KR20160125108A - 발라스트 탱크 없는 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발라스트 탱크 없는 선박에 관한 것으로, 상부선체와 상부선체의 하부에 형성된 하부선체로 구성되는 선체와, 선체의 후미에 설치된 프로펠러를 포함하며, 하부선체는 선박의 공선상태에서 평형수 없이도 선박의 공선흘수선이 프로펠러의 상단보다 상측에 위치하는 것을 가능하게 하는 폭과 깊이를 갖도록 형성되어, 공선상태에서 평형수 없이도 프로펠러를 구동하여 안전운항이 가능한 수심이 확보되는 기하학적 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 발라스트 탱크 없는 선박을 제공하여 발라스트 탱크에 수반되는 제반 문제점을 해결하도록 한 것이다.

Description

발라스트 탱크 없는 선박{Ships without Ballast Tanks}

본 발명은 발라스트 탱크 없는 선박에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면, 발라스트 탱크가 필요 없어 선박의 건조 및 운영 비용의 절감을 가져올 수 있는 발라스트 탱크 없는 선박에 관한 것이다.

오늘날 대양을 항해하는 선박은 도 1에 도시된 바와 같이 여러 개의 발라스트 탱크를 가지고 있다. 이러한 발라스트 탱크의 필요성은 다음의 두 가지로 요약된다.

발라스트 탱크의 첫 번째 필요성은 선박이 해수면에 잠기는 깊이를 조절하는 것(선체 수심 조절)이다.

선박이 화물을 만재하고 항해를 하여 목적 항에 도착한 후 화물을 모두 하역하고 나면 선박에는 연료유(fuel oil), 청수(fresh water), 식량, 부대물품, 기계부품(spare parts) 등이 남아 있게 되는데 이러한 상태를 공선상태라 하고 이에 해당하는 흘수선을 공선 흘수선이라 한다.

공선상태에서는 선박에 남아있는 것들을 모두 합쳐도 선박의 총 중량은 선박자체의 무게(light ship weight)보다 조금 더 무거울 뿐이므로 선박이 너무 가벼워져서 도 2에서 공선 흘수선으로 표시된 바와 같이 선체의 대부분이 수면 위로 떠오르게 된다.

선체의 대부분이 수면 위로 떠오르게 되면 선박의 안전성(stability)이 나빠져 전복될 위험성이 증가될 뿐만 아니라 추진력을 발생시키는 프로펠러의 대부분이 수면 위로 노출되어서 항해에 필요한 추진력을 발생시킬 수 없다. 또한 이와 같이 프로펠러의 대부분이 수면 위로 노출되게 되면 추진력이 발생되지 않는 문제점 보다 더 심각한 문제가 발생된다. 즉, 프로펠러의 날개(propeller blade)가 물 밖으로 나왔다가 물속으로 들어갈 때 수면과 충돌됨으로써 발생되는 큰 충격으로 인해 선미구조나 추진축계가 손상될 위험성이 증가하는 것이다.

이와 같이, 선체가 수면 아래로 잠긴 정도에 따라 안정성, 추진성, 진동소음과 구조적 특성에 문제가 발생할 수 있는데 이러한 문제점들은 발라스트 탱크에 평형수(ballast water)를 채워 선박이 운항하는데 문제가 발생되지 않도록 흘수(draft)를 조절(도 2의 발라스트 흘수선 참조)함으로써 해소되며 이와 같은 상태를 발라스트 상태라고 한다.

발라스트 탱크가 필요한 두 번째 이유는 트림을 조절하는 것이다.

화물을 선박에 적재하면 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 일반적으로 선박의 앞뒤 방향으로 경사가 발생하는데 이 앞뒤 흘수의 차이를 트림(trim)이라고 한다. 선박의 운항자(ship operator)는 선박의 앞뒤방향 경사가 수평이 되거나 아니면 저항이 가장 적은 트림상태가 되도록 선박의 트림을 조정하고자 할 것이다. 이러한 트림조정은 어떤 발라스트 탱크에 물을 채우냐에 따라 이루어진다.

이와 같이 발라스트 탱크의 주요역할은 운항 수심 조절과 트림 조정이라고 요약할 수 있으나, 발라스트 탱크와 관련해서 발라스트 탱크 내부의 도장 문제와, 발라스트 탱크 내부에 채워진 평형수의 살균처리 문제가 대두되고 있다.

첫째로, 발라스트 탱크 내부의 도장 수명에 대해서는 특별한 국제 규정이 없었으나 국제해양오염방지를 위해 2008년 7월 1일 이후 계약되는 총톤수 500톤 이상의 모든 선박에 대해서는 발라스트 탱크 내부의 도장수명이 15년 이상이 되도록 국제 규정이 크게 강화되었다.

그러나, 발라스트 탱크 내부의 도장수명이 15년 이상이 되도록 하려면 복잡한 표면처리와 도장과정이 필수적으로 행해져야 하기 때문에 선박의 건조비용이 크게 증가된다. 또한, 복잡한 표면처리와 도장과정이 행해졌다고 하더라도 15년 이상의 도장수명을 달성하는 것은 매우 어렵기 때문에 선박의 사용 중 조선소에 입소하여 발라스트 탱크 내부의 도장을 다시하는 등으로 인해 선박의 운영비가 증가되는 문제점이 있다.

둘째로, 발라스트 탱크 내부에 채워지는 평형수는 선박이 정박 중에는 배수하지 못하고 공해상에서만 배수하도록 하는 것이 국제 규정이었는데, 발라스트 탱크 내부에 채워진 평형수에 포함되어 있는 유해균의 전파를 방지하기 위해 2009년부터 평형수에 포함되어 있는 유해균을 99%이상 살균하여 배수하도록 국제 규정이 강화되었다.

이에 따라, 2008년 이후로 발라스트 탱크의 도장수명 연장이나 평형수의 살균시설 설치로 인해 선박의 가격이 크게 상승하였을 뿐만 아니라 국제 규정이 강화되었음에도 불구하고 환경오염의 문제를 완전히 해결할 수 없는 실정이다.

본 발명은 발라스트 탱크의 사용에 수반되는 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제공되는 것으로서, 발라스트 탱크가 없이도 선박의 적재상태에 따라 적절한 선체 수심으로 자동 조절되도록 하는 선체의 기하학적 형상을 제공함에 의해,

첫째, 발라스트 탱크 내의 도장수명 연장이나 평형수를 살균하기 위한 살균장치의 설치가 필요 없으므로 선박 건조비와 운영비를 크게 감소시킬 수 있는 발라스트 탱크 없는 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.

둘째, 발라스트 탱크를 설치하기 위한 복잡한 격벽이 필요 없어 자재가 절감되고, 격벽을 용접하기 위한 인건비를 절감할 수 있는 발라스트 탱크 없는 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.

셋째, 발라스트 탱크 내 평형수의 흡수와 배수 및, 발라스트 탱크 간의 연결을 위한 고가의 흡배수관, 밸브, 펌프 및, 밸브나 펌프를 구동시키기 위한 전기모터 또는 유압모터 등을 설치하지 않아도 되고, 이들을 구동하기 위한 전력이 필요없으므로 전력사용량을 절감할 수 있어, 이로 인해 자재비의 절감 및 발전기의 용량을 감소시킬 수 있는 발라스트 탱크 없는 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 상부선체와 상부선체의 하부에 형성된 하부선체로 구성되는 선체와, 선체의 후미에 설치된 프로펠러를 포함하는 선박으로서, 하부선체는 선박의 공선상태에서 평형수 없이도 선박의 공선흘수선이 프로펠러의 상단보다 상측에 위치하는 것을 가능하게 하는 폭과 깊이를 갖도록 형성되어, 공선상태에서 평형수 없이도 프로펠러를 구동하여 안전운항을 할 수 있는 수심이 확보되는 기하학적 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 발라스트 탱크 없는 선박이 제공된다.

또한, 하부선체는 선박의 공선상태에서 평형수 없이도 선박의 공선흘수선이 상부선체 하단보다 상측에 위치하는 것을 가능하게 하는 폭과 깊이를 갖도록 형성되는 발라스트 탱크 없는 선박이 제공된다.

또한, 상부선체와 하부선체의 연결부는 해수와의 마찰을 저감하도록 곡선으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발라스트 탱크 없는 선박이 제공된다.

전술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 효과는 크게 건조비 측면과 운영비 측면의 효과로 나눌 수 있다.

먼저 건조비 측면에서의 효과를 보면,

첫째, 발라스트 탱크 내의 도장수명 연장에 따른 까다로운 도장작업이나 평형수를 살균하기 위한 살균장치의 설치가 필요 없으므로 선박 건조비를 크게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

둘째, 발라스트 탱크를 설치하기 위한 복잡한 격벽이 필요 없어 자재가 절감되고, 격벽을 용접하기 위한 인건비를 대폭 절감할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 발라스트 탱크 내 평형수의 흡수와 배수 및, 발라스트 탱크 간의 연결을 위한 고가의 흡배수관, 밸브, 펌프 및, 밸브나 펌프를 구동시키기 위한 전기모터 또는 유압모터 등을 설치하지 않아도 되어 자재비를 절감할 수 있고, 또한 이들을 구동하기 위한 전력이 필요없으므로 전력사용량을 절감할 수 있어 이로 인해 발전기의 용량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

넷째, 큰 용적(VLCC 경우 60,000 ~ 80,000㎥)을 차지하는 발라스트 탱크가 필요 없으므로 동일한 화물 적재용량을 유지하면서도 선박의 크기를 감소시킬 수 있다.

다음으로, 운영비 측면에서의 효과를 보면,

첫째, 발라스트 탱크내 도장이나 평형수의 살균을 위한 장치의 보수ㆍ유지비가 없게 되며 발라스트 펌프나 밸브를 운전하기 위한 전력이 필요 없으므로 전력의 사용량이 감소하게 된다.

둘째로, 선박의 크기가 작아지므로 선박 저항이 감소하여 항해를 위한 연료 소모량이 감소한다.

또한, 선박의 공선 흘수선이 프로펠러의 상단 상측 즉, 상부선체의 하부 소정 위치에 위치되기 때문에 선박의 안정성이 향상되고, 프로펠러가 항상 물속에 잠겨 있으므로 선박이 공선 상태에서 항해를 하더라도 프로펠러 날개가 물 밖으로 나왔다가 물속으로 들어갈 때 발생되는 큰 충격에 의해 선미구조나 추진축계가 손상되는 것을 방지할 수 있어 안전 및 운영비 절감을 기할 수 있음은 물론이다.

도 1은 종래 선박의 발라스트 탱크를 나타내는 예시도.
도 2는 종래 선박의 화물 적재에 따른 흘수선의 여러 상태를 도시하는 예시도.
도 3과 도 4는 선박의 트림현상에 대한 예시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 발라스트 탱크 없는 선박을 개략적으로 도시하는 중앙 횡단면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 발라스트 탱크 없는 선박을 개략적으로 도시하는 중앙 횡단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 발라스트 탱크 없는 선박(100)은 상부선체(110)와, 상부선체(110)의 하부에 형성된 하부선체(120)를 포함하는 선체를 구비한다.

하부선체(120)는 상부선체(110) 보다 폭이 좁게 형성된다. 즉, 하부선체(120)의 폭은 상부선체(110)의 폭 보다 좁게 하되, 선박이 화물을 적재하지 않은 공선상태에서 평형수가 없이도 공선 흘수선이 상부선체(110)의 하부 소정위치에 있게 하여 프로펠러(130)의 구동과 안정항해가 가능하도록, 선박 전체의 깊이와 연계하여 설계된다.

하부선체(120)는 선박(100)의 공선상태에서 평형수 없이도 선박(100)의 공선흘수선이 프로펠러(130)의 상단보다 상측에 위치하는 것을 가능하게 하는 폭과 깊이를 갖도록 형성되면 족하며, 더 안전하게는 도 5에 도시된 바와 같이 상부선체(110) 하단보다 상측에 위치하도록 됨이 바람직하다.

여기서, 상부선체(110)와 하부선체(120)의 연결부는 해수와의 마찰이 최소화되도록 도 5에 도시된 바와 같이 부드러운 곡률을 갖는 곡선으로 형성되도록 함이 바람직하다.

선체(110, 120)의 내부에는 프로펠러(130)를 구동시키는 추진기관(미도시)이 마련됨은 물론이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 발라스트 탱크 없는 선박에서는 평형수를 싣는 발라스트 탱크가 없이도 선체의 기하학적 형상에 의해서 안정운항이 가능한 수심이 확보된다.

한편, 기존의 발라스트 탱크의 역할 중 하나인 트림 조절은 연료유 탱크 내 또는 연료유 탱크 간의 연료유 이동에 의해 가능하다. 즉, 공선상태에서 선수, 선미 트림 조절이 필요할 때에는 연료유 탱크의 연료유를 이동시켜 조절하는 것에 의해 트림 조절이 가능한 것이다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였지만, 당해 기술 분야에 숙련된 사람은 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110; 상부선체
120; 하부선체
130; 프로펠러

Claims (3)

1. 상부선체와 상기 상부선체의 하부에 형성된 하부선체로 구성되는 선체와, 상기 선체의 후미에 설치된 프로펠러를 포함하는 선박으로서,
   상기 하부선체는 상기 선박의 공선상태에서 평형수 없이도 상기 선박의 공선흘수선이 상기 프로펠러의 상단보다 상측에 위치하는 것을 가능하게 하는 폭과 깊이를 갖도록 형성되어,
   공선상태에서 평형수 없이도 프로펠러를 구동하여 안전운항이 가능한 수심이 확보되는 기하학적 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 발라스트 탱크 없는 선박.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 하부선체는 상기 선박의 공선상태에서 평형수 없이도 상기 선박의 공선흘수선이 상기 상부선체 하단보다 상측에 위치하는 것을 가능하게 하는 폭과 깊이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 발라스트 탱크 없는 선박.
   
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 상부선체와 하부선체의 연결부는 해수와의 마찰을 저감하도록 곡선으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발라스트 탱크 없는 선박.

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