KR102447030B1 - 저속비대선형 컨테이너 운반선 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저속비대선형 컨테이너 운반선에 관한 것으로서, 컨테이너를 운반하는 8,000TEU 이상의 컨테이너 운반선으로서, 내부인 인홀드 및 외부인 온데크에 상기 컨테이너를 적재하는 선체를 갖고, 상기 선체는, 고속세장선형을 대신하여 저속비대선형으로 이루어져서, 상기 온데크에 20톤 이상의 무거운 컨테이너를 적재되는 것을 특징으로 한다.

Description

저속비대선형 컨테이너 운반선{Container Ship with slow speed and large full form}

본 발명은 저속비대선형 컨테이너 운반선에 관한 것이다.

선박은 대량의 광물이나 원유, 천연가스, 또는 몇천 개 이상의 컨테이너 등을 싣고 대양을 항해하는 운송수단으로서, 강철로 이루어져 있고 부력에 의해 수선면에 부유한 상태에서 프로펠러의 회전을 통해 발생되는 추력을 통해 이동한다.

이러한 선박은 운송을 위해 적재하는 화물의 종류에 따라 선체의 형태, 즉 선형(hull)이 각각 상이하게 설계된다. 일례로 원유 운반선의 경우 뚱뚱한 형태의 저속비대선으로 이루어지며, 컨테이너선의 경우 비교적 날씬한 형태의 고속세장선으로 이루어진다.

특히 컨테이너선의 경우, 빠른 시일 내에 컨테이너의 운송을 책임져야 하는 선박이기 때문에, 높은 선속을 보장할 수 있도록 반드시 고속세장선으로만 설계되어 왔다.

그런데 고속세장선으로 설계된 종래의 컨테이너선은, 최근 22,000TEU 이상(인홀드 10,000TEU, 온데크 12,000TEU)으로 대형화되고 있을 정도로 대형화에 대한 경제적 및 기술적 수요는 있으나, 기술 및 제반 제약으로 한계점에 도달하였다.

즉 종래 컨테이너선은 높은 설계속도 확보를 위하여, 저항을 줄이고자 sharp하고 Length/Breadth가 큰 선형으로 마련됨에 따라, 인홀드(In-hold) 컨테이너의 적재 개수가 제한적일 수밖에 없다.

또한 고속세장선 형태로 이루어짐에 따라 Stability가 부족하고 구조적으로 취약하며 선가가 높아진다는 문제가 있으며, 또한 Dimension과 관련하여 항구의 제약이나 구조적으로 400m 이상의 길이 증가가 불가능하다는 제약사항들이 존재하여 대형화가 어렵다는 문제가 있다.

본 발명은 종래기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 컨테이너 적재량, 적재 안정성 등을 혁신적으로 개선할 수 있는 저속비대선형 컨테이너 운반선을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 저속비대선형 컨테이너 운반선은, 컨테이너를 운반하는 8,000TEU 이상의 컨테이너 운반선으로서, 내부인 인홀드 및 외부인 온데크에 상기 컨테이너를 적재하는 선체를 갖고, 상기 선체는, 고속세장선형을 대신하여 저속비대선형으로 이루어져서, 상기 온데크에 20톤 이상의 무거운 컨테이너를 적재되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 선체는, 상기 온데크에서 최상단으로부터 아래로 3층 이내에 20톤 이상의 무거운 컨테이너를 적재할 수 있다.

구체적으로, 상기 선체는, 상기 온데크에 30톤 이상의 무거운 컨테이너를 적재할 수 있다.

구체적으로, 상기 선체는, 상기 인홀드에 적재되는 상기 컨테이너의 층수 대비 상기 온데크에 적재되는 상기 컨테이너의 층수가 1층 이상 더 높을 수 있다.

구체적으로, 상기 온데크에 적재되는 상기 컨테이너의 높이는, 상기 선체의 깊이보다 클 수 있다.

본 발명에 따른 저속비대선형 컨테이너 운반선은, 컨테이너를 적재하는 일반적인 선박이 갖는 선형인 고속세장선형에서 벗어나 저속비대선형의 선체로 이루어지도록 하여, 적재 효율성을 극대화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 에 따른 저속비대선형 컨테이너 운반선의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저속비대선형 컨테이너 운반선의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저속비대선형 컨테이너 운반선의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 저속비대선형 컨테이너 운반선의 중앙단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 저속비대선형 컨테이너 운반선의 Cp 커브 및 선수와 선미의 Lines를 나타내는 도면이다.
도 6은 종래의 컨테이너 운반선의 Cp 커브 및 선수와 선미의 Lines를 나타내는 도면이다.
도 7은 구상선수의 종류를 나타내는 측면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하에서 편의상 길이는 선체의 전후 방향, 폭은 선체의 좌우 방향, 깊이는 선체의 상하 방향을 기준으로 나타내는 단위이나, 일부 예외가 존재할 수 있음을 알려둔다. 또한 본 발명에서 컨테이너의 배치 형태나 개수 등은 도면에서 나타난 것으로 반드시 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저속비대선형 컨테이너 운반선의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저속비대선형 컨테이너 운반선의 측면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저속비대선형 컨테이너 운반선의 평면도이다.

또한 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 저속비대선형 컨테이너 운반선의 중앙단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 저속비대선형 컨테이너 운반선의 Cp 커브를 나타내는 도면이며, 도 6은 종래의 컨테이너 운반선의 Cp 커브를 나타내는 도면이고, 도 7은 구상선수의 종류를 나타내는 측면도이다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 저속비대선형 컨테이너 운반선(1)은, 해양을 항해하면서 컨테이너(C)를 운반하는 8,000TEU 이상의 컨테이너 운반선으로서, 선체(10)와, 선체(10) 상에 마련되는 선실(20), 엔진 케이싱(30)을 갖는다. 이하에서는 선체(10)를 설명하기 전에 먼저 선체(10)에 탑재되는 선실(20)과 엔진 케이싱(30) 등에 대해 설명한다.

본 발명은 컨테이너 운반선으로서, 가시거리(visibility) 확보를 위하여 선실(20)이 선체(10)의 중앙부(12)에 마련될 수 있다. 다만 후술하겠지만 본 발명의 선체(10)는 고속세장선형이 아니라 저속비대선형을 갖는 바, 길이와 TEU가 동일한 급의 일반적인 컨테이너 운반선보다 폭이 대폭 확장되어 있을 수 있다.

따라서 선실(20)은 선체(10)의 좌우 폭에 대응되는 폭을 갖는 대신, 그보다 작은 폭을 갖도록 마련될 수 있다. 즉 선실(20)의 좌측면 및/또는 우측면은, 선체(10)의 선측외판(15)보다 내측에 마련될 수 있으며, 선실(20)의 좌우에는 일정한 여유공간이 마련될 수 있다.

이 경우 본 발명은, 선측외판(15)과 선실(20) 사이의 여유공간을 충분히 확보할 수 있게 됨에 따라, 선실(20)의 좌현 및/또는 우현에 컨테이너(C)를 추가로 적재하는 것이 가능하다. 또한 이때 선실(20)과 선측외판(15) 사이의 공간에 해치코밍(141) 등을 마련하여, 선실(20) 하부 공간을 인홀드(18)로 활용할 수도 있다.

물론 본 발명은, 선실(20) 좌우에 컨테이너(C)를 적재하지 않고, 선실(20)이 선체(10)의 형태에 대응되는 좌우 폭을 갖도록 하되 선실(20)의 전후 길이를 줄일 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이 본 발명은 선체(10)의 폭이 확장되므로, 일정한 공간을 확보해야 하는 선실(20)에 대해, 좌우 폭이 확장되면서 전후 길이의 축소가 가능하다. 따라서 본 발명은 선실(20)의 전후 길이를 감축하여, 선체(10)의 온데크(19) 적재량을 증가시킬 수 있다.

선체(10)에서 선미(13)에는 엔진 케이싱(30)이 탑재되며, 엔진 케이싱(30)은 엔진(132)에서 발생하는 배기를 외부로 배출하기 위한 것으로서, 상부에 연돌(31)(funnel)이 마련될 수 있다.

본 발명의 선체(10)는 중앙부(12)에 선실(20)을 마련하고 선미(13)에 엔진 케이싱(30)을 마련하여, 선실(20)과 엔진 케이싱(30)이 컨테이너(C)를 사이에 두고 서로 전후 방향으로 이격되어 있는 것이어서, 2 island type 으로 지칭될 수 있다.

엔진 케이싱(30)은 선실(20)과 동일한 폭으로 마련될 수 있지만, 엔진 케이싱(30)의 좌우 폭을 특별히 한정하는 것은 아니다. 다만 엔진 케이싱(30)의 좌우 폭을 선실(20)과 마찬가지로 할 경우, 선측외판(15)과 엔진 케이싱(30) 사이에는 여유공간에 확보되며, 해당 공간에 컨테이너(C) 적재 등이 이루어질 수 있다.

선실(20)도 마찬가지이지만, 선체(10)의 좌우 폭에 대응되도록 엔진 케이싱(30)의 좌우 폭을 형성하더라도, 엔진 케이싱(30)(또는 연돌(31))은 배기가 컨테이너(C)에 영향을 주지 않는 범위에서 배출되도록 하기 위해 충분한 높이를 가져야 한다.

즉 엔진 케이싱(30)의 높이는 온데크(19)에 적재되는 최상단의 컨테이너(C)보다 높아야 하는데, 저속비대선형의 선체(10)의 좌우 폭에 대응되도록 엔진 케이싱(30)의 좌우 폭을 형성하게 되면, 엔진 케이싱(30)이 차지하는 공간이 불필요하게 커지게 된다.

따라서 본 발명은, 선실(20)이나 엔진 케이싱(30)이 필요한 높이를 확보하도록 하되, 선체(10)의 좌우 폭에 못 미치는 폭을 갖도록 하여, 선측외판(15)과 선실(20) 등의 사이에 여유공간을 확보하면서, 불필요한 공간 낭비를 방지할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 선체(10)에 대해 자세히 설명하도록 한다.

선체(10)는, 길이 방향으로 선수(11), 중앙부(12), 선미(13)로 나뉘며, 단면을 기준으로는 상면인 갑판(14), 하면인 선저판(17), 좌우면인 선측외판(15)으로 이루어질 수 있다.

선수(11)에는 구상선수(111)가 돌출될 수 있으며, 중앙부(12)의 갑판(14)에는 선실(20)이 탑재되고, 선미(13)의 갑판(14)에는 엔진 케이싱(30)이 탑재될 수 있다. 또한 선체(10)에서 선수(11)와 중앙부(12) 및 선미(13)의 내부에는 컨테이너(C)가 적재될 수 있는 공간인 인홀드(18)가 구비될 수 있으며, 다만 선미(13)에는 선체(10)의 추진을 위한 엔진(132)이 마련되는 엔진룸(131)이 구비되므로, 선미(13)에는 엔진룸(131)을 제외한 부분에 인홀드(18)가 마련된다.

갑판(14)에는 인홀드(18)로 컨테이너(C)가 유입되도록 개방된 해치코밍(141)이 상방으로 돌출되어 있으며, 해치코밍(141)의 상단에는 해치커버(142)가 덮일 수 있다. 해치커버(142) 위에는 컨테이너(C)가 상방으로 적재되는데, 해치커버(142) 위에서 컨테이너(C)가 적재되는 공간은 본명세서에서 온데크(19)로 지칭될 수 있다.

다만 해치커버(142)의 좌우측 끝단에 적재되는 컨테이너(C)는, 해치커버(142)와 함께 스툴(143)에 의하여 지지될 수 있다. 스툴(143)은 선측외판(15)에서 상방으로 돌출되는 지지 구조물로서, 온데크(19)에서 가장 좌현 및 우현에 마련되는 컨테이너(C)를 지지하기 위해 마련된다.

선수(11)의 갑판(14)에는 워터 브레이크(145)(water break)가 마련되어, 갑판(14) 위로 들이치는 해수(=그린 워터, green water)가 컨테이너(C)를 타격하는 것을 차단할 수 있다. 다만 이하에서 설명하겠으나 본 발명의 선체(10)는 속도가 종래의 컨테이너 운반선만큼 빠르지 않아 그린 워터가 문제될 가능성이 낮으므로, 워터 브레이크(145)는 생략 가능하다.

선수(11) 갑판(14)의 둘레에는 불워크(146)(bulwark)가 마련되며, 불워크(146)에는 계류를 위한 무어링 라인(mooring line)(도시하지 않음)이 관통되는 초크(chock)(도시하지 않음)가 마련될 수 있다.

갑판(14)에는 전후 방향으로 복수 개의 래싱 브릿지(144)가 마련된다. 래싱 브릿지(144)는 온데크(19)에 높게 적재된 컨테이너(C)가 쓰러지지 않도록 고박하기 위한 구성으로, 온데크(19)의 상방에 적재된 컨테이너(C)는 별도의 고박라인을 통해 래싱 브릿지(144)에 고정될 수 있다.

인홀드(18)도 마찬가지지만, 온데크(19)는 선체(10)의 길이 방향을 따라 복수 개의 홀드로 분할될 수 있는데, 래싱 브릿지(144)는 각 홀드마다 마련될 수 있다. 물론 래싱 브릿지(144)의 배치나 형태, 높이 등은 특별히 한정되지 않는다.

갑판(14)과 선측외판(15) 및 선저판(17)으로 둘러싸이는 선체(10)의 내부에는 선측내판(16)이 마련된다. 선측내판(16)은 적어도 일부가 선측외판(15)과 평행하게 마련될 수 있으며, 외부 충격으로 선측외판(15)이 파손되더라도 해수가 인홀드(18)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또한 선체(10)의 내부에는 이중저판(182)이 마련되며, 이중저판(182)은 적어도 일부가 선저판(17)과 평행하게 마련되어 이중저를 구성해 하방에서의 충격에 대비할 수 있다.

이중저판(182)과 선저판(17) 사이에서 좌우 방향으로 중앙 부분에는 해수 등의 유체가 이동하는 파이프(도시하지 않음)가 배치되는 공간인 파이프덕트(184)가 마련될 수 있다.

선체(10)의 내부에 형성되는 인홀드(18)는 갑판(14), 선측외판(15), 선저판(17)으로 둘러싸인 공간에 형성될 수 있는데, 정확하게는 갑판(14), 선측내판(16), 이중저판(182)으로 둘러싸인 공간에 형성된다.

이 경우 선체(10)의 내부 공간 중 인홀드(18) 외측 공간은, 밸러스트 수를 저장하여 선체(10)의 흘수를 낮추는 밸러스트 탱크(183)가 마련될 수 있다. 다만 밸러스트 탱크(183)는 만재 상태에서는 비워져 있을 수 있다.

인홀드(18)의 좌우 하단에는 선측외판(15)의 하단과 선저판(17)의 좌우측이 곡면으로 연결되는 것을 고려하여, 계단 형태의 벤치(181)가 마련될 수 있으며, 벤치(181)에 의해 컨테이너(C)의 적재 높이가 달라질 수 있다.

인홀드(18)에는 셀 가이드(도시하지 않음)가 마련되어 컨테이너(C)가 인입될 때 컨테이너(C)의 적재 위치를 가이드해줄 수 있으며, 셀 가이드는 인홀드(18)에서 좌우 방향으로 컨테이너(C)가 적재되는 수에 대응되도록 복수 개로 마련될 수 있다.

또한 복수 개의 셀 가이드는 상단이 좌우 방향으로 지그재그 모양을 따라 배치될 수 있으며, 상단에는 컨테이너(C)의 인입이 원활해질 수 있도록 상방으로 가면서 벌어지는 경사가 형성되어 있을 수 있다.

본 발명의 선체(10)는, 고속세장선형을 대신하여 저속비대선형으로 이루어진다. 현재 일반적인 컨테이너 운반선의 최근 운용 현황을 살펴보면, 연비를 고려하여 대부분 설계속도보다 낮은 속도로 운행하고 있으며, Liner간 간격을 유지하기 위하여 약 20% 비율로 고속 운항하는 경우가 발생할 뿐이다.

구체적으로 종래의 컨테이너 운반선에서 설계속도가 22 내지 25노트일 때, 실제 운항속도는 80% 이상이 15 내지 18노트에 불과하다. 따라서 종래의 컨테이너 운반선은 Speed overshooting인 것이라고 할 수 있다.

그런데 이는 결국 설계속도가 높아지면서 Sharp한 선형(고속세장선형)과 큰 L/B로 인해 선가가 높아지는 Price overshooting으로 귀결됨에 따라 선주들의 만족도가 떨어지는 문제를 낳게 된다.

따라서 본 발명은, 상기와 같이 분석한 컨테이너 운반선 운용 상황을 고려하여, 작은 Dimension(낮은 선가)의 선박으로 저속 운항하면서 기존보다 많은 컨테이너(C)를 운반할 수 있도록 개선되었다.

특히 본 발명은, 예외없이 모두 고속세장선형으로만 이루어졌던 종래 컨테이너 운반선과 달리, 저속비대선형의 선체(10)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이 경우 선체(10)는 방형계수(Block Coefficient, Cb)가 0.75 이상일 수 있다. 방형계수라 함은 ▽/(L*B*T)로, 여기서 ▽은 형배수용적(moulded volume of displacement), L은 선박의 길이(LWL or LBP), B는 선박의 폭, T는 선박의 흘수를 의미한다.

이러한 방형계수는, 선체(10)에서 흘수 아래 부분이 꽉 들어가는 직육면체를 가상으로 설정하였을 때, 직육면체 대비 선체(10)가 차지하는 부피의 비율을 의미하는 것으로, 방형계수가 1에 가까우면 선체(10)가 뚱뚱한 형상임을 의미하고, 방형계수가 1에서 작아지는 방향으로 멀어지면 선체(10)가 날씬한 형상임을 의미한다.

종래의 컨테이너 운반선은 운항 스케줄에만 초점이 맞춰져 제작되다 보니, 해양을 항해하는 모든 컨테이너 운반선은 어느 하나의 예외도 없이 방형계수가 0.7보다 작은 날씬한 고속세장선형으로 이루어져 있다.

그런데 이 경우 무게중심이 높아 롤링(rolling)에 취약하고, 온데크(19)에 적재되는 컨테이너(C)의 수가 제한될 수밖에 없어서, 컨테이너(C) 적재량을 늘리기 위해서는 길이를 증가시키게 되어 선가가 급등하는 문제가 있다.

그러나 본 발명은, 기존의 고정관념을 완전히 탈피하여, 선체(10)의 방형계수가 0.75보다 큰 값을 갖도록 하여, 뚱뚱한 저속비대선형의 선체(10)를 토대로 컨테이너 운반선을 제작할 수 있다.

이 경우 본 발명은 무게중심을 낮출 수 있어서 롤링을 효과적으로 대비할 수 있으며, 종래의 컨테이너 운반선 대비 동일한 길이를 갖더라도 컨테이너(C) 적재량을 증가시킬 수 있고, 온데크(19)의 적재량 추가가 가능하다. 이에 대해서는 이하에서 다시 한 번 서술한다.

본 발명의 선체(10)는 방형계수가 0.75 내지 0.8 일 수 있으며, 일례로 선체(10)의 방형계수는 0.78 이상으로 한정될 수 있다. 이러한 방형계수의 수치는, 일반적인 컨테이너 운반선을 설계하는 과정에서 당업자가 단순하게 선택할 수 있는 수치가 아니다. 일반적인 컨테이너 운반선은 반드시 고속세장선형을 전제로 하는데, 이때 방형계수는 0.7을 넘는 경우가 전혀 없기 때문이다.

즉 본 발명은, 컨테이너 운반선에서 방형계수를 단순히 최적화한 것이 아니라, 선체(10)의 형상 자체를 컨테이너 운반선에서 도저히 찾아볼 수 없었던 저속비대선형으로 개량함에 따라, 컨테이너 운반선에서 나타나지 않는 방형계수를 갖게 되는 것으로서, 일반적인 컨테이너 운반선의 상식적인 제원을 완전히 벗어나는 것이다.

또한 본 발명의 선체(10)는, 주형계수(Prismatic coefficient, Cp)가 0.75 이상일 수 있다. 주형계수는 ▽/(L*Am)로, 여기서 ▽은 형배수용적(moulded volume of displacement), L은 선박의 길이(LWL or LBP), Am은 선체(10) 중앙에서의 횡단면적이다.

또는 주형계수는 Cb/Cm으로 표현될 수 있으며, 여기서 Cm은 중앙단면계수(midship coefficient)로 중앙단면을 포함하는 최소의 사각형 대비 중앙단면의 면적 비율을 의미한다.

따라서 주형계수는 방형계수와 유사한 경향을 나타낼 수 있는데, 본 발명의 선체(10)는 주형계수가 구체적으로 0.76 내지 0.82 의 값을 가질 수 있다. 물론 앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 주형계수 값은, 일반적인 컨테이너 운반선에서는 전혀 적용된 적 없는 수치이다.

오히려 본 발명의 선체(10)가 갖는 방형계수나 주형계수 값은, 컨테이너 운반선이 아닌 원유운반선 등에서나 확인될 수 있는 수치이나, 컨테이너 운반선은 고속세장선형, 원유운반선은 저속비대선형으로 고착되어 있던 현재의 기술 수준을 고려할 때, 본 발명의 방형계수는 기존의 자료로부터 쉽게 도출해낼 수 없는 것이다.

특히 본 발명은, 앞서 설명한 바와 같이 현재 컨테이너 운반선의 운항 패턴을 면밀히 분석하고 분석 결과를 토대로 선종마다 선체(10)의 타입이 정해져 있던 종래의 개념을 완전히 깨뜨린 것이며, 일반적인 컨테이너 운반선과 달리 무게중심을 낮추고 길이를 늘리지 않으면서 인홀드(18) 적재량을 늘려 동시에 온데크(19) 적재량의 증가 및 컨테이너(C) 총 적재량 증가가 가능하다는 효과를 갖는다.

이러한 본 발명의 특장점은, 도 5 및 도 6에서 명백히 대비될 수 있다. 본 발명의 선체(10)에 대한 Cp 커브는 도 5와 같이 나타나는 반면, 종래의 컨테이너 운반선의 Cp 커브는 도 6과 같이 나타난다. Cp 커브는 단면계수를 선수(11)부터 선미(13)까지 나타낸 그래프인데, 본 발명의 Cp 커브는 중앙단면이 전후로 길게 연장되고, 선수(11)에서의 단면계수가 종래와 전혀 다른 양상을 보이는 것을 알 수 있다.

또한 본 발명의 선체(10)는, 도 5에 나타난 Lines에서 확인할 수 있듯이, 선수(11) 횡단면이 U 타입을 갖는다. 선수(11)의 횡단면은 U 타입과 V 타입으로 나뉠 수 있는데, 본 발명의 선체(10)는 U 타입의 선수(11) 횡단면을 가져서, 점성저항이 작게 형성되도록 할 수 있고, 다만 조파저항이 크게 나타날 수 있다.

선수(11)에는 구상선수(111)가 마련되는데, 본 발명의 구상선수(111)는 Plank type으로 마련될 수 있다. 구상선수(111)는 도 7에 나타난 바와 같이 타입별로 상이한 형상을 갖는데, 본 발명은 일반적인 컨테이너 운반선에서 사용되는 Goose neck type에서 탈피하여, 컨테이너 운반선에서 전혀 볼 수 없었던 Plank type의 구상선수(111)를 부가할 수 있다.

이때 구상선수(111)의 돌출 길이는, 2m 이하이며 1 내지 2m일 수 있고, 일례로 1.5m 전후로 마련될 수 있다. 또한 구상선수(111)가 짧게 돌출되는 것과 대응하여, 선체(10)에서 선수(11) 상부의 경사각(구상선수(111)의 상단에서 상방으로 갈수록 전방으로 경사진 경사각)이 5 내지 10도로 완만할 수 있으며, 일례로 경사각은 7 내지 8도 전후일 수 있다.

이러한 선수(11) 형상을 통해 선체(10)는, 선수(11)의 인홀드(18)에서 보다 많은 컨테이너(C)의 적재가 가능할 수 있다. 이에 대해서는 이하 인홀드(18) 및 온데크(19)의 컨테이너(C) 적재를 설명하는 부분에서 자세히 설명하도록 한다.

선체(10)는, 선미(13) 횡단면에서 저항측면을 고려해야 하는 메인 구역은 V 타입이고, 프로펠러로 유체가 흘러 들어가는 스케그 구역은 U 타입(프로펠러가 연결되는 부분은 Stern bulb 타입)으로 마련될 수 있다.

참고로 U 타입의 경우 점성압력저항(Viscous pressure resistance)이 커지지만 반류분포가 균일하고 반류피크가 낮게 나타나며 추진효율이 높고 엔진룸(131) 배치가 용이한 반면, V 타입의 경우 저항이 작은 반면 반류분포가 불균일하고 반류피크가 높으며 추진효율이 낮고 엔진룸(131) 배치가 어렵다는 특징이 있다.

다만 본 발명에서 선체(10)의 선미(13)는 도면의 Lines와 달리 좌우 폭이 선체(10)의 중앙에서의 좌우 폭과 동일한 형태로 연장되어 있을 수 있으며(트랜섬(transom)의 좌우 폭이 선체(10)의 최대 좌우 폭과 동일), 이는 선미(13)에서의 컨테이너(C) 적재량 확보를 위한 것이다.

본 발명의 선체(10)는, LCB(Longitudinal Center of Buoyancy)가 양의 값을 갖는다. LCB는 선수(11)와 선미(13)의 배수량의 균형을 나타내는 지표로, 선체(10)의 길이 방향으로 부력 중심의 위치를 나타낸다.

LCB는 선체(10)의 중앙단면을 기준으로 선수(11) 측에 위치하면 양의 값, 선미(13) 측에 위치하면 음의 값으로 표현하고, 단위는 선체(10)의 길이 방향을 따라 중앙단면에서 벗어나는 길이를 비율인 %로 나타낸다.

일반적인 컨테이너 운반선의 경우 선수가 날렵한 고속세장선형으로 이루어지기 때문에, LCB가 선체의 중앙단면에서 선미 측에 마련될 수밖에 없는바, LCB는 대략 -2% 정도의 값을 갖는다.

그러나 본 발명의 선체(10)는, 선수(11)의 형상이 저속비대선형의 선수(11) 형상과 동일/유사하므로, 본 발명의 LCB는 중앙단면에서 선수(11) 측에 위치하여 양의 값을 갖게 되며, 일례로 LCB는 2.0% 이상(구체적으로는 2.8 내지 3.5%)의 값을 가질 수 있다.

또한 선체(10)는, 종래 컨테이너 운반선이 Speed overshooting이었던 것을 해소하기 위해, 설계속도(design speed)가 18노트 이하(일례로 15 내지 18노트)일 수 있으며, 설계속도 기준으로 프루드넘버(Fn, Froude number)가 0.13 내지 0.2 일 수 있다.

프루드넘버는 v/√(g*L)이며, 여기서 v는 선속, g는 중력가속도, L은 선박의 길이(LBP)이다. 프루드넘버는 선박에 작용하는 저항인 유체(해수)의 점성에 기인하는 점성저항과 선박의 항해 시 수면에 생성되는 파도에 기인하는 조파저항 중에서, 조파저항을 나타내는 값이다(점성저항은 레이놀즈넘버에 의존함).

본 발명의 선체(10)는 고속세장선형이 아니라 저속비대선형으로 이루어졌기 때문에, 종래의 컨테이너 운반선 대비 조파저항이 다소 증가하게 되며, 따라서 선체(10)는 일반적인 컨테이너 운반선에서 나타나는 프루드넘버(일례로 0.25 내외)가 아닌 값(일례로 0.2 이하)을 갖게 된다.

이때 프루드넘버는, 구체적으로 0.15 내외(0.135 내지 0.165)일 수 있지만, 0.2 미만의 범위 내에서 프루드넘버의 값은 상기의 수치로 한정되지 않을 수 있다.

이하에서는 선체(10)의 제원에 대해 설명한다.

선체(10)는 8,000TEU 이상의 크기이며, 길이(LBP)가 270 내지 330m 이고, 폭(Breadth)이 50 내지 60m 일 수 있다. 일반적으로 270 내지 330m의 길이를 갖는 컨테이너 운반선은 25 내지 30m 정도의 폭을 갖는데, 본 발명은 동일한 길이에서 폭이 크게 확장된 형태를 가질 수 있다.

이 경우 선체(10)에서 폭 대비 길이(L/B)는 6.0 미만일 수 있고, 일례로 5.5 미만으로 나타날 수 있다. 즉 본 발명은 종래의 컨테이너 운반선 대비 길이를 유지하면서 폭이 확장된 형태를 가져서 설계속도를 낮추면서 컨테이너(C) 적재량의 증가가 가능하다.

또한 본 발명의 선체(10)의 깊이(Depth)가 25 내지 32m일 수 있으며, 이 경우 깊이 대비 폭(B/D)이 2.0 이상일 수 있다. 또한 본 발명의 선체(10)는 저속비대선형으로서 설계흘수가 깊이의 60% 이상일 수 있는데, 일례로 선체(10)의 설계흘수(Design draft)는 20 내지 25m일 수 있으며, 설계흘수 대비 폭(B/T)은 2.5 이상일 수 있다.

이와 같이 본 발명의 선체(10)는, 종래의 컨테이너 운반선과 대비할 때 길이 등을 동일/유사 범위로 하면서 폭을 크게 증가시키게 되며, 동시에 선수(11)를 날렵한 형상에서 뚱뚱한 형상으로 변경하여 저속비대선형을 갖는다. 따라서 본 발명은, TEU/L의 비율이 종래의 컨테이너 운반선 대비 상당히 증가될 수 있다.

이하에서는 선체(10)의 컨테이너(C) 적재에 대해 설명한다.

컨테이너(C)는 선체(10)의 내부(인홀드(18)) 및 외부(온데크(19))에 모두 적재될 수 있는데, 본 발명의 선체(10)는 폭이 크게 확장됨에 따라, 인홀드(18)에서의 적재량이 크게 늘어날 수 있다.

이때 선체(10)의 제원에 대응되도록, 인홀드(18)에서 컨테이너(C)가 좌우 방향으로 적재되는 개수는, 인홀드(18)에서 컨테이너(C)가 상하 방향으로 적재되는 개수 대비 1.5 내지 2배일 수 있다. 다만 이는 폭이 2.35m 내외이고 높이가 2.39m 내외인 일반적인 컨테이너(C) 규격을 전제로 설명한 것임을 알려둔다.

또한 본 발명은 선체(10)의 선수(11)가 저속비대선형으로 이루어짐에 따라, 선체(10)의 선수(11)에서 인홀드(18)에 적재되는 컨테이너(C)의 최하단 높이가, 선체(10)의 중앙부(12)에서 인홀드(18)에 적재되는 컨테이너(C)의 최하단 높이보다 컨테이너(C) 높이의 3배 이하 만큼의 차이를 갖는다.

일례로 인홀드(18)의 최전방에서 가장 낮게 배치된 컨테이너(C)의 높이는, 인홀드(18) 전체에서 가장 낮게 배치되는 컨테이너(C)의 높이보다 약 컨테이너(C) 높이의 1배 내지 2배 정도 더 높게 마련된다.

이와 같이 본 발명은, 선체(10)의 선수(11) 선형이 저속비대선형을 나타냄에 따라, 인홀드(18)에서 선수(11)에 적재되는 컨테이너(C)의 최하단 높이와, 인홀드(18)에서 중앙부(12)에 적재되는 컨테이너(C)의 최하단 높이가 약 5m 내외에 불구한 차이를 보이도록 할 수 있다.

즉 본 발명은 선체(10)의 선수(11) 선형을 뚱뚱하게 하여, 선수(11)의 인홀드(18)에 적재되는 컨테이너(C)의 수를 대폭 늘릴 수 있다. 또한 본 발명은 폭 방향으로도 위와 같은 확장이 이루어지는데, 구체적으로 선체(10)의 선수(11)에서 인홀드(18)에(또는 온데크(19)에) 적재되는 컨테이너(C)의 좌측단 또는 우측단은, 선체(10)의 중앙부(12)에서 인홀드(18)에(또는 온데크(19)에) 적재되는 컨테이너(C)의 좌측단 또는 우측단 대비, 컨테이너(C) 폭의 3배 이내(일례로 1배 내지 2배) 만큼의 차이를 갖는다.

따라서 선체(10)의 선수(11)에 적재되는 컨테이너(C)의 좌측단 등은, 선체(10)의 중앙부(12)에 적재되는 컨테이너(C)의 좌측단 대비 컨테이너(C) 폭의 1배 내지 2배 만큼 내측에 위치할 수 있으며, 이는 약 5m 이내에 불과한 차이이다.

일례로 선체(10)의 선수(11)에 적재되는 컨테이너(C)의 좌우 폭은, 선체(10)의 중앙부(12)에 적재되는 컨테이너(C)의 좌우 폭 대비 75 내지 90%의 범위에 해당할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 선체(10)가 고속세장선형을 대신해 저속비대선형으로 이루어지도록 하여, 선수(11)에서 인홀드(18) 등에 적재되는 컨테이너(C)의 적재량이 중앙부(12)에서 인홀드(18) 등에 적재되는 컨테이너(C)의 적재량에 가까워지도록 증가시켜, 컨테이너(C)의 총 적재량을 크게 확보할 수 있다.

또한 선체(10)는 저속비대선형을 가지므로 선측외판(15)과 선저판(17) 사이를 연결하는 곡면의 곡률반경이 종래의 컨테이너 운반선보다 작을 수 있는데, 이 경우 선체(10)의 중앙부(12) 등에서 인홀드(18)의 좌우 하단에 마련되는 벤치(181)(bench)는, 2단 이하로 마련될 수 있다.

벤치(181)가 마련되면 인홀드(18)에서의 컨테이너(C) 적재 수가 감소하는데, 벤치(181)의 폭과 높이가 컨테이너(C)의 폭과 높이에 대응되는 경우를 가정하면, 인홀드(18)가 직사각형인 경우와 대비할 때 벤치(181)가 1단이면 1개의 컨테이너(C), 2단이면 3개의 컨테이너(C), 3단이면 6개의 컨테이너(C) 등만큼 적재 수가 줄어든다.

즉 벤치(181)의 단수가 커지면 인홀드(18)의 좌우 하단 공간이 줄어들게 되어 컨테이너(C)의 적재량이 감소하지만, 벤치(181)는 선측외판(15)과 선저판(17)을 연결하는 곡면의 곡률반경에 따라 결정되는 것이어서, 벤치(181)의 단수를 무조건 최소화시킬 수는 없다.

그러나 본 발명의 선체(10)는, 저속비대선형을 갖기 때문에 앞서 구체적으로 언급하지는 않았으나 중앙단면계수(Cm)가 종래의 컨테이너 운반선(0.98 미만이며 일례로 0.978)보다 큰 0.99 이상(일례로 0.995 이상)일 수 있으며, 따라서 벤치(181)의 단수를 2단 이하로 줄여서, 인홀드(18)에서의 적재량을 상당히 증가시킬 수 있다.

특히 벤치(181)의 단수 감소는, 중앙부(12) 전반에 걸쳐 컨테이너(C) 적재량의 증가 효과를 거둘 수 있는 것이어서, 본 발명은 벤치(181)의 단수를 2단 이내로 하여 컨테이너(C)의 총 적재량을 대폭 증대시키게 된다.

또한 선체(10)는 고속세장선형을 대신하여 저속비대선형으로 이루어져 무게중심을 하강시키게 되며, 선체(10)의 무게중심은 선체(10)의 깊이 대비 선저로부터 60% 이내(일례로 50% 이내)에 위치할 수 있다. 이는 컨테이너(C)의 적재가 없는 경하 상태를 의미할 수 있으며, 경하 상태에서도 선체(10)의 무게중심은 상당히 낮은 위치에 놓인다(도면에서의 경하흘수선(101) 참조).

이때 선체(10)에 컨테이너(C)를 적재하면, 무게중심이 점차 하강하면서 만재 상태에서 무게중심은 선체(10)의 깊이 대비 선저로부터 40% 이내에 위치할 수 있다(도면에서의 만재흘수선(101) 참조).

이는 선체(10)가 깊이 대비 폭이 2.0 이상인 제원을 갖고, 또한 인홀드(18)가 좌우 방향으로 확장되었기 때문이다. 이와 같이 종래의 컨테이너 운반선 대비 본 발명은 선체(10)의 무게중심을 아래로 크게 하강시키게 되면서, 온데크(19)에서의 효율적인 적재가 가능하다.

또한 일반적인 컨테이너 운반선인 경우 만재 상태에서도 선체의 무게중심이 높아 불안정한 상태에 놓이게 되므로, 안정성 확보를 위해 밸러스트 탱크(183)의 일부에 해수를 채우고 항해를 하게 된다.

그러나 본 발명은, 선체(10) 자체를 변형하여 무게중심을 하강시켰기 때문에, (거의) 모든 밸러스트 탱크(183)가 비어있는 상태에서 온데크(19)에 컨테이너(C)가 최대 높이로 적재되어 운항이 가능하다.

또한 선체(10)의 무게중심이 내려가면서 본 발명은 온데크(19)에 적재할 수 있는 컨테이너(C)의 중량을 확장시킬 수 있다. 종래의 경우 15톤 이상(특히 20톤이나 30톤 이상)의 무거운 컨테이너(C)(20ft 기준)는 선박의 안정성을 위해 온데크(19)가 아닌 인홀드(18)에 적재되었다.

그런데 이 경우 무거운 컨테이너(C)를 먼저 하역해야 한다면, 무거운 컨테이너(C)의 상방에 적재된 컨테이너(C)들을 모두 하역하는 작업이 선행되어야 하므로, 항구 접안 시간이 길어지고 하역 효율성이 매우 떨어진다는 문제가 있다.

그러나 본 발명은, 선체(10)의 무게중심을 아래로 낮추게 되므로, 20톤 이상(특히 30톤 이상)의 무거운 컨테이너(C)를 온데크(19) 상에 문제없이 적재할 수 있으며, 일례로 온데크(19)에서 최상단으로부터 아래로 3층 이내에 20톤 이상의 무거운 컨테이너(C)가 적재 가능하다.

또한 본 발명은, 경하 상태는 물론이고 만재 상태에서 선체(10)의 무게중심을 크게 낮춰서, 온데크(19)에서 적재될 수 있는 컨테이너(C)의 층수를 개선할 수 있다. 따라서 일례로 인홀드(18)에 적재되는 컨테이너(C)의 층수 대비 온데크(19)에 적재되는 컨테이너(C)의 층수가 1층 이상 더 높을 수 있다.

또한 온데크(19)에 적재되는 컨테이너(C)의 높이는, 선체(10)의 깊이보다 클 수 있다. 이는 선체(10)의 무게중심이 선저로부터 선체(10)의 깊이 대비 60%(만재 상태에서는 40%) 이내에 위치하는 본 발명에서만 가능한 것이며, 무게중심이 높은 종래의 컨테이너 운반선에서는 불가능하였던 것이다.

이와 같이 본 발명은, 무게중심 하강을 통해 구조적 안정성, 복원성 등이 향상되므로, 온데크(19)에 쌓을 수 있는 컨테이너(C)의 적재량(적재 높이)의 증가가 가능하다. 따라서 본 발명은 깊이 대비 온데크(19)의 적재 높이가, 기존의 컨테이너 운반선에서 찾아볼 수 없는 범위를 갖게 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 저속비대선형 컨테이너 운반선(1)은, 연비를 대폭 개선할 수 있다. 구체적으로 본 발명은 TEU 당 연료소모량을 혁신적으로 개선할 수 있다. 마력은 속도의 세제곱에 비례한다는 점을 고려한다면, 종래 컨테이너 운반선의 22노트 운항 대비 본 발명의 15노트 운항은, 약 40%의 연료를 절감할 수 있다.

또한 본 발명은 종래 컨테이너 운반선 대비 작은 Dimension(길이/깊이 등)으로 동일하거나 더 많은 컨테이너(C)의 적재가 가능하므로, 선가가 감소될 수 있다.

또한 본 발명은 비대한 선형을 가짐에 따라, 인홀드(18)의 컨테이너(C) 적재 수가 증가하게 되며, 인홀드(18) 적재량 증가로 무게중심이 내려갈 수 있다. 따라서 Stability의 추가 확보가 가능하고, 온데크(19)에 더 많은 및/또는 무거운 컨테이너(C)를 적재할 수 있다. 일례로 본 발명은 온데크(19) 상에 20톤 이상의 무거운 컨테이너(C) 적재가 가능함은 앞서 설명한 바와 같다.

이러한 본 발명은, 컨테이너(C) 운송 시장에서의 New Concept로서, Stability의 충분한 확보로 온데크(19)에 더 무거운 컨테이너(C)의 적재가 가능하므로, 컨테이너(C) Loading Pattern을 개선할 수 있다. 따라서 본 발명은 선주의 Loading Pattern의 자유도가 커진다는 기대효과가 있다.

또한 본 발명은 Capex/Opex 절감 효과를 갖는다. 구체적으로 기존 컨테이너 운반선과 동일한 양의 컨테이너(C)를 적재하는 것으로 가정하였을 때, 본 발명의 예상 효과는 다음과 같다.

Capex(선가) 측면: 선박 길이 20% 감소 => 선가 10% 절감(14,000TEU 컨테이너 운반선이 약 1억$)

Opex(유류비) 측면: 유류비 40% 절감 => 연간 540만$ 절감(연간 300일 운항 시)

300day(운항일수) * 300$/ton(HFO ton 당 가격) * 150ton/day(DFOC, 일 연료소모량) * 40% = 540만$/year

또한 본 발명은 컨테이너(C) 적재수량 증가에 따른 선주사 Profit 등의 효과를 아래와 같이 거둘 수 있다.

Profit(선주 Gain) 측면: 14톤 컨테이너(C)를 약 500개 추가적재가능 => 280만$ 증가(연간 일곱 번의 운항일 때)

500TEU * 800$/TEU * 7항차/year = 280만$

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1: 저속비대선형 컨테이너 운반선 10: 선체
101: 경하흘수선 102: 만재흘수선
11: 선수 111: 구상선수
12: 중앙부 13: 선미
131: 엔진룸 132: 엔진
14: 갑판 141: 해치코밍
142: 해치커버 143: 스툴
144: 래싱 브릿지 145: 워터 브레이크
146: 불워크 15: 선측외판
16: 선측내판 17: 선저판
18: 인홀드 181: 벤치
182: 이중저판 183: 밸러스트 탱크
184: 파이프덕트 19: 온데크
20: 선실 30: 엔진 케이싱
31: 연돌 C: 컨테이너

Claims (5)

1. 컨테이너를 운반하는 8,000TEU 이상의 컨테이너 운반선으로서,
   내부인 인홀드 및 외부인 온데크에 상기 컨테이너를 적재하는 선체를 갖고,
   상기 선체는,
   고속세장선형인 경우 대비 최대 설계속도를 낮추기 위해, 저속비대선형으로 이루어지면서 상기 온데크에 20톤 이상의 무거운 컨테이너가 적재되는 것을 특징으로 하는 저속비대선형 컨테이너 운반선.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 선체는,
   상기 온데크에서 최상단으로부터 아래로 3층 이내에 20톤 이상의 무거운 컨테이너를 적재하는 것을 특징으로 하는 저속비대선형 컨테이너 운반선.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 선체는,
   상기 온데크에 30톤 이상의 무거운 컨테이너를 적재하는 것을 특징으로 하는 저속비대선형 컨테이너 운반선.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 선체는,
   상기 인홀드에 적재되는 상기 컨테이너의 층수 대비 상기 온데크에 적재되는 상기 컨테이너의 층수가 1층 이상 더 높은 것을 특징으로 하는 저속비대선형 컨테이너 운반선.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 온데크에 적재되는 상기 컨테이너의 높이는,
   상기 선체의 깊이보다 큰 것을 특징으로 하는 저속비대선형 컨테이너 운반선.

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