항해중 실선계측을 통해 선체의 상하 및 좌우가속도 값을 얻을 수 있다.
그러나, 본 연구에서는 두 값 중 하나의 가속도 값만을 대입하여 내항성능 평가를 행한다. 그래서, ‘99- 1차 원양항해중의 상하 및 좌우 가속도 각각의 경우에 대해 평가된 내항성능지표를 비교하여 F ig.9～11과 같이 나타낸다. 이 경우 대체적으로 내항성능지표가 유사하게 평가되었으나, 침로・풍향 등의 계측 당시의 자연환경에 따라 상하가속도에 의해 계산된 T 가 좌우가속도에 의한 T 보다 더 크게 나타난 경우가 있는 것을 알 수 있다. 또한, 그 반대 의 경우도 나타나고 있다.
선박의 항해중 안전사고는 인명 및 재산, 해양환경 등의 막대한 피해 가능 성이 상존하기 때문에 항해안전성 평가결과가 실제보다 안전하다고 평가되는 것보다는 다소 위험하다고 평가되는 것이 실선에 적용했을 때 선박운항자에 게 경각심을 줄 수 있을 것으로 사료된다.
즉, 계측된 요소 중 한가지 요소만으로 내항성능을 평가했을 때는 그 당시 의 자연환경에 따라 실제의 위험도보다 과소 평가되는 경우가 발생할 수 있 다. 그렇기 때문에 계측된 두 가지 요소를 모두 이용하여 두 요소 중 계측치 의 분산값이 큰 요소의 발생확률을 구해 종합내항성능을 평가한다.
이렇게 실선계측에 의한 내항성능 평가결과와 대상선의 기간중 운항실적을 토대로 한 내항성능 평가결과를 F ig.12～18과 같이 비교해 보았다. 그림에서 X축은 항해일시이며, Y축은 내항성능지표를 나타내며, 항해 구역별로 나누어 비교하였다. 여기서 운항실적에 의한 내항성능 평가는 Logbook에 기재된 해 상상태, 풍향・풍속, 침로 등의 본선상황 및 자연환경 요소를 대입하여 구한 다.
그림의 결과와 같이 원양항해 기간중 대상선의 내항성능지표는 실선계측 및 운항실적에 의한 평가결과 모두 1보다 작았기 때문에 안전했었다고 판단 된다. 그러나, ‘99- 2차 원양항해중 10월 17일 04시의 경우 운항실적에 의한
내항성능평가결과가 1.011로 위험한 상태였으나, 실선계측에 의한 결과는 0.6558로 안전한 것으로 평가되었다. 즉, 운항실적에 의한 수치계산 결과와 실선계측에 의한 결과가 다소 상이하게 나타난 것이다.
그림에서 알 수 있듯이 수치계산결과가 유사한 경향속에서도 여러 곳에서 다르게 나타나고 있는 것을 알 수 있는데, 그것을 두개의 형태로 나누어 볼 수 있다.
첫 번째, 운항실적에 의한 수치계산결과가 실선계측에 의한 결과보다 큰 경우이다. 10월 17일 04시의 경우가 해당되는데, 그 당시 Logbook상의 목시 관측된 해상상태는 NBF 7에 상응하는 등급이었다. 그러나, 이 경우에 해상 상태를 한단계 낮은 6등급으로 수치계산을 행하였을때는 0.7594로서 실선계 측에 의한 계산결과와 유사한 값을 나타낸다. 동일한 방법으로 즉, 운항실적 에 의한 수치계산 결과가 실선계측에 의한 결과보다 큰 경우의 해상상태를 한단계 낮추어, ‘99- 2차 원양항해중 ’OSAKA- T IANJIN' 구역에서 수치계산 을 했을 때의 두 결과치가 거의 일치하는 것을 알 수 있다.(F ig.19) 즉, 위 기 간 중 항해사의 해상상태에 대한 목시관측이 실제보다 과장되어 기록된 것이 라 할 수 있다.
두 번째는 반대의 경우로서 실선계측에 의한 결과치가 더 높게 나타난 경 우이다. 이러한 경우는 대부분 해상상태가 낮은 경우 또는 해상상태가 높았 다가 낮아진 시점에서 주로 일어나고 있다.
위와 같은 두 가지 형태로 인해 두 개의 수치계산결과가 상이하게 평가되 기도 하지만, 대체적으로 내항성능 평가결과의 경향은 유사함을 알 수 있다.
결론적으로 운항실적에 의한 수치계산결과와 실선계측에 의한 내항성능평 가결과의 비교를 통해 이러한 선체운동 가속도 계측・해석 시스템의 실선 적 용이 가능함을 보여 주고 있다.
F ig .9 Comparis ion of IS PI by Meas urem ent
F ig .10 Comparis ion of IS PI by Meas urement
F ig .11 Comparis ion of IS PI by Meas urement
F ig .12 Comparis ion of Int eg rated Seakeeping Perform ance index
F ig .13 Comparis ion of Int eg rated Seakeeping Perform ance index
F ig .14 Comparis ion of Int eg rated Seakeeping Perform ance index
F ig .15 Comparis ion of Int eg rated Seakeeping Perform ance index
F ig .16 Comparis ion of Int eg rated Seakeeping Perform ance index
F ig .17 Comparis ion of Int eg rated Seakeeping Perform ance index
F ig .18 Comparis ion of Int eg rated Seakeeping Perform ance index
F ig .19 Comparis ion of ISPI by Log book' s NBF dow n
4.3 평가도 화상처리
F ig .20～21은 실선계측을 통해 구한 내항성능지표 ( T)를 이용하여 항해안 전성을 나타낸 평가도이다. 그림(a)는 본선운항실적을 토대로 하여 평가된 내 항성능지표이며, 그림(b)는 실선계측에 의해 평가된 내항성능지표이다. 평가 도 안쪽의 굵은 점선은 시뮬레이션에 의한 내항성능 평가요소의 위험도를 나 타낸다. 운항자는 이런 평가도를 이용하여 그 당시의 항해위험도를 시각적으 로 쉽게 판정할 수 있다.
이러한 평가도를 ‘Visual Bas ic 6.0' 프로그램을 이용하여 컴퓨터 화면에 화상처리해 보았다.(F ig.22) 그림에서 T = 1.0은 내항성능지표의 한계 위험 치를 나타내고, 각도는 파도와의 만남각을, 굵은 실선은 내항성능 지표를 나 타낸다. 내항성능 지표가 한계치인 T = 1의 원을 초과할 때 이 선박은 위 험하게 된다. 즉, 녹색선 안쪽의 경우에는 안전하고, 적색선을 넘어서면 선박 은 위험하게 되는 것이다.
F ig .22에서 계측환경은 선속 12.75kts , 침로 0 , 해상상태는 Beaufort s cale 6에 상응하는 등급이었다. 파도와의 만남각과 내항성능지표를 입력하 면, 해당되는 만남각에 내항성능지표를 화면에 굵은 선으로 표시하도록 구성 되어 있다.
선박탑재용 종합내항성능 평가시스템은 궁극적으로 그 평가 결과도를 화상 처리하여 컴퓨터 화면에 보여줌으로써 선박 운항자가 항해 당시의 위험도를 한눈에 판단할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. 현재로서는 만남각에 대한 내항성능평가결과를 화면을 통해 입력하도록 되어 있으나, 차후에는 계측과 동시에 내항성능평가결과가 자동적으로 컴퓨터 화면에 나타나도록 해야 할 것이다.
'99- 04- 30- 08 NBF 6
(a)
(b)
F ig .20 Evaluation Diag ram of Nav ig ational S afet y in 04- 30- 08
'99- 04- 30- 16 NBF 6
(a)
(b)
F ig .21 Evaluation Diag ram of Nav ig ational S afet y in 04- 30- 16
F ig .22 Ev aluation Diag ram of Nav ig ational Safety by Prog ramming
제 5 장 결 론
본 논문에서는 항해중인 실선에 가속도를 계측할 수 있는 선체 운동 가속 도 계측 시스템을 탑재하여 상하 및 좌우가속도를 계측하고, 두 요소 중 계 측치의 분산값이 큰 요소를 선택하여 종합내항성능을 평가해 보았다. 이렇게 하여 얻은 본 논문의 연구 결과는 다음과 같다.
1) 그 동안 가상 s imulation 및 항해 운항실적만을 가지고 내항성능을 평가 해 오던 것을 실제 항해중인 선박에 적용하여 원양항해중 실선 계측을 실시 하고, 그 실선계측결과를 토대로 선박 전체의 종합내항성능을 평가하였다.
2) 선박 종합내항성능 평가시 계측된 두 가지 요소를 모두 고려하여 내항 성능을 평가함으로써, 임의의 한가지 요소를 계측하여 내항성능을 평가하던 기존의 방법보다 더 안전하게 내항성능을 평가할 수 있게 되었다.
3) 항해 운항실적에 의한 내항성능 평가 결과와 실선계측에 의한 내항성능 평가 결과를 상호 비교하여 실선 적용이 가능함을 보여줌으로써 그 동안의 연구를 실용화시켰다.
4) 항해 안전성 여부를 한눈에 파악할 수 있는 평가도를 prog ram하여 컴 퓨터 화면에 화상처리함으로서, 실선계측 수치결과를 계측과 동시에 모니터 화면에 전시할 수 있는 계기를 마련하였다.
향후 과제로서, 본 연구에서는 여객선형인 한나라호만을 대상으로 계측 및 수치계산을 행하였지만, 모든 선박에 실선계측에 의한 내항성능 평가 방법의 적용이 가능하다는 것을 입증하기 위해 여러 종류의 선박에 적용해 봐야 할 것으로 사료된다.
그리고, 선체운동 가속도 계측・해석 시스템의 보완을 통해 실해역에서의 계측된 가속도 변화량을 재생(Replay) 시키고, 더 나아가 재생된 가속도 변 화량을 통해 항해 당시의 자연환경 등을 재연시킬 수 있어야 할 것이다.
이렇게 실선계측을 통해 내항성능 평가 결과가 위험하다고 판단되는 경우, 그 위험상태를 벗어나기 위해 운항자가 변침이나 선속저하 등의 조치를 취하 고, 위험항로를 검색하여 최적의 항로를 선정할 수 있게 하는 항해정보 평가 시스템을 개발해야 할 것이다. 궁극적으로 최근 IMO(국제해사기구)의 항해안 전소위원회에서 거론되고 있는 항해정보기록장치(Voyage Date Recorder)의 주요기록내용에 ‘실선에서의 가속도 변화량 계측’ 항목을 포함시킴으로서 항 해 당시의 정확한 운항상태를 파악 및 예측할 수 있는 방법이 요구되는 것이 다.
참고문헌
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(17) 關西造船協會編 : 造船設計便覽(第4版), 昭和58年
[부록1]
(예) ‘v d20.cfg '
100 : 그래프 가로측 샘플수(갯수) 5 : 파일의 저장 간격(분)
0.0050 : 좌우 가속도의 불감대(g ) 0.0050 : 상하 가속도의 불감대(g )
0.0100 : 좌우 가속도의 측정 기준 가속도(g ) - 0.0100 : 상하 가속도의 측정 기준 가속도(g )
D3016 : 시작 디렉토리명
0 : 좌우 가속도의 측정 채널 번호(0..3)
2 : 상하 가속도의 측정 채널 번호(0..3)