1.서 론
최근 지구 온난화 현상으로 인해 북극해의 빙하가 급속 도로 녹고 있다. 현재 북극해 항로 (NSR: Northern Sea Route, 이하 NSR)를 이용한 운항은 년간 약 4개월 정도 경 제적 운항이 가능한 정도이지만 연구에 의하면 2020년에는 6개월, 2030년에는 연중 항해가 가능할 것으로 예상하고 있 다. 특히, 수에즈운하와 말라카해협을 이용하는 남방 항로 보다 항로가 약 30 %, 운항일수는 10일 정도 단축되는 것으 로 알려져 있다. NSR은 러시아의 북쪽 북극해 연안을 따라 서쪽의 무르만스크에서 동쪽의 베링해협까지를 연결하는 길이 해상 수송로를 말한다(Choi, 2010). 러시아 정부의 공 식적인 발표에 따르면 북극해 항로의 서쪽은 노바야젬랴 (NovayaZemlya)섬으로부터 동쪽 끝은 베링(Bering)해협 이북 으로 정의하고 있다.
현재 우리나라의 경우 NSR을 통과하여 입항하는 횟수는 46회(‘11년, 34회)로 증가하고 있으나 국내선사 참여가 없는 상태에서 유럽선사 등이 우리나라-북극간 화물시장을 장악 하고 있는 실정이다. 이러한 화물이송을 위한 운항뿐만 아 니라 에너지자원의 보고로 알려진 극동 시베리아 지역도 이곳에 위치하고 있어 향후 국적선박들의 운항이 기대된 다. 그러나 국적선사는 NSR을 통해 수송할 적정 화물, 내 빙 화물선과 특히, 북극해 운항 노하우가 없어 어려움을 겪고 있다. 북극해 주변 국가에서는 북극해 운항 시 빙해 역 항해사(Ice Navigator) 승선을 강제화하고 있으며 2013년 IMO 제44차 STW 전문위원회에서는 캐나다, 아이슬란드, 노르웨이 및 미국이 제출한 “극지방 운항선박 승무 해기사 및 선원을 위한 훈련요건”STW 44/13, STW 44/13/1) 의제를 검토하여 STCW 협약 및 강제코드에 포함시키자는 결론을 도출하였다(KIMFT, 2013). 빙해역을 운항하는 선박은 크게 세 가지로 나눌 수 있다. 쇄빙선, 쇄빙 상선, 내빙 상선이 다. 북극해를 통항하는 일반적인 형태는 쇄빙선이 얼음을 부수면 그 뒤로 내빙 통항선들이 따라가는 형태를 취하고 있다.
그러나 쇄빙선의 도움이 필요한 선박들은 출발 장소인 NPC(Nominated Point of Convoy, 이하 NPC)까지 단독 운항을 실시해야 한다. 즉, 얼음이 아주 두껍고 위험한 곳은 아니 지만 항해사들은 얼음의 형태를 잘 파악하여 NPC까지 안 전하게 도착하여야 한다. 이 연구에서는 이러한 빙해역 항 해사가 안전운항을 하는데 필요한 기본지식인 얼음의 종 류, NSR 통항 안전기준 분석 및 기본적인 조종술에 대해 설명하고 시뮬레이션을 통한 검증을 수행하고자 한다.
2.얼음의 분류
NSR을 안전하게 운항하기 위해서는 항해사의 얼음에 대 한 지식이 있어야 한다. 일반적으로 북극해에서는 얼음의 분포 정도, 나이(두께) 그리고 크기로 구분하며 이를 이용 하여 만들어진 ice chart를 해독할 수 있어야 한다(Makarov Training Center, 2014).
첫 번째로 얼음의 분포정도(Concentration)는 얼음이 바다 에 몇 % 정도인가를 구분하는 것이다(Table 1).
두 번째로 얼음의 두께(Thickness)는 얼음이 생성된 년 수 와 두께를 나타내는 것이다(Table 2).
세 번째로 얼음의 크기(Floe size)는 아래와 같이 구분한 다(Table 3).
3.NSR 통항안전기준
3.1.Ice Class
Ice class란 북극해, 발틱해, 캐나다 주변 및 남극 지역 등 얼음으로 언 바다를 항해하는 선박들의 규정을 나타내는 것으로 아래와 같이 나누어진다.
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Polar Class: 주로 러시아 북쪽 북극 해 주변을 운행하는 쇄빙선에 적용되는 규정으로 일반적으로 Polar Class의 선박 이 얼음을 깨고 지나가면 뒤를 Northern Baltic Class 선박이 따라가게 됨.
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Northern Baltic: Finnish-Swedish Ice Class Rule 을 적용 받 게 되며, LR, DNV, GL 등의 Ice Rule의 기초가 됨.
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Canadian Class: Canadian Artic Shipping Pollution Prevention Regulation으로 북극해의 빙상 등급에 따라 9등급과 발틱해 빙상 조건에 따른 저 단계 5등급으로 나누어져 있음.
Table 4는 얼음의 두께에 따른 선급별 ice class로서 일반 적으로 상선에 적용하는 ice class로 Finnish-Swedish Rule이 사용된다(Seamanship International Ltd., 2010). Ice class의 세부 적인 상세는 참고문헌으로 대신한다(FMA, 2002).
3.2.안전 설비
NSR을 운항할 때 비상상태가 발생하면 기존의 선박의 안전설비로는 문제점이 많이 발생한다. 선박의 감항성 유 지에 가장 중요한 Ballast가 동결되면 전체적인 복원성에 문 제가 발생하며 갑판상의 파이프들이 동결되면 유체 상태의 화물작업 및 소화 작업에 큰 문제가 발생한다.
국제해사기구(IMO)에서는 북극해 선박운항지침에서 빙해 역 항해사(Ice navigator)를 1명 이상 승선하도록 권고하고 있으며 모든 인명구조 및 소화설비는 최소 영하 30도에서 도 작동이 가능하도록 규정하고 있다.
채택된 polar code에서는 안전관련 내용을 (Part - A Safety measures)에 정리하였다. 화재관련은 chap. 8 Fire Safety/Protection에서 구명설비관련은 chap. 9 Life Saving Appliances and Arrangements에서 논의되고 있다(Seo et al., 2014). Table 5
3.3.빙해역 항해사(Ice navigator)의 교육 기준
우리나라가 운항하고자하는 NSR은 대부분이 러시아의 연안해역이라 Polar code가 발효되지 않은 경우 러시아 국 내규정을 따라야 하는데 현재 이 해역을 통항 하는데 항해 사에 대한 교육기준이 강제화 되어 있지 않으나 STCW협약 에서는 제II/2조에서 총톤수 500톤 이상 선박의 선장과 1등 항해사에 대한 해기능력의 최저기준 중“항해계획과 항해수 행”에서 결빙(ice)에 대한 해기능력을 “선박조종과 취급”에 서 빙해상의 또는 착빙상태로서의 항해 시에 취하여야 할 실무조치에 대한 해기능력을 갖추도록 요구하고 있다. 아 울러 STCW협약 B-code에서 “극지해역에서 운항하는 선박 의 선장과 해기사의 훈련에 대한 지침”을 제공하여 북해지 역을 항해하는 해기사가 갖추어야 해기능력을 권고하고 있 으며 IMO에서는 2002년 12월 23일 해상안전위원회와 해 양환경보전위원회 공동 회람문서로 북극해 선박운항지침 (Guidelines for Ships Operating in Arctic Ice-Covered Waters)을 채택하였으며 여기에서 Ice Navigator 탑승 의무화하도록 권 고하고 있다.
검토되고 있는 빙해역 항해사(Ice Navigator)를 위한 교육 과정은 빙해역을 운항하는 모든 항해사가 이수해야하는 기 초과정과 선장 및 일등항해사가 이수해야하는 상급과정으 로 구분하고 있다(IMO, 2014). Table 6
4.안전운항을 위한 조종술
4.1.빙해역 진입 전 준비사항
빙해해역을 통항하는 내빙 통항선들은 쇄빙선의 지시를 받아야 한다. 즉, NPC 위치 파악 및 convoy 순서와 형태를 파악하여야 한다. 또한 선박의 흘수 형태는 반드시 trim by the stern 형태를 유지하여 ice에 의한 프로펠러의 손상을 방 지하여야 한다. 그리고 ice chart를 수령하여 통항하고자 하 는 해역에 대한 ice의 형태 및 분포 정도를 면밀하게 파악 하여야 한다.
빙해해역 준비 전 deck department에서 확인해야 할 주요사항 을 요약 정리한 check list(Table 7)이다(Seamanship International Ltd., 2010).
4.2.빙해역 운항 시 주의사항
빙해역을 항해하는 항해사는 얼음 발생 징후를 먼저 파악 하여야 하며 일반적으로 아래와 같은 판단 기준을 따른다 (Table 8).
그리고 빙해역 운항 시 선박조종 측면에서 유의해야 할 사항을 정리하면 Table 9와 같다. 즉, ice에 진입할 경우 감 속 조치와 함께 직각을 유지하며 쇄빙하여야한다. 그리고 바람의 경우 풍상 측을 향하게 되면 작은 ice 조각들이 떨 어져 나오기 때문에 안전 항해가 가능하게 되며 반대의 경 우 ice가 집중되기 때문에 쇄빙에 어려움이 발생한다. 그리 고 쇄빙의 golden rule은 ice가 없는 곳이 있다면 멀리 돌아 서 항해하더라도 쇄빙하는 것 보다 효율적이라는 것이다. Ice의 집중도가 낮은 해역인 open sea를 항해할 경우 풍상 측을 향해 항해를 할 경우 작은 ice조각들이 반대편으로 떨 어져 나오기 때문에 안전 항해에 도움이 된다.
이러한 규칙을 증명하기 위해 ice navigation simulation을 실시 하였다. 이 연구에 사용된 simulator는 러시아 Transas사에 의해 개발된 Ship-Handling simulator이며 DNV에 의해 Ice navigation simulator로 인증을 받은 장비이다. 현재 러시아에서는 북극해 를 운항하는 국내・외 항해사들의 교육을 이 장비로 실시하 고 있어 신뢰성이 제고된다. 시나리오는 Table 10과 같다.
시뮬레이션 결과에서 보는바와 같이 얼음에 진입 할 때 직각을 유지하지 않을 경우 동일한 얼음 두께 및 선속에서 얼음을 깨지 못하고 튕겨 나옴을 알 수 있다.
또한, 얼음 안을 항해 중에 앞선 convoy대열에서 긴급 상 황이 발생하여 선박을 좌・우현으로 갑자기 변침해야 하 는 경우가 발생 할 수 있는데 시뮬레이션 결과 곤란한 것 으로 나타났다. ③은 얼음 안을 약 5 kts로 항해 중 우현 전 타를 사용한 시뮬레이션 결과이다. 즉, 쇄빙선의 감독 하에 대열간의 통신 상태를 철저하게 유지하여야 할 것으로 보 인다(Table 11).
5.결 론
현재 지구 온난화 현상으로 인해 북극해의 얼음이 녹아 연중 약 4개월 정도 상업적 운항이 가능하다. 특히, 북극해 의 얼음이 녹는 정도는 가속되어 2030년에는 연중 운항이 가능 할 것으로 예상되고 있다. 북극해 항로를 이용하는 이유는 항해거리 단축 및 북극해 주변의 많은 지하자원 이 송이다. 이러한 상황 변화에 보조를 맞추어 IMO에서는 극 지해역의 안전운항을 위해 Polar code를 제정하여 강제화 할 예정이다. 그러므로 우리나라에서도 이 해역 운항을 위 한 준비가 필요하다. 이 연구에서는 빙해역 항해사에게 필 요한 교육과정 내용, 안전운항을 위한 check list 그리고 조 종술 등에 대해 설명하였다. 향후 빙해역 항해사들이 안전 운항을 하는데 필요한 추가 정보에 대한 연구가 지속적으 로 필요할 것으로 판단된다.
