1. 서 론

반잠수식 중량물운반선(Semi-submersible heavy-lift carrier)은 2025년도 기준으로 63척의 선박이 운용되고 있으며(Clarksons research, 2025), 비정형, 초중량의 초대형 장비 등 프로젝트 화물을 주로 운송한다. 해당 선형에서 부양성을 갖는 프로젝트 화물의 하역은 Float-on/Float-off(이하, FOFO) 방식이 이용된다(Peters, 2013). 이 화물 작업 과정에서 부양성 화물이 선적 위치로 진입할 수 있도록 반잠수가 필수적으로 수행되어야 한다.

반잠수 과정에서 부양성 화물이 선적될 상갑판(또는 화물 갑판)을 침하시키면 수면하 선체 용적이 급격하게 변화하고, 부력에 영향을 미친다. 반잠수 중에는 부력 확보가 매우 중요하고, 복원성 부족은 부력 상실과 연계되기 때문에 침몰 사고로 이어진다. 1999년 Mighty Servant 2호가 원유생산 모듈 양하를 위해 반잠수를 수행하던 중 복원성 상실로 좌현으로 완전히 전복 후 침몰되었다(TradeWinds, 1999). 2006년에는 Mighty Servant 3호가 시추선의 FOFO 작업을 위한 반잠수 수행 중 부력을 상실하여 선미부터 침몰하였다(Boskalis, 2006). 2025년에는 목포 소재의 조선소에서 2만 톤급 플로팅 도크가 선박 진수를 위한 반잠수 과정에서 침몰하였다 (Mokpo MBC, 2025). 상기 사례에서 볼 수 있듯 반잠수 과정은 상당한 잠재 위험성을 지니며, 사고 발생 시 침몰과 같은 대형 사고로 이어질 가능성이 높다. 그러므로 반잠수식 중 량물운반선을 비롯한 반잠수식 플랫폼의 운용자는 잠수 과정에서의 침몰 사고를 예방하기 위해서 복원성 저하가 급격하게 발생하는 시점을 인지하고, 사고 예방을 위한 조치 및 대응을 수행해야 한다(Handler et al., 2019).

상갑판의 의도적 침수는 일반 선종에서는 고려되는 상황이 아니기에 국내외 연구 사례가 많지 않다. Kojima et al.(2002) 는 FOFO 과정에서 부양성 화물의 이동 중 부력탱크와의 접촉 사고 위험을 줄이기 위해 부력탱크의 수를 줄이는 것에 대한 타당성을 검토, 반잠수식 바지선의 잠수 중 복원성 변화를 분석 및 잠수 계획의 중요성을 제시하였다. Wang and Ko(2017)은 실선 반잠수 사례를 바탕으로 적절한 잠수 절차의 설계를 통해 실제 3개의 Floater만으로도 반잠수와 부상이 가능함을 확인하였다. Dankowski and Hatecke(2012)은 대형 중 량물운반선의 잠수 과정을 묘사하기 위해 유체역학을 기반으로 점진적 잠수 시뮬레이션 기법에 대한 연구를 수행하였으며, 해당 기법은 양하를 위한 반잠수 수행 중 침몰한 Mighty Servant 3호 사고의 재구성과 분석을 위해 활용되었다 (Dankowski and Dilger, 2013).

대부분의 선행 연구는 유체역학 모델 및 전산유체역학 (CFD) 기법을 활용하여 해석 기법 개발이나 사고 조사에 초점을 두었고, 계산 과정의 복잡성과 분석에 소요되는 자원 문제 등으로 인하여 적·양하와 같이 현장에서 반복적으로 수행되는 실무에 직접 적용하기에는 한계가 있다.

본 연구에서는 현재 운항 중인 반잠수식 중량물운반선을 기반으로, FOFO 작업을 위한 잠수 과정을 다양한 선박 자세 조건으로 시뮬레이션을 수행하여 상갑판이 수면하로 침수되는 과정에서의 복원성 요소 변화를 분석한다. 반잠수 과정은 대상 선박의 선미부에 설치된 부력탱크 등을 고려하여 화물 적재 전 잠수하는 과정을 의미한다. 실무 적용을 고려하여 전체 잠수 과정을 연속적인 정적인 상태로 간주하고, 단계별 복원성 요소를 산출하는 준정적(Quasi-static) 방법을 적용한다. 또한, 복원성 요소 산출은 산업현장 운항자들에게 널리 도입된 상용 정수역학(Hydrostatics) 계산 프로그램을 사 용한다. 시뮬레이션 결과를 바탕으로 잠수 과정에서의 위험 시점을 파악하고, 최적의 잠수 계획 수립과 평형수 운용에 대한 실무적 제언을 제시하고자 한다.

2. 대상 선박 및 시뮬레이션 설계

2.1 대상 선박

반잠수 과정에서의 복원성 요소를 검토하기 위하여 FOFO 방식으로 하역하는 실제 중량물운반선을 시뮬레이션 대상 선박으로 선정하였다. 해당 선박은 25,000DWT급 중량물운반선이며, 제원과 일반배치도는 Table 1과 Fig. 1과 같다.

대상 선박은 잠수를 위해 선수부에 이어진 개방형 평갑판과 선미부에 설치된 부력탱크로 구성된 요(凹)형 측면 형상과 자항능력을 갖춘 현대적 반잠수식 중량물운반선이다. 유사 전장(Length Overall)을 가진 타 화물선형과 비교하면 약 30∼50% 넓은 선폭을 가진다. 또한, 선주의 요구에 따라 상 갑판 폭을 확장하기 위하여 갑판 양현에 돌출 갑판(Sponson Deck)을 추가 설치하기도 한다. 잠수 상태에서의 선미 부력 확보를 위해 부력탱크(Buoyancy Tank)가 설치되어 있으며, FOFO, Float-Over, Roll-On/Off 등 다양한 선적 방식을 지원할 수 있도록 선체 깊이(Depth)가 낮게 설계되었다(Li, 2020).

FOFO 작업은 화물의 형상이나 상태에 따라 선적 방향 및 선박의 자세를 결정한다. 대상 선박은 선미 부력 탱크 간격이 좁게 형성되어 넓게 개방된 측면으로 화물의 출입 빈도가 높은 특징이 있다.

2.2 반잠수 과정에 적용되는 복원성 규정

반잠수 과정의 하역은 특수성으로 인해 각종 해상 작업의 표준으로 적용되는 DNV의 지침에 따라 작업 계획을 수립한다. 해상 작업의 환경 요소와 기술적인 기준은 해상에서의 운송, 설치 작업 및 보증 검증 지침인 DNVGL-ST-N001에 제시된 작업 방식을 적용하고 운용의 한계를 설정한다.

선박 복원성 측면에서는 DNV의 선급 규칙 중 해양 지원선, 예인선, 특수선에 관한 규정(Offshore Service Vessels, Tugs and Special Ships) 제10장에 수록된 일시적 반잠수 상태에서의 복원성 안전기준을 따른다. 또한, 해상프로젝트 사업의 선도국인 네덜란드에서 제정한 Nr. 33 해상 화물 취급을 위한 잠수식 폰툰 운용 지침(Guidelines for submersible pontoons handling cargo at sea)에 수록된 강화된 기준을 추가로 적용한다(이하, 일시적 반잠수 상태 복원성 기준). 일시적 반잠수 상태의 복원성 기준은 2008 국제 비손상 복원성 기준(이하 2008 IS Code)에서 제시하는 복원성 기준보다 높은 요구사항을 포함하고 있으며, 두 기준을 비교한 표는 Table 2와 같다.

중량물운반선의 일시적 반잠수는 통제된 조건에서 수행되는 특수 작업으로, 잠수 과정에서는 복원성 저하 및 개구부 침수에 따른 부력 상실 위험이 수반된다. 따라서 관련 규정은 초기·미소경사에서 안정성을 확보하는 데 초점을 맞춘다. 이는 2008 IS Code가 광범위한 경사 영역과 날씨 기준(Weather Criterion)을 중점적으로 다루는 접근과 대조적이다. 실제 작업 계획에서도 기상 제한이 설정되지만, 복원성이 극도로 약화되면 횡요주기가 길어지고 반복되는 횡파·횡풍 등 외력에 의해 경사가 회복되지 않거나 전복될 위험이 있다. 또한, 화물이 상갑판으로 진입하는 과정에서 선체 구조 물과 충돌할 가능성도 있다.

구체적인 복원성 기준을 비교하면, GoM 은 반잠수 조건에 서 0.3m 이상을 요구하나 2008 IS Code는 0.15m 이상으로 규정한다. 또한, 최대복원정 발생각은 반잠수 조건에서 7° 이상, 2008 IS Code에서 25° 이상으로 제시되어 낮은 경사 구간에서 더 높은 안정성을 확보하도록 요구하고 있다. 그러나 동적 복원성의 범위는 IS Code가 40°까지 제시하는 데 비해 반잠수 조건은 0–30° 구간에 한정되며, 양의 복원성 범위 또한 15° 이상의 경사까지만 발생하면 기준이 충족되도록 규정한다.

2.3 시뮬레이션 설계

본 연구에서는 실무와 유사한 환경의 연구 수행을 위해 실무자들이 사용하는 시뮬레이션 프로그램인 Cyloader와 GHS (General HydroStatics)를 활용하였다. 대상 선박의 로딩컴퓨터인 Cyloader는 중량물운반선에 특화된 프로그램이다. 다양한 형상의 프로젝트 화물에 대한 복원성 계산은 물론, FOFO 과정에서 선체 잠수 및 부양성 화물과의 결합에 따른 복원성 분석이 가능하다. GHS는 상용 정수역학 분석 프로그램으로 선박 및 해양구조물의 복원성 및 선체 강도 해석에 사용된다. 실무적으로는 선박 및 해양구조물의 초기 설계, 복원성 계산 등에 사용되고 있다(OERC, 2017;Zhang et al, 2024).

다양한 조건 하에서의 잠수 과정 묘사와 각 단계에서의 정수역학적 분석을 위해, 서로 다른 종경사(Trim) 및 횡경사 조건을 적용하여 다음과 같이 시뮬레이션을 설계하였다.

잠수 단계와 범위는 평균흘수(이하, 흘수)를 기준으로, 만재 흘수 7.0m에서 잠수 흘수 14.0m까지를 0.5m 간격으로 분석하였다. 선체 종경사 적용을 위하여 트림으로 분석하였으며, 등흘수(Even Keel, 이하, EK) 조건 외에도 선수 및 선미 방향으로 각 Trim 1m, 2m의 종경사를 단계별로 적용하였다. 선체 횡경사 적용은 5° 미만으로 규정된 반잠수 지침과 작업 과정에서 과도한 경사 발생 시 작업의 환경과 선박 안전 측면에서 어려움을 느꼈던 현장 경험을 고려하여 실무 운용 시 허용 가능한 3° 이내에서 검토하였다. 대상 선박의 선체는 중심선(Centerline)을 기준으로 완전히 좌우 대칭을 이루므로, 우현 경사만을 적용하여 각각 1°, 2°, 3°씩 단계적으로 발생시켜 반잠수 지침의 허용 범위 내에서 현실적으로 적용 가능한 상한까지의 영향을 확인하였다.

3. 선박 종경사별 시뮬레이션 결과 및 분석

3.1 잠수 단계 구분

중량물운반선의 반잠수 과정을 수행 과정에서 발견되는 특성에 따라 Level 1, 2, 3의 3단계로 구분하여 복원성 관련 요소를 검토하였다. Level 별 잠수 진행 상태를 Rhino를 이용한 선체 모델링으로 전개한 모습은 Fig. 2와 같다.

Level 1은 반잠수를 시작하기 직전의 상태로, 만재흘수인 7.0m부터 상갑판이 수면에 근접할 때까지의 구간이다. 이 구간에서는 복원성 요소의 변화가 Level 2보다 상대적으로 작게 나타난다.

Level 2는 상갑판이 수면하로 침하하기 시작하여 상갑판 전체가 완전히 수면 하로 침하될 때 까지의 구간으로 수면 상·하의 형상이 크게 변하므로 TKM , GoM 등 주요 복원성 요소의 급변이 집중적으로 발생한다. 선미 트림(이하, Trim S) 조건에서는 흘수 8.5~11.0m, 선수 트림(이하, Trim H) 조건에서는 흘수 9.5~12.0m로 선박 자세에 따라 범위가 다르게 나타남에 따라 Level 2 구간은 8.5~12.0m로 설정 및 그래프에 표기하였다. 한편, EK 상태에서는 흘수가 선체 깊이를 초과하는 시점에 상갑판이 일시에 완전히 잠수되기 때문에 실질적으로 Level 2가 존재하지 않는다.

Level 3는 상갑판의 완전한 잠수 이후 목표 잠수 흘수인 14.0m까지 추가적인 잠수가 이루어지는 구간이다. 해당 구간에서는 잠수가 진행될수록 선체 동요가 점차 안정되는 경향이 관찰되며, TPC (Ton per 1cm immersion)의 감소로 잠수의 통제가 어려워질 수 있으므로 평형수 적입 속도의 조절이 필요하다.

반잠수 단계별 복원성 요소를 검토하기 위하여 종경사별 시뮬레이션을 통하여 TKM , KGo, GoM 을 검토하였으며, 현장의 반잠수 과정을 고려하여 횡경사를 반영한 시뮬레이션을 추가로 수행하고 GoM 에 미치는 영향을 분석하였다.

3.2 TKM 분석

선박 계산에서 TKM 은 기준선(Base line)으로부터 경심(Metacenter)까지의 길이이며, 부력과 연관된 지표이다. 반잠수 과정에서 상갑판을 수면하로 잠수시키고, 고중량 화물을 선적하기 때문에 부력 확보와 복원성 관점에서 매우 중요하다. 따라서 종경사별 TKM 의 변화를 시뮬레이션하였으며, 그 결과는 Fig. 3와 같다.

흘수 7.0∼9.0m 구간까지는 트림에 관계없이 일정한 비율로 TKM 이 감소하는 경향을 보였지만, 상갑판이 수면하로 잠수가 시작하는 지점에서 TKM 의 감소가 급격하게 이루어졌다. EK 상태에서 상갑판이 수면하로 침하되면서 흘수 10.0∼10.5m 구간에서 TKM 은 12.2m의 변화량을 보였다. 트림을 적용한 TKM 변화량(δ) 크기를 비교한 결과 Trim S 2m (δTKM 12.97m) ≻ Trim S 1m(δTKM 12.56m) ≻ Trim H 2m (δTKM 11.84m) ≻ Trim H 1m(δTKM 10.89m) 순으로 나타났다.

TKM 의 변화량은 Trim H가 가장 작게 나타났으며, EK, Trim S이었다. 운항자적 관점에서 잠수 과정에서 Trim H가 부력 확보를 통한 복원성 확보에 유리하다고 검토되었다. TKM 의 변화는 흘수가 상갑판의 깊이를 초과하는 Level 2 시점에서 급격하게 나타났고, 상갑판이 완전히 침수된 Level 3에서 미소하게 회복하는 것으로 분석되었다. 이러한 현상은 선박의 선수부가 상부로 갈수록 넓어지는 Flared bow 형상 등 선박 구조적인 특성에 기인한 것으로 검토되었다.

3.3 KGo 분석

반잠수 과정에서 선박의 무게중심(KG)은 부력과 더불어 매우 중요한 요소이며, 반잠수 과정 중 KG의 변화를 나타낸 그래프는 Fig. 4와 같다.

초기값은 트림 적용과 무관하게 KG가 6.1m로 시작되었으며, 탱크의 적입 과정과 임의의 트림을 생성하기 위한 평형 수 배치의 영향으로 Level 1에서 상승과 하강이 반복되는 경향을 보인다. Level 2의 흘수 9.5m에 진입하면 상갑판 구획에 위치하는 대부분의 평형수 탱크가 최대 수위에 이르게 된다. 흘수 10.5m부터는 Fig. 5에 표시된 선수부의 Deep 탱크, Fore peak 탱크 및 최후방의 부력 탱크만이 주입된다. 해당 평형수 탱크는 상갑판 상부까지 평형수가 적재되므로 KG가 점진적으로 상승하며, 흘수 14.0m 잠수 단계에서 최종적으로 KG 6.5∼6.7m에 이르는 것으로 확인되었다.

반잠수 과정에서 평형수 적입으로 인하여 유동수의 자유 표면효과(Free surface effect, 이하 GGo)를 확인하였다. Level 1 구간에서 선미쪽 탱크에 평형수를 적입하여 트림을 유도할 때, Trim S 2m 조건하에서 시작점이 GGo 0.884m로 다른 조건보다 높게 나타났다. 그러나 흘수 7.5m 이후부터는 부분적으로 채워진 선미 쪽 탱크들이 최대 수위로 올라가면서 GGo가 약 0.2∼0.3m의 범위로 운영되는 것을 확인하였다.

Level 2구간에서 GGo 수치가 상대적으로 높아지는 현상은 Trim H 1m와 2m에서 뚜렷하게 나타났다. Trim H 1m의 흘수 9.5m∼10.5m의 GGo는 0.584m∼0.511m, Trim H 2m의 흘수 10.5m∼11.0m의 GGo는 0.360m∼0.483m이었다. Level 3구간의 GGo는 트림에 약간은 차이는 있었지만 약0.2∼0.1m의 값을 형성하는 것으로 분석되었다.

Fig. 6은 KGo의 잠수 중 변화를 나타낸 그래프이다. 반잠수 전에는 GGo의 차이에 따라 선박 Trim별 KGo의 차이를 갖고 있지만 잠수가 시작되면서 전체적으로 KGo는 증가하는 경향이 나타났다. Level 2에서 Trim H 1m와 2m는 다른 트림보다 상대적으로 KGo가 약 0.3m 높게 형성된 점은 주목해야 한다. 잠수 구간에서는 1m 이하의 낮은 GoM 을 유지하기 때문에 Trim H로 잠수하는 경우에는 평형수 탱크의 자유 표면효과를 고려한 평형수 운용 계획이 수립되어야 한다.

3.4 GoM 분석

GoM 은 선박의 복원성을 평가하는 대표적인 지표이며, 항해사가 복원성을 평가하는 방법으로 인지도가 높은 편이다 (Kim et al., 2020;Kim et al., 2023). Fig. 7은 흘수별 GoM 을 그래프로 나타내고 있다.

반잠수 과정에서 GoM 의 감소량을 흘수 0.5m 단위로 나누어 분석한 결과, 흘수 7.0∼9.0m 구간에서 GoM 약 1.0∼ 1.5m의 감소량이 나타났다. 흘수 11.5∼14.0m구간에서 GoM 약 0.02∼0.04m의 완만한 감소량이 나타났다. GoM 감소는 LEVEL 2의 흘수 9.0∼11.5m에서 급변화가 나타났으며, Trim 별 흘수에 따른 GoM 감소량을 기울기로 나타낸 결과는 Table 3과 같다.

흘수 구간별 GoM 기울기는 EK가 25.070으로 분석되었으며, 10.0∼10.5m로 흘수도 가장 좁은 구간을 갖고 있었다. Trim H 2m의 기울기는 5.412이며, 흘수도 9.0∼11.5m로 상대적으로 넓은 구간을 형성하는 것으로 분석되었다. Trim 방향을 비교하면 Trim 1m와 2m에서도 Trim H가 Trim S보다 낮은 GoM 기울기를 갖는 것으로 검토되었다.

흘수 구간별 GoM 기울기는 운항자적 관점에서 반잠수 과정에서 선박의 복원성을 안정적으로 확보할 수 있다는 점에서 의의가 있다. 반잠수 과정에서 등흘수보다는 트림을 갖는 것이 좋으며, Trim S보다 Trim H가 복원성 확보에 유리함을 확인하였다.

4. 반잠수 운용에 관한 실무적 검토 및 제언

4.1 선박의 자세를 고려한 잠수 과정의 복원성 변화 분석

선박의 반잠수 과정에서 실무적인 상황을 반영하기 위하여 종경사와 더불어 횡경사를 동시에 적용한 GoM 변화를 추가로 시뮬레이션하였다. 대상 선박은 중심선을 기준으로 좌/우현이 대칭이므로 우현 횡경사를 발생시켜서 현장 실무 기준인 3°까지, 1° 단위로 검토하였다.

Fig. 8은 종경사와 횡경사를 적용한 상태에서 잠수 전개 시 GoM 의 수치 변화를 나타낸 그래프이다. 트림별 횡경사의 중립상태와 현장실무 기준인 3°(L3°)의 GoM 을 제시하였다.

횡경사가 추가로 적용되는 경우, GoM 의 급변화는 Level 2 구간 전체에 걸쳐 관찰되었으며, 선박 자세별 흘수별 GoM 의 기울기(G/D)를 비교한 표는 Table 4와 같다.

EK L3°는 7.675로 직립상태(EK)보다 69.4%의 기울기가 낮아졌으며, Trim S 2m L3°는 Trim S 2m보다 34.5%, Trim H 2m L3°는 Trim H 2m보다 58.4%,의 기울기가 완화된 것으로 분석되었다. 횡경사를 일으켜서 반잠수를 시킬 경우, 급격한 GoM 감소를 완화할 수 있음을 확인하였다.

반잠수 상태인 Level 3에서 GoM 값을 직립상태와 횡경사 상태를 비교분석한 결과, EK, Trim S 2m, Trim H 2m의 GoM 은 0.5∼0.7m를 유지하였으며, 횡경사 적용 전과 후를 비교하면 약 0.2∼0.5%의 효과가 있었으며, GoM 확보 영향에는 매우 미소하였다.

4.2 운항자적 관점에서 검토 및 제언

반잠수 계획 시, 복원성 확보를 위한 고려 사항은 Table 2 에 제시된 일시적 반잠수 상태 복원성 기준을 충족하며, 횡 경사는 5° 이내로 반잠수 과정을 운영해야 한다. 시뮬레이션을 통하여 잠수 과정 중 선박의 종경사와 횡경사를 적용하면 TKM 의 감소 속도를 조절할 수 있음을 확인하였고, 이에 따라 GoM 의 하강 기울기가 완만하게 조정됨을 확인하였다. 또한, 가장 낮은 GoM 이 발생하는 위험 지점(Critical point)을 검토하였으며 그 결과는 Table 5와 같다.

시뮬레이션 상 GoM 이외에도 GZ 최대발생각, GZ 범위, 최소 GZ 값, 동적 복원성의 모든 조건에서 지침을 만족하였 다. Trim H 2m 조건은 EK 및 Trim S 2m보다 가장 높은 0.574m 의 GoM 을 확보하고, Table 3에서 분석된 Level 2의 GoM 감소 구간(G)이 Trim H 2m가 넓게 분포하여 운항자가 작업 과정을 효율적으로 운용할 수 있는 여유가 확보된다.

본 연구의 모델과 유사한 선체 구조를 가진 선박은 Trim H를 적용한 반잠수 계획이 EK나 Trim S 적용 대비 더 높은 복원성을 확보할 수 있고, Level 2 구간에서 복원성 급변 구간을 연장시켜 운용 통제의 여유를 높이는 데 효과적이다. 아울러, 횡경사를 함께 적용할 경우 복원성 급락이 완만해 지고, Level 2 구간에서 추가적인 운용 여유가 확보되며, 전체적으로 미소하지만 더 높은 복원성 요소를 얻을 수 있다.

초기 평형수 배치의 불균형 등 일부 부작용이 예상되지만, 시뮬레이션 결과를 고려하면 규정 내에서 횡경사를 적용함이 실무적으로 유리하다. 또한 반잠수 작업은 가능한 한 외력의 영향이 작은 양호한 기상 조건과 해상상태에서 이루어져야 한다. 운항자는 급변 구간에서 평형수 적입을 세밀하게 제어함으로써 Level 2 구간을 안전하게 통과할 수 있다. 다만 잠수 완료 이후 FOFO 진행 전, 화물의 구조·상태 및 계획 절차에 적합하도록 선박의 자세를 반드시 재조정해야 한다.

GoM 외에 반잠수 운용 과정에서 주목할 특성이 확인되었다. 구조적 특성으로 인하여 상갑판 잠수 시 부면심 (Longitudinal center of flotation, LCF )이 선체 중앙부인 70m from A.P.에서 118m from A.P.로 전진한다. 이 구간에서 전·후방의 평형수 적입을 적절히 조절하지 않는다면 과도한 Trim S 발생 위험이 있으므로, Level 2 진입 시 흘수 및 Trim 변화 를 지속적으로 감시하며 주입 비율을 조정하여야 한다.

Fig. 9과 같이, 대상 선박의 TPC 는 잠수 직전 60.9t/cm에 서 6.8t/cm로 약 90% 급감 후, 17.8m에서는 10.9t/cm까지 점진 적으로 회복하였다. TPC 급감 시 평형수 유입량을 줄이지 않으면 과도한 잠수 속도로 통제 여유가 감소하므로, 운항자는 상갑판의 잠수 시점에 평형수 적입량을 10~20% 수준으로 감속도록 잠수 단계별 유량 상한 및 중단 절차를 계획서에 명시해야 한다.

아울러 일부 현장에서는 갑판 상부 부력 탱크의 높은 양정과 좁은 평형수 출입 배관구조로 인한 느린 적입 속도를 이유로 작업시간을 줄이기 위해 부력탱크에 평형수를 먼저 적재한 뒤 Trim S로 잠수 계획을 수립하는 경우를 확인하였다. 이러한 잠수 절차는 높은 위치에 평형수가 먼저 배치되어 선미부 무게중심 상승으로 초기 복원성을 저하하고, 잠수 진행 중 급변하는 복원성 요소에 부정적 영향을 미치므로 지양되어야 한다.

5. 결 론

본 연구는 FOFO 작업을 반복 수행하는 반잠수식 중량물 운반선을 대상으로, 실무와 가까운 정수역학 기반 준정적 시뮬레이션 수행으로 잠수 과정에서 발생하는 복원성 요소 변화를 운항자 관점에서 분석하였다. 연구 결과를 요약하면 다음과 같다.

본 연구의 결과를 바탕으로, 반잠수 과정의 운항자는 잠 수 계획 수립 시 다음 사항을 고려해야 할 것으로 사료된다.

본 연구는 산업현장에서 사용되는 정수역학 기반 준정적 해석으로 잠수 과정의 TKM , KGo, GoM , LCF , TPC 변화를 분석하였다. 또한 최소 GoM 시점의 대표 사례를 통해 GZ곡선 및 면적 기준으로 반잠수 지침 충족 여부를 점검하였다. 이를 통해 GoM 을 대표 지표로 위험 구간을 식별하고, 종·횡경사를 운용 변수로 활용해 Level 2 급변 구간을 보다 안전하게 통과하는 잠수계획 수립을 제시한 데 의의가 있다. 그러나 연구 모델로 단일 선형을 사용하여 유사 선형을 가진 선박에만 결과를 활용할 수 있고, 중량물운반선의 FOFO 작업 중 선적을 위한 잠수 과정만을 검토하였다. 따라서 부상 과정에서 선체 복원성 요소 변화 검토와 부양성 화물 간의 상호 작용 분석과 같은 반잠수 적재 과정의 전체를 파악하지 못했다는 한계가 있다. 향후 연구에서는 잠수 후 부상 과정에서 화물이 상갑판과 접촉할 때의 복원성 요소 변화, 양하 시 상갑판이 다시 수면 위로 상승하며 나타나는 정수역학적 변화에 대한 분석이 필요하다. 이를 통해 반잠 수식 중량물운반선의 FOFO 전 과정을 포괄적으로 이해하고, 주요 취약 지점을 식별하여 보다 안전한 반잠수식 중량물운반선의 운용 절차 수립에 기여할 수 있을 것으로 사료된다.