유조선(Tanker)의 구조설계

유조선의 특성 일반

- 유조선(Oil Carrier)은 중동이나 남미지역 등에서 생산되는 석유를 수송하는 선박으로

- 수송화물에 따라 원유운반선(Crude Oil Carrier), 정유운반선(Product Carrier) 등으로 분류됨.

- 400k DWT급에 이르는 극초대형유조선(ULCC)까지 있으며, Cb는 대략 0.8 정도이고 15 knots 정도의 선속으로 운항함.

- 화물이 무거운 유체 화물이며 사고로 화물 유출 시 해양오염이 치명적이기 때문에 주의가 필요함.

- 대표적인 유조선 해난사고로는

  1967년 토리캐넌호 : 영국, 프랑스 피해, 국가적 재난으로 최초로 기록된 원유 유출 사고

  1988년 엑슨발데즈호 : 미국 알래스카 피해, 이중선체 유조선이 의무화된 계기가 된 사고

  2007년 허베이스피릿호 : 한국 서해안(태안) 피해

 

유조선의 크기에 따른 분류

1) 핸디사이즈(Handy Size)

    50k DWT 미만의 소형 유조선

2) 파나막스(PanaMax)

    파나마운하를 통과할 수 있는 선박의 최대치수로 길이 293m, 폭 32.3m, 흘수 12m

    50~70k DWT급 유조선

3) 아프라막스(AFRAMAX)

    AFRAMAX(Average Freight Rate Assessment Maximum)는 선주들이 선박을 운항할 때 최대의 이윤을 창출할 수 있는 이상적이고 경제적인 사이즈로 80~115k DWT급 유조선

4) 수에즈막스(SuezMax)

    수에즈운하를 통과할 수 있는 최대 선형으로 130~150k DWT급 유조선

5) VLCC(Very Large Crude Oil Carrier)

    초대형유조선으로 200~300k DWT급 유조선

6) ULCC(Ultra Large Crude Oil Carrier)

    400k DWT급 극초대형 유조선

ULCC, 출처 : http://www.energyglobalnews.com/euronav-purchases-ulcc-laura-lynn/

유조선의 구조 특성

1) 수송하는 화물이 액체화물이므로 화물창 구조물에 압력이 직접 작용

    - 선체손상 발생시 기름 유출 사고 발생

    - 경제적 손실뿐만 아니라 치명적인 해양오염을 초래할 수 있음.

2) 초기 유조선은 홑구조(Single Hull)로 설계되어 선측이나 선저 외판의 손상시 곧바로 기름 유출에 의한 해양오염 발생

3) 1990년대 초 이중선체(Double Hull) 구조가 의무화되어 현재 건조중인 선박에 적용됨.

4) 최근 보다 강건한 설계를 목적으로 IACS(국제선급협회)에서 회원 선급의 규칙을 통일하여 공통선박구조규칙(CSR)을 적용하고 있으며, 2015년 7월 1일 이후 계약되는 Oil Carrier와 Bulk Carrier에는 통합공통구조규칙(CSRH)을 적용하고 있음.

 

유조선의 부위별 구조 특성

1) 화물창 부위

- Local하중(Cargo하중, Sea Pressure, Ballast Water Pressure)에 따른 주판 및 보강재 치수 결정

- 굽힘종강도에 대한 적정 단면 계수 결정

- 적정 횡단면 형상 유지를 위한 횡강도 검토

- Cargo하중이나 침수(Flooding)에 대한 적정 격벽 설계

2) 기관실 및 선미부위

- 구조배치에 적합한 Hull Tank 및 각종 구획배치

- Main Engine(M/E) 및 보조기기 등에 의한 진동문제 유의 설계

- Mooring System 설치를 고려한 구조부재 배치

- Rudder 등 선미재 연결을 고려한 구조부재 배치

3) 선수부위

- Weather Deck에서 Green Sea Load에 대한 강도 검토

- Bow Impact Load에 대한 강도 검토

- Anchor Rubbing Area 및 Hawse Pipe 주위 강도 검토

- Bottom Forward 보강

4) 선실부위

- 박판 사용에 따른 용접변형 검토

- 진동문제 검토

- Deck와 연결되는 불연속부위 피로강도 검토

 

AFRAMAX Tanker의 특성

1) Cargo Hold Web Frame Spacing

- Conventional Type : 약 3800mm로 abt. 30m의 한개 Cargo Hold를 8등분

- Wide Web Frame Spacing : 약 4300mm, 한 Holde 7등분

2) Deck와 Bottom 부위 종부재 재질

- HT32 사용

- 선주 계약 Spec에 명기되는 사항(HT재질의 종류와 사용비율 명기됨. Tanker선 선주들은 HT 사용을 제한하는 경우가 많음. HT비율은 35~50%)

3) Hull Steel Weight

- 115k Tanker의 경우 대략 16,000~17,000 ton

- ICE 1C 적용 시 증가 중량은 전체 Hull Steel Weight의 3% 정도로 추정