The aim of paper is to calculate the optimized size of Mobile Harbor(MH) which would be operated in South Korea coast area. MH is the combined entity which has the function of both ship and container port. In estimating the optimized size, the total cost concept is applied to the different size of MH. Trade-off factors for calculating total cost are MH cost and the over-capacity lost cost. The factors for MH cost estimation are the cargo demand, distance from origin to destination, voyage route and MH's fixed and variable cost in both sailing and port. The other cost is the over-capacity lost cost which is occurred from dead space in case of oversize compared with a voyage demand. The alternatives for the least cost are 250TEU, 500TEU, 750TEU and 1,000TEU sized vessel. The result of research is that 250TEU sized vessel is optimized in a South Korea costal service. If the coastal area be separated in terms of voyage distance or the specific area in considering trade, the optimized size is changed depending upon distance.

본 연구에서 하역크레인을 장착하여 모선과 연안항만간 컨테이너를 단거리 운송하는 것으로 새로운 개념의 해상운송시스템인 모바일하버를 소개하였다. 초대형 컨테이너선박이 직접 연안항만에 접이안하는 대신에 모바일하버가 해안에서 일정거리 이격되어 모선이 정박하기에 수심여건이 양호한 작업장까지만 이동한다. 따라서, 모바일하버의 적용을 위한 국내 무역항의 해안환경, 기술적 조건 및 한계에 대한 조사는 필연적 과정이다. 모바일하버의 접근성을 파악하기 위하여 환경조건, 화물하역처리능력, 해상교통량 및 교통류를 해상교통시뮬레이션 및 가상항로표지시스템의 툴을 사용하여 분석하였다. 수집한 정보의 분석과 적용서의 평가를 통해 최적수준의 남해안 및 동해안 무역항에 대한 모바일하버 정박장은 (1) 기상 및 해상자연환경조건면에서 마산항, 울산항, 부산신항의 순으로, (2) 해상교통 및 수역시설여건의 조건에서는 목포, 부산신항, 동해묵호항의 순으로, (3) 화물처리의 현장능력 및 지역무역항의 운영실태분석으로는 부산권, 여수광양권, 목포권으로 나타났다. 본 연구를 통해 최적의 항만 및 작업장 선정을 위한 기준을 제시하였으며, 모바일하버가 현장에 적용되기 위해서는 초대형선박과 모바일하버의 접안 및 화물작업이 이루어지는 해역에서 해상교통안전을 확보하기 위한 선박자동식별시스템 등 가상항행보조시설이 도입되어야 할 것으로 본다.

세계 컨테이너 물동량의 증가와 컨테이너선의 대형화로 인해 선박과 수심이 얕은 항구 및 부두를 연결하는 새로운 개념의 해상 운송 수단이 요구되어 왔다. 본 연구에서는 모바일하버 선형과 함께, Azipod 추진기 및 선수 스러스터(Bow thruster) 등으로 구성된 모바일하버의 조종수학모델을 구축하였다. 그리고 선체 유체력 및 Azipod 추력 등을 평가 적용하여 조종운동 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과, 모바일 하버의 조종운동 시뮬레이션에 의한 선회성능과 조종제어범위를 사전에 예측할 수 있었다. 또한, 모바일하버의 직진 시험 및 선회성능 시험에 있어 양호한 결과를 얻었으며, 접안 시 Azipod 추진기와 선수 스러스터를 이용한 최적의 조종운동 시뮬레이션을 확립하였다.

Mobile Harbor (MH) is a new transportation platform that can load and unload containers onto and from very large container ships at sea. It could navigate near harbors where several vessels run, or it could navigate through very narrow channels. In the conceptual design phase when the candidate design changes frequently according to the various performance requirements, it is very expensive and time-consuming to carry out model tests using a large model in a large towing tank and a free-running model test in a large maneuvering basin. In this paper, a new Planar Motion Mechanism(PMM) test in a Circulating Water Channel (CWC) was conducted in order to determine the hydrodynamic coefficients of the MH. To do this, PMM devices including three-component load cells and inertia tare device were designed and manufactured, and various tests of the MH such as static drift test, pure sway test, pure yaw test, and drift-and-yaw combined test were carried out. Using those coefficients, course-keeping stability was analyzed. In addition, the PMM tests results carried out for the same KCS (KRISO container ship) were compared with our results in order to confirm the test validity.

하역장치가 장착된 모바일하버 선박은 새로운 해상운송시스템 개념으로, 특정 정박지에서 대형 컨테이너 선박에 계류하여 해상상태 3 이하 조건에서 신속하면서 효율적인 컨테이너 하역작업을 수행하는 것이다. 모바일하버와 관련한 주요 연구로는 고속하역시스템, 부유체 구조 설계, 안벽하역시스템 해석 및 작업크레인 설계 등의 원천기술 개발을 중심으로 수행되었다. 본 연구는 모바일하버 선박의 하역작업 중 동적안정성 확보를 위한 계류안정화시스템을 개발하고자 하는 것으로, 국내외 계류장치에 대한 현황 분석을 기초로 현재 선박에 탑재되어 있는 의장장치인 윈치시스템에 계류안정화 기능을 추가시킨 포지셔닝윈치를 개발하여 모선과의 상대운동을 최소화하는 방안에 대한 개념설계를 제안한다.

A new concept of ocean transport system, called mobile harbor, was introduced as a feasibility study in Korea in 2009. Target of the mobile harbor is a short distance transport of containers with or without cargo handling cranes. Although the mobile harbor project has a lot of topics to deal with, this paper is to focus on only ship-to-ship stabilized mooring, which plays a key role in cargo handling. The ship-to-ship stabilized mooring system was developed and installed on board a barge of LOA 32m and breadth 12m. The dockside tests as sea test were carried out so as to ascertain whether the systems can work well to control the barge’s motion. The results of dockside test showed that the heave motion of the barge's motion can be reduced by more than 45%.

The Mobile Harbor(MH) is a new transportation platform that can load and unload containers to and from very large container ships in the sea. This loading and unloading by crane can be performed with only very small movements of the MH in waves because MH is operated outside of the harbor. For this reason, an anti-rolling tank(ART) and an active mass driving system(AMD) were designed to reduce MH's roll motion, especially at the natural frequency of MH. In the conceptual design stage, it is difficult to confirm the design result of theses anti-rolling devices without modeling and simulation tools. Therefore, the coupled MH and anti-rolling devices' dynamic equations in waves were derived and a simulation program that can analyze the roll reduction performance in various conditions, such as sea state, wave direction, and so on, was developed. The coupled equations are constructed as an eight degrees of freedom (DOF) motion that consists of MH's six DOF dynamics and the ART's and AMD's control variables. In order to conveniently include the ART's and AMD's control dynamics in the time domain, MH's radiated wave force was described by an impulse response function derived by the damping coefficient obtained in the frequency domain, and wave exciting forces such as Froude-Krylov force and diffraction force and nonlinear buoyancy were calculated at every simulation time interval. Finally, the roll reduction performances of the designed anti-rolling devices were successfully assessed in the various loading and wave conditions by using a developed simulation program.

컨테이너 물동량 증가와 함께 선박의 대형화는 항만과 터미널 운영에 많은 영향을 주었고, 선사들의 운송네트워크들은 점차 hub-and-spoke방식으로 변하고 있다. 이는 항만간 치열한 경쟁을 초래하였고 그로 인해 새로운 항만을 개발하거나 기존 항만을 확장해야 하는 압력들을 받아왔다. 그러나 항만 개발에 따른 환경적 물리적 재무적 한계를 극복하기에는 너무나 많은 비용과 시간의 투자를 요구하고 있다. 그래서 본 연구에서는 하나의 대안으로서 새로운 해상 운송시스템인 모바일하버를 다루었다. 그리고 컨테이너 연안운송시장을 중심으로 모바일하버 도입에 대한 경제적 분석과 함께 관련 요인들의 변화들에 대한 민감도 분석도 같이 수행하였다. 본 연구는 모바일하버의 가치와 활용방안에 대한 기초 연구로서 추후 관련 연구들에 대해 기여하고자 하였다.