산적화물선
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1. 개요
산적화물선은 포장되지 않은 건화물을 대량으로 운송하는 상선으로, 곡물, 광석, 석탄 등을 운반하는 데 특화되어 있다. 1999년 해상 인명 안전 협약(SOLAS)에서는 단일 갑판, 상부 측면 탱크 등을 갖추고 건화물을 운송하도록 설계된 선박으로 정의한다. 벌크선은 적재 중량에 따라 핸디사이즈, 파나맥스, 케이프사이즈 등으로 구분되며, 자체 하역 장비 유무에 따라 기어드 벌크선과 기어리스 벌크선으로 나뉜다. 산적화물선은 19세기 증기선의 등장과 함께 발전하기 시작했으며, 2차 세계 대전 이후 국제 무역의 증가로 더욱 대형화되고 전문화되었다. 2005년 기준 전 세계 10,000 DWT 이상 벌크선은 6,225척이며, 주요 선적 국가는 파나마, 소유 국가는 그리스, 건조 국가는 일본이다. 한국은 벌크선 건조 시장에서 선도적인 위치를 차지하며, 친환경 기술 개발 등을 통해 미래 경쟁력 확보에 힘쓰고 있다.
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| 산적화물선 - [배(Ship)]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 선박 유형 | 벌크선 |
| 주요 운송 화물 | 포장되지 않은 대량 화물 |
| 건조 시기 | – 현재 |
| 운항 척수 | 2021년 기준 500 GT 이상 12,700척 |
| 특징 (일반적) | |
| 톤수 | 최대 |
| 추진 | 2행정 디젤 엔진 및 1개의 프로펠러 |
| 속도 | 12 노트 |
| 비고 | 후미 선루, 전선체, 다수의 대형 해치 |
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| 하위 분류 | |
2. 정의
벌크선은 곡물, 광석, 석탄과 같이 포장되지 않은 건화물(Dry Bulk Cargo)을 대량으로 운송하는 데 특화된 상선이다.[3][27] 1999년 해상 인명 안전 협약(SOLAS)은 벌크선을 "단일 갑판, 상부 측면 탱크, 호퍼 측면 탱크를 갖추고 주로 건화물을 대량으로 운송하도록 설계된 선박, 광석 운반선 또는 결합 운반선"으로 정의한다.[3][98]
19세기 이전에는 산적 화물을 자루에 담아 팔레트에 쌓아 크레인으로 화물창에 넣거나,[7][102] 선박 전체를 전세내어 합판으로 된 용기를 선창 내에 설치하고 나무 급송장치와 이동 방지판을 설치하여 운송했다.[6][101] 이러한 방법은 느리고 노동 집약적이었다.[6] 컨테이너선과 마찬가지로, 효율적인 적재 및 하역 문제는 산적화물선의 발전을 이끌었다.
보다 넓은 의미로는 포장되지 않은 건화물을 운송하는 모든 선박을 포함하며, 액체 화물을 운송하는 유조선, 화학제품 운반선 등과는 구별된다.[27][116] "건식 벌크선"이라는 용어는 벌크선을 유조선, 화학제품 운반선, 또는 액화 석유 가스 운반선과 같은 액체 벌크 운반선과 구별하기 위해 사용된다.[116]
OBO(광석-벌크-유조선)는 광석, 벌크, 오일을 결합하여 운송하는 벌크선을 설명하고, "O/O"는 결합 오일 및 광석 운반선에 사용된다.[4][99] 초대형 및 초대형 광석 및 벌크선에 대한 "VLOC", "VLBC", "ULOC", 및 "ULBC"라는 용어는 수퍼탱커 명칭인 초대형 원유 운반선과 초대형 원유 운반선에서 파생되었다.[5][100]
3. 역사
전문 산적화물선은 증기선이 더 인기를 얻으면서 나타나기 시작했다.[7][102] 산적화물선으로 인정받은 최초의 증기선은 1852년에 건조된 영국의 석탄선 존 보우즈(John Bowes)였다.[8][9][103][104] 이 배는 금속 선체, 증기 기관, 그리고 모래 자루 대신 해수를 사용하는 밸러스트 시스템을 갖추고 있었다.[8][103] 이러한 특징들은 경쟁이 치열한 영국 석탄 시장에서 성공하는 데 도움이 되었다.[8][103] 1902년 오대호에서 운행된 호수 화물선 ''헤네핀''(Hennepin)은 컨베이어 벨트를 사용하여 화물을 이동시켜 산적화물선의 하역 시간을 크게 단축한 최초의 자가 하역선이였다.[10] 디젤 엔진 추진을 사용하는 최초의 산적화물선은 1911년에 등장하기 시작했다.[8][9][103][104]
제2차 세계 대전 이전, 산적 제품에 대한 국제 해운 수요는 낮았는데, 금속 광석의 경우 약 2,500만 톤이었다.[11][12][105][106] 이 무역의 대부분은 연안 무역이었다.[13][107] 그러나 오대호에서는 산적화물선이 미네소타와 미시간 북부 광산에서 철광석을 대량으로 운송하여 제철소로 보냈다. 1929년에는 7,300만 톤의 철광석이 오대호에서 운송되었으며, 이와 거의 같은 양의 석탄, 석회석 및 기타 제품도 이동했다.[14] 산적화물선의 두 가지 특징이 이미 나타나고 있었는데, 1890년에 도입된 이중 저와 1905년에 도입된 밸러스트 탱크의 삼각 구조였다.[8][103] 제2차 세계 대전 이후, 산업 국가들 사이에서 국제 산적 무역이 발전하기 시작했는데, 특히 유럽 국가, 미국 및 일본 간에 이루어졌다.[11][105] 이러한 무역의 경제성 때문에 해양 산적화물선은 더 커지고 전문화되었다.[12][15][108][106]
4. 종류
4. 1. 규모에 따른 구분
벌크선은 적재 중량(DWT)에 따라 여러 규모로 구분된다. 1만 ~ 3.5만톤급(DWT)의 소형 산적화물선은 핸디사이즈로, 운항이 자유로워 범용성이 우수하나 적재 화물이 한정되어 있다. 핸디사이즈 중 규모가 큰 선박은 핸디맥스라고도 불리며, 3.5만 ~ 5.8만톤급(DWT)이다. 52,000 DWT 정도 크기의 산적화물선은 수프라막스라고 불린다. 파나맥스는 6만 ~ 8만톤급(DWT)으로, 파나마 운하를 통과할 수 있는 최대 크기의 선박이다. 8만톤급(DWT) 이상의 선박은 케이프사이즈로, 남아프리카공화국의 리처드 베이에 입항 가능한 최대 크기이다. 18만 ~ 25만톤급(DWT)의 선박은 초대형 산적화물선(VLOC, Very Large Ore Carrier)으로 분류된다.
지역적 특성에 따라 다음과 같은 명칭이 사용되기도 한다.[22]
4. 2. 설비에 따른 구분
기어드 벌크선은 자체 하역 장비(크레인, 데릭, 컨베이어)를 갖춘 벌크선이다. 주로 핸디사이즈에서 핸디맥스 범위에 속하며, 해안 기반 장비가 없는 항만에서 화물을 싣거나 내릴 수 있어 운송 화물과 경로에 유연성을 제공한다.[119] 기어리스 벌크선은 자체 하역 장비가 없어 기항지의 해안 기반 장비에 의존하여 화물을 싣고 내린다. 모든 크기에 걸쳐 있으며, 대형 벌크선(VLOC)은 가장 큰 항구에서만 도킹할 수 있다.[32] 기어리스 벌크선을 사용하면 크레인 설치, 작동 및 유지 관리 비용을 절감할 수 있다.[32]자가 하역선은 컨베이어 벨트 등을 사용하여 자체적으로 화물을 하역하는 벌크선이다.[32] BIBO(Bulk In, Bags Out) 벌크선은 하역 시 화물을 포장하는 장비를 갖춘 벌크선으로, 시간당 300톤의 벌크 설탕을 50kg 자루로 포장할 수 있다.[33][122] 광석-벌크-유조선(OBO, Combined Carrier)은 액체 및 건조 벌크 화물을 모두 운송할 수 있도록 설계된 선박이다. 두 가지 화물을 동시에 운송하는 경우 별도의 화물창과 탱크에 격리된다. 1970년대에 널리 사용되었지만 1990년 이후 그 수가 줄어들었다.[32] 레이커는 오대호에서 주로 운항되는 벌크선으로, 갑문을 통과하기 쉽도록 전방에 선실이 있는 경우가 많다. 담수에서 운항하기 때문에 부식 손상이 적고 염수 선박보다 수명이 훨씬 길다.[120] 2005년 현재 10,000톤 이상의 레이커는 98척이 있었다.[121][36]
5. 운항
5. 1. 선원
산적화물선의 선원은 보통 20~30명으로 구성되지만, 소형 선박은 8명으로 운항할 수 있다.[59] 선원은 선장, 갑판부, 기관부, 조리부로 구성된다.| 선장 | ||
| 갑판 부서 | 기관 부서 | 조리 부서 |
|---|---|---|
1990년대에는 산적화물선과 관련된 해난 사고가 빈번하게 발생했다.[60] 이에 선박 소유주들은 선원의 효율성과 역량에 영향을 미치는 다양한 요인을 연구하도록 의뢰했다.[60] 연구 결과, 산적화물선 선원의 업무 수행 능력은 다른 선종에 비해 낮은 편으로 나타났다.[60] 특히, 더 젊은 선원과 더 큰 선박에서 더 나은 성과를 보였으며, 선박 관리 상태와 선원 간 소통에 사용되는 언어의 수도 중요한 요소로 밝혀졌다.[60]
산적화물선은 비슷한 크기의 다른 선박보다 갑판사관의 수가 적다.[60] 미니 산적화물선은 2~3명, 핸디사이즈 및 케이프사이즈 산적화물선은 4명의 갑판사관을 둔다.[60] 반면, 같은 크기의 액화 천연 가스 유조선에는 갑판사관과 선원이 추가로 배치된다.[60]
5. 2. 항해
벌크선의 항해는 시장 상황에 따라 결정되며, 항로와 화물은 종종 변경된다. 선박은 곡물 거래에서 수확 시즌 동안 활동할 수 있으며, 이후 다른 화물을 운송하거나 다른 항로에서 운항할 수 있다.[60] 부정기선에서 운항하는 연안 운송선의 경우, 승무원은 화물이 완전히 적재될 때까지 다음 기항지를 알 수 없는 경우가 많다.[60]벌크 화물은 하역이 매우 어렵기 때문에 벌크선은 다른 선박보다 항구에 더 많은 시간을 보낸다. 소형 벌크선을 연구한 결과, 선박을 하역하는 데 평균적으로 적재하는 시간의 두 배가 걸린다는 것을 발견했다.[60][144] 소형 벌크선은 항구에서 한 번에 55시간을 보내는 반면, 비슷한 크기의 목재 운반선은 35시간을 보낸다.[60][144] 이 항구 체류 시간은 핸디맥스(Handymax) 선박의 경우 74시간, 파나막스(Panamax) 선박의 경우 120시간으로 증가한다.[60][144] 컨테이너선의 일반적인 12시간 처리 시간, 자동차 운반선의 15시간 처리 시간, 대형 유조선의 26시간 처리 시간과 비교했을 때, 벌크선 승무원은 육상에서 시간을 보낼 기회가 더 많다.[60]
5. 3. 적재 및 하역
벌크선의 적재 및 하역 작업은 시간과 위험을 수반한다. 이 과정은 선임 항해사가 선장의 직접적이고 지속적인 감독 하에 계획하며, 국제 규정에 따르면 선장과 터미널 관리자는 작업 시작 전에 상세한 계획에 동의해야 한다.[61][145] 갑판부 장교와 하역 노동자가 작업을 감독하며, 적재 오류로 인해 배가 부두에서 전복되거나 두 동강 나는 사고가 발생하기도 한다.[62][146]사용되는 적재 방식은 화물과 선박 및 부두에 사용 가능한 장비에 따라 달라진다. 가장 낙후된 항구에서는 삽이나 해치 덮개에서 쏟아지는 자루에 화물을 적재할 수 있지만, 이 시스템은 더 빠르고 노동 집약도가 낮은 방법으로 대체되고 있다.[63][147] 이중 굴절 크레인은 시간당 1,000톤의 속도로 적재할 수 있어 널리 사용되며,[63][147] 시간당 2,000톤에 달하는 육상 기반 갠트리 크레인의 사용이 증가하고 있다.[63][27][147] 크레인의 배출 속도는 버킷 용량(6~40톤)과 크레인이 화물을 들어 올리고, 터미널에 내려놓고, 다음 화물을 집어 올 때까지 걸리는 시간에 의해 제한되며, 최신 갠트리 크레인의 경우 이 사이클은 약 50초이다.[27][116]
컨베이어 벨트는 매우 효율적인 적재 방법을 제공하며, 표준 적재 속도는 시간당 100~700톤 사이지만, 가장 발전된 항구는 시간당 16,000톤의 속도를 제공할 수 있다.[63][64][147][148] 그러나 컨베이어 벨트의 시동 및 종료 절차는 복잡하며 수행하는 데 시간이 걸린다.[64][148] 자체 하역 선박은 시간당 약 1,000톤의 적재 속도를 가진 컨베이어 벨트를 사용한다.[63][147]
화물이 하역되면 선원은 화물창 청소를 시작한다. 이는 다음 화물이 다른 종류일 경우 특히 중요하다.[65][150] 화물창의 거대한 크기와 화물이 신체적으로 자극을 주는 경향은 화물창 청소의 어려움을 더한다. 화물창이 깨끗해지면 적재 과정이 시작된다.
안정성을 유지하기 위해 적재 중 화물 수위를 유지하는 것이 중요하다.[6][151] 화물창이 채워짐에 따라 굴착기 및 불도저와 같은 기계가 화물을 정리하는 데 자주 사용된다. 화물창이 부분적으로만 채워졌을 때는 화물이 이동할 가능성이 더 높기 때문에 수평 조절이 특히 중요하다.[66][152] 종방향 분할을 추가하고 화물 위에 나무를 고정하는 것과 같은 추가 예방 조치가 취해진다.[7][102] 화물창이 가득 차면 토밍(tomming)이라고 하는 기술이 사용되며,[6][151] 이는 해치 덮개 아래에 2m 구멍을 파고 자루에 담긴 화물이나 무게로 채우는 것을 포함한다.[6][151]
| 120px | 120px | 120px | 120px | 120px |
| 1. 불도저가 선창에 탑재됨 | 2. 불도저가 화물을 선창 중앙으로 이동 | 갠트리 크레인이 화물을 들어 올림 | 4. 갠트리 크레인에 의해 선박에서 화물이 외부로 배출됨 | 5. 갠트리 크레인이 부두에 있는 용기로 화물을 옮김 |
6. 구조
벌크선의 설계는 주로 운송할 화물에 따라 결정된다. 화물의 밀도, 즉 적화 계수가 핵심 요소이다. 일반적인 벌크 화물의 밀도는 가벼운 곡물의 경우 세제곱미터당 0.6톤에서 철광석의 경우 세제곱미터당 3톤까지 다양하다.[27][116]
전반적인 화물 무게는 화물이 매우 밀도가 높기 때문에 광석 운반선의 설계에서 제한 요소가 된다. 반면에 석탄 운반선은 최대 흘수에 도달하기 전에 대부분의 벌크선이 석탄으로 완전히 채워질 수 있기 때문에 전체 부피에 의해 제한된다.[27][116]
주어진 톤수에서 선박의 치수를 결정하는 두 번째 요소는 운항할 항구와 수로의 크기이다. 예를 들어, 파나마 운하를 통과하는 선박은 선폭과 흘수에 제한을 받는다. 대부분의 설계에서 길이 대 너비의 비율은 5에서 7 사이이며 평균은 6.2이다.[27][116] 길이 대 높이의 비율은 11에서 12 사이이다.[27][116]
벌크선은 쉽게 건조하고 화물을 효율적으로 저장하도록 설계되었다. 벌크선은 건조를 용이하게 하기 위해 단일 선체 곡선을 가지고 건조된다.[27][116] 또한, 구상 선수는 선박이 물을 더 효율적으로 이동할 수 있도록 해주지만, 설계자들은 대형 선박에 단순한 수직 선수를 선호한다.[27][116] 큰 블록 계수를 가진 완전한 선체는 거의 보편적이며, 그 결과 벌크선은 본질적으로 느리다.[27][116] 이는 효율성으로 상쇄된다. 공선 시 선박의 중량을 톤수로 환산한 적재 능력을 비교하는 것은 효율성을 측정하는 한 가지 방법이다.[27][116] 소형 핸디맥스 선박은 자체 중량의 5배를 운반할 수 있다.[27][116] 대형 설계의 경우 이러한 효율성이 더욱 두드러지며, 케이프사이즈 선박은 자체 중량의 8배 이상을 운반할 수 있다.[27][116]
벌크선은 대부분의 상선과 전형적인 횡단면을 가지고 있다. 화물창의 상단과 하단 모서리는 밸러스트 탱크로 사용되며, 이중 저 구역도 마찬가지이다. 모서리 탱크는 보강되어 선박의 트림을 제어하는 것 외에 다른 목적도 수행한다. 설계자는 모서리 탱크의 각도를 예상 화물의 안식각보다 작게 선택한다.[13][107] 이렇게 하면 선박을 위험에 빠뜨릴 수 있는 화물의 좌우 움직임, 즉 "이동"을 크게 줄일 수 있다.[13][107]
이중 저도 설계 제약의 대상입니다. 주요 관심사는 파이프와 케이블을 통과할 수 있을 만큼 충분히 높아야 한다는 것이다. 또한 이 구역은 조사 및 유지 관리를 수행하기 위해 사람들이 안전하게 접근할 수 있을 만큼 충분히 넓어야 한다. 반면에, 과도한 중량과 낭비되는 부피에 대한 우려로 인해 이중 저 공간은 매우 좁습니다. 이중저 구조는 구조 강도상 매우 중요하며, 이 이중저 깊이(내저판에서 선저 외판의 거리)가 커지면 커질수록 일반적으로 강도상 유리할 수 있다. 그러나, 여기 깊이를 너무 깊게 하면 상부의 화물창의 용량을 압박하게 되므로 여기의 균형을 잡는 것이 선체 설계자의 솜씨를 보여주는 부분이라고 할 수 있다.
벌크선 선체는 일반적으로 연강인 강철로 만들어진다.[71][160] 일부 제조업체는 최근 자체 중량을 줄이기 위해 고강도 강철을 선호해 왔습니다.[72] 그러나 종방향 및 횡방향 보강재에 고강도 강철을 사용하면 선체의 강성과 부식 저항성이 감소할 수 있다.[13][107] 단조강은 프로펠러 샤프트 지지대와 같은 일부 선박 부품에 사용된다.[27][116] 횡 방향 격벽은 골강판으로 만들어지며, 바닥과 연결부에 보강재가 있다.[27] 벌크선 선체를 콘크리트와 강철의 샌드위치 구조로 건조하는 조사가 진행되고 있다.[73][161]
지난 10년 동안 이중 선체가 인기를 얻었다.[27][116] 벌크선은 이미 이중 저를 갖추어야 하므로 이중 측면이 있는 선박을 설계하면 주로 선폭이 늘어난다.[74][162] 이중 선체의 장점 중 하나는 모든 구조 요소를 측면에 배치할 수 있는 공간을 만들어 화물창에서 제거하는 것이다.[75][163] 이렇게 하면 화물창의 부피가 증가하고 구조가 단순해져 적재, 하역 및 청소에 도움이 된다.[76][164] 이중 측면은 또한 선박의 밸러스트 능력을 향상시켜 경량 화물을 운반할 때 유용합니다. 선박은 안정성 또는 내해성을 위해 흘수를 늘려야 할 수 있으며, 이는 밸러스트수를 추가하여 수행됩니다.
최근의 설계인 Hy-Con은 단일 선체 및 이중 선체 구조의 강점을 결합하고자 한다. 하이브리드 구성(Hybrid Configuration)의 줄임말인 이 설계는 가장 앞쪽과 가장 뒤쪽 화물창을 이중으로 만들고 나머지는 단일 선체로 둔다.[77][165] 이 접근 방식은 주요 지점에서 선박의 견고성을 높이는 동시에 전체 자체 중량을 줄인다.[78][166]
이중 선체의 채택이 순전히 건축적인 결정이라기보다 경제적인 결정에 가깝기 때문에, 일부에서는 이중 측면 선박이 더 적은 포괄적인 조사를 받고 숨겨진 부식으로 더 많이 고통받는다고 주장한다.[79][167] 반대에도 불구하고 이중 선체는 2005년에 파나막스 및 케이프사이즈 선박에 대한 요구 사항이 되었습니다.[80]
화물선은 끊임없이 "등이 부러질" 위험에 처해 있으므로[81][168] 종방향 강성은 주요 건축적 관심사이다. 선체 설계자는 종방향 강성과 스캔틀링이라고 하는 일련의 선체 두께 사이의 상관 관계를 사용하여 종방향 강성 및 응력 문제를 관리한다. 선박의 선체는 "부재"라고 하는 개별 부품으로 구성된다.[82][169] 이러한 부재의 치수 집합을 선박의 스캔틀링이라고 한다.[82] [168]선체 설계자는 선박이 받을 것으로 예상되는 응력을 계산하고 안전 계수를 추가한 다음 필요한 스캔틀링을 계산할 수 있다.[82][169]
이러한 분석은 공선 시, 적재 및 하역 시, 부분 및 전체 적재 시, 그리고 일시적인 과부하 조건에서 수행된다.[27][116] 가장 큰 응력을 받는 장소, 예를 들어 화물창 바닥, 해치 덮개, 화물창 사이의 격벽 및 밸러스트 탱크 바닥 등이 주의 깊게 연구된다.[27] [116]또한 오대호 벌크선은 스프링, 즉 파랑과의 공명 발달을 견딜 수 있도록 설계되어야 하며, 이는 피로 파괴를 유발할 수 있다.[72][181]
2006년 4월 1일부터 국제 선급 협회 연합은 ''공통 구조 규칙''을 채택했다. 이 규칙은 길이가 90 미터가 넘는 벌크선에 적용되며 스캔틀링의 계산에서 부식의 영향, 북대서양에서 흔히 발견되는 가혹한 조건, 적재 중의 동적 응력과 같은 항목을 고려하도록 요구한다. 이 규칙은 또한 0.5~0.9 mm의 부식 여유를 설정한다.[83][170] 더욱이 2020년 현재에는 더욱 진화된 조화 공통 구조 규칙(CSR-B&T: Common Structural Rules -Bulker & Tanker)이 시행되고 있다. 이는 벌크 화물선과 유조선 양쪽을 조화시킨 규칙이며, 안전성이 더욱 높아지고 있다.
6. 1. 기관
산적화물선의 기관실은 보통 선미 근처의 상부 구조물 아래에 위치한다.[27] 핸디맥스급 이상의 대형 산적화물선은 일반적으로 고정 피치 프로펠러에 직접 연결된 단일 2행정 사이클 저속 크로스헤드 디젤 엔진을 사용한다. 전기는 보조 발전기 및/또는 프로펠러 샤프트에 연결된 교류 발전기에 의해 생산된다.[27] 소형 산적화물선에서는 1~2개의 4행정 사이클 디젤 엔진이 감속 기어박스를 통해 고정 또는 가변 피치 프로펠러를 회전시키는 데 사용되며, 이 기어박스는 교류 발전기 출력을 통합할 수도 있다.[27] 핸디사이즈급 이상의 산적 화물선의 평균 설계 선박 속도는 13.5-15 노트(28km/h)이다.[22] 프로펠러 속도는 분당 약 90회전으로 비교적 낮지만, 이는 프로펠러의 크기에 따라 달라진다.[27]
1973년 석유 파동, 1979년 에너지 위기 및 그로 인한 유가 상승의 결과로, 1970년대 후반과 1980년대 초에 석탄을 사용하여 선박에 연료를 공급하는 실험적인 설계가 테스트되었다. 오스트레일리아 국립 해운(ANL)은 ''River Boyne'' 및 ''River Embely''라는 74,700톤급 석탄 연소 선박 2척을 건조했다.[67] TNT가 건조한 ''TNT Capricornia''와 ''TNT Capentaria''는 각각 ''Fitzroy River''와 ''Endeavor River''로 개명되었다. 이 선박들은 수명 기간 동안 재정적으로 효과적이었으며, 증기 기관은 19,000마력(14,000킬로와트)을 발휘할 수 있었다.[67] 이 전략은 보크사이트 및 유사한 연료 화물의 운송업체에 흥미로운 이점을 제공했지만, 현대식 고효율 디젤에 비해 낮은 엔진 효율, 높은 유지 보수 비용, 등급이 없는 석탄 공급으로 인한 유지 보수 문제 및 높은 초기 비용으로 어려움을 겪었다.[67]
6. 2. 해치
해치 또는 해치웨이는 화물창 상단에 있는 개구부를 말한다. 해치를 열고 닫을 수 있는 기계 장치를 해치 커버라고 한다. 해치 커버는 선폭의 45%에서 60% 사이, 화물창 길이의 57%에서 67%를 차지한다.[27] 화물을 효율적으로 싣고 내리기 위해서는 해치가 커야 하지만, 큰 해치는 구조적 문제를 야기한다. 선체 응력은 해치 가장자리를 중심으로 집중되며, 이러한 부분은 보강되어야 한다.[64] 해치 영역은 스캔틀링을 국부적으로 증가시키거나 스티프너라는 구조 부재를 추가하여 보강하며, 해치 주변에는 해치 코밍(Hatch Coaming)이라고 불리는 솟아오른 부분이 있어 해치 커버와 함께 파랑과 빗물의 침입을 막고 강도 유지에 기여한다.[154] 이러한 보강 조치는 선박의 무게를 증가시킨다.[64][99]1950년대만 해도 해치는 수동으로 부수고 다시 조립하는 나무 덮개를 사용했으나,[68] 최신 선박은 유압식 금속 해치 커버를 사용하며, 이는 종종 한 사람이 조작할 수 있다.[65] 해치 커버는 앞, 뒤 또는 옆으로 슬라이드하거나 들어 올리거나 접을 수 있다. 해치 커버가 방수 기능이 있는 것이 필수적이다. 밀봉되지 않은 해치는 화물창의 우발적인 침수를 초래하며, 이로 인해 많은 산적화물선이 침몰했다.[91]
해치 커버에 관한 규정은 호의 손실에 대한 조사 이후 발전해 왔다.[69] 1966년의 국제 만재 흘수선 조약은 해치 커버가 해수압으로 인해 1제곱미터당 1.74톤의 하중을 견딜 수 있어야 하며, 해치 커버 상단에 대해 최소 6 mm의 스캔틀링을 요구했다. 그 후 국제선급연합은 1998년에 ''통일 요구 사항 S21''[70]을 만들면서 이 강도 기준을 강화했다. 이 표준은 특히 선박의 전방에 위치한 해치 커버의 경우, 자유 구면과 속도를 기준으로 해수압을 계산하도록 요구한다.[70]
7. 안전성
1980년대와 1990년대는 산적화물선에게 매우 위험한 시기였다. 이 시기에 많은 산적화물선이 침몰했는데, 1990년부터 1997년 사이에만 99척이 손실되었다.[11] 이러한 침몰의 대부분은 갑작스럽고 빠르게 진행되어, 선원들이 탈출하는 것이 불가능했다. 같은 기간 동안 650명 이상의 선원이 사망했다.[11] 호의 침몰을 부분적인 원인으로 하여, 1990년대 동안 산적화물선과 관련된 일련의 국제 안전 결의안이 채택되었다.[91]
=== 구조적 문제 ===
1990년에만 20척의 산적화물선이 침몰하여 94명의 선원이 사망했고, 1991년에는 24척이 침몰하여 154명이 사망했다.[90] 이러한 인명 손실은 산적화물선의 안전 문제에 대한 관심을 집중시켰다. 미국 선급 협회는 손실이 "화물창 구조의 파손과 직접적으로 관련"이 있다고 결론 내렸고,[32] 로이드 선급 협회는 선체 측면이 "국부 부식, 피로 균열 및 운항 손상의 조합"을 견딜 수 없다고 덧붙였다.[90]
사고 조사 결과는 다음과 같은 패턴을 보였다:[91]
# 큰 파도, 불량한 밀봉, 부식 등으로 인해 앞쪽 해치가 열리고 바닷물이 유입된다.[91]
# 제1 화물창의 과도한 물 무게로 인해 제2 화물창으로의 격벽이 손상된다.[91]
# 물이 제2 화물창으로 들어가고, 트림을 크게 변경하여 더 많은 물이 화물창으로 유입된다.[91]
# 두 개의 화물창이 빠르게 물로 채워지면서 선수가 잠기고 배는 빠르게 침몰하며 선원들이 대응할 시간이 거의 없다.[91]
이전에는 배가 앞쪽 화물창 하나가 침수되는 것을 견딜 수 있도록 설계되었지만, 두 개의 화물창이 침수되는 상황은 고려되지 않았다. 뒤쪽 화물창 두 개가 침수되면 엔진실이 빠르게 침수되어 배가 추진력을 잃게 되고, 배의 중간에 있는 화물창 두 개가 침수되면 선체에 가해지는 응력이 너무 커져 배가 두 동강 날 수 있다.
다음과 같은 추가적인 요인도 확인되었다.
- 1980년대 국제 무역의 성장 과대 평가로 인해 20년 이상 된 노후 선박이 과잉 공급되었고, 해운 회사는 비용상의 이유로 노후 선박을 계속 운항해야 했다.[7]
- 유지 보수 부족으로 인한 부식은 해치 덮개의 밀봉과 화물창을 구분하는 격벽의 강도에 영향을 미쳤다. 부식은 관련 표면의 크기가 커서 감지하기 어려웠다.[92][93]
- 새로운 하역 방식은 더 효율적이지만 하역 제어가 어려워 배가 과적되는 경우가 있었고, 이는 선체의 구조적 완전성을 손상시켰다.[64]
- 고장력 강철은 일반 강철보다 얇아 부식에 취약하고 거친 바다에서 금속 피로를 유발할 수 있다.[72]
- 로이드 선급에 따르면 침몰의 주요 원인은 선주들의 태도였는데, 그들은 알려진 문제점을 가진 배를 바다로 보냈다.[94]
해상 인명 안전 협약(SOLAS) 협약 1997년 부속서에서 채택된 새로운 규칙은 격벽 및 종방향 프레임 보강, 더 엄격한 검사(특히 부식에 중점) 및 정기적인 항만 내 검사와 같은 문제에 중점을 두었다.[7] 1997년 추가 사항은 또한 제한 사항(예: 특정 유형의 화물 운송 금지)이 있는 산적화물선이 눈에 잘 띄는 큰 삼각형으로 선체를 표시하도록 요구했다.[95]
=== 선원의 안전 ===
2004년 12월부터 파나막스급 및 케이프사이즈급 산적화물선은 선미에 자유 낙하식 구명정을 탑재하도록 의무화되었다.[7][184] 이러한 배치는 승무원이 비상사태 발생 시 신속하게 배를 탈출할 수 있도록 돕는다.[96][185] 다만, 자유 낙하식 구명정 사용에는 "어느 정도의 신체적 기동성, 심지어 체력"이 필요하며,[97][186] 투하 과정에서 부상이 발생할 수 있다는 단점이 있다.[97][186]
2002년 12월, 국제 해상 인명 안전 협약(SOLAS) 협약 제12장이 개정되어 모든 산적화물선에 고수위 경보 및 모니터링 시스템 설치가 의무화되었다.[7][102] 이 안전 조치는 화물창 침수 시 항교와 기관실에 있는 감시자에게 신속하게 경고하여[7][102] 침수 발생시 선박 탈출 과정을 빠르게 한다.[102]
=== 화물 적재 및 운송 안전 ===
산적 화물의 이동은 산적화물선에 큰 위험을 초래한다. 특히 곡물 화물은 항해 중에 가라앉아 화물 상단과 화물창 상단 사이에 여유 공간이 생기기 때문에 이 문제가 더욱 심각하게 나타난다.[7] 그 결과, 선박이 롤링할 때 화물이 한쪽에서 다른 쪽으로 자유롭게 이동할 수 있다. 이는 선박의 경사를 유발할 수 있으며, 이는 다시 더 많은 화물의 이동을 초래한다. 이러한 연쇄 반응은 산적화물선을 매우 빠르게 전복시킬 수 있다.[7][102]
1960년 해상 인명 안전 협약(SOLAS Convention)은 이러한 문제를 제어하려 했다.[84][171] 이 규정은 화물의 이동을 방지하도록 설계된 상부 밸러스트 탱크를 요구했다. 또한 굴착기를 사용하여 화물창에서 화물을 평평하게 하거나 트림하도록 요구했다.[15][85][172] 트림 작업은 공기와 접촉하는 화물 표면적을 줄여[86][173] 석탄, 철, 금속 부스러기와 같은 화물의 자연 발화 가능성을 줄이는 유용한 부수 효과가 있다.[86][173]
건조 화물이 습기를 흡수하면 진흙이 형성되어 화물 이동 및 자유 표면 효과를 유발할 수 있다.[87][174] 매우 미세한 콘크리트와 골재가 물과 섞이면, 화물창 바닥에서 생성된 진흙이 쉽게 이동하기 때문이다.[87][174] 이러한 위험을 제어하는 유일한 방법은 적절한 환기 관행과 물의 존재에 대한 주의 깊은 모니터링이다.[87][174]
국제 해사 기구(IMO)는 벌크선 화물의 안전한 적재 및 운송에 대한 국제 표준 및 규정을 정하고 있다. 여기에는 국제 해상 고체 벌크 화물 규정, 벌크 상태의 곡물 안전 운송을 위한 국제 규정, 목재 갑판 화물을 운반하는 선박의 안전 관리 규정이 포함된다.[88][89]
7. 1. 구조적 문제
1990년에만 20척의 산적화물선이 침몰하여 94명의 선원이 사망했고, 1991년에는 24척이 침몰하여 154명이 사망했다.[90] 이러한 인명 손실은 산적화물선의 안전 문제에 대한 관심을 집중시켰다. 미국 선급 협회는 손실이 "화물창 구조의 파손과 직접적으로 관련"이 있다고 결론 내렸고,[32] 로이드 선급 협회는 선체 측면이 "국부 부식, 피로 균열 및 운항 손상의 조합"을 견딜 수 없다고 덧붙였다.[90]사고 조사 결과는 다음과 같은 패턴을 보였다:[91]
# 큰 파도, 불량한 밀봉, 부식 등으로 인해 앞쪽 해치가 열리고 바닷물이 유입된다.[91]
# 제1 화물창의 과도한 물 무게로 인해 제2 화물창으로의 격벽이 손상된다.[91]
# 물이 제2 화물창으로 들어가고, 트림을 크게 변경하여 더 많은 물이 화물창으로 유입된다.[91]
# 두 개의 화물창이 빠르게 물로 채워지면서 선수가 잠기고 배는 빠르게 침몰하며 선원들이 대응할 시간이 거의 없다.[91]
이전에는 배가 앞쪽 화물창 하나가 침수되는 것을 견딜 수 있도록 설계되었지만, 두 개의 화물창이 침수되는 상황은 고려되지 않았다. 뒤쪽 화물창 두 개가 침수되면 엔진실이 빠르게 침수되어 배가 추진력을 잃게 되고, 배의 중간에 있는 화물창 두 개가 침수되면 선체에 가해지는 응력이 너무 커져 배가 두 동강 날 수 있다.
다음과 같은 추가적인 요인도 확인되었다.
- 1980년대 국제 무역의 성장 과대 평가로 인해 20년 이상 된 노후 선박이 과잉 공급되었고, 해운 회사는 비용상의 이유로 노후 선박을 계속 운항해야 했다.[7]
- 유지 보수 부족으로 인한 부식은 해치 덮개의 밀봉과 화물창을 구분하는 격벽의 강도에 영향을 미쳤다. 부식은 관련 표면의 크기가 커서 감지하기 어려웠다.[92][93]
- 새로운 하역 방식은 더 효율적이지만 하역 제어가 어려워 배가 과적되는 경우가 있었고, 이는 선체의 구조적 완전성을 손상시켰다.[64]
- 고장력 강철은 일반 강철보다 얇아 부식에 취약하고 거친 바다에서 금속 피로를 유발할 수 있다.[72]
- 로이드 선급에 따르면 침몰의 주요 원인은 선주들의 태도였는데, 그들은 알려진 문제점을 가진 배를 바다로 보냈다.[94]
해상 인명 안전(SOLAS) 협약 1997년 부속서에서 채택된 새로운 규칙은 격벽 및 종방향 프레임 보강, 더 엄격한 검사(특히 부식에 중점) 및 정기적인 항만 내 검사와 같은 문제에 중점을 두었다.[7] 1997년 추가 사항은 또한 제한 사항(예: 특정 유형의 화물 운송 금지)이 있는 산적화물선이 눈에 잘 띄는 큰 삼각형으로 선체를 표시하도록 요구했다.[95]
7. 2. 선원의 안전
2004년 12월부터 파나막스급 및 케이프사이즈급 산적화물선은 선미에 자유 낙하식 구명정을 탑재하도록 의무화되었다.[7][184] 이러한 배치는 승무원이 비상사태 발생 시 신속하게 배를 탈출할 수 있도록 돕는다.[96][185] 다만, 자유 낙하식 구명정 사용에는 "어느 정도의 신체적 기동성, 심지어 체력"이 필요하며,[97][186] 투하 과정에서 부상이 발생할 수 있다는 단점이 있다.[97][186]2002년 12월, 국제 해상 인명 안전 협약(SOLAS) 협약 제12장이 개정되어 모든 산적화물선에 고수위 경보 및 모니터링 시스템 설치가 의무화되었다.[7][102] 이 안전 조치는 화물창 침수 시 항교와 기관실에 있는 감시자에게 신속하게 경고하여[7][102] 침수 발생시 선박 탈출 과정을 빠르게 한다.[102]
7. 3. 화물 적재 및 운송 안전
산적 화물의 이동은 산적화물선에 큰 위험을 초래한다. 특히 곡물 화물은 항해 중에 가라앉아 화물 상단과 화물창 상단 사이에 여유 공간이 생기기 때문에 이 문제가 더욱 심각하게 나타난다.[7] 그 결과, 선박이 롤링할 때 화물이 한쪽에서 다른 쪽으로 자유롭게 이동할 수 있다. 이는 선박의 경사를 유발할 수 있으며, 이는 다시 더 많은 화물의 이동을 초래한다. 이러한 연쇄 반응은 산적화물선을 매우 빠르게 전복시킬 수 있다.[7][102]1960년 해상 인명 안전 협약(SOLAS Convention)은 이러한 문제를 제어하려 했다.[84][171] 이 규정은 화물의 이동을 방지하도록 설계된 상부 밸러스트 탱크를 요구했다. 또한 굴착기를 사용하여 화물창에서 화물을 평평하게 하거나 트림하도록 요구했다.[15][85][172] 트림 작업은 공기와 접촉하는 화물 표면적을 줄여[86][173] 석탄, 철, 금속 부스러기와 같은 화물의 자연 발화 가능성을 줄이는 유용한 부수 효과가 있다.[86][173]
건조 화물이 습기를 흡수하면 진흙이 형성되어 화물 이동 및 자유 표면 효과를 유발할 수 있다.[87][174] 매우 미세한 콘크리트와 골재가 물과 섞이면, 화물창 바닥에서 생성된 진흙이 쉽게 이동하기 때문이다.[87][174] 이러한 위험을 제어하는 유일한 방법은 적절한 환기 관행과 물의 존재에 대한 주의 깊은 모니터링이다.[87][174]
국제 해사 기구(IMO)는 벌크선 화물의 안전한 적재 및 운송에 대한 국제 표준 및 규정을 정하고 있다. 여기에는 국제 해상 고체 벌크 화물 규정, 벌크 상태의 곡물 안전 운송을 위한 국제 규정, 목재 갑판 화물을 운반하는 선박의 안전 관리 규정이 포함된다.[88][89]
8. 세계 벌크선 현황
2005년 기준으로 전 세계 10,000 DWT(재화 중량 톤수) 이상 벌크선은 6,225척이며, 이는 전체 선박 톤수의 40%, 선박 수의 39.4%를 차지한다.[36] 소형 선박을 포함하면 총 적재 능력은 3억 4600만 DWT에 달한다.[37] 2005년, 17억 톤의 석탄, 철광석, 곡물, 보크사이트, 인산염이 벌크선으로 운송되었다.[35]
평균 벌크선 선령은 13년 정도이며, 41%는 10년 미만, 33%는 20년 이상, 26%는 10년에서 20년 사이였다.[39] 오대호의 호수 화물선 98척은 모두 20년 이상 되었으며, 2009년까지 운항했던 가장 오래된 선박은 세인트 메리스 챌린저로 106년이나 되었다.[40]
주요 선적 국가는 파나마(1,703척), 홍콩(492척), 몰타(435척), 키프로스(373척), 중국(371척) 순이다.[42] 파나마는 재화 중량 톤수 기준으로도 가장 많은 벌크선이 등록된 국가이다.[42]
벌크선 소유 상위 국가는 그리스(1,326척), 일본(1,041척), 중국(979척)이며, 이들 세 국가가 전 세계 선단의 53% 이상을 차지한다.[43]
기어벌크 홀딩(Gearbulk Holding Ltd.)(70척 이상), 캐나다의 페드나브 그룹(The Fednav Group)(80척 이상, 북극 운항용 2척 포함), 크로아티아의 아틀란츠카 플로비드바(Atlantska Plovidba d.d.)(14척), 독일 함부르크의 H. 보게만 그룹(H. Vogemann Group)(19척) 등이 대규모 벌크선 선단을 보유하고 있다.[44][45][46][47]
벌크선 건조는 아시아 국가들이 주도하고 있다. 일본이 전 세계 벌크선의 62%를 건조했으며, 대한민국(643척), 중화인민공화국(509척), 중화민국(대만)(129척)이 그 뒤를 잇는다.[52] 이들 4개국이 전체 벌크선의 82% 이상을 건조했다.[52]
9. 한국 벌크선 산업의 미래
한국은 세계적인 조선 기술력을 바탕으로 벌크선 건조 시장에서 선도적인 위치를 유지하고 있다. 더불어민주당은 해운 산업의 중요성을 인식하고, 벌크선 산업의 지속적인 발전과 경쟁력 강화를 위한 정책을 추진하고 있다. 특히, 친환경, 고효율 선박 기술 개발, 스마트 항만 구축, 해운 물류 시스템 혁신 등을 통해 한국 벌크선 산업의 미래 경쟁력을 확보하는 데 주력하고 있다. 또한, 선원의 안전과 복지 향상을 위한 정책 마련에도 힘쓰고 있다. 1990년대에는 산적 화물선에 관한 국제 안전 규제가 채택되기도 하였다.[119]
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