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안전선박의 핵심, 복원력 총정리 목록

조회 : 4831 | 2014-05-22

  최근 세월호 침몰 사고를 놓고 복원력이란 단어가 자주 쓰인다. 복원력이란 배가 중심을 잃어도 오뚜기처럼 다시 중심을 잡고 일어나는 능력을 말한다. 

 

  선박은 파도와 바람 등 외부 영향을 크게 받는다. 세월호 사고 때 많은 국민들이 ‘어떻게 방향전환만으로 배가 뒤집어진단 말이냐’는 의문을 제기했다.

 

  국내외 전문가들은 “외력이나 화물 배치 등의 원인에 의해 한쪽으로 기울어지고, 이런 경사각이 클 경우 전복사고가 일어날 수 있다”고 지적한다. 배의 기본적인 복원력이 부족한데다 개조 등으로 복원력이 한층 더 나빠졌고, 여기다 대량의 짐을 싣고 운행하다 사고가 나니 중심을 잡지 못하고 쓰러졌다는 것이다.

 

●기본 설계가 가장 큰 영향 미쳐

 

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  복원력이 나쁜 배는 선원들이 가장 먼저 안다. 파도 위를 운행하다 보면 평상시에도 배가 원래 자리로 돌아오는 시간이 느리다는 것을 느낀다.

 

  복원력은 무게중심과 관계가 깊다. 배를 물에 집어넣지 않고 가만히 놓아두면 배의 형태에 따라 중심점이 생기는데, 이를 무게중심이라고 부른다. 배를 물에 띄우면 배가 밀어낸 물의 무게(배수량)만큼 부력(浮力)을 받는데, 이런 부력의 중심이 부심(浮心)이다.

 

  일반적으로 무게중심은 위치가 낮을수록, 그리고 부심은 높을수록 복원력이 좋다. 쉽게 말해 위쪽이 더 무겁게 설계된 ‘가분수 형’ 배, 또는 그런 형태로 개조한 배일수록 뒤집히기 쉽다는 뜻이다. 

 

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  많은 승객과 화물을 실어야 하는 여객선은 높고 크게 만든다. 무게중심이 위에 있을 수밖에 없는 구조로 만들어진다는 얘기다. 물론 설계상 운행에 문제가 없도록 만들지만 이번 세월호처럼 많은 화물을 싣고 나면 무게중심이 위쪽으로 올라간다. 여기에 배의 구조까지 변경하면서 무게중심은 한층 더 위쪽으로 옮겨갔다.

 

  한국해양과학기술원 선박해양플랜트연구소 관계자는 “배는 무게중심이 경심(傾心·기울어진 상태의 중심)보다 낮아야 평형 상태를 회복할 수 있다”며 “균형이 깨지면서 무게중심이 경심보다 높아지면 배는 결국 전복된다”고 말했다.

 

●평형수와 화물무게도 복원력의 관건  

 

  선박을 설계할 때 무게중심과 부심, 경심의 균형을 임의로 맞추기 위해 배 아래쪽에 평형수를 채워넣는 공간을 마련하기도 한다. 선박 위쪽에 실리는 화물이나 승객 때문에 위로 올라가는 무게중심을 아래쪽으로 낮추기 위해 평형수를 채워 무게중심의 균형을 맞추는 것이다.

 

  여기서 고려할 다른 변수는 ‘흘수(吃水·배가 수면 아래로 잠기는 깊이)’다. 평형수와 화물 무게 만큼 무거워진 배는 물속에 그만큼 더 가라앉기 마련이다. 흘수가 커지면 그만큼 배수량이 커지니 부심도 위로 올라간다. 만약 배에 많은 짐을 싣고, 필요한 만큼 평형수를 채워 넣지 않으면 복원력이 치명적으로 낮아진다.

 

  김용환 서울대 조선해양공학과 교수는 “기본적인 복원력이 부족한 상황에서 컨테이너나 자동차 같은 화물이 제대로 고정되지 않았다면 (급격한 방향전환 중) 배가 한 쪽으로 쏠리면서 복원력을 잃을 만큼 기울 수 있다”고 설명했다.

 

  한편 복원력이 과다하게 커도 문제가 된다. 복원력이 크면 선박의 동요가 너무 빠르게 일어나 화물이 선체에서 이동하거나 기관 손상을 입힐 수도 있다. 승무원들의 선내 생활도 힘들어지고 작업 능률도 떨어질 수 있다.

 

  해양과기원 관계자는 “복원력은 선박안전을 결정하는 매우 중요한 기준으로, 선박을 설계하고 개조할 때는 반드시 적절한 복원력을 확보해야 한다”며 “선원들 역시 복원력에 대한 충분한 지식을 가지고 배를 운행해야 한다”고 강조했다.

 

 

  과학동아 전승민 기자 enhanced@donga.com   

 

 

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