선박의 특성을 고려한 계류안전성 평가 기반의 부두 마루높이에 관한 연구

Abstract

최근 국내에서는 지구온난화로 인한 해수면 상승과 이에 따른 태풍 및 해일의 증가로 인해 방파제 보강 및 방호시설 설치 등의 공사를 시행중에 있다. 또한, 지속적인 선박대형화로 인해 대형선 접안을 위한 수심 준설, 접안부두 확장 등의 항만 공사를 수행하고 있으나, 접안선박의 안전한 계류와 밀접한 영향이 있는 마루높이의 상향 및 보강 등의 뚜렷한 공사 계획은 없는 실정이다.

또한, 항만 및 어항 설계기준에 의거하여 접안선박의 선종, 크기에 따라 선석의 치수, 마루높이, 계선주, 방충설비 등이 선정되는데, 그 설계기준을 보면 선석길이는 선종 및 톤수, 계선주는 총톤수, 방충설비는 선종 및 재화중량톤수를 포함하고 있다. 그러나 계류라인의 각도, 선박의 풍압면적, 선체동요량에 밀접한 영향을 주는 마루높이 설계기준은 부두의 환경적 특성인 수심 및 조차만 포함되어 있으며, 접안선박의 선종 및 크기 기준은 고려되지 않고 있다.

따라서 접안부두의 수심 및 조차 등의 환경요소 뿐 아니라 선종 및 크기 등 선박요소를 반영한 부두 마루높이 기준을 제안하기 위해 국내·외 마루높이 설계기준을 조사하여 마루높이 결정요소를 분석하였다. 그리고 선종별 특징에 따라 선박 그룹을 분류하고 각 그룹별 대상선박을 선정하여, 마루높이 상향에 따른 계류안전성 수치 시뮬레이션을 수행하였으며, 그 결과 선종별 특징에 따른 계류요소 민감도를 분석하였다. 또한, 환경요소와 선박요소로 나누어 마루높이 평가지표를 개발하고, 이를 반영한 마루높이 설계기준을 제안하였다.

본 연구는 마루높이 상향에 따른 접안선박의 계류요소 민감도를 계류안전성 수치 시뮬레이션을 통해 분석하고, 국내·외 설계기준과 연구동향을 반영한 마루높이 평가지표, 평가방법 및 설계기준을 제안하였다. 마루높이 상향에 따라 접안선박의 계류삭 장력, 계선주 견인력, 선체동요량, 계류라인 수직각 등이 감소하며, 그 감소율은 선박 특성별로 차이가 있음을 정량적으로 제시하여, 접안선박의 계류안전성을 향상시키기 위해서는 선박의 특성을 반영하여 마루높이를 설정하여야 함을 증명하였다.

또한, 마루높이 상향에 따른 계류요소 민감도 시뮬레이션을 위해 특정선박 및 특정부두를 선정하지 않고 다양한 접안선박의 특성을 반영할 수 있도록 선박 그룹화를 수행하였으며, 국내·외 설계기준을 바탕으로 계선주, 방충재를 배치한 가상의 부두를 설계하고 계류형태 및 계류라인 배치를 일반화하여 본 연구결과의 활용범위를 확대하였다.|In recent years, Korea has selected Twenty-two ports for reinforcement of breakwaters and installation of protection facilities, due to the rise of sea level caused by global warming. In addition, dredging for depth of water for large vessel's berthing and enlargement of berth is under construction due to consistent enlargement of ship size, However, there's no definite construction plan for the reinforcement of crown height, which has close relationship with the safe mooring of ships.

Also, in accordance with the characteristics of ship, length of pier, crown height, bollard, and fender facilities are selected based on the ‘Harbour Design Criteria in Korea’, length of pier is affected by ship's type and tonnage, bollard is affected by gross tonnage, and lastly, the fender facilities are affected by deadweight tonnage.

However, the design standards of the crown height which has close relationship with the angle of mooring line, windage area, and oscillation of ship motion, only includes depth of water and tidal range factors, and does not take into account of ship's type and size.

Therefore, the domestic and foreign design standards of the crown height has been researched for the analysis of determinants of crown height, in order to suggest the standard of crown height which considers ship's characteristics. Also, I have classified ship's group based on the ship's characteristics, and carried out simulation of mooring safety assessment as per the increase of crown height. As a result, mooring factors' sensitivity as per ship's characteristics could be analyzed. Furthermore, the evaluation index of crown height has been made by dividing into environment and ship factors, and proposed design standards considering the above.

In this study, the mooring factor sensitivity of moored ships according to elevation of crown height is analyzed through mooring safety numerical simulation, and the evaluation index and design standard of crown height are proposed by domestic and international design standards and research trends.