선박의 복원성과 복원력(2/2)

 기타 복원력 관련 곡선도의 종류와 내용

 

배수량 등곡선도(Displacement Curves / Hydrostatic Curves)

선박 계산에 필요한 중요한 정수 역학적인 자료가 모두 들어 있는 곡선도입니다. 

배수량 등곡선도에서 확인할 수 있는 내용으로는 배수용적(Volume), 배수량(Displacement), 수선 면적(Waterplane Area), 침수표면적(Wetted Surface Area), 부면심(Center of Floatation), 부심(Center of Buoyancy), CM당 배수톤수(Tons per 1cm Immersion, TPC),  CM당 트림 모멘트(Moment fo Change Trim 1cm, MTC), 메타센터 높이(Transcerse Metacenter Height, KM), 선형계수 등이다.

 

▷ 배수량(Displacement)은 선박의 무게로 선박이 배제한 액체의 중량을 말하며 수면하 용적 x 물의 밀도로 계산하여 구할 수 있습니다.

▷ 부면심(Center of Floatation)이란 선박에서 트림이 생기기 전의 수선면과 트림이 생긴 후의 수선면이 교차하게 되는 점입니다. 수선면적의 중심으로 선체의 세로 방향 경사의 중심(종경사의 중심, Tipping Center)라고도 한다

▷ 부심(Center of Buoyancy)은 선체에 작용하는 부력이 모이는 점을 말합니다.

 

복원력 교차곡선(Cross Curve of Stability)

여러가지 배수량에 대한 GZ를 일정한 경사각의 크기대로 나타낸 곡선으로 보통 15도 간격으로 90도까지 6개의 곡선으로 그립니다.(KG에 대한 곡선을 나타내는 도표이므로 KG마다 도표가 있음)

 

IMO의 복원력 규정

▶ Initial GOM(초기 메타센터 높이) > 0.15m

▶ GZ Curve 면적(횡경사각 30도까지) > 0.055m-rad

▶ GZ Curve 면적(횡경사각 40도 또는 해수 유입각) > 0.090m-rad

▶ GZ Curve 면적(횡경사각 30 ~ 40도 사이) > 0.030m-rad

▶ 최대 복원각(최대 복원정이 나타나는 각)이 25도 이상의 횡경사각에서 나타나야 합니다. 

▶ 30도 이상의 횡경사각에서 0.2m 이상의 복원정을 가진다면 최대 복원각이 25도 이상이 아닌 30도 이상이어도 허용됩니다.

 

복원성 시험의 종류

복원성 시험에는 경사시험과 동요시험이 있습니다. 경사시험이란 이동 중량물을 횡방향으로 이동시켜 시험을 진행하며 동요시험의 경우에는 사람의 이동 등의 방법에 의해 선박을 횡요 시켜서 시행하는데 여객선 외의 선박에서는 생략할 수 있습니다.

 

선박에서 자체적으로 복원성 확보를 위해 시행 가능한 사항들

▶ 유동수(Green Water Flooding)을 방지하여 갑한상 유동수로 인한 GM 상승효과를 방지합니다. 이를 위해 각종 탱크의 레벨은 20% 이하 혹은 80% 이상으로 유지하여 유동수로 인한 GM 상승효과를 방지합니다.

▶ 화물 배치를 최대한 아래쪽으로 적재하여 무게 중심을 낮춥니다.

▶ 가능한 한 Ballast Tank를 많이 적재하여 배수량을 증가시키는 것이 좋습니다. 배수량의 증가와 GM의 상관관계는 GZ 값을 고려해야 하기 때문에 항상 커진다고는 할 수 없지만 일반적으로 Ballast Tank는 무게 중심이 낮기 때문에 Ballast를 적재하면 GM값이 좋아지게 됩니다.

▶ 바람을 횡으로 받는 것을 피해야 합니다. 횡으로 바람을 받게되면 바람에 의해 Heeling Monent가 크게 발생하여 복원성에 안 좋은 영향을 끼치게 됩니다.

GM에 따른 선박의 상태

GM값이 0보다 큰 경우(GM > 0)는 선박이 안정된 상태라고 볼 수 있으며, GM값이 0일 경우(GM=0)는 선박이 중립, 평형상태를 이루고 있음을 나타냅니다. GM이 0보다 작은 경우(GM < 0)에는 선박이 불안정하여 전복될 수 있음을 나타냅니다.

 

▶ GM 값이 큰 선박의 경우 선박의 중심이 밑에 있어 Bottom Heavy선 또는 Stiff Ship(경두선)이라고 합니다. 횡요주기가 짧아 승조원에게 불쾌감을 주고 선체, 속구, 화물 등에 손상을 줄 수 있습니다.

▶ GM값이 작은 선박의 경우는 선체 중심이 위에 있어 Top Heavy선 또는 Tender Ship, Crank Ship(중두선)이라고 합니다. 횡요주기가 길고 경사하면 전복의 위험이 있는 선박입니다.

▶  선종에 따른 적당한 GM값은 통상 여객선의 경우 선폭의 약 2%, 화물선은 선폭의 약 5%, 유조선에서는 선폭의 약 8%가 적당하다고 할 수 있습니다. 일반적으로 Calm Sea에서는 GM이 60 ~ 80cm 정도이며, 대양에서는 90 ~ 100cm가 적당함으로 원양을 항해하는 화물선의 경우는 1m 이상의 GM을 확보하는 것이 항해안전에 중요하다 하겠습니다.

 

침수 기준 손상복원력의 판단기준

선박이 충돌, 해저접촉 등 다양한 사유로 인해 침수가 되었을 경우 침수량을 기준한 손상복원력의 판단근거은 SOLAS 2006 AMEND, Chapter II-1, Reg 7-3 구역에 대한 침수율에서 찾아볼 수 있습니다.

세부기준은 창고용 격실의 경우 0.60, 거주설비의 경우 0.95, 기관구역의 경우 0.85, 고소구역의 경우 0.95, 마지막으로 액체용 구역에 대해서는 0 또는 0.95로 명시되어 있습니다.

 

선박의 복원성과 복원력(1/2)

선박의 복원성과 복원력(1/2)