선박 평형수와 복원성

핵심 정리

선박은 화물과 연료, 식수를 싣고 소비하는 과정에서 무게 분포가 계속 바뀐다. 따라서 선체의 앞뒤와 좌우 균형을 조정해야 한다. 이때 평형수(밸러스트 수)와 평형수 탱크를 이용한다. 탱크에 해수를 채우거나 배출하면 선박의 무게 분포와 흘수가 바뀐다.

선수와 선미의 흘수 차이로 나타나는 앞뒤 방향의 경사를 트림이라 하고, 좌우로 기울어진 상태를 횡경사라 한다. 트림은 선수와 선미의 무게 차로 생기므로, 무거운 쪽의 평형수를 줄이거나 가벼운 쪽에 해수를 채워 조정한다. 선미 쪽 평형수 탱크에 해수를 채우면 선미 흘수가 커지고 선미 트림이 된다. 반대로 선수 쪽 화물이 늘면 선수가 무거워져 균형이 달라진다.

선박의 트림·흘수를 조정하기 위해 평형수 탱크의 해수를 이동하거나 배출한다. 평형수를 옮기는 장치는 밸러스트 펌프다. 평형수를 넣거나 빼면 선박의 평형과 흘수를 조절할 수 있다.

복원성은 선박이 외력으로 기울었을 때 원래 자세로 되돌아가려는 성질이다. 복원력은 이때 선박을 원래 자세로 되돌리려는 힘이나 모멘트다. 복원력을 선박 자동화 시스템이 계산하는 기능으로 이해하면 안 된다. 복원력을 조타수의 조작으로 조절하는 기능으로 이해해서도 안 된다. 평형수는 흘수를 깊게 하고 무게중심을 낮춰 복원성을 확보하는 데 도움이 된다.

복원성은 원래 자세로 되돌아가려는 성질

자세히

평형수 조정은 무게 이동과 흘수 변화로 설명할 수 있다. 평형수 탱크에 해수를 채우면 배의 전체 무게가 늘고 흘수가 깊어진다. 물을 넣는 탱크의 위치에 따라 트림 방향도 달라진다. 선미 쪽 탱크에 물을 넣으면 선미 흘수가 커지고, 선수 쪽 탱크에 물을 넣으면 선수 흘수가 커진다. 따라서 선수 흘수를 낮추려면 선수 탱크의 평형수를 배출해야 한다. 선수 탱크에서 평형수를 배출하면 선수 흘수가 줄어든다. 반대로 선미 평형수를 선수 쪽으로 옮기면 선미 흘수는 줄고 선수 흘수는 늘어 선수미 흘수가 같아질 수 있다.

평형수를 옮기는 방법은 탱크의 위치와 장치에 따라 다르다. 이중 저부 탱크는 밸러스트 수를 싣는 데 사용할 수 있다. 이중 선저의 빈 공간도 평형수 탱크로 활용할 수 있다. 이 공간은 구조 안전을 위해 마련한 것이므로, 평형수 탱크로 사용해도 선체 구조의 역할을 한다. 이중 저면 구조는 건조 비용을 줄이기 위한 것이 아니라 구조 안전과 침수 방지를 위한 것이다.

트림은 화물을 옮겨서도 조정할 수 있다. 선수 쪽 화물을 선미 쪽으로 옮기면 선미 트림이 된다. 하역 중 선체 균형을 맞추려면 선미 쪽 평형수 탱크에 해수를 채워 트림을 조정할 수 있다. 선미 트림을 만들려는 상황에서 선미 쪽 연료를 선수 쪽으로 옮기면 선수가 더 무거워져 조정에 맞지 않는다.