Study on the Stability Estimation Method of Small Fishing Vessels at the Initial Design Step

초기설계 단계에서 소형 어선의 복원성 추정 방안에 관한 연구

Ship capsize accidents are common in coastal waters, particularly involving small fishing boats. To prevent there overturing accidents in small fishing boats, their stabilities must be assessed at the initial design step. However, the available information during the initial design step is limited, posing challenges in performing a reliable stability evaluation. Therefore, this study presents a plan to estimate the transverse metacenter (GM) of small fishing boats using parameters such as KM, KG, and TRIM that can be determined at the initial design step. Stability was evaluated by comparing GM with the minimum transverse metacenter (GMmin) specified in the standard safety evaluation criteria for fishing boats. To calculate the required trim value for hydrostatic characteristics using K-SHIP, a stability assessment program provided by the Korea Maritime Safety and Transportation Corporation, the initial trim state is estimated based on the ship lines using the commercial CFD program STAR-CCM+. GM is then calculated by assessing the hydrostatic characteristics in relation to the boat lines using K-SHIP. Furthermore, the stability of the fully loaded state is compared by subtrcating GM from GMmin. One constructed ship is designated as the standard ship, and the stability assessment method proposed in this study is applied to evaluate stability and validate its effectiveness. Consequently, the representative line of a 4.99-ton fishing boat and nine modular lines models derived from it were evaluated, ultimately identifying a relatively superior stability.

연근해에서의 선박 전복사고는 소형 어선에서 많이 발생한다. 소형 어선의 전복사고를 예방하기 위해서는 초기설계 단계에서부터 복원성을 평가하는 것이 매우 중요하다. 하지만 초기설계 단계에서 확보할 수 있는 정보는 제한적이어서 신뢰성 있는 복원성을 평가하는 데 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 초기설계 단계에서 추정할 수 있는 KM, KG, 트림을 활용하여 소형 어선의 횡메타센터(GM)를 추정하고, 표준어선형의 안전성 평가 기준에서 제시된 최소횡메타센터(GMmin)와의 차이를 비교하여 복원성을 평가하는 방안을 제안하였다. 한국해양안전교통공단에서 제공하는 복원성 평가프로그램인 K-SHIP을 사용한 Hydrostatics 특성 계산에서 요구되는 트림을 도출하기 위해 상용 CFD 프로그램인 STAR-CCM+를 이용하여 어선 선형에 따른 초기 상태 트림을 추정하였으며, K-SHIP을 사용하여 어선 선형에 대한 Hydrostatics 특성을 계산하여 GM을 추정하였다. 그리고 GM과 GMmin의 비교를 통해 만재출항상태의 복원성을 비교하였다. 실적선을 기준선으로 선정하여 본 연구에서 제안한 복원성 평가 방안을 적용해 복원성을 평가하고 그 타당성을 검증하였다. 결과적으로 4.99톤 어선의 대표적인 선형과 이를 활용해 도출한 모듈 선형 9개의 복원성을 평가하였고, 이중 상대적으로 복원성이 우수한 선형을 선정하였다.