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ISSN : 1229-3431(Print)
ISSN : 2287-3341(Online)
Journal of the Korean Society of Marine Environment and Safety Vol.20 No.2 pp.193-201
DOI : https://doi.org/10.7837/kosomes.2014.20.2.193

A Study on the Ship’s Speed Control and Ship Handling at Myeongnayang Waterway

Deug-Bong Kim*, Jae-Yong Jeong**, Young-Soo Park***
*Graduate School of Korea Maritime and Ocean University, Busan, 606-791, Korea061-240-7452
**Mokpo National Maritime University, Mokpo, 530-729, Korea
***Korea Maritime and Ocean University, Busan, 606-791, Korea
Corresponding Author : youngsoo@kmou.ac.kr, 051-410-5085
March 16, 2014 April 21, 2014 April 25, 2014

Abstract

This study provided safe sailing speed and appropriate passing time to areas of known strong current water to prevent marine accident of the ships. To the interpretation of these data which target Myeongnyang waterway, AIS data of the ship was collected from 12th July to 15th July 2010 and site environment was investigated on 4th September 2010. On the basis of the collected data, the 'Minimum Navigation Speed' and 'Optimum Navigation Speed' were calculated. It has also considered the ‘Spare control force’ or allowance and the 'Respond Rudder Angle' for each tidal current speed. Additionally, it suggested the safe passing time to strong current area by analyzing tidal level and tidal current speed. The conclusion of the research are as follows : (1) If the flow rate is greater than 4.4 kn, it is difficult for the model ship to control herself by her own steering power and to cope with tidal current pressure force and yaw moment caused by the tidal current.. (2) The minimum navigation speed should be over 2.3 times the tidal current and the optimum navigation speed should be over 4.0 times the tidal current. (3) When spring tide, the optimum passing time at Myeongnyang waterway is between 30 minutes to 1 hour before the time of high/low water, and at 5 hours after high/low water, passing of ships should be avoided because it is time when the flow rate is over 4 kn.


명량수도 해역에서 항해속력 규제와 선박운용에 관한 연구

김 득봉*, 정 재용**, 박 영수***
*한국해양대학교 대학원061-240-7452
**목포해양대학교
***한국해양대학교

초록

본 연구는 강조류 해역을 통과하는 선박의 해양사고를 방지하기 위해 안전한 항행속력과 적절한 통과시기를 제시하였다. 이 자료의 해석을 위하여 2010년 7월 12일부터 15일까지 명량수도를 대상으로 통과선박의 AIS 데이터 수집과 2010년 9월 4일 현장조사 를 실시하였고, 여기서 수집된 자료를 바탕으로 최소항행속력(minimum navigation speed)과 여유 제어력을 감안한 적정항행속력(optimum navigation speed), 조류속력별 대응타각(respond rudder angle)을 산출하였다. 또한 조위와 조류속력 데이터를 분석해 안전한 통과시기를 제 시하였다. 이 연구를 통해 얻은 결과는 다음과 같다. (1)조류의 유속이 4.4 kn 이상이 되면 선박의 타만으론 자력 조선이 불가능하다. (2) 강한 조류에 의해 발생되는 유압력과 회두모멘트에 대응하기 위해서는 최소항행속력은 조류의 2.3배, 적정항행속력은 조류의 4.0배 이 상이어야 한다. (3)사리 기간 중 명량수도 적정 통과 시기는 고∙저조시간 1시간 전부터 최소 30분 전까지이며 고∙저조가 된 이후 5시간 동안은 4 kn 이상의 유속이 남아있는 시간으로 이 지역 항해를 자제해야 한다.


    1.서 론

    오늘날과 같은 고유가 시대에 선박의 경제적 운항을 위해 해협(strait) 통과는 불가피한 선택이 되고 말았다. 해협은 양 쪽 2개의 육지 사이를 통과하는 수로(waterway)로 조류가 빠 르고 유향·유속이 시시각각으로 변하며 와류가 생기기 쉬운 특징을 가지고 있다. 또한 해협이 있는 지역은 대부분이 교 통밀집 지역으로 해양사고 위험이 항상 내재되어 있다고 볼 수 있다. 우리나라에서 유속이 가장 빠른 지역은 진도 명량 수도(울돌목)로 최강 유속이 약 11 kn에 이르며 강조류에 의 한 압류현상으로 선박이 진도대교와 충돌하거나 좌초, 전복, 등부표 손상 등 해양사고가 끊이지 않고 있다.

    조류는 선체를 회두시키는 작용과 함께 이동도 야기한다. 조류를 선수 방향에서 받을 때에는 강한 회두모멘트가 발생 하여 선박이 항로의 외측으로 압류되는 현상이 발생된다. 선미방향에서 조류를 받을 때에도 강한 횡압력이 선미에 작 용하여 선미를 좌∙우측으로 회두시키고 타의 효율을 떨어뜨 려 침로 유지를 불안정하게 한다(Yoon, 2002b). 이와 같이 강 조류 해역에서 안전한 선박 통과를 위해서는 조류에 의한 유압력과 회두모멘트에 대응할 수 있는 적절한 선박 속력 유지와 긴급 상황을 고려한 충분한 타효(steerage-way)가 반드 시 필요하다. 자력으로 안전한 통과가 불가능하다고 판단되 는 선박에 대해 관리․감독기관에서 조치할 수 있는 안전기준 마련도 절실한 실정이다.

    이 연구는 이러한 강조류 해역을 통과하는 선박들의 해양 사고를 방지하기 위해 안전한 항해속력과 적절한 통과시기 를 제시하기 위해 수행하였다. 이 연구 수행을 위해 선박자 동식별장치(Automatic Identification System : AIS) 데이터 수집 과 현장답사를 실시하였으며 명량수도 최대 통과 가능선박을 모델선박으로 조류속력별 최소항행속력(Minimum Navigation Speed : MNS)과 여유 제어력을 감안한 적정항행속력(Optimum Navigation Speed : ONS)을 제시하였다. 또한 조류속력별 대응 타각(respond rudder angle)도 결과로 보였다. 실제 소형선박을 이용해 이론적으로 계산된 최소항행속력과 적정항행속력을 검증하는 실험을 실시하였고 조석과 조류속력 데이터를 분 석하여 안전한 통과시기를 도출하였다.

    2.최강 유속 해역과 해양사고

    2.1.세계적 최강 유속 해역과 선박 교통로

    Fig. 1은 상선의 주요 교통로와 강조류 해역을 차트에 표 시한 것으로 세계적인 강조류 해역은 알래스카 남서부 연안 (Unimak passage)을 비롯하여 미국 동부, 영국 연안과 유럽 서 부 해역, 한국과 일본 연안 등 크게 10개 구역으로 구분되고 있으며(Kaluza et al., 2009; Texas State Energy Conservation Office, 2008), 이러한 해역들 대부분이 상선의 주요 교통로로 이용되고 있는 실정이다.

    세계에서 가장 빠른 조류 지역은 노르웨이 북부 연안에 위 치한 Saltstraumen으로 수로 폭이 약 250 m에 불과한 작은 해협 으로 최강 유속이 22 kn에 이른다(Wikipedia, 2014a). 다음으로 조류가 강한 지역은 영국 북부 연안에 위치한 Pentland Firth로 최강 유속이 17 kn에 이르며 노르웨이 Saltstraumen과 달리 수 로의 폭이 3.7 km(가장 좁은 곳)로 비교적 넓고 선박 통항이 빈번한 지역이다(Marine Scotland, 2012). 각 국가별 세계적으로 널리 알려진 강조류 해역은 Table 1과 같으며(U.S. Department of Energy, 2012; Wikipedia, 2014a; Wikipedia, 2014b; Wikipedia, 2014c; Japan Coast Guard, 2010a; Hageman and Polagye, 2006), 이들 지역 모두가 교통 밀집지역으로 이곳을 항해하는 선박 은 조류 정보를 비롯한 적절한 통과시기의 선택, 다른 선박의 교통흐름 등을 고려하여 항해할 필요가 있다.

    2.2.국내 최강 유속 해역

    Fig. 2와 Table 2는 우리나라에 있는 항만과 수로 중에서 최강 유속이 5 kn 이상인 지역을 나타낸 것으로 명량수도(진 도), 장죽수도(해남), 맹골수도(진도 남서부), 횡간수도(완도), 대방수도(사천), 인천 서수도(인천), 죽항수도(진도 남부)로 조사되었다. 특히 진도 명량수도의 최강 유속이 10.3~11.5 kn 로 우리나라 전국 해안에서 가장 빠른 지역이었다(KHOA, 2013). 이들 지역은 인천 서수도와 같이 대형 선박들의 교통 밀집 지역은 아니지만 예인선과 중∙소형 선박들이 항해시간 과 거리 단축을 위해 주로 이용하는 곳으로 해양사고 방지 를 위해 선박 통항 관리가 필요한 해역들이라 사료된다.

    2.3.강조류 해역 해양사고(명량수도)

    최근 10년간 진도 명량수도에서는 Table 3과 같이 총 4건의 해양사고가 발생하였으며 이중 충돌(접촉)사고 2건, 좌초사 고 2건이 발생하였다. 사고로 인해 인명피해는 없었으나 피 예인선에 실려있던 적재물이 해상에 낙하되거나 진도대교 와 충돌하는 등 재산상 손실을 가져왔다. 사고의 원인은 모 두 강조류에 의해 발생한 것으로 유속을 감안하지 않고 무 리하게 항해 또는 작업을 시도하다가 발생하였다. 한편 진 도 명량수도 해역에 설치된 등부표는 진도울돌목 조류시험 발전소를 보호하기 위한 수단으로 2008년 3개를 설치하여 운용되고 있다. 그러나 Table 4에서 보는 것과 같이 선박과 충돌로 매년 2건의 등부표 손상사고가 발생하고 있는 실정 이다. 이 등부표 손상사고는 해양안전심판원에 사고접수가 되지 않은 자료로 진도울돌목조류시험발전소의 감시원 자 료이다(Hyundai Heavy Industries, 2010).

    3.강조류 해역에서 적절한 선박 운용과 속력 규제 사례

    3.1.강조류 해역에서 일반적인 선박 운용

    1) Yoon(2002b)에 의하면 저속으로 항해하는 선박은 고속으 로 항해할 때보다 바람과 조류의 영향을 크게 받는다. 바람 은 선박의 회두작용을, 조류는 이동(압류)을 야기한다. 통상 풍압차(lee way)와 유압차(tide way)가 10도 이상이 되면 보침 이 불가능하며 항해가 곤란한 상태에 이른다. 또한 Yoon(2002d)은 운하나 협수로 통항 중 긴급시를 제외하고 통 상 침로 제어를 위한 타각은 15° 이내가 되어야 하며 실제로 이보다 더 큰 타각을 사용하면 반복적으로 큰 대응타각을 사용할 수밖에 없으므로 사실상 조선이 곤란한 상황에 이른 다고 하였다.

    2) Woo(2002)는 Handymax급(LBP 약 185m) 이하 선박은 CA≤ 14° 이하가 되어야 하며 Panamax급 이상의 대형선과 4,000 TEU 급 이상의 Post-panamax 컨테이너선의 경우 CA≤10°가 되도 록 통항속력을 조절하거나 입․출항시간을 조정해야 한다고 하였다. 여기서 CA(Crab Angle : CA)란 선체 전진 중 횡풍압 과 조류압력에 대한 표류각으로 Cross channel angle 또는 Drift angle을 말한다.

    3) Park and Joeng(2010)은 조류에 의해 선박의 대지속력(Speed over the Ground : SOG)이 5kn 이하로 되거나, 선박 진행 가능 속력의 1/2 이상 되는 역조류가 있을 것으로 예상되는 경우 이 시기를 피하여 통과해야 한다고 하였다.

    4) H 해운 Marine Technical Information(1999)에 의하면 협수로, 운하, 항내 등을 항해하는 경우에는 풍향∙풍속의 변화나 기 타 조류와 수심 등의 외적조건의 변화에 의한 선수회두에 대비해서, 최대타각 35°에 대해 20° 정도의 여유를 주어 실 제 사용 타각 15°로 조선계획을 수립해야 하며 선박 진행 가 능속력의 1/2 이상 되는 역조류가 있는 시기를 피하여 통과 해야 한다고 하였다.

    3.2.외국의 강조류 해역에 대한 속력규제과 항법 사례

    1)일본, Kurushima Kaikyo

    쿠루시마 수도는 최강 유속이 8~10 kn에 이르며 선박 통항 량이 많은 해역으로 조류의 방향에 따라 선박 통항로를 다 르게 하고 있다. 일본해상교통안전법 제20조를 따라 쿠루시 마수도를 항해하는 선박은 역조류를 받는 경우 ‘서수도’를 이용하고, 순조류를 받는 경우에는 ‘중수도’를 이용해야 한 다. 또한 역조류를 받고 항해하는 선박의 속력은 조류의 속력 보다 4 kn 이상 유지할 것을 권고하고 있다(Japan Coast Guard, 2010a). Fig. 3은 쿠루시마 수도의 조류방향별 항행방법을 나 타낸 것이다.

    2)일본, Kanmon Kaikyo

    간몬해협에서 역조류를 받으며 항해하는 선박은 조류의 속력보다 4 kn 이상 유지해야 한다(Japan coast guard, 2010b). 한편 간몬해협 도선사 협회에서는 조류속력보다 5kn 이상을 유지할 것을 제안하고 있다(Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism, 2013).

    3)영국, Pentland firth

    Pentland firth 해역은 Scotland 북단과 Orkney Islands 사이에 있는 수로로써 가장 좁은 곳의 수로 폭이 3.7 km이며 유속은 W향의 경우 9 kn, E향의 경우에는 12 kn에 이른다. 영국의 항 만국은 Pentland Firth 해역에서 역조류 시 위험물운반선의 통 과를 금지하고 있다(Marine Scotland, 2012).

    4)미국, East river of New York(Hell gate)

    원래 미국의 내수로 항로에 적용되는 항법으로는 Western Rivers Rules, Great Lakes Rules 각 구역에 대한 Pilot Rules 및 보완규정, Motorboat Rules 1940 등이 있다(Lee et al., 2001).

    미국 뉴욕 East River에 위치한 Hell gate의 경우 제한속력 은 따로 정하고 있지 않으나, 유속이 5~7 kn에 달하기 때문 에 선박관제센터에서는 조류의 게류시기를 이용해서 통과 하도록 통제를 하고 있다. 또한 대형선의 경우 순조류를 따 라 항해하지 않도록 제한하고 있으며 ‘Fair tide rule’에 의해 역조류를 받고 있는 선박이 순조를 따라 항해하는 선박의 진로를 피해야 하는 항법이 적용되고 있다(U.S. coast guard, 2010).

    3.3.국내 강조류 해역에 대한 고찰

    우리나라는 진도 명량수도를 비롯한 최강 유속 해역이 산 재되어 있고 최근 이러한 지역에서 해양사고가 끊이지 않고 있음에도 불구하고 일본, 미국, 영국과 같이 강조류 해역을 통항하는 선박들에 대한 통제할 수 있는 속력 기준이나 항 법이 구체적으로 마련되어 있지 않아 이에 대한 검토가 시 급히 요구된다.

    4.강조류 해역에 대한 속력 규제와 안전한 선박 운용

    선박이 제한된 수로를 항주할 경우에는 조류의 영향뿐만 아니라 바람(wind), 파도(wave), 천수영향(shallow water effect), 측벽영향(bank effect), 2선간의 상호작용(interaction) 등의 영향 을 받는다. 그러나 이번 연구에서는 논문의 초점에 맞춰 조 류에 의한 영향만을 고려하여 조류 속력에 따른 통항선박의 최소항행속력(MNS)과 적정항행속력(ONS), 조류속력별 선박 조종에 필요한 대응타각을 제시한다. 연구 대상 지역으로 우리나라 연안에서 조류의 유속이 가장 빠른 명량수도를 선 택하였다.

    4.1.환경 조건과 모델선박

    1) 환경 조건환경 조건

    명량수도 또는 울돌목은 전라남도 해남군과 진도군 사이 에 있는 해협으로 항로 길이는 약 3.7 km(양도~녹도), 항로 폭은 가장 좁은 곳이 약 280 m이다. 조류는 북서쪽과 남동쪽 으로 흐르며 백중사리 기간 중에는 최강유속이 11.5 kn에 이 른다. Table 5와 Fig. 4에 명량수도의 환경조건을 나타내었다 (KHOA, 2009).

    2)실험 모델선박

    목포해양항만청 고시 제92-2호에 따르면 ‘명량수도 항해 자제 선박으로는 위험물운반선과 총톤수 500톤 이상 선박’ 으로 명시하고 있으나 현장 조사와 AIS 자료를 분석해본 결 과 500~1,000톤급 선박들도 통항하는 것으로 분석되었다. 따 라서 본 연구에서는 명량수도를 통과할 수 있는 최대선박 (모델선박)을 1,000톤 여객선으로 가정하였으며 모델선박에 대한 세부사양은 항만 및 어항 설계기준 제2편 항만설계 조 건을 위한 ‘대상선박들의 주요치수’와 선박조종의 이론과 실 무 책자에 나온 ‘선박크기별 타면적’을 참고하여 아래 Table 6 과 같이 정의하였다(Yoon, 2002a; Ministry of Maritime Affaires & Fisheries, 2005).

    4.2.조류에 의한 유압력과 회두모멘트에 대한 대응타각 계산

    압류 현상은 바람으로 인한 풍압력, 조류에 의한 유압력, 파랑에 의한 표류력이 가장 큰 원인으로 작용한다. 선박 운 항자는 이러한 압류 현상에 대응하기 위해 적절한 타각에 기인한 유체력을 이용하여 균형을 취하면서 항해하게 된다. 선박이 일정 표류각을 갖고 보침 항해하기 위해서는 위에 언급한 외력들과 타력이 상호 평형을 유지해야 하므로 다음 과 같은 평형방정식이 유도된다. 여기서 Ya , Yw , Yc, Yδ는 바람, 조류, 파랑의 유체력과 타력을 의미하며, N 은 해당 요 소의 모멘트를 의미한다(Lee et al., 2005; Jung et al., 2008).

    Y a + Y w + Y c + Y δ = 0 , N a + N w + N c + N δ = 0
    (1)

    이 장에서는 논문의 초점에 맞춰 YaYc은 고려하지 않 았다. 조류에 의한 유압력과 회두모멘트는 Yoon(2002b)의 식 (6.16)을 이용하였으며, 타압에 의한 회두모멘트는 Yoon(2002c) 의 식(2.6)을 이용하여 계산한다.

    1)조류에 의한 유압력

    유압력 계산에 사용한 유압력계수(CR)는 Fig. 5와 같으며 Fig. 6은 조류의 속력과 조류 유입각(20°, 40°, 90°)별 유압력 계산 결과이다.

    유압력은 Fig. 5에서 보는 것과 같이 정횡(90°)에서 조류를 받는 때가 가장 큰 압력을 받으며 정선수와 정선미 방향에 서 가장 낮다. 명량수도는 수로의 폭이 좁아 대부분의 선박 이 정선수 방향이나 정선미 방향에서 조류를 받으나 명량수 도 남쪽 녹도 부근에서는 수로에 굴곡이 있어 조류를 선수 40°~90° 방향에서 받게 된다. 따라서 정횡방향의 유압력을 고려하지 않을 수 없다.

    1,000톤급 선박이 명량수도를 최강 창조류(유속 7.4 kn) 시 간에 역조 방향으로 통과하는 경우 선체가 받는 최대 유압 력(조류 90°)은 177.8 tons, 최강 낙조류(유속 5.4 kn)의 경우에 는 94.7 tons으로 계산되었다.

    2)조류에 의한 회두모멘트

    조류에 의한 회두모멘트 계산을 위해 사용한 회두모멘트 계수(CM)는 Fig. 7과 같으며 조류 유입각(20°, 40°, 90°)별 회 두모멘트 계산 결과는 Fig. 8과 같다. 조류의 유입각별 회두 모멘트는 40°-50°과 130°-140° 부근에서 가장 크고 정횡이나 선수방향에서 가장 작다.

    1,000톤급 선박이 조류를 선수 40° 방향에서 받으며 항해 할 경우 명량수도 최강 창조류 시(유속 7.4 kn) 선체에 발생 되는 회두모멘트 값은 1059.9 ton∙m이며 최강 낙조류 시(유속 5.4 kn)에는 566.1 ton∙m이다.

    3)타압에 의한 회두모멘트

    타각(5°, 10°, 15°, 20°, 25°, 35°)별 타력에 의한 회두모멘트 계산 결과를 Fig. 9에 나타내었다. 명량수도의 최저 수심은 14.9 m, 모델선박의 흘수는 3.9 m로 수심 : 흘수 비가 약 4 : 1 이므로 수심에 의한 타효 변화는 없는 것으로 간주하였다.

    선속 15 kn에서 최대타각(35°)를 사용하여 낼 수 있는 최대 회두모멘트는 469 ton·m에 불과하다. 이는 명량수도 최강 창 조류(7.4 kn) 시 발생되는 회두모멘트 1059.9 ton․m나 최강 낙조 류(5.4 kn) 시 발생되는 회두모멘트 566.1 ton∙m에 크게 미치지 못한다. 따라서 Fig. 8과 Fig. 9의 계산 결과를 종합해볼 때, 1,000톤급 선박이 명량수도를 안전하게 항과할 수 있는 최대 조류속력은 4.4 kn로 볼 수 있다. 단, 이 경우 선속을 15 kn로 유지할 수 있는 충분한 기관출력을 갖추고 있어야 한다.

    4)조류 속력별 최소항행속력(MNS)과 적정항행속력(ONS)

    최소항행속력(Minimum Navigation Speed : MNS)이란, 최대 타각(35°)을 사용하여 타효를 가질 수 있는 최소속력(대지속 력으로)을 말하며, 적정항행속력(Optimum Navigation Speed : ONS)은 선박의 여유 제어력(spare control force 또는 allowance) 을 감안한 속력으로 타각 15° 이내에서 제어가 가능한 속력 (대지속력으로)으로 정의한다.

    Table 7은 조류속력별 침로 유지가 가능한 타각과 최소항행 속력을 나타낸 것이다. 예를 들어 ‘조류가 2 kn에서 타각 35° 를 사용해 보침 가능한 속력이 5 kn이다’는 의미이다. Table 7 의 결과에 따라 조류속력별 최소항행속력(MNS)은 조류의 속 력보다 2.3배 빨라야 한다. 즉, 조류속력 : 선속은 1 : 2.3으로 정의할 수 있다. 그러나 이 경우와 같이 35° 타각을 주어 침 로 유지는 할 수 있더라도 조류 이외 바람이나 파도의 영향 이 미칠 경우 여유 제어력이 없다는 것을 염두해야 한다.

    적정항해속력(ONS)는 위 3장에서 기술하였듯이 ‘강조류 해역을 통항하는 선박은 타각 15° 이내에서 제어가 가능한 시기를 따져 통항하는 것’이 안전한 통항방법이므로 조류속 력이 1 kn일 때에 타각 15°를 사용해서 제어가 가능한 속력 은 4 kn이며, 조류 2 kn일 경우에는 선속 8 kn, 조류 3 kn일 때 는 선속 11kn를 유지해야 여유있는 제어가 가능하다. 결과적 으로 적정항행속력(ONS)은 조류속력보다 4.0배 빨라야 한다. 즉, 조류속력 : 선속은 1 : 4.0으로 정의할 수 있다.

    4.3.검증 실험 및 결과

    위 4.2절의 결과를 뒷받침하기 위해 실질적인 검증실험을 실시하였다. 검증실험은 지난 ‘2010년 진도울돌목 조력발전 소 건립 관련 해상교통안전진단평가’시 병행한 선박통항안 정성 평가 데이터를 활용하였다. 검증을 위해 사용한 선박 은 1.3톤과 5톤급 낚시어선으로 위에서 선정한 모델선박 (1,000톤급 여객선)과 크기, 수면 아래 체적, 타의 구조, 조종 성능 등에 차이는 있으나 조류속력별 최소항행속력(MNS)을 검증하기 위한 참고 자료로 효용 가치가 있다고 판단된다.

    실험은 총 27회에 걸쳐 실시하였다. 조류속력이 2 kn, 3 kn, 4 kn일 때, 실험선박의 속력을 4 kn, 7 kn, 10 kn로 고정시켜 초 기 정침한 각을 그대로 유지하여 항해하도록 하였다. 이 때 선박의 위치와 편각(drift angle)을 측정하여 편각이 10° 이상 발생되면 ‘위험’, 10° 이내이면 ‘안전’으로 판단하여 최소항 행속력(MNS)을 구하였다.

    진도 명량수도에서 수행한 27회 실험 중에서 원래 의도 (intended track)하였던 목적지에 도착하지 못하고 조류에 의 해 압류(편각 10° 이상)된 상황은 8회였으며 조류속력 대 선 속이 1 : 2.0 이하일 때 압류되는 현상을 보였다. 1.3톤과 5톤 어선의 실험에서 큰 차이는 발견할 수 없었으나 실험방법에 있어 계측기기의 한계로 침로를 ±3° 이내로 정밀하게 유지 하지 못한 부분이 있다.

    이 실증 실험의 결과는 위 4.2절에서 기술한 1,000톤급 모 델선박 결과(1 : 2.3)보다 다소 낮은 수치이나 실제 실험으로 이용된 선박의 수면 아래 체적과 조종성능의 차이를 감안할 때 비교 데이터로 이용 가치가 있다고 판단된다. Fig. 10과 Fig. 11에 실험장면과 압류가 발생된 상황을 보였다.

    4.4.명량수도 통과 시기

    1년 중 조석간만의 차와 조류의 유속이 가장 빠른 시기는 태양과 달, 지구가 일직선상에 놓이는 사리(spring tide) 기간 으로 명량수도의 경우 2014년 8월 11일~14일 기간이 가장 큰 조차와 유속이 예상되는 시기이다. Fig. 12는 이 기간 중 12 일과 13일의 조위와 조류의 유속을 나타낸 것으로 명량수도 의 고조와 저조간격은 5시간 40분과 6시간 20분이며 최강 유 속은 11.0 kn로 예상되고 있다(UKHO, 2014).

    조류의 유속이 가장 낮은 시기(게류 시기)는 고∙저조시간 20~30분 전으로 유속이 0.5~1.5 kn이다. 한편 조류가 가장 빠 른 시기는 고∙저조시간 이후 3시간으로 최강 유속이 11.0 kn 에 이른다.

    고∙저조시간 이후 5시간 동안은 4 kn 이상의 빠른 유속이 남아있는 시기로 이 시기에 명량수도를 통항하는 것은 자제 해야 할 것이다. 선박운항자는 이 해역 안전한 항해를 위해 서 고∙저조시간 최소 30분~1시간 전에 진도대교로부터 1마 일 전∙후에 위치한 양도와 녹도 지점을 통과하는 것이 바람 직하다. 고∙저조시간 직후에는 조류의 방향이 바뀌고 유속 이 급격히 변화하는 시기로 주의를 요한다.

    5.결 론

    이 연구는 강조류 해역을 통항하는 선박들의 해양사고를 방지하기 위해 안전한 항행속력과 적절한 통과시기를 제시 하고, 명확한 데이터에 근거한 항행 속력 규제나 항법 기준 을 마련하기 위해 수행하였다. 이 연구의 주요 결과를 정리 하면 다음과 같다.

    1) 우리나라는 진도 명량수도를 비롯한 최강 유속 해역이 산 재되어 있고 최근 이러한 지역에서 해양사고가 끊이지 않아 일본, 영국, 미국 국가들과 같이 통항 속력 규제나 특별 항 법(local navigation rule)이 마련되어야 한다.

    2) 1,000톤급(타면적 비율 1/60) 선박이 선속 15 kn로 최대타 각(35°)을 사용하여 발휘할 수 있는 최대회두모멘트 값은 469 ton·m에 불과하여 조류가 4.4 kn 이상인 경우 타의 힘만 을 이용하여 자력으로 명량수도를 통과하는 것은 자제해야 한다.

    3) 강조류 해역을 통항하는 선박은 유속이 거의 없는 게류 시기를 이용하여 통과하는 것이 바람직하다. 명량수도의 경 우 고∙저조시간 20~30분 전이 게류 시기로 이 지역을 통과 하는 선박은 고∙저조시간 최소 1시간 전에 명량수도 입구 진입을 시작으로 고∙저조시간 30분 전까지 통과를 마치는 것이 안전한 항행방법이라 할 수 있다.

    4) 실험식을 이용해 계산한 최소항행속력(MNS) 결과와 실제 소형선박을 이용해 검증한 속력 결과를 토대로 명량수도를 통과하는 선박의 최소속력(대지속력으로)은 조류속력보다 2.3배 이상이어야 하며 여유 제어력을 감안하면 조류속력보 다 4.0배 이상이어야 한다.

    이 연구 결과는 강조류 해역을 통과하는 선박들의 선장과 항해사, 해상교통관제센터(VTS) 관세사들에게 유용한 참고자 료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다. 그러나 풍압력 등 다 양한 외력 조건에서 선박 조종 특성을 분석한 것이 아니므로 주의가 요구되며 이는 향후 연구에서 보완할 계획이다.

    Figure

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    Shipping routes and strongest tidal current area.

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    Strongest tidal current area of Korea coast (over 5 kn).

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    Navigation rules at Kurushima kaikyo traffic route.

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    Myeongnyang Waterway.

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    Current force coefficients by tidal current.

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    Result of tidal current force with the current velocity.

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    Turning moment coefficients by tidal current.

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    Result of turning moment with tidal current.

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    Turning moment each rudder angles.

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    Experiment ship.

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    Actual track and intended track (Current direction 40° from ship’s head, Current speed 4kn, Ship's speed 4 kn).

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    Tidal height and tidal current (12th~13th Aug. 2014).

    Table

    The world’s strongest tidal current area

    Strongest tidal current area of Korea coast (over 5 kn)

    Marine accidents at Myeongnyang waterway for 10 years

    Buoy damage accidents at Myeongnyang waterway for 6 years

    Environmental conditions of Myeongnyang waterway

    Model ship

    Respond rudder angle against the tidal current

    Remarks
    - Ship speed (kn) :Ship’ speed over the ground (kn)
    - Tc (kn) :Tidal current speed (kn)
    - × :Impossible to the course keeping

    Reference

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