앵커(Anchor)의 파주력과 운용

 앵커(Anchor)의 파주력

앵커의 파주력이란 앵커가 해저에 파고 들어가서 떨어지지 않는 힘을 말하며 선체에 작용하는 외력에 대항하는 힘이라고 할 수 있습니다. 파주력을 계산하는 공식은,

(묘의 파주계수 x 수중중량) + (체인의 파주계수 x 단위 길이당 무게) x 파주부 길이

현수부(Catenary)는 S=√{H(H+2R/Wc)}, H=수심, R=수평장력, Wc= Chain의 수중무게

와 같이 계산할 수 있으며, 장력이 강해질수록 현수부의 길이는 길어지고, 체인이 무거울수록 짧아집니다.

 

앵커의 파주계수는 앵커의 형태와 저질에 따라 달라지는데 ASS형의 앵커에서는 Mud(4), Sand(3.5), Gravel(3)으로 나타나며, AC14형 앵커의 경우는 Mud(10), Sand(8), Gravel(8)을 적용합니다. 체인의 파주계수는 0.8 ~ 1.0을 적용합니다.

 

정박 묘쇄의 길이는 앵커의 종류와 기상상황에 따라 조절하여 운용하며, 통상 Stock 앵커의 경우 수심의 4 ~ 6배를 조출하고 Stockless 앵커의 경우에는 수심의 5 ~ 7배를 조출합니다.

 

보통의 기상상태에서는 수심 x 3배 + 50미터를 조출하고, 황천시에는 수심 x 5배 + 50미터를 조출합니다.

 

 초기 앵커체인 산출길이와 앵커의 파주각

앵커의 플루크와 해저면이 만드는 각을 파주각이라고 합니다. 오픈 앵글이 45인 앵커에서 파주각이 45도라면 앵커필은 해저에 파고들지 않습니다. 앵커체인의 무게와 풍조 등의 이유로 짧은 시간 안에 체인 길이가 수심의 5 ~ 6배 정도가 된 후에야 앵커가 B/up 되는 것을 확인할 수 있습니다.

 

Stockless 앵커의 경우에는 거의 오픈앵글이 35도이므로 조출하는 체인의 길이가 수심의 6배 정도는 되어야 B/up이 됩니다.

 

앵커체인 조출시 최대 수심을 결정할 때는 Windlass Heaving Capacity와 파주력을 같이 고려해야 합니다. 앵커체인을 10 Shackle 조출하는 경우 통상 최대 안전 수심은 90 ~ 100미터입니다. 

 

W = (2 Anchor Weight + Chain 80m) x 1.35 / 1.35는 체인과 Hawse pipe, Bell mouth, Deck Flange와의 마찰계수

 

 현수부와 파주력의 관계

현수부가 길어지면 앵커의 Shank를 들어 올리거나 좌우로 흔드는 현상이 발생할 수 있습니다. 이러한 현상이 발생하는 경우 파주력이 감소하게 됩니다. 앵커 Shank와 해저면의 각도가 5도일 때 파주력이 1/4 감소하고, 15도일 때는 파주력이 무려 1/2까지 감소됨을 알 수 있습니다.

 

이러한 현상을 역이용하여 묘쇄를 수심의 1.5 ~ 2배로 내어준 후에 앵커 Shank를 들리게 하여 파주력을 감소시킨 후 이를 이용하여 조선을 하기도 합니다.

 

투묘 시 주의 및 고려사항

투묘지 선정 시에는 수심과 저질, 여유수역, 기상 및 해상상태, 주변 선박과의 거리, 정박 기간, Port Regulation, 주변 위험물 및 장애물, 조석 및 조류, 해저 케이블 유무 등을 종합적으로 확인 후에 최종적으로 투묘지를 결정해야 합니다.

 

위험물 주변에 투묘를 해야 하는 경우에는 위험물과의 거리를 확인한 후 묘박법, 앵커 체인의 산출량을 결정하고 선박의 Swing 거리를 확인합니다. 기상과 해상상태를 학인하여 앵커가 주묘될 가능성에 대비하고 필요시에는 엔진을 스탠바이 상태로 유지합니다.

 

통상적으로 많이 사용하는 단묘박 후진 투묘 시에 유의사항으로 투묘위치 도착 시 Astern 엔진을 사용합니다. 선미에서 나오는 흰 거품이 선수부근에 이르면 Stop 엔진 후 Let go Anchor 하면 앵커체인이 3 ~ 4 Shackle 정도 조출되었을 때 선박이 멈추어 서게 됩니다. VLCC와 같은 선박의 경우에는 선체 중간쯤에 후진 Current가 위치했을 때 Stop 엔진 후 투묘를 합니다.

 

저질이 연한 뻘일 때에는 후진 타력 후 투묘하는 것이 가장 좋습니다. 후진타력이 없는 상태에서 닺을 내리고 끌어당기면 Bill이 하늘 쪽으로 서서 파주력을 얻지 못하게 됩니다. 후진 타력이 있어야만 앵커 Bill이 해저면을 파고 들어갈 수 있는 것입니다.

 

주묘의 예방과 발생 시 조치사항

주묘(Dragging)이란 닻이 파주력을 잃고 끌리고 있는 상태를 말합니다. 반면 Dredging은 선체 운동의 제어를 위해 의도적으로 닺을 끄는 상태를 말합니다.

 

주묘를 예방하기 위해서는 충분한 파주력을 얻기 위해 묘쇄를 충분히 조출해 주는 것이 필요합니다. 불규칙한 강조류가 있는 해역에서는 선수요잉을 감소시키기 위해 반대타를 사용합니다. 배수량을 늘리고 가능한 선수 Trim을 유지하면 선체 운동에 대한 수저항이 증가되고 현수부를 줄이고 파주부를 늘릴 수 있습니다.

 

주묘시 나타나는 현상으로는 바람을 선수에서 받지 않고 횡으로 받으면서 선박이 Swing 하지 않게 됩니다. 체인이 규칙적으로 Slack과 Tight 되지 않고 계속해서 Tight 된 상태를 유지합니다. Chain에서 규칙적으로 묘가 해저에서 끌리는 진동이나 소음이 발생하기도 합니다. 이때에는 선박이 앵커 Circle 밖으로 벗어났는지 위치를 확인하고 선박의 속력을 확인하여 주묘 여부를 체크해야 합니다.

 

철저한 정박당직을 통해 선박의 위치와 속력을 확인한 결과 주묘가 발생한 것을 탐지하였다면 앵커를 거두어들이고 다시 투묘하는 것이 가장 좋은 대처방안입니다.

 

주묘 이후 Shank 길이의 4 ~ 5 배의 거리를 이동하면 Shank는 이미 35 ~ 45도 회전하게 되고 주묘 저항은 3 ~ 5배로 줄어들게 됩니다. 9 ~ 10배 이동한 거이에서 Shank는 90도 이상 회전하고 앵커 Bill은 하늘을 향하게 됩니다. 이때 주묘 저항은 1.5배 정도이고 닻은 다시 해저를 파고들지 않습니다.