부산 신항에 2020년부터 24,000 TEU급 초대형 컨테이너선이 입항하기 시작하였다. 본 연구에서는 부산 신항을 대상으로 24,000 TEU급 초대형 컨테이너선의 안전한 접․이안을 위한 예선의 소요마력을 산출하기 위해 선체에 작용하는 풍압력과 유압력을 계산하였다. 풍속이 10m/s(20kts)일 때, 13,000 TEU 컨테이너선의 경우에는 현행 「부산항 예선 운영세칙」의 예선의 소요마력 기준을 만족하나, 16,000 TEU 및 24,000 TEU 컨테이너선의 경우에는 그 규정을 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 따라서, 현행 예선사용 기준의 최대선박인 ‘G/T 15만톤 이상’의 선박 규모를 2단계로 분할하여 예선 사용기준을 상향하는 방안을 제시하였다. 14만톤은 12,100마력, 17만톤은 14,500마력, 23만톤은 18,000마력의 예선이 요구되므로, 15만톤 이상~20만톤 미만은 16,000마력, 20만톤 이상은 18,000마력으로 예선의 사용기준 개선안 을 제시하였다.

선박의 피로 손상 해석에는 운항적인 요소를 고려한 매개 변수들을 포함하고 있다. 이러한 운항적인 변수들 때문에 설계 단계 에서 예측하는 피로 손상도와 실제 운항 조건을 고려한 피로 손상도간의 차이가 발생한다. 마찬가지로 피로 해석에서 적재 하중 조건을 고려할 때 실제 컨테이너선은 다양한 적재 상태가 존재하지만 설계 단계에서 대표 하중 조건을 선택하여 피로 손상도를 계산한다. 실제 하중 조건과 설계시 하중 조건을 적용하였을 때 피로 손상 계산 결과의 차이가 예상됨에도 불구하고 컨테이너선의 하중 조건에 따른 피 로 손상 기여도에 관한 연구는 거의 이루어지지 않은 실정이다. 본 연구에서는 컨테이너선의 화물 중량 분포를 변화시켰을 때 피로 손상 기여도를 분석하고자 하였다. 일반적으로 설계 단계에서 적용하는 하중 조건뿐만 아니라 다양한 하중 조건을 생성하고 유체동역학 계산 으로 얻을 수 있는 선체 거더 하중 및 스펙트럴 피로 해석을 수행하여 얻은 피로 손상도를 확인하였다. 그 결과, 컨테이너선에서 화물 중 량 분포 변화는 선체 거더 하중을 변화시켰으며 선체 거더 응력에 영향을 주어 피로 손상의 변화를 야기시키는 것을 알 수 있었다.

전세계적으로 컨테이너선은 대형화되고 있으며, 2005년 9,200 TEU에 불과하였던 컨테이너선의 크기가 최근에는 24,000 TEU 급으로 확대되었다. 컨테이너선의 대형화와 함께 우리나라에서도 대형 컨테이너선들의 입·출항이 잦아지고 있어 안전 통항에 대한 검토의 필요성이 강조되고 있다. 이에 본 연구에서는 24,000 TEU 컨테이너선을 대상 선박으로 우리나라의 항만 및 어항 설계 기준에 따라 부산신항 및 부산신항 입항을 위해 통과해야 하는 가덕수로에서의 UKC를 산출하였다. 또한 UKC 기준을 충족하면서 항해 가능한 최대속력을 다양한 squat 식을 활용하여 구하였고, 이 결과를 현재의 속력제한 기준과 비교하였다. 연구결과 부산신항에는 흘수대비 10 % 여유수심을 요구하며 이를 만족하는 squat값은 0.95 m였으며, 가능한 최대속력은 11 kts였다. 가덕수로에서는 흘수대비 15 % 여유 수심을 요구하며 이를 만족하는 squat값은 1.78 m였으며, 가능한 최대속력은 15 kts였다. 부산신항에서는 계산결과인 11 kts보다 제한속력이 12 kts로 높게 설정되어 있어 안전측면에서 재고려가 필요하며, 가덕수로에서는 계산결과인 15 kts보다 제한속력이 12 kts로 낮게 설 정되어 있으므로 원활한 통항을 위하여 필요시 속력제한 규정을 높이는 것을 고려해 볼 수 있다. 본 연구는 제한된 요소만을 고려하여 UKC 및 항해 가능한 속력을 산출한 한계를 가지고 있으나 이 연구를 토대로 추가연구가 진행된다면 정확한 UKC 및 안전속력을 제한할 수 있을 것으로 판단된다.

최근의 초대형 컨테이너선들은 점차 거대화되고 있으며, 흘수의 증가로 인한 연안해역 및 항만 등과 같은 저수심 수역에서의 안전항해에 많은 주의가 필요하다. 이러한 저수심 해역을 항행하는 초대형 컨테이너선은 정수중 뿐만 아니라 파랑중에서의 선박 운동 특 성을 파악하여야 할 필요가 있다. 저수심 해역에서는 특히 선박의 상하운동에 의한 스쿼트 현상이 안전 항해의 중요한 평가 요소가 될 수 있으며, 수평방향으로 작용하는 파표류력은 선박의 조종성능에 미치는 영향이 매우 크다고 할 수 있다. 본 연구에서는 저수심 해역을 항 행하는 초대형 컨테이너선을 대상으로 선박에 수직방향으로 작용하는 파랑강제력과 수평방향으로 작용하는 파표류력에 대하여 전산유체 역학에 의한 수치시뮬레이션을 실시하였다. 그 결과 천수역에서 정수중 전저항 값이 큰 폭으로 증가하고 있는 것을 알 수 있었다. 파랑중 단파장 영역보다는 장파장 영역이 될수록 수심과 관계없이 파표류력은 작아지고 있는 모습을 보여주고 있다. 또한 파랑강제력은 천수역 에서 다른 수심의 유체력 값에 비해 상당히 크게 작용하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 선체중앙 부분의 파고는 낮아지고 선미쪽 파고는 더욱 높아지는 현상을 파악할 수 있었다.

해상 구간에서의 선박 운항과 관련된 단위 비용이 선박 대형화에 비례하여 감소한다는 규모의 경제에 근거하여 최근 8,000TEU급 선박이 운항을 개시하였고, 10,000TEU급 이상 초대형선(Mega Ship)이 설계 단계에 있다. 기존 연구들은 대형항만에서 대형항만까지의 총운항비 관점에서 연구가 진행되어졌으나, 본 연구에서는 운항비, 항만비용(하역비 포함), 피더비용 등 총비용적 관점에서 허브항으로 선택된 항만별 경제성 평가를 하는데 목적이 있다. 이를 위하여 먼저 기간항로를 운항하고 있는 국내선사의 자료를 토대로 초대형 킨테이너선의 운송네트워크를 설정하고, 10,000TEU급 컨테이너선이 운항할 경우의 비용과 물동량을 적용하여 시나리오별 경제성 분석을 실시한다. 본 연구에서 제시된 3개의 시나리오는 각각 부산항, 상해항 그리고 요코하마항을 허브포트로 설정하였는데, 연구결과 부산항이 허브포트가 되었을 경우 가장 경제성이 있는 것으로 나타났다.

최근 들어 초대형 선박에 대한 논의가 활발해진 가운데 선사들은 선박 대형화에 의한 규모의 경제 효과를 꾸준히 추구하고 있다. 기술과 경제성이 보장되는 한 당분간 이러한 선박 대형화의 추세는 지속될 전망이다. 선박대형화에 따라 거주공간의 위치변화에 대한 필요성이 조심스럽게 제기되고 있다. 본 논문은 초대형 컨테이너선의 거주 공간 재배치에 따른 경제성 평가 분석에 관한 내용을 다루었다. 선박의 초기 설계 단계에서, 도면 생성의 보완과 검증을 통하여 거주구역과 엔진실의 공간을 분리하는 제안을 하였다. 그에 관한 장단점을 분석하고, 실현 가능성 여부를 경제성 평가 분석을 통해 검토하였다. 경제성 평가 방법을 위한 목적함수는 요구운임지수를 사용하였다. TEU 증가에 의한 경제성을 전망하고, 이러한 공간 재배치에 따른 조선소와 선주의 경제성 평가를 분석하여 선적 개수의 증가에 따른 경제성 전망을 제시하였다.