해양정보시스템강의소개 / 선박구조 및 기본 개념

강의 : 정창용 / IT 공학부

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강의소개 개요

선박 / 해양 분야에서 활용되는 컴퓨터공학 , 프로그래밍 실무를 익히기 위해 관련 국제 규정과 선박통신 / 항해 장비에 대한 개요 및 기술 일반을 강의한다 .

강의진행 이론 / 실습 ( 전자해도 drawing/NMEA parser/AIS message de-

coder 구현 ) 발표 ( 팀 별 조사 , 발표 ) 프로그래밍 과제 ( 실습 수업 내용의 완성 )

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강의소개 평가

중간고사 : 30% 기말고사 : 30% 팀별 조사 발표 : 10% 과제 1 (NMEA0183 parser 구현 ) : 10% 과제 2 (AIS message decoder 구현 ) : 10% 출석 : 10%

과제의 평가 기한 후 1 주 내 제출 시 : 0~30% 감점 ( 순차적 ) 기한 후 2 주 내 제출 시 : 40% 감점 그 후 제출 시 : 60% 감점

해양산업

해운산업

조선업

수산업

해운산업의 특징

수송량이 매우 크다 운송거리가 대부분 원거리다 수송비가 저렴하다 수송이 자유롭다 국제성을 지니고 있다 운송이 느린 편이다

해운산업의 중요성

수출의존도가 높아 해운산업이 대외교역에 차지하는 비중이 매우 크다

3 면이 바다로 둘러 쌓여 있고 지리적 이점과 남북한이 대치하는 정치적 상황으로 해외진출은 바다에 크게 의존하고 있다

자국선을 이용할 경우에는 외화 지출을 절감시켜 외화절약 효과를 가져온다

조선업 및 보험업 등 관련된 산업과 밀접하게 연관되어 있다 전쟁 중에 여객선 및 일반 상선을 군대와 군수 물자를

운송하는데 이용 가능하다 해운동맹의 독점적 관행과 운임구조에 영향력을 미쳐 무역을

유리한 방향으로 이끌 수 있다

해운산업 관련직업 항해사

항로설정 , 선박위치측정 , 선박 내 인사관리 등 선박운항에 관한 전반적인 업무를 맡고 있으며 , 국가에서 시행하는 해기사 면허를 가지고 있어야 한다 .

선장 : 선박의 최고 책임자로 법 규정에 따라 선박과 인명의 안전을 책임지고 선박 내 모든 활동에 대한 지휘 권한을 가짐

1 등 항해사 : 갑판부의 책임자로서 선장을 도와 선내의 규율 확립과 하급 항해사 및 선박부원의 교육훈련 , 선박의 안전관리 , 갑판부의 보수와 정비 등을 책임

2 등 항해사 : 항해계획 수립 및 항해에 필요한 선박 내 각종 계기를 관리하고 점검하며 선박의 입항과 출항 시 배 뒤 부분에서 선장에게 각종 상황을 보고하고 선장의 지휘에 따라 임무를 수행

3 등 항해사 : 선박의 입항과 출항 시 선교 (bridge) 에 자리를 하고 주로 구급 ,

위생 및 의료 업무를 담당하며 선박의 소화설비를 점검하거나 관리

해운산업 관련직업 – cont.

기관사 항해 중에는 선박을 움직이는 추진 동력장치인 주 기관 및

발전기 , 보일러 , 각종 펌프 , 조수장치 , 냉동기 등의 보조 기계를 포함하여 모든 기관 장치가 최적의 상태를 유지하도록 기관 장치를 정비하고 관리하는 일을 하며 배가 정박 중일 때는 연료 , 비품 , 소모품 등을 보충하는 일을 한다 .

기관장 : 기관부의 책임자로서 선장을 돕고 기관부를 관리 1 등 기관사 : 기관장을 도와 주 기관과 이에 관련된 기기를

담당하며 기관부의 인력관리업무를 담당 2 등 /3 등 기관사 : 연료유나 윤활유를 관리하고 발전기나

보일러를 포함한 각종 보조기관을 각각 분담하여 담당

해운산업 관련직업 – cont.

도선사 항만 · 운하 · 강 등의 일정한 도선구 ( 내항에서 부두 안벽 사이에

특별히 설정된 구역 ) 에서 선박에 탑승해 해당 선박을 안전한 수로로 안내하는 사람

도선사가 되기 위해서는 일정기간의 선장 경력을 쌓은 후 국토해양부장관이 시행하는 시험에 합격해 자격증을 발급받아야 함

소형 도선선에 승선하여 선박에 다가가서 7~ 10m 높이의 도선사용 사다리를 이용해 선박에 올라타서 세계 각국의 선장 , 선원들과 도선관련 정보를 교환하고 기상 , 해 · 조류 , 선박크기 및 종류 , 선박 조종성능 등을 고려해 선박을 항계 내 정박지로 안전하게 인도하는 역할을 한다 .

조선산업의 특징

수주산업 종합 조립산업 지방 입지성이 높은 산업 노동집약적 산업 수출형 산업

선박의 건조과정

선박수주 일반기계 , 자동차 , 전자제품과 달리 예측되는 고객을

대상으로 이미 설계된 제품을 생산하는 것이 아님 선주의 주문에 의해 생산 선주의 요구사항 ( 선박의 종류 , 크기 , 항로 , 선속 등 )

에 따라 조선소에서 개념설계 또는 초기설계를 수행 선박의 성능이 만족되고 납기 , 가격 , 지불 조건 등이

선주와 합의되면 , 건조계약을 체결 기본설계와 상세설계를 수행하여 본격적으로 건조과정에 진입

선박의 건조과정 – cont’

기본설계1) 개념설계 및 초기설계▪ 계선주로부터 제시된 요구사항 , 즉 화물의 종류 , 적재능력 , 크기 , 선속 ,

선체구조강도 , 예상항로 등을 만족시키는 최적 선박의 개념을 도출하는 과정

▪ 개발된 제반 선박의 성능을 과거에 건조된 선박의 실적 , 계산 , 실험 등을 통하여 입증하는 과정을 거쳐 선박의 기본 성능과 주요 기자재의 사양을 확정하는 설계

2) 기본설계 ( 기능설계 )▪ 선체구조의 구체화 , 기관실의 주 기관을 비롯한 각종 장비의 배치 ,

배관계통도 , 전기장치의 배치 , 전선계통도 , 갑판장비의 배치 , 항해장비 , 거주 설비 등을 구체적으로 정의하는 과정

▪ 이 과정에서 도출되는 각종 도면과 계산서 , 사양서 등은 선주의 승인을 받게 되고 , 안전성 관련 도면은 선급협회의 승인을 받도록 되어

선박의 건조과정 – cont’

3) 상세설계▪ 생산현장에서 이해될 수 있는 수준으로 기본설계 결과를 각 서브

시스템 별로 도면으로 상세히 표현하는 과정

▪ 생산에 필요한 원자재의 정확한 수량 , 기자재의 발주사항 등이 도출되어 자재발주가 이루어지고 생산계획을 위한 자료가 공급

4) 생산설계▪ 상세설계 결과를 작업자나 공작장비의 운전에 필요한 생산정보를

정확하게 도출하는 과정

▪ 선체선도를 현척 ( 과거에는 거의 선박을 현척으로 현도하였음 ), 또는 축척으로 현도하거나 전산프로그램에 의해 처리하여 NC(Numerical Control; 수치가공 ) 가공 정보를 도출하는 과정이 포함

▪ 공작 순서 , 방법 , 부재의 연결과 치수 등을 표시한 공작도 , 각종 기계장비의 부착 상세도 등이 도출

선박의 건조과정 – cont’

선체의 선도 (Lines)

수산업

수산업의 생산물을 수산물이라 하며 , 생산하는 방식에 따라 어업 , 양식업 , 수산가공업으로 나뉨

어업 천연의 수산생물을 채취하거나 포획하는 사업

양식업 수산생물을 인위적으로 번식 , 조장하는 사업

수산가공업 어업 , 양식업의 생산물을 원료나 재료로 하여 보존식품 등을 생산하는

사업

선박의 정의

선박 ? 수상에 뜬다는 부양성 , 여객 또는 화물을 실을 수

있는 적재성 , 그리고 적재된 것을 원하는 위치로 운반할 수 있는 이동성의 3 요소를 동시에 갖춘 구조물

한자로 ' 선박 ' 은 통념상 대형선을 의미하며 , '주정 ' 은 소형선을 뜻하고 , 법률상으로는 선박이라는 용어가 사용되며 , 그 용도나 재질 , 톤수 , 적재능력 , 항행구역 등과 무관하게 쓰이는 개념

선박의 정의 – cont.

영어로는 'Ship', 'Boat' 및 'Vessel' 이란 단어가 쓰이고 있으나 이를 엄밀히 구분한다면 'Ship' 은 대형선을 , 'Boat' 는 소형선을 각각 의미하며 'Vessel' 은 대소형을 모두 포함한 뜻을 가짐

해운의 관점에서 보는 선박은 상행위 , 기타 영리를 목적으로 화물 및 여객의 운송에 사용되는 부양성 , 적재성 , 이동성을 갖춘 구조물로 정의

기본 기능

부양기능 (Floatation Capability) 선박은 무거운 짐을 싣고 물에 뜨는 기능을 가지고 있어야 한다 .

추진기능 (Self Propulsion Performance) 선박은 물에 떠서 갈 수 있어야 한다 .

구조기능 (Vessel Structural Strength) 선박은 튼튼한 그릇으로서의 역할을 해야 한다 .

화물적재와 안정성 및 부원력 (Cargo Loading and Statistical Stabil-ity) 선박은 짐을 싣고도 안전하여야 한다 . 즉 , 기울거나 쓰러지지 말아야 한다 .

운동성능 (Ship Motion Characteristics) 선박은 좁은 항만이나 해협에서 안전하게 조종할 수 있어야 한다 .

조종성능 (Maneuverability) 선박은 방향타와 조타기를 장착하여 희망 진행방향을 향하도록 한다 .

운항 기능

조선장치 (Steering System) 선박은 방향타와 조타기를 장착하여 희망하는 진행 방향을 향하도록

한다 . 화물적재 및 양하역 (揚荷役 )(Cargo Stowage, Loading

and Unloading) 선박은 화물을 싣고 갈무리하고 내릴 수 있어야 한다 .

계선계류 설비 (Mooring Facility) 선박은 항만의 부두 안벽에 묶어 둘 수 있어야 하고 , 항만내외에서 닻을 내리고 정지해 있을 수 있어야 한다 .

항해 및 통신설비 (Navigation and Communication) 선박은 속력제어 , 위치파악이나 방향유지 , 장애물 예지 , 그리고

통신기능 등 항행에 필요한 모든 설비를 갖추어야 한다 .

동력발생 기능

주기 (Main propulsion Engine) 선박은 주추진 동력발생 주기를 장착하고 추진장치를 구동토록

한다 . 기관실보조기기 (Engine Room Auxiliary Equipment)

선박은 전력 , 증기 (蒸氣 ), 압축공기 , 유압 , 증류수 등 동력과 기타 에너지원을 만드는 발생장치를 설비한다 . 또한 연료유와 윤활유의 순환 및 세정장치와 냉각수 순환장치와 열교환기를 설비한다 .

거주 및 인명안전

선원 거주구 설비 (Crew Accommodation Facility) 선박은 선원이 살며 일할 수 있도록 취사와 취침용 선실을 갖추어야 한다 .

소화장치 및 구명장치 (Fire Extinguishing and Saving Equipments) 선박은 해난시의 인명구조 설비와 화재시의 재산의 안전을

위하여 화재예방과 소화장치를 각각 갖추어야 한다 .

선박의 종류

사용목적에 따른 분류 상선 : 여객 또는 화물을 운반하여 운임수입을 얻는 것을 목적으로 하는 선박▪ 화물선▪ 화객선▪ 여객선

함정 어선 특수작업선

선박의 종류 – cont.

선박의 종류 – cont.

일반화물선 (General Cargo Ship)

컨테이너선과 대형산물선이 등장하기 전까지는 일반화물선이 전형적인 화물선으로 과거 40∼50년간의 해상운송은 일반화물선이 주도

설계상의 특징 원활한 잡화선적을 위해 다중갑판 (multiple deck) 으로 되어

있으며 하역에 소요되는 시간 때문에 대형화하지 못하고 , 통상 10,000

∼15,000 총 톤 (G/T ; gross ton) 정도 그럼에도 조선기술의 향상과 함께 본 선박도 많이 개선되어 왔으며 , 특히 본선 크레인의 성능이 크게 향상되었고 , 선창덮개(hatch cover) 의 자동화 , 환기장치의 개선 등이 이루어 졌다 .

일반화물선 (General Cargo Ship)

컨테이너선 (Container Car-rier) 하역시간을 단축하고 하역비용을 절감하기 위해 , 화물을 컨테이너라는 용기에 넣어 운송하는 것을 컨테이너화라 하고 , 그 컨테이너를 효율적으로 수송하기 위해 건조된 선박

컨테이너선의 이점 전천후 하역이 가능 하역능률이 높아 정박일수가 단축됨으로써 선박의 가동률이 제고 정박시간 단축으로 선형의 대형화가 가능 하역률 향상과 정박시간 단축으로 수송원가가 절감 컨테이너의 육상연계수송으로 문전서비스 (door-to-door)가 가능 컨테이너선은 재래선과 비교할 때 수송거리가 짧고 그 회수가 많으며 , 육상과의

연계운송을 필요로 하는 항로일수록 더 유리 운송화물

대부분의 컨테이너는 잡화운송 냉동 /냉장화물을 위한 냉동 /냉장 컨테이너 액상화물 또는 화공품을 위한 탱크 컨테이너 기계류 등을 위한 특수 컨테이너

컨테이너선 (Container Car-rier)

탱커 (Tankers)

원유 , 정제유 (oil products), 화공품 , 액화가스 등 액상화물을 선창 내에 직접 산적(Drum 등의 용기에 넣지 않고 ) 하여 운송하는 선박

종류 원유운반선 (Crude Oil Tanker) 정제운반선 (Product Tanker) 화공품운반선 (Chemical Tanker) 가스운반선 (Gas Tanker)

탱커 (Tankers)

건산물선 (Dry Bulk Carrier)

석탄과 같은 화물을 벌크상태로 운송하는 방법은 옛날부터 있어 왔지만 , 오늘날과 같이 산화물을 그대로 자동화된 하역기기로 신속하고 간편하게 적양하며 , 산화물의 운송효율을 높이기 위해 단일갑판 (single deck) 의 산물선이 처음으로 건조된 것은 1957년이었다 .

철광석 , 석탄 , 곡물 , 시멘트 , 인광석 , 보크사이트 , 석회석 , 원당 등 주로 대형 산화물 운송에 적합한 선형으로 탱커와 함께 부정기선의 주종을 이루고 있다

건산물선 (Dry Bulk Carrier)

광석전용선 (Ore Carrier)

철광석 , 보크사이트 , 석회석 등을 운반하는 선박 특징

보통 편도화물을 운송하기 때문에 공선귀항 시를 대비하여 적당한 양의 물을 적재하기에 충분한 선저수조 (ballast tank) 를 갖고 있음

하역은 선적지와 양륙지가 한정되어 있어서 육상에 광석 적양에 적합한 하역장치를 설치 이용하기 때문에 , 통상 광석전용선에는 일반화물선에서 볼 수 있는 적양기 (derrick or crane) 등의 하역설비가 없음

겸용선 (Combination Car-rier) 탱커나 산물선의 문제점

대부분의 경우 편도수송이며 왕복화물을 구할 수 없음 해결

유류와 건화물을 선택적으로 수송할 수 있는 겸용선이 1960년대 중반부터 개발

O/O 선 (ore/oil carrier) : 철광석과 원유를 수송 O/B/O 선 (ore/bulk/oil carrier) : 광석 , 산화물 , 원유를 수송 C/B 선 (car/bulk carrier) : 자동차와 산화물을 수송 최근에는 Container/Bulker 라 하여 왕항 (往航 , outbound)

은 컨테이너 , 복항 (復航 , inbound) 은 산화물을 운송할 수 있는 정교한 (sophisticated) 겸용선도 등장하고 있다 .

냉동선 (Refrigerated Car-rier)

육류나 어류 등의 냉동화물을 운송하기 위해 전선창을 냉장화하여 냉동물 운반에 전용되는 특수선

주로 어류 , 과일 , 야채 등을 운반 냉동선은 각 선창을 적당한 크기의

구획으로 나누어 , 각 구획마다 방열구조를 갖추고 강력한 냉각장치를 설비하여 , 냉동물 운송 중 각 화물 별로 저장에 필요한 온도를 장기간 유지할 수 있도록 설계

중량물운반선 (Heavy Cargo Car-rier)

일반화물선에서는 변압기 , 객차 , 기관차 , 선박엔진 , 발전기 , 기계설비 , 쟈켓 , 갠트리 크레인 등 초중량물 ( 통상 분리불능의 50톤 이상의 화물 ) 또는 거대화물을 자력으로 적양할 수 없기 때문에 , 이러한 특수화물의 운송을 위한 선체구조 및 설비를 갖춘 선박

중량물운반선 (Heavy Cargo Car-rier)

선박의 구조

일반화물선을 기준으로 한 선박의 구조

선박의 구조 – cont.

선체 (hull) 선박은 재료에 따라 목재 , FRP, 강재로 건조되며 , 종강력재와 횡강력제에 의판 · 갑판 · 선수재 · 선미재 등을 연결하고자 맞춘 견고한 구조를 갖는다 .

이중저 (Double Bottom) 선수 · 선미부를 제외하고 선박 바닥은 이중저 구조를 가지게 되어

선체의 강도를 향상시키고 발라스트 (ballast) 탱크로 선박의 복원성을 조절하는 역할도 한다 .

화물창 (Cargo Hold) 이중저 상부에 상갑판까지 횡격벽을 적당한 간격으로 세워 화물창을

구획하고 상부의 개구를 해치 ( 화물창 덮개 ) 라고 하며 항해 중에는 수밀유지를 위해 창구 덮개 등으로 강제로 밀폐한다 .

선박의 구조 – cont.

배수 (Pumping) 이중저 내부는 기관실의 펌프로부터 배수관이 투입되어 빌지

(bilge, 오수 ) 를 수시로 선외로 배출하여 화물의 수해를 방지하고 침수로 인한 선박의 복원성 저하를 방지한다 .

갑판 (Deck) 선박의 종통 갑판인 상갑판 밑에 중갑판 , 하갑판이 있으며 그

위로 설루갑판 , 단정갑판 , 선교갑판 등으로 구성되며 선박의 종류에 따라 구조를 달리한다 .

선교 (Bridge) 항해 및 운영 지휘소라 할 수 있으며 조타실 , 항해계기 , 해도실 ,

무선설비가 설치되어 있다 .

선박의 구조 – cont.

기관실 (Engine Room) 기관제어실 , 추진기관과 발전기 , 보일러 , 각종 펌프 등

보조기관들이 설치되어 있다 . 갑판실 (House Marine)

선원실 , 사무실 , 식당 , 휴게실 , 의무실이 설치된 장소 선수부 (Fore Castle)

정박용 로프 조작윈치 , 묘쇄고 , 갑판창고 , 페인트창고 등이 설치되어 있다 .

선미부 (Poop) 정박용 로프 조작윈치 , 조타기실이 위치해 있다 .

선박의 톤수 (Tonnage)

선박의 크기를 표현하는데 톤수 (Tonnage) 사용 선박에 사용되는 Ton 은 중량의 단위로서의 톤만이

아니고 용적의 개념으로도 Ton 을 사용

Ton 이 쓰이는 용도에 따라 배수량톤수 : 배의 중량 총톤수 및 순톤수 : 배의 용적 재화중량톤수 : 배가 적재할 수 있는 화물의 중량 표준화물선 환산톤수 : 선박의 종류별 가공공수에 의한 상대적

지표

선박의 톤수 (Tonnage) – cont. 총톤수 (Gross Tonnage : GT)

Capacity Tonage( 용적톤 ) 로서 선각 (船殼 ) 으로 둘러싸여진 선체 총용적으로 부터 상갑판 상부에 있는 추진 , 항해 , 안전 , 위생에 관계되는 공간을 차감한 전용적

순톤수 (Net Tonnage : NT) 직접 영업행위에 사용되는 면적 , 즉 화물과 여객의 수송에 제공되는

용적을 말한다 . 총톤수에서 선박운항에 이용되는 부분의 적량 ( 선원실 , 해도실 ,

기관실 , 밸러스트탱크 등 ) 을 공제한 순적량을 톤수로 환산한 수치 총톤수와 같이 100ft3를 1톤으로 하며 , 보통 총톤수의 약 0.65 배

정도에 해당 직접 상행위를 하는 용적이므로 항세 , 톤세 , 운하통과료 , 등대 사용

료 , 항만시설 사용료의 기준이 되고 있다 .

선박의 톤수 (Tonnage) – cont. 재화중량톤수 ( Deadweight Tonnage : DWT )

선박이 적재할 수 있는 화물의 중량 화물 , 여객 , 선원 및 그 소지품 , 연료 , 음료수 , 밸러스트 , 식량 , 선용품 등의 일체가 포함되어 있으므로 실제 수송할 수 있는 화물의 톤수는 재화중량톤수로 부터 이들 각종의 중량을 차감한 것이 된다 .

배수량톤수 ( Displacement Tonnage : DISPT ) 물위에 떠있는 선박의 수면하 부피와 동일한 물의 중량이

배수톤수 아르키메데스의 원리에 의한 선박의 무게로 주로 군함에 쓰여지는 톤수이다 .

선박의 톤수 (Tonnage) – cont. 표준화물선 환산톤수 (CGT: Compensated Gross

Tonnage) 표준화물선으로 환산한 수정총톤으로 기준선인 1.5 만 DWT(1

만 GT) 일반화물선의 1GT 당 건조에 소요되는 가공공수를 1.0으로 한 각선종 , 선형과의 상대적 지수로서 CGT 계수를 설정하고 GT 를 곱한 것으로 실질적 공사량을 나타낼 수 있는 톤 수

선박의 치수

선박의 길이 (Length)

선박의 길이 (length)

전장 (Length over all, L.O.A) 선수의 최전단에서부터 선미의 최후단까지의 수평거리 부두 접안이나 입거 등의 선박 조종에 필요

수선간장 (Length between perpendiculars, L.B.P or Lpp) 계획 만재 흘수선상의 선수재의 전면과 타주의 후면에 각각 수선을 세워 양 수평

거리를 말함 타주가 없는 선박은 타주재 중심선까지의 거리임

수선장 (Water line length, Lw) 계획 만재 흘수선상에서 물에 잠긴 선체의 선수재 전면부터 선미 후단까지의

수평거리 배의 저항 , 추진력 계산에 사용됨

등록장 (Registered length) 상갑판 보 (beam)상의 선수재 전면부터 선미재 후면까지 잰 수평거리 선박원부에 등록되는 길이로 선박국적증서에 기입됨

선박의 폭 (Breadth)

선박의 폭 (breadth)

전폭 (Extreme breadth, B) 선체의 폭이 가장 넓은 부분의 외판의

외면부터 맞은 편 외판의 외면까지의 수평거리 입거 및 선박 조종 등에 사용

형폭 (Molded breadth) 선체의 폭이 가장 넓은 부분의 늑골의

외면부터 맞은 편 늑골의 외면까지의 수평거리 선박에 대한 법규 등에서 사용

참고문헌

선박개론 : 해양한국 [393호 ] 2006년 05월 30 일 해양산업 : 국립해양조사원 통합해양 교실 (http://

www.khoa.go.kr/UOC/industry/shipping/introduce.asp) 선박의 구조

http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=safer_sea&logNo=90045031697 http://chosun.cmu.ac.kr/down.asp?tbl=board_notice&file=%

BC%B1%C3%BC%C0%C7%B1%B8%C1%B6%BF%CD%B8%ED%C4%AA.hwp 선박의 정의

http://www.shipbuilding.or.kr/Technical/ship/Vessel/Vessel.html 한국조선협회 (http://www.koshipa.or.kr) 에서 발췌 Tel: 02-2112-

8181 Fax: 02-2112-8182 GREENOCEAN(http://www.greenocean21.com)