대형 컨테이너 선박의 주요 제원 예측에 관한 과거 연구는 단순 회귀분석에 기반한 결과로 제시되었으며, 이를 현재 운항 중인 24,000TEU급 선박의 제원과 과거의 연구 결과를 비교할 경우, 선박의 전장이 과대 예측한 경향이 있었다. 본 연구에서는 선형회귀분석 및 box plot의 통계 분석기법을 활용하여 최근 20년의 신조 컨테이너선을 대상으로 연도별 주요제원의 변화량을 통해 선박의 대형화 추세를 분석하였다. 그 결과, 컨테이너선의 대형화는 시간의 흐름에 따라 점점 폭이 넓어지는 형태로 변화하고 있는 것으로 분석되었다. 그러나 선폭 위주의 대형화는 선박 운항의 측면에서 조종성능의 감소로 인해 운항난이도가 증대된다는 단점이 있다. 즉, 미래 대형화 선박을 안전하게 운항하기 위해서는 적절한 항만 인프라 구축 및 선박길이와 폭의 조화를 이루는 대형화가 필요할 것으로 판단된다.
항만 및 부대 시설은 건설 계획이 마련되고 실제 건설이 이루어지기까지 5~10년 이상의 시일이 소요되는 사업으로, 해당 계획이 진행될 당시의 선박의 제원을 바탕으로 마련될 경우 실제 시설의 건설이 완료되고 운영 시 선박의 대형화, 주요 제원의 변경 등을 반영하지 못하고 있다. 특히 항만의 경쟁력 확보를 위하여 향후 항만의 통항 선박에 직접적인 영향을 미치는 교량의 형하고, 통항로를 교차하는 형태의 항공기 운항 등 시설물의 계획 시 장래 추정되는 선박의 제원이 고려되어야 한다. 본 연구는 과거 컨테이너 선박의 제원 변화를 추세분석하였고, 주요 항로에 존재하는 교량의 형하고 등을 분석하여 현재 빠르게 진행되고 있는 컨테이선 선박의 대형화를 분석하고, 항만 및 부대 시설 건설 시 고려해야할 기간 기준 마련의 필요성 및 그에 따른 장래 선박의 제원을 추정하여 제안하였다.
최근 선박의 대형화 추세에 따라 항만의 장비 및 시설 또한 대형화 추세에 있다. 특히 이러한 경향은 부산항, 상해항등 대형 Hub-Port의 역할을 수행하는 항만들의 항만 간 경쟁측면에서 두드러지게 나타나고 있다. 그러나 5,000TEU급 이상 대형 선박 수는 제한적이고, 입항선박의 $70\%$이상(부산항 기준)이 2만톤 이하인 중소형 선박으로서 이 선박들에 대한 하역시설에 대한 고려가 필요함에도 이를 지나치게 간과하는 측면이 있다. 장비 및 시설의 대형화는 높은 비용 투자로 인해 중소형 선박 작업 시 높은 하역원가가 적용되므로 중소형 선사는 하역비 부담, 운영사는 중소형 선박 기피와 같은 현상을 가져올 수 있다. 본 연구의 목적은 선박크기, 크레인 규모와 수, 인력구조 둥을 반영한 시간가치 비용을 산정함으로써 선박 규모별 투입 크레인과 인력구조의 적정성을 평가하는 데 있다.
21세기를 향한 여객선의 추세는 초고속화, 대형화(국제화), 성에너지화, 우수한 내항성능, 저진동 및 저소음 등을 갖춘 선박을 요구하고 있다. 이런 관점에서 초고속선으로 속력에 한계가 있는 단동선 (monohull), 쌍동배수량형(catamaran), 최소수면 쌍동선(SWATH)의 선형과 대형화가 곤란한 수중익선 (hydrofoil)보다는 속력면에서 유리하고 대형화가 가능한 표면 효과선 또는 앞 에서 언급한 고속 선형의 장점을 복합시킨 각종 복합선형이 개발되리라고 생각한다. 그러나 복 합선형이 실용화되기까지는 경제적인 건조비, 운항자세 제어 시스템, 신소재를 이용한 경구조화, 진동과 소음, 추진 시스템 등에 대한 요소 기술의 개발이 선행되어야 한다. 끝으로 선박의 속력이 50노트가 넘는 초고속선을 설계, 제작, 운항을 하는데 있어 그 개념이 조선공학에서 다루어지는 통상 선박기술의 연장이라고 그 영역을 정리하는 경향이 있다. 이 글을 정리하면서 느낀 것이 지만 해상교통 수단의 초고속화가 이루어질수록 그 지지기술 및 자세제어기술 등에 있어서는 항공기 기술에 가까워짐을 알게 되었다. 그러한 뜻에서 초고속선 개발에는 항공기 기술에서 얻 어진 노하우를 잘 활용하는 일도 중요하리라 생각된다.
국제교역의 확대에 따라 선박을 통한 물동량의 증가와 이에 따른 선박의 고속화/대형화, 해양자원 개발 및 공간 활용을 위한 해양구조물의 증가와 대형화, 삶의 수준 향상에 따른 해양 관광 및 레저 활동이 급격히 증가하고 있으며 대형 해양사고의 위험도 급격히 증가하고 있다. 아울러, 인류의 미래 삶의 터전인 해양환경 및 자원의 보전을 위한 전 지구적인 요구도 증가하고 있으며, 국제해사기구(IMO) 등 국제기구를 통한 안전 및 환경보호를 위한 규제가 지속적으로 강화하고 되고 있다. 그러나 이러한 국제기구 및 관련 국가들의 지속적인 노력에도 불구하고 대형 해상사고가 지속적으로 발생하고 있으며, 그 피해도 대형화되고 있다. 본 논문에서는 지속적으로 강화되는 안전 및 환경보호에 대한 국제적인 요구에 효율적으로 대응 하고 우리나라 해양 산업의 미래경쟁력 강화를 위한 수단으로서 위해도 기반(risk-based), 정보 통신기술 기반 (ICT- based), 인적요소 (human element)를 기반으로 한 새로운 개념의 해양안전 기술의 기본개념 및 핵심기술요소를 정의하고 이를 확보하기 위한 방안을 제안하였다.
최근 선박의 대형화 추세에 따라 항만의 장비 및 시설 또한 대형화 추세에 있다. 특히 이러한 경향은 부산항, 상해항등 대형 Hub-Port의 역할을 수행하는 항만들의 항만 간 경쟁측면에서 두드러지게 나타나고 있다. 최근 6만톤(5,000TEU급) 이상 대형 컨테이너 선박의 발주로 부산항에 기항하는 대형선박의 수가 꾸준하게 증가하고 있다. 그러나 반면, 중소형 선박들의 부산항 기항횟수 또한 증가하여 2만톤 $(1,500TEU\sim2,000TEU)$ 이하인 중소형 선박의 비중이 70%이상을 차지하고 있다. 이러한 현실을 놓고 볼 때 중소형 선박의 하역시설에 대한 고려가 필요함에도 불구하고 이를 지나치게 간과하는 측면이 있다. 장비 및 시설의 대형화는 높은 비용 투자로 인해 중소형 선박 작업 시 높은 하역원가가 적용되므로 중소형 선사는 하역비 부담, 운영사는 중소형 선박 기피와 같은 현상을 가져올 수 있다. 본 연구의 목적은 선박크기, 크레인 규모와 수, 인력구조 등을 반영한 시간가치 비용을 산정함으로써 선박 규모별 컨테이너 1개(VAN)의 하역 비용가치를 분석하여 선박 규모별 투입 크레인과 인력구조의 적정성을 평가하는 데 있다.
최근 선박 대형화 추세가 급격하게 진전된 반면 국내 무역항의 수역시설 조건은 과거와 동일하여 특정 항로에서의 해상교통 혼잡이 발생할 개연성이 매우 높다. 국내항의 해상교통혼잡도를 평가하기 위해 사용하는 표준 선박길이는 70 m로, 30년 전부터 현재까지 그대로 사용하고 있어 이에 대한 검토가 시급하다. 본 연구에서는 국내 Port-MIS 데이터베이스에 저장된 60,000여척 선박 주요 제원을 기반으로 선박 대형화 추세를 분석하고, 최근선박의 총톤수와 선박 길이와의 상관함수를 이용해 선박 대형화가 반영된 표준 선박길이를 제안하였다. 또한 최근 5년간 국내 무역항 이용 선박에 대한 톤수별 척수를 기초로 소형선을 제외한 누적 빈도수가 50 % 이상 차지하는 기준점을 도출해 국내항의 표준 선박길이를 제안하였고, 각 표준 선박길이는 국내 무역항의 특성을 고려하여 적용할 필요가 있다.
선박의 고속화, 경량화, 전문화 및 대형화의 촉진과 더불어 신형식 선박의 출현으로 기존의 해 석방법과 같은 개념으로는 새로운 문제점에 대한 해결이 불가능하다. 따라서 이와 같은 새로운 외력환경에 대한 신형식 선박에 구애받지 않고 범용으로 이용이 가능할 수 있게 하기 위해서는 하중의 공간적 분포와 시간적 변화에 대한 정보를 정도 높게 추정할 수 있는 방법이 바람직하 다고 본다. 이를 해결할 수 있는 유일한 방법은 우리가 지금까지 소흘하여 왔던 반복적 실험이 뒷받침되어, 수치이론의 모델화 과정에서나 물리현상 설정과정에서 내재하게 되는random한 불확실성을 정량적으로 파악해 두어야 신형식 선박 개발에 신뢰할 수 있는 동적 응답해석이 가 능해질 것이다.
최근 컨테이너 선종은 물류비 감소를 위한 대형화 및 그에 따른 선박운용 효율의 향상을 위하여 수명 증가 및 경량화를 위한 다양한 기술의 적용이 필수적으로 요구되고 있다. 선박의 크기 증가에 따른 엔진의 효율 저하와 이와 관계된 부수적인 설비들은 대형화에 따른 효과성 검증 없이 그 크기와 형태를 증가시켜 대형 선박에 적용되고 있다. 본 논문에서는 기존의 대형 컨테이너 선박에 적용되는 배기가스 파이프를 초대형 선박에 적용하기 위하여 유동 해석을 실시하고 그 결과를 바탕으로 초대형 선박에 적용 가능한 구체적인 배기가스 파이프의 구조 형태를 연구하였다. 이를 위하여 기존의 가스 파이프에 초대형 선박의 엔진운용 조건을 적용하여 모델링하고, 모델링에 필요한 주요 요소를 결정하고 이를 CFD에 적용하여 시뮬레이션을 통해 연구하였다. 그 결과를 바탕으로 유량의 흐름, 불필요한 구간 등을 효과적으로 개선하여 설계된 가스파이프는 초대형 컨테이너 선박의 운용효율 증가를 기여할 수 있다.
최근 쌍동형 선박의 운동성능이 우수함에 따라 대형화가 이루어지고 있으며, 이에 따른 다양한 해상상태 변화에 따른 운동성능의 평가를 요구하고 있다. 쌍동형 선박의 경우 횡동요에서 매우 우수한 운동성능을 나타내고 있으나 선박규모의 대형화에 따른 운동성능의 추가적인 계산이 필요하다. 본 연구에서는 60피트급 쌍동형 선박의 종운동성능을 선속과 파랑조건에 따라 추정 및 성능검토를 수행하고자 한다. 선수 및 선미 형상변화가 종운동성능에 미치는 영향을 알아보기 위하여 Pitch 운동성능을 추정하였으며 그 결과를 분석하고자 한다. 이를 위해 사례선을 적용하고 이를 기반으로 성능검토를 수행하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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