조선공학개론

조선공학개론

선박의 정의 ▣ 정의 : 배는 호수나 강, 바다를 건너기 위한 수단으로 만들어진 구조물이다. 또, 육상의 구조물과는 달리 물에 뜨는 부양성, 짐을 싣고도 기울어지거나 쓰러지지 않는 적재성, 물에 떠서 움직일 수 있는 이동성의 세 가지 특성을 가지고 있다. 배를 건조함에 있어 이러한 특성과 함께 내부 또는 외부의 힘에 견디어 내는 강도가 있어야 하고, 물의 저항을 덜 받고 에너지 소모를 줄여 제 속력을 낼 수 있어야 하며, 전복의 위험을 이겨 낼 수 있는 안정성을 가진 배를 만들어야 한다. 배를 뜻하는 글자에는 선, 박, 함, 주, 정 등이 있다.

선박의 정의 ► 해상법상의 정의 : 해상법상의 배는 ‘상행위 또는 영리를 목적으로 하는 것’만을 말하며, 단정이나 노, 삿대로 이동하는 노도선 및 국 공유의 공용선은 포함되지 않는다. ► 선박법상의 정의 : 선박법상의 배는 ‘부양력을 가지고 있는 구조물로서 사람, 화물이 적재 능력과 해상을 자항할 수 있는 능력을 갖춘 것;을 말한다. 따라서, 선박을 수리할 때 쓰이는 부선거, 그 자체가 운반물인 뗏목, 건조 중인 선박, 인양이 불가능한 침몰선, 추진 장치가 없는 준설선, 중량물을 들어올리는 기중기선, 부선, 등대선 등은 선박이라고 할 수 없다. 하지만 예인되고 있는 부선은 선박으로 간주한다. ► 해상 충돌 예방 규칙상의 정의 : 물 위에서 운송의 수단에 제공 또는 제공될 수 있는 가동체를 총칭하며, 그 형상, 종류, 대소 등에 관계 없이 선박으로 간주한다. 그러므로 부선, 준설선, 등대선, 부선거 등도 이 규칙에 의하면 선박으로 간주한다. 다만, 자력 또는 타력에 의하여 다른 지점으로 이동할 때에만 적용 받는다.

선박의 정의 ▣ 기본 기능 부양기능 ► 선박은 무거운 짐을 싣고 물에 뜨는 기능을 가지고 있어야 한다. ► 선박은 물에 떠서 갈 수 있어야 한다. 추진기능 ► 선박은 짐을 싣고도 안전하여야 한다. 즉 기울거나 쓰러지지 말아야 한다. 안전성 및 복원력 구조기능 ► 선박은 튼튼한 그릇으로서의 역할을 해야 한다. ► 선박은 항행중에 진행 방향이 안정되어 있어야 하고 Pitching과 Rolling이 격심해서는 안 된다. 내항성이 좋아야 한다. 운동성능 조종성능 ► 선박은 좁은 항만이나 해협에서 안전하게 조종할 수 있어야 한다.

선박의 정의 ▣ 운항 기능 조선장치 ► 선박은 방향타와 조타기를 장착하여 원하는 곳으로 운항한다. ► 선박은 화물을 싣고 내릴 수 있어야 한다. 화물적하 및 양하역 ► 선박은 항만의 부두에 묶어 둘 수 있어야 하고, 항만내외에서 닻을 내리고 정지해 있을 수 있어야 한다. 계선계류설비 ► 선박은 속력제어, 위치파익이나 방향유지, 장애물예지, 그리고 통신기능 등 항행에 필요한 모든 설비를 갖추어야 한다. 항해 및 통신설비 ▣ 동력발생 기능 주기 ► 선박은 주추진 동력발생 주기를 장착하고 추진장치를 구동토록 한다. ► 선박은 전력, 스팀, 압축공기, 유압, 증류수 등 동력과 기타 에너지원을 만드는 발생장치를 설비한다. 또한 연료유와 윤활유의 순환 및 세정장치와 냉각수 순환장치와 열교환기를 설비한다. 기관실 보조기기

선박의 역사 ▣ 배의 기원 : 지구상의 배의 역사는 BC6000년 경에 시작되었다고 한다. BC6000년 경에 인류 문화 문명이 처음으로 나타나게 되었는데 그 발상지는 인도의 인더스강유역, 이라크의 티그리스강 유프라테스강 유역인 메소포타미아 지방, 이집트의 나일강, 중국의 황하의 하류평야 유역등이다. ► 석기시대 : 구석기시대에는 숲에 자연적으로 쓰러 넘어진 아름드리 통나무를 한 두발 길이로 토막내어 호수나 강이나 바다에다 이것을 띄워 여기에 올라 타고서 손으로 이동 신석기시대에는 나무를 엮어서 배를 발명하여 고기를 잡거나 이동의 수단으로 이용되었음. ► 배의 발명 : 배의 발명 시기는 강이나 바다에서 어로, 채취, 채집 활동을 할 때와 강을 건너야 할 필요성이 느낄 때, 섬과 섬사이를 왕래할 필요를 느낄 때, 식량을 운반할 때, 이때 인류는 뜨는것을 탈것으로 이용한 동기이고 시작이라 할 수 있다.

선박의 역사 ► 배의 진화 Raft(뗏배) ↔Dugout(쪽배=퉁궁이=매생이)→Duild up Ship(조립선) Dugout(쪽배)- 굵은 나무를 돌과 불을 이용하여 나무의 속을 파서 만듬 1단계-외 쪽배, 2단계-외쪽배(덧삼), 3단계-쌍쪽배, 4단계-두쪽배, 5단계-세쪽배 우리나라에서는 이것을 퉁궁이 또는 매생이라고 하였다. ◦ 나일강 유역- 암바체 뗏배 ◦피지 섬- 대나무 뗏배 ◦인도의 코로만델 해안- 서너 개의 나무토막을 칡넝쿨로 엮어서 ‘카타마란’이란 뗏목배 ◦우리나라 동해안- 대 여섯 개의 오동나무 토막을 첡넝쿨로 엮어서 ‘토막배’라는 뗏목배 ◦제주도- 구상 나무로 ‘태우’라는 뗏목배 ◦티그리스강- 동물의 가죽에 바람을 넣은 공기 자루 배 ◦가죽배: 그린랜드- 우미악, 영국-코라클, 제주도-비럭 통나무의 속을 파서 만든 쪽배는 스칸디나비아, 아프리카, 남아메리카, 오스트레일리아 일본, 우리나라 그 외 세계 여러 지역에서 만들어 사용

서양의 배 ► 고대의 배 세계에서 가장 오래된 배는 이집트에서 발명 되었다(BC 4000년) 이집트 시대- 나일강 유역에서 자라는 파피루스 갈대를 엮어서 만든 파피루스 뗏배를 만들어 사용하였으나, 그 후에는 조립선을 건조하기에 이르고 배는 대형화 되어 나일강에서 바다로 진출. BC3000년 경에는 돛을 높게 매 달았으며 고물에서 돛을 좌우로 조종 할 수 있었다. 이 시대에 피라미드 시대로서 나일강 상류의 아스완 지방에서 50~60톤이 되는 화강암을 싣고 운항했음. 페니키아 시대- 이집트가 쇠망하고 다음으로 흥성한 곳이며, 페니키아는 문명국 사이에 자리 잡은 나라로써, 동서남북을 자유로이 다닐 수 있었다. 좋은 항구가 많았으며, 땅이 척박하여 농업보다는 어업과 바다에 종사하는 해운업이 발달 하였으며, 산에는 가시나무, 삼나무와 같은 큰 나무가 많아 조선에 사용하는 좋은 재료를 많이 구할 수 있었음.

서양의 배 그리스 시대- 그리스는 발칸반도의 남단에 자리하고 있어서, 에게해를 옆에 낀 항만이 많이 있고 주위에는 많은 섬들이 있다. 그리스 초기의 배는 트로이 원정에 나섰던 배에는 갑판이 깔려 있지 않았으니 BC700년경이 되면 3단노선이 건조되었다. 이후 2단 노선, 4단 노선과 5단 노선을 건조하여 보다 크고 빠른 군선을 건조하였다. 로마 시대- 로마는 반도이지만 해안의 굴곡이 심하지 않아 바다에는 관심이 없었으나 페니카아의 칼타고와 해전을 치르기 위해 급히 배를 건조하여 승리하면서 지중해의 해상권을 장악 했음. 로마의 조선 기술 1) 용골- 외부의 돌출하는 용골을 사용하기 시작하였다. 이것은 바람의 영향으로 배가 옆으로 흘러가는 것을 막는데 도움이 된다. 2) 외판- 판자를 겹쳐서 붙이는 크링가식에서 판자의 면을 맞대어 평탄하게 붙이는 카벨식의 판자 접합 방식이 채용되었고 판자는 청동 못으로 늑골을 고착.

서양의 배 3) 선수 선미- 선수재는 굵은 나무를 써서 용골과 접하게 하고 또 용골의 앞쪽을 돌출시켜서 층각을 만들었는데 다단한 나무 재료를 썼다. 선미는 둥그스름하게 솟아 오르게 하였다. 이물과 고물에 화려한 조각 장식을 하였다. 4)조선 재료- 이물에는 판자로 선대를 견고하게 만들고 그 위에 선수루를 세웠다.

선박의 분류 ▣ 용도에 의한 분류 : 선박은 용도에 따라 상선, 군함, 어선, 특수업무선의 4종류로 크게 나눌 수 있다. ► 상 선 : 여객 또는 화물을 운반하여 운임 수입을 얻을 목적으로 하는 선박을 상선이라 하며 객선, 화객선, 화물선으로 구분할 수 있다. 1) 객 선 : 객선은 주로 정기선이며, 여객의 신속한 운송에 중점을 두고 있으므로, 선체의 안전과 인명의 구조를 위하여 높은 기준의 선체 구조 및 설비를 요하고 있다. - 대형 여객선과 연안객선, 자동차 도선, 이민선 등 2) 화객선 : 화객선은 화물과 여객을 함께 운송하는 선박으로, 선창은 화물을 적재, 수선이상의 갑판칸 또는 선루에 객실을 만들어 여객을 태운다. 3) 화물선 : 화물이 우선이며 거주 설비는 간소화하고 하역 설비에 중점을 두고, 원료, 완제품등 여러 가지 종류의 화물을 함께 운반하는 일반 화물선과 특수 화물선으로 구분된다.

선박의 분류 특수 화물선 -유조선(oil tanker) -액화석유 가스 운반선(liquid petroleum gas carrier, LPG tanker) -유전겸용 운반선(oil and ore carrier) -벌크유겸용 운반선(bulk and oil carrier) -목재 운반선(log carrier) -시멘트 운반선(cement carrier) -칩 운반선(chip carrier) -벌크 운반선(bulk carrier), 석탄 운반선(coalier, coal carrier) -광석 운반선(ore carrier) -냉동선(refrigerated ship) -컨테이너선(container ship) -바지 운반선(barge-carring ship) -차량 운반선(vehicle-carring ship)

선박의 분류 ►군 함 : 해상 또는 수중에서 전쟁을 목적으로 하는 선박으로서, 적재성에 구애를 받지 않는다. 군함은 전투함, 전투정, 보조함, 잡역선 등으로 분류 한다. 1) 전투함 • - 주전투함: 항공모함, 순양함, 프리깃, 구축함, 순시함, 지휘함, 잠수함 -상륙전함 -기뢰전함 2) 전투정 -PCH (patrol craft) -PTF (fast patrol craft) -PCH (patrol gunboat) -LCU (landing craft utility) 3) 보조함 -AH (hospital ship) -AO (oiler) -AF (store ship) -ASR (submarine rescue ship) 4) 잡역선 -YNG (gate craft) -YP (patrol craft) -YG (garbage lighter) -YW (water barge)

선박의 분류 ►어 선 : 어선은 어획 방법, 어물의 종류, 조업 해협의 조건에 따라 그 형상이 다양하다. 직접 어로에 종사하는 배 이외에 어획물 운반, 가공, 특수 임무에 종사하는 선박 등 어로에 관계되는 배를 총칭한다. 특수 업무선 • : 특수한 업무에만 종사하는 선박 -수로측량선, 해양 기상 관측선, 해양 관측선, 항해연습선, 해저전선 부설선, 공작선 기중기선, 병원선, 해난구조선, 소방선, 안내선, 검역선, 순시선, 예인선, 쇄빙선, 도선 등대선, 해협연락선, 열차도선, 자동차도선, 하천도선, 부선, 급수선, 요트등

선박의 분류 ▣ 법규에 의한 분류 : 선박안전법 및 관계 법규, 선박법 및 그 관계 법령, 그 밖에 관세법, 해상충돌 예방규칙 등 법령에 의하여 필요한 경우 여러 가지로 분류하고 있다. ► 선박안전성 및 관계 법령상 분류 1) 용도에 따른 분류 : 여객선, 비여객선, 어선, 이민선 등으로 나눌 수 있다. 여객선은 여객 정원 13명 이상인 선박을 말하며, 비여객선은 여객 정원 12명 이하이거나 여객 정원을 가지지 않는 선박 2) 선박의 자격에 따른 분류 : 제1급선, 제2급선, 제3급선, 제4급선으로 구분한다. 3) 항행구역에 따른 분류 : 선박 안전법에 따라 해운 관청이 검사한 후 선박 검사 증서에 선박의 크기, 구조, 용도, 설비 등을 고려하여 항행 구역을 지정하여 준다. 수평구역선을 내수선, 그 밖의 구역을 항행하는 선박을 항해선 또는 항양선이라고 한다.

선박의 분류 4) 조업제한에 따른 분류 : 어선에 한해서는 동력선과 비동력선으로 구분한다. 조업제한에 따라 제1종, 제2종, 제3종으로 구분한다. 5) 구명설비 규정에 따른 분류 : 제1종선에서 제5종선까지 구분하여 그 종류에 따라 구명 안전 설비의 정도를 달리한다 제 1종선: 국제 항해에 종사하는 여객선 제 2종선: 국제 항행에 종사하지 않는 여객선으로 제 5종 이외의 선박 제 3종선: 국제 항해에 종사하는 총톤수 500톤 미만의 선박으로, 제 1종선 및 어로선 이외의 선박 제 4종선: 국제 항해에 종사하는 총톤수 500톤 미만의 선박으로, 제 1종선, 제 5종선 및 이로선 이외의 선박 제 5종선: 총톤수 5톤 미만의 선박으로 여객 운송에 종사하는 선박

선박의 분류 6) 선체구조의 강약에 따른 분류 : 구조 규정에 의하여 중구선, 경구선, 전통선루선으로 구분한다. 중구선: 중량 화물을 적재하기 위하여 강력한 구조로 이루어진 선박으로서, 경구선에 비해 흘수도 크므로 일반 화물선에 적합하다. 경구선: 중구선에 비하여 가벼운 구조를 갖는 선박으로서 흘수도 비교적 작으므로 화격선 또는 객선에 적합하다. 전통선루선: 중구선의 상갑판 위에 다시 한 층의 갑판, 즉 선수루에서 선미루까지 전통하여 가벼운 구조의 선루갑판을 증설한 선박으로서, 여객선 또는 화객선에 적합하다.

선박의 분류 ▣ 선박법 및 관계법규상의 분류 1) 국적에 따른 분류 : 한국선박, 외국선박으로 구분한다. 2) 등록에 따른 분류 : 등부선, 불등부선으로 구분할 수 있는데, 선박국적증서를 교부 받은 선박을 등부선, 등기할 수 없는 선박(총톤수 20톤 미만의 선박, 단주 노도만으로 운전하는 선박)을 불등부선이라고 한다. 3) 항로에 따른 분류 : 내항선, 외항선으로 구분한다 4) 사용상에 따른 분류 : 공선, 사선으로 구분할 수 있으며, 군함, 정비정, 병원선 등과 같이 국유 또는 공유의 선박을 공선이라 하고, 공선을 제외한 선박을 사선이라 한다. 기타 법규에 따른 분류 - 관세법에 따른 분류: 외국 무역선, 내국 무역선으로 구분한다. - 해상충돌 예방 규칙에 따른 분류: 동력선, 범선으로 구분한다.

선박의 분류 ▣ 추진상태에 의한 분류 ►인력 또는 풍력추진 : 내항선, 외항선으로 구분한다 1) 노도선 : 인력으로 노를 저어 배를 추진시키는 것으로 구명정이 있다. 2) 범선 : 기관을 가진 선박이라도 풍력을 이용하여 돛으로 항행하는 배를 범선이라고 한다. 3) 기범선 : 범선에 추진기관을 보조적으로 갖추고 있는 선박을 기범선이라고 한다. 주로 연안 운반선에 많이 이용되고 있다. 4) 풍통선 : 돛 대신에 긴 원통 2~3개를 상갑판위에 수직으로 세워 바람이 불 때 이를 회전 시키면 돛과 같은 효과를 얻는다. 원통을 회전시키는 원동력이 필요하고 바람이 없을 때 사용이 어려운 결점이 있다.

선박의 분류 ►기계적 추진 1) 기선 : 기선은 보일러에서 나오는 증기의 힘으로 프로펠러를 회전시켜 항진하는 배를 왕복동 기기선과 터빈 기기선이 있다. 2) 내연기관선 : 내연기관선은 연료를 실린더 내에서 직접 폭발시켜 그 팽창력으로 피스톤을 움직여 추진기를 회전시킬 수 있는 선박을 말한다. 이 내연기관에는 디젤기관,가스터빈 등이 있다. 3) 전기추진선 : 터빈 또는 디젤 기관으로 발전시켜 그 발전력으로 추진기를 회전시키는 선박이다. 이것을 전동기선이라고도 하며, 터빈 전동기선과 디젤 전동기선으로 분류한다. 4) 원자력선 : 원자력을 이용하여 선박을 항진시키는 것으로서, 최초의 원자력 상선은 미국의 화객선 사바나호이다.

선박의 분류 ►추진기의 추진 1) 외륜선 : 수차형의 추진기를 선체의 양쪽 또는 선미에 설치하고 이것을 회전시켜 추진하는 선박이다. 하천, 호수등 흘수가 작은 배에서 볼 수 있으며, 선측외륜선과 선미외륜선 으로 구분 2) 나선추진기선 : 2~5개의 날개를 가진 나선 추진기의 회전에 의하여 추진되는 선박을 말하며, 추진기 수에 따라 1축선, 2축선, 3축선, 4축선으로 부른다. 3) 공중 프로펠러선 : 수중 프로펠러 대신에 선미 상갑판 위에 공중 프로펠러를 장치한 선박을 말한다. 4) 수중익선 : 선저의 양쪽에 특수한 날개를 부착한 선박을 수중익선이라고 한다. 이것은 고속으로 항진하면 선체는 수면 위로 부상하고 추진기와 키만 수중에 있게 되므로, 파랑의 충격 및 동요 등을 받지 않아 효과가 좋다.

선박의 분류 5) 분사추진기선 : 선내의 강력한 펌프로 선수 선저에서 해수를 흡입하여 여기에 압력을 가해 선미 후방으로 분사시키면, 그 반동으로 추진되는 선박을 분사추진기선이라 한다. 6) 수중익차추진기선 : 선미선저에 4~6개의 수직 날개를 갖는 익차를 말하며, 조작 방법에 따라 선체를 전진, 후퇴, 선회 시킬 수 있으므로 키가 필요 없다.

선박의 분류 ▣ 사용재료에 의한 분류 1) 목선 :선체의 주요부를 목재로 하고, 선체 각부의 결합에 사용되는 것만을 금속으로하여 건조한 선박이다. 작은 범선, 소형의 연안 여객선, 소형어선 또는 부선등에 채택 2) 합판선 : 얇은 목재 또는 목판을 접착제로 접합하여 선체를 만든 선박을 합판선이라 한다. 여기에 사용되는 접착제로는 합성수지 제품이 좋다. (1) 작은 재료를 사용하여 큰 재료를 만들 수 있다. (2) 건조 기간을 단축 할 수 있다. (3) 선체 중량이 목선보다 약 반으로 감소한다. (4) 접착제의 강도가 선체 강도에 더욱 보탬이 된다. (5) 곡선 굴절 공사가 쉽다. (6) 보통 목선보다 대형의 선박을 건조할 수 있다.

선박의 분류 3) 콘크리트선 : 선체의 내외 양형을 목형으로 만든 다음, 그 사이에 철근을 배치하고 큰크리트를 넣어서 만든 선박을 콘크리트선이라 한다. <장점> (1) 강재 절감으로 건조비가 덜 들고, 건조 기간도 단축된다. (2) 공장 설비가 간단하다. (3) 재료의 입수가 쉽다. (4) 유지비가 절감된다. 즉, 부식이나 충해를 받지 않는다. (5) 내화성, 내구성이 크다. (6) 진동이 적고, 횡요의 주기가 현저하게 길다. <단점> (1) 선체 중량이 크므로 적재량이 감소되고 기관 마력과 연료비가 증가한다. (2) 선체의 국부적 강도가 약하므로 충격에 대하여 약하다. (3) 수리가 곤란하다. (4) 완전한 수밀성을 얻기가 힘들다.

선박의 분류 5) FRP선 : 합성수지 공업의 발달로 유리 섬유 등이 선체의 일부 또는 주정 재료로 많이 이용되고 있다. 이 FRP선은 선체 모양의 형을 목재 또는 비금속재로 만든 다음, 그 위에 유리 섬유를 여러 차례에 걸쳐 붙이는 공정을 반복한다. 이것은 동일형의 선체를 다량 생산하는 데는 유리하나, 형이 다를 경우에는 형틀을 다시 만들어야 하기 때문에 불편하므로 연안 해태 채취선, 전마선, 요트, 소형주정에 널리 사용된다. FRP선은 내식성이 강하고 중량이 가벼우며 강도가 강해 근래에는 연안 여객선 건조가 많다.

선박의 요목 및 측정 세금의 부과, 선적 화물의 중량이나 용적의 결정, 입항 또는 입거때의 가능성 여부의 결정 등 배의 크기를 나타내야 한다. 배의 크기는 구조물인 선체의 치수, 용적 또는 중량으로 나타내고 있으며, 또한 배가 적재할 수 있는 화물의 중량 및 용적으로도 나타내고 있다. ▣ 주요치수 선박의 크기를 비교하고, 또 구성 재료의 치수나 배치 등을 결정하는 데는 일정한 표준이 요구 된다. 선박의 길이(length, L), 흘수(draft, draught, d), 폭(breadth, B) 및 깊이(depth, D)가 사용되는데, 이것들을 선박의주요 치수라 한다. 사용목적: 적량측정, 선박의 등록, 만재 흘수선의 결정, 수밀 구획의 결정, 정적특성 또는 복원 특성 계산 등에 따라 각각 그 측정 기준이나 방법을 달리한다.

선박의 요목 및 측정 ►길이(length) 1) 전 길이 :선체에 고정적으로 부속된 모든 돌출물을 포함한 선수재료의 최전단에서 선미 돌출부 최후단까지의 수평 거리를 전길이(length over all, LOA, Loa)라 한다.- 안벽의 계류, 입거 2) 수직선간 길이 : 만재흘수선상이 선수재의 전면과 타주재의 후면에서 수선면에 각각 수선을 세워 이 양 수선 사이의 거리를 선박의 길이로 나타낸 것이 수선간 길이(length between perpendicular, LBP, Lpp)이다. 타주가 없는 배에서는 타두재의 중심을 말한다. 3) 수선 길이 :하기만재흘수선상에서 선수재의 전단에서 선수재의 후단까지의 수평 거리를 수선길이 (length on load water line, LWL, Lw)라고 한다.

선박의 요목 및 측정 4) 등록 길이 :등록 길이(registered length, Lr)는 선박 법규에 의하여 선박원부에 등록하는 길이로서, 상갑판 비임의 상면의 연장과 선수재 전면과의 교점에서 선미재 후면까지의 수평거리 5) 건헌용 길이 : 선박의 건헌용 길이(freeboard length, Lf)란 떠 있는 상태에서 수면 밖으로 나온 선체의 연직 높이이다. ►폭(breadth) 1) 전폭 :전폭(extreme breadth, Bex)은 선체의 최대 폭에서 측정 한 것으로 한쪽 외판의 외면에서 다른 쪽 외판의 외면까지의 수평 거리를 말하며, 입거시에 이용되는 폭이다. 2) 형폭 : 선체의 가장 넓은 부분에서 있어서 늑골의 외면으로부터 외면까지의 수평 거리를 형폭(molded breadth, B)이라고 한다. 강선 구조 규정, 선박 만재 흘수선 규정상의 선폭은 이 형폭을 의미하며, 단위는 m로 나타낸다.

선박의 요목 및 측정 3) 등록 폭 :등록 폭(registered breadth, Br)은 선박 법규에 의하여 선박원부에 등록하는 폭으로서, 선체의 가장 넓은 부분의 한쪽 외판 내측에서부터 다른 현의 외판 내측까지의 수평 거리 4) 건헌용 폭 : 선박의 건헌용 폭(freeboard breadth)은 건현용 길이의 중앙에 있으며 늑골의 외면 으로부터 외면까지의 최대 수평 거리를 말하면, 단위는 m로 나타낸다. • 늑골: 선체의 횡강도를 구성하는 것으로서 선저부에서는 선저구조의 주된 재료가 되고 선측부분에서는 선형을 유지시킨다. 보통은 단일프레임과 조립프레임을 사용하고 높은 강도를 필요로 하는 기관실에서는 특설 프레임을 사용한다. • 용골: 선체의 밑바닥에서 중심선에 평행으로 배의 전체 길이에 걸쳐 관통하는 구조 • 기선: 넓은 지역을 측정할 때 맨 먼저 기준을 삼는 한변의 길이를 정밀하고 재는 거리 측정

선박의 요목 및 측정 ►깊이(depth) 1) 형 깊이 :수직선간 길이 중앙에서 용골의 상면으로부터 상갑판 비임의 현측 상면까지의 수직 거리를 형 깊이(molded depth, D)라 한다. 2) 등록 깊이 또는 강선규칙의 깊이 :등록 깊이(registered depth, Lr) 또는 강선규칙의 깊이는 선체의 중앙에서 용골의 상면 으로부터 건현갑판 비임의 선측에 있어서의 상면까지의 수직 거리를 말한다. 수밀 격벽이 건현 갑판 위의 갑판까지 연장되고, 그 격벽이 유효한 것으로서 등록될 경우에는 그 격벽 갑판까지의 수직 거리를 뜻한다. • 격벽: 선체 내부를 여러 구획으로 분할하는 칸막이 벽

선박의 요목 및 측정 ►흘수(Draft) : 선체가 수중에 잠겨있는 부분의 깊이를 뜻한다. 선저로부터 수면까지의 연직거리를 말하는데, 필요에 따라 선수흘수, 선미흘수, 평균흘수 등으로 구별하여 부르기도 한다. 모든 배에는 흘수표(Draft Mark)를 표시해야 하는데, 선수 및 선미의 외부양측면에 선저로부터 최대흘수 이상에 이르기까지 표시한다. 1) 만재흘수선(Load Line) : 선박에 화물을 선적할 때 더 이상 실을 수 없는 최대한도의 흘수를 만재흘수라고 하고, 그때의 흘수선을 만재흘수선이라고 한다. 선박은 항해의 안전유지상 항해시기와 해역에 따라 적재중량을 조정할 필요가 있으며 만재흘수선을 세계적으로 적용하기 위해 전세계의 항로를 계절동기대, 열대, 계절열대 하기대의 4가지 지역으로 구분하고, 각 지역에 대해 하기계절과 동기계절 또는 열대로 정하고 있다. 모든 배에는 선체 중앙부의 양현에 지정된 만재 흘수선을 나타내기 위해 만재 흘수선표(load line disc)를 그려넣어야 한다. 2) 건현(freeboard) : 선박은 상당한 양의 예비부력을 가져야하며, 선박의 예비부력은 선체가 물에 잠기지 않는 부분의 높이로 표시되며, 이것을 건현이라 한다.

선박의 요목 및 측정 ►만재흘수선표 : 흘수표는 매 200mm마다 100mm의 아라비아 숫자로 표시하고, 매 피트마다 6인치의 아라비아숫자 또는 로마숫자로 표시한다. LT: 열대 목재 만재흘수선 T : 열대 만재흘수선 LS: 하기 목재 만재흘수선 S : 하기 만재흘수선 LW: 동기 목재 만재흘수선 W : 동기 만재흘수선 LTF : 하기 열대 담수 목재 만재흘수선 TF: 열대 담수 만재흘수선 LF: 하기 담수 목재 만재흘수선 LWNA: 동기 북대서양 목재 만재흘수선 WNA: 동기 북대서양 만재흘수선 예) 적도부근은 항상 고요하고 평온을 유지하므로 깊은 흘수가 허락되나 위도가 높아짐에 따라 일반적으로 점차 파랑이 높아져 안전 항해를 위한 얕은 흘수로 제한 할 필요가 있다. 같은 구역에서 동기는 하기보다 파랑이 높다.

선박의 요목 및 측정 ►트림(Trim) : 선박의 경우 길이방향으로 중량의 분포가 다르다. 또한 해상환경에 의하여 종방향으로 기울어 질 수 있다. 이때 선수와 선미의 흘수가 다를 수 있다. 만약 선박이 앞쪽으로 기울어져 있다면 이 선박은 선수 트림 상태에 있다고 한다. 선박의 선수와 선미가 동일한 흘수를 가지는 경우 even keel이라고 하고 선수가 선미보다 더 잠겨있는 경우를 선수트림이라고 하고, 선미가 선수보다 더 잠겨있는 경우를 선미트림이라 한다. ►침하(Sinkage) : 선박이 평균 흘수선 이하로 잠겨 있는 경우를 침하상태에 있다고 하고 침하의 경우도 선수침하, 선미침하 등으로 나타낸다. ►노트(Knot) : 선박이 1시간 동안 1해리를 항해하는 속력의 단위로 1,852m/h 또는 0.5144m/s이다. ►RPM (revolution per minute) : 1분간 돌아가는 횟수를 나타내는 회전수의 단위이다. ►해리(nautical mile) : 항해시 사용되는 길이의 단위로써 지구 적도상에서 경도 1 변화에 대응되는 해면상 호의 평균 길이이다. 국제단위계(SI)와 함께 사용되는 단위이며, 1해리는 1,852m이다.

선박의 요목 및 측정 ►무게단위 : 선박의 무게는 톤수(Tonnage)가 사용되었다. 선박에 사용되는 톤은 중량의 단위 뿐만 아니라 용적의 단위로도 사용되고 있다. 배에서 사용되는 톤수로는 중량을 나타내는 배수톤수, 배의 용적을 나타내는 총통수와 순톤수, 배가 적재할 수 있는 화물의 중량을 나타내는 재화중량톤수와 경하배수톤수, 선박의 종류별 가공공수에 대한 상대적 지표인 표준화문선 환산톤수의 6가지가 주로 사용된다. 군함- 배수톤수 상선- 총톤수 일반 화물선, 유조선- 선박의 재화능력을 나타내는 재화중량톤수 객선- 총톤수 1) 배수톤수(displacement tonnage) : 배가 정수중에 떠서 평형을 유지할 때, 배가 밀어낸 물의 중량을 배수중량이라고 하는데, 이는 수선 밑 배의 용적과 물의 비중과의 곱과 같다. 이 배수중량을 톤으로 나타낸 값을 배수톤수라 한다. 배수량 = 부력 = 배의전체중량 = 경하중량 + 재화중량

선박의 요목 및 측정 2) 총톤수(gross tonnage: GT 또는 G/T) : 용적을 나타내는 톤수로써 선각으로 둘러싸여진 선체 총 용적으로부터 상갑판 상부에 있는 추진, 항해, 안전, 위생에 관계되는 공간을 뺀 용적을 말한다. 3) 순톤수(net tonnage: NT 또는 N/T) : 직접 영업행위에 사용되는 면적, 즉 화물과 여객의 수송에 제공되는 용적을 말한다. 즉, 총톤수에서 선원실, 해도실, 기관실, 밸러스트탱크 등 선박운항에 이용되는 부분을 제외한 순적량을 톤수로 환산한 수치이다. 보통 총톤수의 약 65%정도에 해당된다. 순톤수는 직접 상행위를 하는 용적이므로 항세, 톤세, 운하통과료, 등대 사용료, 항만시설 사용료의 기준이 된다. 4) 재화중량톤수(deadweight tonnage DWT) : 선박이 적재할 수 있는 화물의 중량을 말하며, 여기에는 화물 외에 여객, 선원 및 그 소지품, 연료, 음료수, 밸러스트, 식량, 선용품 등의 일체가 포함되므로 실제 수송할 수 있는 화물의 톤수는 배수톤수로부터 화물 외의 각종 중량을 뺀 무게가 된다. 재화중량 = 화물중량 + 소모품 + 재화중량 상수

선박의 요목 및 측정 5) 경화배수톤수(light displacement tonnage: LWT) : 선박 자체와 기계류, 재반 기구 및 여러 가지 부속품의 무게, 즉 경하 상태에 있는 선박의 무게를 말한다. 이 경하 배수량은 선박을 해체하기 위하여 매각하는 경우 지급되는 선가의 기본 단위가 된다. 짐을 만재 하였을 때의 배수톤수와 경하배수톤수의 차이가 재화중량톤수이다. 6) 표준화물선 환산톤수(compensated gross tonnage CGT) : 국제간의 선박 건조량을 비교하기 위해 각종 선박의 건조량을 표준화물선에 대한 값으로 환산한 톤수이다. 총 톤수 1만톤의 일반화물선에 있어서 1톤당 건조에 소요되는 가공공수를 1.0으로 하여 선종과 크기 등에 따라 상대적 계수를 정하고, 여기에 총톤수를 곱함으로써 실질적 건조량을 나타낼 수 있는 톤수이다.

선박의 요목 및 측정 ►화물창 용적(cargo hold capacity) : 적재할 수 있는 화물의 용적을 나타낸다. 주로 용적이 큰 화물을 수송하는 컨테이너선 로로선, 카-훼리선, 자동차 운반선과 같은 선박의 크기를 표시하는데 쓰인다. 1) 베일 용적 : 잡화 등의 포장 화물은 프레임(frame)이나 스티프너(stiffener) 내면까지만 실을 수 있으므로 베일(bale)용적으로 나타낸다. 2) 그레인 용적 : 곡물 등과 같은 산적화물은 프레임이나 스티프너 사이에도 실을 수 있으므로 그레인 용적으로 나타낸다. 베일과 그레인의 비는 배의 구조나 화물창의 위치에 따라 변한다. 3) 재화계수 : 요구되는 화물창 용적의 크기를 나타내는 기준으로서 화물중량 1ton이 점유하는 용적을 의미한다. 재화계수는 화물의 종류에 따라 다르다. 4) 컨테이너 적재개수 : 컨테이너선 경우에는 20 피트 컨테이너의 크기를 나타내는 TEU( twenty equivalent unit)의 개수로서 수송능력을 나타낸다. 5) 자동차 적재 대수 : 자동차 운반선의 경우, 차의 대수로서 수송능력을 표시한다.

배의 강도 ►배에 작용하는 힘 정수중 선박 외력 : 등 흘수로 떠있는 선박에 있어서 선체에 작용하는 중력은 중심 G를 통하여 아래쪽으로 부력은 위쪽 방향으로 향한다. 이 두 힘은 크기가 같고 방향이 반대이므로 힘은 평행을 이루고 있다. 2) 파랑중 선박외력 2-1. 호깅(hogging) : 파정이 선체길이의 중앙에 오면 선체의 전후단에서는 중력이, 선체 길이의 중앙에서는 부력이 크므로 선체의 전후단은 아래로 향하는 하중 상태가 된다. 호깅상태가 심하면 갑판에는 균열이 일어나고 선저에는 주름이 잡혀 선체가 절단되기도 한다. 2-2. 새깅(sagging) : 호깅의 경우와는 반대로 파저가 선체길이의 중앙에 오면 선체의 전후단에서는 부력이 선체길이의 중앙에서는 중력이 크므로 선체의 전후단은 위로 향하는 결과를 가져온다.

배의 강도 2-3. 래킹(racking) : 선체의 가로방향에서 파랑을 받거나 또는 로울링을 하면 양현의 흘수가 달라지게 되어 가로방향 변형이 일어난다. 2-5. 비틀림 : 빗긴 방향에서 파랑을 받으면 선체의 부분에 따라 양현의 수면의 높이가 달라진다. 전부와 후부에서 흘수의 차이가 반대로 되면 선체는 비틀림을 받는다. 2-6. 슬래밍(slamming) : 선수 선저부에 대한 파랑의 충격을 슬래밍이라고 한다. 슬래밍은 특히 선미 기관선의 밸러스트 상태 때에 가장 심하다. 슬래밍에 의한 손상을 방지하기 위하여 선수미부에 팬팅 구조를 설치하며 선수 선저부도 보강한다.

배의 강도 ►선체강도 종강도(longitudinal strength) : 선체가 물위에 떠 있을 때는 전체로서의 부력과 중력이 평형을 이루고 있으나, 선체의 형상과 화물의 배치에 따라서 부분적으로는 부력과 중력이 균형을 이루지 않는다. 따라서, 선체에는 전단력이 작용하게 되고, 굽힘 모멘트(bending moment)와 비틀림모멘트(twist moment)가 발생한다. 이러한 힘들은 공선 때보다 만선 때에 더 크게 작용하며, 또 정수 중에서 보다 파랑 중 일 때 더 커진다. 2) 횡강도(transverse strength) : 선체는 선측과 선저에 수압이나 파랑의 충격, 상갑판에 갑판 화물의 중량이나 해수의 침입, 제 2갑판 아래에 화물의 중량이나 선체 구성 재료의 자중, 도킹때의 선저에 용골 반목의 압력, 선측에 안벽이나 부선의 압력 등 가로 방향의 모양을 변화시키려는 많은 힘을 받기 때문에 이에 대항하기 위한 충분한 횡강도를 지니지 않으면 안된다. 횡강도의 계산에는 횡강도를 유지하는 늑골이나 갑판보의 외측에서는 외판이나 갑판이 있어 횡강도에 크게 기여하고 있다.

배의 강도 3) 국부강도(local strength) : 선체에는 그 일부분에만 작용하는 힘이 있으므로 이에 대해서도 충분한 강도를 가지고 있지 않으면 안된다. 즉 선체는 수압과 중량을 받고 있는 외에 파랑의 충격, 주기관, 중량화물 등의 국부 하중과 기둥 및 격벽 등 구조의 불연속 때문에 집중 응력이 발생하게 된다., 따라서 선체는 국부적으로도 충분한 강도를 가져야 하는데, 이 강도를 국부강도라고 한다. ►선체운동 및 진동 1) 선체운동 1-1. 회전운동 횡동요(rolling): 중심을 통하는 수평인 전후축(종축)의 주위의 회전운동 종동요(pitching): 중심을 통하는 수평인 좌우축(횡축)의 주위의 회전운동 선수동요(yawing): 중심을 통하는 연직축의 주위의 회전 요동 1-2. 평행이동운동 상하동요(heaving): 선체가 평행으로 상하로 동요하는 것이다. 좌우동요(swaying): 선체가 평행으로 좌우로 동요하는 것이다. 전후동요(surging): 선체가 평행으로 전후로 동요하는 것이다.

배의 강도 2) 선박진동 : 선박 진동을 유발시키는 주요 기진원은 프로펠러와 주기로 생각할 수 있으며 종종 보기류에 의해 국부구조물을 가진시키는 경우도 있다. 이들 기진원의 주파수 성분은 각각의 사양이 결정되면 쉽게 확인할 수 있다. 기진원의 크기는 주기와 보기류의 경우에는 제작처로부터 관련 정보를 입수하여 확인할 수 있지만 프로펠러의 경우에는 평가를 하는데 상당한 어려움이 따른다.

조선공학개론

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