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건선거

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목차

1. 개요

건선거는 선박의 건조, 수리, 검사 등을 위해 물을 빼낼 수 있도록 만들어진 시설이다. 그레이빙 도크와 플로팅 도크의 두 가지 주요 유형이 있으며, 선박을 수용하는 방식과 구조에 차이가 있다. 건선거는 고대부터 사용되었으며, 송나라 시대의 기록과 15세기 포츠머스 드라이 도크가 초기 사례로 꼽힌다. 현대에는 대형화, 자동화되어 다양한 형태와 기능을 갖추고 있으며, 교량이나 터널 건설에도 활용된다.

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건선거
개요
정의선박을 건조하거나 수리하기 위해 물을 빼낸 도크.
다른 이름조선대, 갑거(甲渠)
종류
구조 방식고정식 건선거
부유식 건선거
기능선박 건조용
선박 수리용
해양 구조물 제작용
특징
고정식 건선거콘크리트 구조물로 건설됨.
대형 선박 건조 및 수리에 적합함.
건설 비용이 많이 들고, 위치 변경이 어려움.
부유식 건선거철강 구조물로 제작되어 물에 띄울 수 있음.
이동 및 설치가 용이함.
고정식에 비해 규모가 작고, 안정성이 떨어질 수 있음.
작동 원리
고정식 건선거도크의 문을 닫고, 펌프를 이용하여 내부의 물을 빼냄.
선박이 도크 바닥에 안전하게 놓이면, 수리 또는 건조 작업을 시작함.
작업 완료 후, 다시 물을 채워 선박을 부양시킨 후 도크에서 꺼냄.
부유식 건선거선체를 물에 잠기게 하여 선박을 도크 안으로 이동시킴.
물을 빼내어 선박을 지지대에 고정시킨 후, 수리 또는 건조 작업을 시작함.
작업 완료 후, 다시 물을 채워 선박을 부양시킨 후 도크에서 꺼냄.
활용
선박 건조대형 선박을 안전하게 건조할 수 있는 환경을 제공함.
선박 수리선박의 손상된 부분을 검사하고 수리하기 용이함.
해양 구조물 제작해양 플랜트, 교량 등의 대형 구조물을 제작하는 데 사용됨.
군사적 목적군함의 수리 및 유지 보수에 활용됨.

2. 역사

건선거(드라이 도크)의 역사는 고대부터 시작되었으며, 중국과 유럽 등지에서 독자적으로 발전해왔다.

송나라의 심괄은 그의 저서 《몽계필담》에서 11세기(1088년) 중국에서 이미 건선거가 사용되었음을 기록하고 있다.[24][25]

유럽에서는 1495년 영국 포츠머스에 최초의 근대식 건선거가 건설되었다.[27]

2. 1. 고대 및 중세

중국에서 건선거의 사용은 적어도 10세기로 거슬러 올라간다. 1088년, 송나라의 과학자이자 정치가인 심괄(1031–1095)은 그의 《몽계필담》에서 다음과 같이 기록했다.[24]

왕조가 시작될 때(965년경) 두 개의 성(현재 저장성과 남쪽의 장쑤성)이 각각 길이가 약 60.96m가 넘는 두 척의 용선을 (황제에게) 선물했다. 상부 작업에는 궁전 같은 선실과 술집이 있는 여러 데크가 포함되어 있었으며, 왕좌와 소파가 모두 포함되어 있어 제국의 검사를 받을 준비가 되어 있었다. 오랜 세월이 흘러 선체는 부식되어 수리가 필요했지만, 물에 떠 있는 동안에는 작업이 불가능했다. 그래서 희녕 년간(+1068 ~ +1077)에 내시 황화신이 계획을 제안했다. 진명호 북쪽 끝에서 용선을 수용할 수 있는 큰 분지가 발굴되었고, 그 안에 기둥 기초 위에 무거운 횡보가 놓여 있었다. 그런 다음 (틈새가 생겨) 대야에 물이 빠르게 채워지고 배는 들보 위로 예인되었다. 그런 다음 (지금은 폐쇄되고 있음) 물은 바퀴에 의해 펌핑되어 배가 공중에서 완전히 정지했다. 수리가 완료되자 물이 다시 유입되어 배가 다시 한 번 부두를 떠날 수 있게 되었다. 마침내 들보와 기둥을 제거하고 대야 전체를 큰 지붕으로 덮어 선박이 과도한 노출로 인한 손상을 피할 수 있는 격납고를 만들었다.중국어 [25]

그러한 크기의 선박을 위한 부두에는 750000gal의 물이 있었을 것으로 계산되었다.[26]

고대 그리스의 작가 아테나이오스는 프톨레마이오스 4세 필로파토르 (기원전 221-204년) 치하 프톨레마이오스 이집트에서 거대한 노를 젓는 배 ''테사라콘테레스''를 진수할 때 드라이 도크로 추정되는 것을 보고했다.[4]

그러나 그 후 페니키아인 한 명이 그것(''테사라콘테레스'')을 진수하는 새로운 방법을 고안했는데, 배 자체 길이와 같은 참호를 배 아래에 파고 항구 근처에 팠다. 그리고 그 참호에 5큐빗 깊이의 단단한 돌로 지지대를 세우고, 그 위에 빔을 가로질러 놓아 참호 전체 폭을 따라 4큐빗 간격으로 빔을 설치했다. 그런 다음 바다에서 운하를 만들어 그가 파낸 모든 공간을 물로 채웠고, 우연히 거기에 있던 사람들의 도움으로 쉽게 배를 가져왔다. 그런 다음 원래 만들어진 입구를 막고, 기계(organois)를 사용하여 물을 다시 빼냈다. 이것이 끝나자 배는 앞서 언급한 가로 빔 위에 안전하게 놓였다.grc [6]

최초의 현대 초기 유럽이자[27], 아직 사용 중인 가장 오래된 드라이 도크는 1495년 HMNB 포츠머스에서 잉글랜드의 헨리 7세에 의해 의뢰되었다. (튜더 해군 참조). 이 드라이 도크에는 현재 1차 세계 대전 모니터함 HMS M33이 있다.

플로팅 도크에 대한 가장 초기의 설명은 1560년 베니스에서 인쇄된 《인공 기계 해설》(''Descrittione dell'artifitiosa machina'')라는 이탈리아 소책자에서 비롯된 것 같다.[28] 무명의 저자는 소책자에서 좌초된 선박의 구조를 위해 새로운 방법을 사용할 수 있는 특권을 요청하고, 그의 접근 방식을 설명하고 서술한다. 포함된 목판화에는 두 개의 큰 떠 있는 가대가 옆에 있어 선박 위의 지붕을 형성하는 선박이 표시된다. 배는 상부 구조에 부착된 다수의 로프에 의해 수직 위치로 당겨진다.

2. 2. 현대

현대에 들어 드라이 도크는 기술 발전을 거듭하여 대형화, 자동화되었으며, 다양한 형태와 기능을 가진 드라이 도크가 개발되었다. 한국은 세계적인 조선 강국으로서, 현대적인 드라이 도크 시설을 갖추고 있다. 특히, 대형 선박 건조를 위한 초대형 드라이 도크는 한국 조선 산업의 경쟁력을 상징한다.

세계적으로 큰 규모의 드라이 도크로는 프랑스 생나제르에 있는 아틀랑티크 조선소의 드라이 도크(1200x), 독일 파펜부르크에 있는 마이어 베르프트 조선소의 지붕이 있는 드라이 도크(길이 504m, 너비 125m, 높이 75m)[29][14], 북아일랜드 벨파스트에 있는 할랜드 앤드 울프 중공업의 드라이 도크(556x) 등이 있다. 미국에서 가장 큰 드라이 도크는 뉴포트 뉴스 조선소의 드라이 도크 12 (662x)이다.[15]

3. 유형

건선거는 크게 그레이빙 도크와 플로팅 도크(부유식 도크)로 나뉜다. 그레이빙 도크는 육지에 좁은 분지 형태로 만들어지는 전통적인 건선거이다. 플로팅 도크는 침수 가능한 부력 챔버와 'U'자형 단면을 가진 폰툰 유형이다.

스톡홀름 브리그 "트레 크로노르"가 스톡홀름 중심부 벡홀멘 섬의 역사적인 건선거 중 하나에 정박해 있다


폴란드 그디니아의 부유식 도크


이 외에도 해상 철도, 쉽리프트, 슬립웨이 등을 통해 선박을 드라이 도크 및 진수할 수 있다.

3. 1. 그레이빙 도크 (Graving Dock)



건선거는 육지에 웅덩이 형태로 만들어진 전통적인 드라이 도크이다.[16] 좁은 분지 형태이며, 주로 흙 둑과 콘크리트로 만들어지고, 문이나 케이슨으로 닫힌다. 문이 열린 상태에서 배를 띄운 다음 문을 닫고, 물을 펌프로 배출하면 선박이 블록에 지지된 상태로 남는다.

선박의 "도킹 계획"에 따라 용골 블록(keel block)과 빌지 블록(bilge block)이 도크 바닥에 배치된다. 드라이 도크의 일상적인 사용은 그레이빙(graving), 즉 청소, 따개비와 녹 제거, 선체 재도장을 위한 것이다.

잠수부가 배의 위치를 미세 조정하는 작업은 배를 조종할 수 있는 물이 아직 남아 있는 동안 수행할 수 있다. 지지 블록이 구조 부재와 일치하여 선박의 무게가 블록에 의해 지지될 때 선박이 손상되지 않도록 하는 것이 매우 중요하다. 일부 대잠전 군함에는 선체 아래에 소나돔이 돌출되어 있어 선체를 드라이독 바닥에서 몇 미터 위로 지지해야 한다.[17]

나머지 물을 펌핑하면 선박을 자유롭게 검사하거나 수리할 수 있다. 배 작업이 끝나면 물이 들어올 수 있도록 문이 열리고 배는 조심스럽게 다시 뜨게 된다.

미해군의 미사일 잠수함 이 드라이독에 떠 있다


현대적인 그레이빙 도크는 박스 모양으로 되어 있어 보다 새롭고, 더 큰 선박을 수용할 수 있는 반면, 오래된 드라이 도크는 종종 그곳에 정박할 예정인 선박과 같은 모양을 하고 있다. 이러한 형태는 그러한 부두를 건설하기가 더 쉬웠고, 배를 측면 지지하기 더 쉬웠으며, 더 적은 양의 물을 펌핑해야 했기 때문에 유리했다.

해군 선박 건조에 사용되는 드라이 도크는 정찰 위성이 드라이 도크와 그 안에 있을 수 있는 모든 선박의 사진을 찍는 것을 방지하기 위해 지붕을 설치하는 경우가 있다. 제2차 세계 대전 중에 독일군은 연합군의 공습으로부터 잠수함을 보호하기 위해 요새화된 드라이 도크를 사용했다. (잠수함 벙커 참조)

덮개가 있는 드라이 도크의 장점은 어떤 날씨에도 작업을 수행할 수 있다는 것이다. 이것은 현대 조선소에서 특히 지연으로 인해 높은 비용이 발생하는 유람선과 같은 복잡하고 고부가가치 선박의 건설에 자주 사용된다.

3. 2. 플로팅 도크 (Floating Dock)

플로팅 드라이 도크(부유식 도크)는 침수 가능한 부력 챔버와 ‘U’자형 단면을 가진 드라이 도크 선박용 폰툰 유형이다. 벽은 바닥이나 데크가 수면 아래에 있을 때 드라이 도크의 안정성을 제공하는 데 사용된다. 밸브를 열면 챔버가 물로 채워져 드라이 도크가 물 속으로 낮아진다. 갑판이 잠기면서 선박을 내부로 이동할 수 있다. 챔버에서 물을 빼내면 드라이 도크가 상승하고 상승하는 갑판에서 선박이 물 밖으로 들어 올려져 선박 선체 작업을 진행할 수 있다.[18]

대형 부유식 드라이 도크는 여러 개의 직사각형 섹션으로 구성된다. 이러한 섹션은 다양한 길이의 선박을 처리하기 위해 결합될 수 있으며, 섹션 자체는 다른 치수로 제공될 수 있다. 각 섹션에는 밸러스트를 비우고 필요한 서비스를 제공하기 위한 자체 장비가 있으며, 선수 섹션을 추가하면 조립 후 드라이 도크를 견인하는 데 도움이 될 수 있다. 소형 보트의 경우 기존의 노후된 바지선에서 일체형 부유식 드라이 도크를 건설하거나 개조할 수 있으며, 자체 선수 및 조향 메커니즘이 함께 제공될 수 있다.[18]

조선소는 선박을 인양하거나 도킹하는 한 가지 방법으로 부유식 드라이 도크를 운영한다. 부유식 드라이 도크는 다공성 지반으로 인해 버뮤다의 로열 네이벌 독야드와 같이 기존의 드라이 도크를 사용할 수 없는 위치에서 중요하다. 부유식 드라이 도크의 또 다른 장점은 필요한 곳으로 이동할 수 있으며 중고로 판매할 수도 있다는 것이다. 제2차 세계 대전 동안, 미국 해군은 이러한 보조 부유식 드라이 도크를 원격지에서 유지 보수를 제공하기 위해 광범위하게 사용했다. 이러한 예로는 1,000피트 길이의 AFDB-1과 850피트 길이의 AFDB-3가 있다. 후자는 괌에서 작전을 수행한 진보 기지 분할 도크로, 버지니아 노퍽 근처에 보관되었다가 결국 메인 포틀랜드로 견인되어 배스 아이언 웍스의 수리 시설의 일부가 되었다.[19][20]

부유식 드라이 도크의 단점은 2018년의 러시아 도크 ''PD-50''과 같이 예정에 없는 침몰 및 설계 외 잠수가 발생할 수 있다는 것이다.[21]

"휴즈 광산 바지선"(HMB-1)은 ''글로마 익스플로러'' 선박 아래의 기계적 리프팅 장치의 비밀 이송과 ''씨 섀도우'' 스텔스 선박의 개발을 지원하기 위해 잠수할 수도 있는 덮인 부유식 드라이 도크이다.

1854년 뉴욕에서 건조된 그레이트 밸런스 도크는 진수 당시 세계에서 가장 큰 부유식 드라이 도크였다. 길이는 약 99.06m였으며 8,000톤을 들어 올릴 수 있어 당시 가장 큰 선박을 수용할 수 있었다.[22]

3. 3. 기타 드라이 도크 시스템



그레이빙 도크 및 플로팅 드라이 도크 외에도 다음과 같은 시스템을 통해 선박을 드라이 도크 및 진수할 수 있다.

  • 마린 철도(Marine railway) — 최대 약 3000ton 중량까지의 대형 선박 수리용
  • 선박 리프트(Shiplift) — 수리 및 신축용. 선박 중량 800ton~25000ton
  • 슬립웨이(Slipway), 특허 슬립(patent slip) — 소형 보트 수리 및 새로 만드는 대형 선박의 진수용

4. 이용 절차

건선거 이용 절차는 다음과 같다.

먼저 판목 설치, 입거, 폐쇄와 배수, 작업, 출거 순으로 진행된다.


  • 판목 설치: 선박을 도크에 넣기 전 판목을 설치하여 배수 후에도 선박이 똑바로 서 있도록 한다.
  • 입거: 선박 자체 엔진이나 예인선을 이용하여 도크로 이동시킨다.
  • 폐쇄와 배수: 수밀성 문(게이트)을 닫고, 조석을 이용하거나 펌프로 해수를 배수한다. 스쿠버 다이버가 선체 위치를 미세 조정하기도 한다.[23]
  • 작업: 배수 후 발판을 설치하여 선체 점검, 정비, 도장 등을 한다.
  • 출거: 작업 완료 후 도크에 물을 채우고, 수위가 같아지면 게이트를 열어 예인선으로 선박을 밖으로 이동시킨다.[23]

4. 1. 판목 설치

선박과 함선을 도크에 넣기 전에 먼저 판목이라고 불리는 지지대를 설치해야 한다. 판목은 도크가 배수된 후에도 함선을 똑바로 세운 상태로 유지할 수 있게 해준다. 판목은 선체의 형상에 맞게 설치되며, 콘크리트, 철, 나무 등 다양한 재질로 만들어진다. 배 모형을 놓기 위한 받침대와 같은 것이라고 생각하면 이해하기 쉽다.

또한 대잠전(Anti-submarine warfare, ASW)용 함선 중에는 선체 하부에 소나용 돔이 돌출된 것도 있으며, 이러한 함선용 도크는 바닥에 돔을 수용하는 공간을 따로 마련해 놓기도 한다.

4. 2. 입거

입거는 여러 방법으로 이루어지지만, 일반적으로 선박 자체 엔진을 이용하여 입구 부근까지 이동시킨 후, 로프를 이용해 사람이 직접 당겨 정 위치로 이동시킨다. 선박은 물에 떠 있는 동안에는 무게에 비해 비교적 작은 힘으로 움직일 수 있어, 여러 사람이 로프를 잡는 방식으로 큰 선박도 인력만으로 입거가 가능하다. 다만, 초대형 유조선이나 함선의 경우에는 예인선을 이용하여 입거하는 것이 일반적이다.

4. 3. 폐쇄와 배수

수밀성 문(게이트)을 닫아 도크를 바다와 격리한다. 이후 조석이 심한 항만에서는 자연 배수를, 그렇지 않은 곳에서는 펌프를 이용해 해수를 배수한다.[23]

배수 과정에서 스쿠버 다이버가 선체 위치를 미세 조정하기도 한다. 도크에 입거한 선체는 떠 있는 것처럼 보이지만, 실제로는 선저를 판목으로 지지하고 있다.

배수는 완전히 완료될 때까지 시간이 걸린다.

4. 4. 작업

배수가 완료되면 발판 등을 설치하여 선체의 점검, 정비, 도장 등 필요한 작업을 한다.[23]

4. 5. 출거

점검, 정비 등의 작업이 끝나면 발판 등을 철거하고, 도크 내에 물을 채운다. 선체가 부상하고, 도크 안팎의 수위가 같아지면 수밀성 문 (게이트)을 열고, 예인선을 이용하여 선박을 도크 밖으로 이동시킨다.[23]

5. 기타 용도

드라이 도크는 선박 건조 및 수리 외에도 다른 용도로도 활용된다.

오스터스헬데케이링 건설에는 네엘트제얀스 인공섬의 드라이 도크가 사용되었는데, 이 댐은 각각 18000ton 무게의 콘크리트 기둥 65개로 구성되어 있다. 이 기둥들은 드라이 도크에서 건설되어 해저의 최종 위치로 예인되었다.[1]

또한 보스턴의 실버 라인에서처럼, 침수 튜브 터널의 구성 요소를 미리 제작한 후 제 위치로 띄우는 데 드라이 도크를 사용할 수 있다.[1]

6. 갤러리

1898년 드라이독에 있는 USS 오리건


뉴포트 뉴스 조선소의 거대한 건식 도크와 그 안의 항공모함 제럴드 R. 포드. 정비 후 도크 문을 열어 해수를 채우는 모습(2013년)


하와이 진주만 드라이 도크와 미국 해군 원자력 잠수함 "그린빌". 곡면 선체 정비를 위한 발판 설치 (에히메마루 사고 후 촬영)

참조

[1] 서적 When China Ruled the Seas https://archive.org/[...] Oxford University Press
[2] 서적 Science and Civilization in China: Volume 4 Part 3 Caves Books, Ltd.
[3] 서적 China's Management Revolution: Spirit, Land, Energy Palgrave Macmillan
[4] 서적
[5] 서적 Science and Civilization in China: Volume 4 Part 3 Caves Books, Ltd.
[6] 웹사이트 The deipnosophists, or, Banquet of the learned of Athenæus http://www.attalus.o[...] Henry G. Bohn 5.204c
[7] 서적
[8] 서적 Port and harbour engineering Ashgate Publishing 1998
[9] 서적
[10] 서적 A history of the administration of the Royal Navy Bodley Head 1896
[11] 간행물 The Navy under Henry VII https://www.jstor.or[...] 1918
[12] 서적 Great Harry's navy: how Henry VIII gave England seapower Weidenfeld & Nicolson 2005
[13] 서적
[14] 웹사이트 Meyer Werft baut größte Dockhalle der Welt http://www.spiegel.d[...] Spiegel Online 2008-01-18
[15] 뉴스 North America's largest drydock floats first ship at Swan Island's Vigor Industrial (infographic and time lapse) http://www.oregonliv[...] 2014-11
[16] 웹사이트 The Ultimate Guide to Dry Docks: Types, Functions, and Essential Requirements https://www.marinein[...] 2024-01-09
[17] 서적 Graving Drydocks Design Manual US Navy Facilities Engineering Command 1982
[18] 서적 Knight's Modern Seamanship John Wiley and Sons
[19] 웹사이트 Photos of USS Samuel B. Roberts on blocks in AFDB-3 in 1988 http://www.navybook.[...]
[20] 간행물 Sea Going Navy Yard Follows The Fleet https://books.google[...] Popular Science 1945-11
[21] 뉴스 Russia's only aircraft carrier damaged as its floating dry dock sinks https://arstechnica.[...] 2018-10-20
[22] 서적 Monthly Nautical Magazine, and Quarterly Review https://books.google[...] Griffiths, Bates 1855-01
[23] 문서 ドックに注水する際に、扉船への注水を怠ると、[[大日本帝国海軍]]の[[航空母艦]]「[[信濃 (空母)|信濃]]」のように扉船が跳ね上って外洋の海水がドック内部に突入し船体を破損してしまう。
[24] 서적
[25] 웹사이트 The deipnosophists, or, Banquet of the learned of Athenæus http://www.attalus.o[...] Henry G. Bohn 5.204c
[26] 서적
[27] 서적
[28] 서적
[29] 웹인용 Meyer Werft baut größte Dockhalle der Welt http://www.spiegel.d[...] Spiegelonline 2008-01-18
[30] 뉴스 North America's largest drydock floats first ship at Swan Island's Vigor Industrial (infographic and time lapse) http://www.oregonliv[...]


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