묘박 중인 선박은 주묘를 예방하기 위해서는 파주력을 크게 유지해야 하는데, 대부분의 파주력은 앵커에 의해 형성된다. 앵커의 파주력은 앵커의 형태와 수중무게 그리고 해저 저질에 따른 파주계수에 따라 달라진다. AC-14형 앵커는 ASS형 앵커에 비하여 2~2.5배의 파주력을 형성하는 것으로 알려져 있다. 그러나 이러한 파주계수는 모형실험 등을 통하여 정해진 것으로 실제 상황에서 그 유효성을 분석한 연구는 거의 없다. 따라서 본 논문에서는 AC-14형 및 ASS형 앵커의 파주계수를 실제 선박에서의 주묘 사례를 분석하여, 현재 사용되고 있는 파주계수의 유효성을 확인하였다.
선박은 해상에서 정박시 앵커를 이용함으로써 선박에 작용하는 외력에 대항하여 주묘를 방지하고 선박의 안전성을 확보하여야 한다. 선박의 안전한 투묘 작업을 수행하기 위해서는 앵커의 파주운동과 파주력 특성에 대한 기본적인 이해가 필요하다. 앵커의 초기 투묘시 해저에서의 앵커 자세에 따르는 파주운동과 파주력 특성을 파악하기 위하여 길이 6미터의 저질이 모래인 수조에서 앵커 모형의 예인 실험을 실시하였다. 실험에 사용된 앵커 모형은 실무에서 많이 사용되고 있는 ASS형과 AC-14형 앵커를 대상으로 하였다. 실험 결과 앵커 형태와 관계없이 앵커의 초기 위치가 예인 방향과 동일한 경우와 직각으로 놓여 진 상태에서는 앵커 플루크가 최대 깊이까지 파고 들어 가고, 이 최대 깊이에서 일정한 심도를 유지한 채 파주운동을 하고 있는 것을 확인하였다. 앵커가 예인 방향과 반대 방향으로 초기 투묘된 경우 다른 초기 위치상태에 비해서 파주력 계수 값이 작아지는 모습을 보이고 있으므로 앵커 투묘시 특히 주의를 해야 될 것으로 판단된다.
일반적으로 선박에서 많이 사용하고 있는 Hall형묘와 묘쇄의 파주력계수를 구하기 위하여 모형실험을 실시한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 저질 뻘에서 착의 최대파주력계수는 4.05였고, 묘쇄의 파주력계수는 0.75였다. 저질 모래에서의 묘의 최대파주력계수는 3.95였고, 묘쇄의 파주력계수는 0.66였다. 저질 자갈에서 묘의 최대파주력계수는 3.61이었고, 묘쇄의 파주력계수는 0.72였다. 2. 모형묘와 착쇄의 파주력계수는 저질에 따라서 상용파주력계수의 0.3~0.6배 였고, 안전파주력계수와는 거의 같은 경향을 나타내었으며, 다만 자갈에서는 안전파주력계수보다 1.4~1.8배 높았다. 3. 풍력과 저질에 따른 각 종 파주력 곡선도를 작성하여 한계파주력을 설정하여 활용하면 선박의 안전운용에 도움이 되리라 기대된다.
묘박중인 선박은 외력이 점점 강해짐에 따라 항상 주묘의 위험에 노출되게 된다. 선박에서는 주묘를 예방하기 위하여 파주력을 크게 유지해야 하는데, 대부분의 파주력은 앵커에 의해 형성된다. 앵커의 파주력은 앵커의 형태, 수중무게 그리고 해저 저질에 따른 파주계수에 따라 상당히 달라지는데, 특히 AC-14형 앵커는 ASS형 앵커에 비하여 2~2.5배의 파주력을 형성하는 것으로 알려져 있다. 그러나 이러한 파주계수는 모형실험 등을 통하여 정해진 기준으로 실선에서의 검증은 상당히 부족한 편이다. 따라서, 선박의 실제 주묘 사례를 검토하여 기존에 사용되고 있는 파주계수와 비교.분석을 실시하였다. 그 결과, AC-14형 앵커의 경우 펄에서 7~10 정도로 확인되었으며, ASS형 앵커의 경우 모래에서 3 정도이고, 모래와 펄이 혼합된 곳에서는 3.5 정도로 기존의 파주계수와 비교적 유사한 결과를 보였다.
최근 선박의 대형화, 태풍 및 돌풍 등 급격한 자연환경의 변화, 한정된 정박지의 과밀 등으로 VTS 해역에서 선박 주묘가 자주 발생하고 있다. 선박의 주묘를 예측하기 위해서는 기상 조건에 의한 외력과 선박의 묘, 묘쇄 등 대항력의 정확한 비교, 현수부 및 파주부를 고려한 주묘 발생 가능 시점 예측 등의 노력이 요구된다. 본 연구에서는 VTS 관제 구역에서의 주묘 사고 사례 분석을 통하여 주묘 위험성 판단 프로그램을 검증하고, 관제 시스템에서 활용을 위한 시스템 개선 방안을 제안하고자 한다. 향후 관제 시스템의 주묘 위험성 판단 기능 도입을 통하여 주묘 사고의 예방 및 조기 대응이 가능할 것으로 기대한다.
선박의 대형화와 기상 이변 등으로 인한 정박 중 주묘 사고는 꾸준히 발생하고 있으나 선박에서는 실제 파주력과 외력의 계산이 복잡하고 번거로워 경험에 의존하고 있다. 이에 본 연구에서는 본선의 선원과 해상교통관제사가 주묘의 위험성을 사전에 판단하여 적절한 조치를 취하거나 정보를 제공할 수 있도록 주묘 위험성 계산 프로그램을 개발하고 이를 검증하였다. 본 프로그램에서는 선박의 풍압력, 마찰력, 표류력, 파주력 등 계산 과정에 필요한 입력 요소들을 사용자가 최대한 손쉽게 입력할 수 있도록 선박의 기본 제원, 정박상태, 외력 환경 등으로 구성하였다. 기존에 발생한 주묘 사례 3건을 주묘 위험성 계산 프로그램에 적용하여 계산한 결과 A선박은 풍속 32 knots(16 m/s), B선박은 풍속 40 knots(21 m/s), 그리고 C선박은 35 knots(18 m/s)에서 'warning'으로 평가되었다. 이는 주묘 선박의 주묘 당시의 풍속과 매우 근접한 값에 해당되어 프로그램의 높은 신뢰성을 보여주었다. 향후 추가적인 주묘 사례를 통한 프로그램의 신뢰성 향상과 기상요소의 자동 입력을 통한 실시간 계산 및 전자해도표시장치와의 연동을 통한 기능 확장이 요구된다.
태풍이 내습하면 선박은 이를 피해 적절한 묘박지를 선정하여 묘박하게 된다. 묘박 중인 선박은 일단 태풍의 영향권에 들어가면 바람, 파도 및 해${cdot}$조류에 의해 발생되는 외력와 이에 대응하여 묘와 묘쇄에 의한 파주력 및 기관 추진력에 의한 선박의 대응력이 서로 균형을 이룸으로써 주묘되지 않고 안전하게 견딜 수 있다. 본 연구에서는 묘박 중인 선박이 주묘되지 않고 견딜 수 있는 외력의 한계를 이론적으로 분석할 수 있는 방법을 제시하고, 이를 2003년 9월 태풍 매미가 내습했을 당시 진해만에 묘박했던 선박에 적용해봄으로써 그 타당성을 검토하였다.
태풍이 내습하면 선박은 이를 피해 적절한 묘박지를 선정하여 묘박하게 된다. 묘박 중인 선박은 일단 태풍의 영향권에 들어가면 바람, 파도 및 해${\cdot}$조류에 의해 발생되는 외력과 이에 대응하여 묘와 묘쇄에 의한 파주력 및 기관 추진력에 의한 선박의 대응력이 서로 균형을 이룸으로써 주묘되지 않고 안전하게 견딜 수 있다. 본 연구에서는 묘박 중인 선박이 주묘되지 않고 견딜 수 있는 외력의 한계를 이론적으로 분석할 수 있는 방법을 제시하고, 이를 2003년 9월 태풍 매미가 내습했을 당시 진해만에 묘박했던 선박에 적용해봄으로써 그 타당성을 검토하였다.
본 연구에서는 울산항 E 집단정박지를 이용하는 대표적인 8척의 선박에 대한 단묘박 상태에서의 묘박안전성을 앵커와 앵커체인의 파주력과 바람, 파랑 및 조류에 따른 외력으로 상호 비교하여 평가하고, 주묘 발생이 가능한 최소 한계 외력을 분석하고자한다. 파주력은 해저저질과 실제 앵커 의장수를 반영했고, 선체에 작용하는 외력은 만재와 경하상태별로 풍압면적과 수면하부 침하면적을 조사하여 각 상태별로 선체에 작용하는 풍압력, 유압력 및 파랑 표류력을 산출하였다. 단묘박 상태에서의 주묘 한계 외력에 대한 분석 결과 선박의 종류, 규모 및 적재 상태별로 다소 차이는 있으나 조류 2 knots 조건 하에서 일반화물선은 풍속 15 m/s 이상, 유류운반선은 풍속 13 m/s 이상이면 주묘가 발생할 수 있음이 확인되었다.
최근 각종 해양사고 발생으로 인하여 해양 관련한 안전사고에 대한 문제들이 대두되고 있다. 이러한 사고 중 우리나라 연안에 위치한 31개소 무역항의 지정된 정박지 중 특히 외해개방형 정박지 경우 기상악화로 인하여 유효한 선박 파주력을 확보하지 못함으로서 주묘가 발생하여 사고 위험이 많아지고 있으나 정박선박의 안전성 확보나 정박지의 효율적인 운영을 위한 체계적인 정박지 안전관리 기준안은 미흡한 실정이다. 또한, 항만의 지리적인 위치 및 지형적인 특성으로 인하여 특정 조건의 외력에 취약한 외해 개방형 정박지 경우에는 태풍은 물론 강한 돌풍 등에 의해 선박은 주묘 가능성이 높아지고 이로 인한 2차 사고 발생이 우려된다. 본 논문에서는 외해개방형 정박지의 사례로 포항항의 경우 최근 주묘로 인한 해양사고 사례를 검토하여 입출항 선박의 크기별 한계외력을 계산하고 정박지 안전성을 확보할 수 있는 한계 외력을 선박 크기별 한계외력의 기준을 정하는 연구로 기존 개별 선박의 정박안전성 평가에 관한 연구들과 달리 정박선박의 안전성 확보 및 효율적인 정박지 운영을 위해 필요한 정박지 관리에 관한 기초적인 기준으로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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