선박
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1. 개요
선박은 물 위에 떠서 사람이나 물건을 싣고 다니는 운송 수단으로, 인류 역사와 함께 발전해 왔다. 최초의 선박은 10,000년 전으로 거슬러 올라가며, 돛을 활용한 항해술은 오세아니아 정착에 기여했다. 고대에는 이집트, 페니키아, 중국 등에서 다양한 형태의 선박이 등장했으며, 중세에는 클링커 방식과 카벨 방식의 조선 기술이 발전했다. 19세기에는 증기선이 등장하여 범선과 경쟁했으며, 20세기에는 금속 선체, 스크루 프로펠러, 컨테이너선 등의 기술 발전으로 상업용 선박의 형태가 크게 변화했다. 선박은 용도, 추진 방식, 구조 등에 따라 다양하게 분류되며, 현재는 친환경적인 대체 연료를 사용하는 선박 개발이 진행되고 있다. 선박은 부력과 복원력, 선형과 저항 등 역학적인 원리에 따라 움직이며, 롤링과 같은 흔들림을 제어하기 위한 기술도 발전해 왔다.
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| 선박 | |
|---|---|
| 선박 정보 | |
 | |
| 선박 특징 | |
| 선박 톤수 | 500 톤 초과 |
| 범선 계획 | 범선의 경우 – 두 개 이상의 돛대, 다양한 범선 계획 |
| 선박 추진 | 증기 터빈 (화석 연료, 원자력 연료), 디젤 엔진, 가스 터빈, 스털링 엔진, 증기 기관 (왕복) |
| 참고자료 | |
| 출처 | 해상 운송 검토 2024 |
2. 역사
배의 역사는 매우 오래되었으며, 최초의 배는 약 10,000년 전으로 거슬러 올라간다. 초기에는 동물의 가죽이나 직물을 돛으로 사용하기 시작했다. 돛을 배 안에 수직으로 기둥 위에 고정시켜서 초기에 배를 움직일 수 있었다. 이를 통해 사람들은 더 넓은 지역을 탐험할 수 있었으며, 예를 들어 약 3,000년 전 오세아니아에 정착할 수 있게 되었다.[115]
역사 대부분의 기간 동안, 배를 이용한 수송은 가능한 경로가 있다면 일반적으로 육로를 이용하는 것보다 저렴하고, 안전하며, 빨랐다. 19세기 중반의 철도 출현과 20세기 후반의 상업용 항공의 발전이 이러한 원칙을 바꾼 유일한 사건이다. 이는 해상 횡단, 연안 항해, 강과 호수의 이용에 동일하게 적용되었다.[12]
일례로, 고대 지중해에서는 대규모 곡물 무역이 이루어졌다. 로마와 같은 도시들은 필요한 많은 양의 곡물을 범선과 사람의 힘(노)으로 움직이는 배로 운반하는 것에 전적으로 의존했다. 로마 제국의 범선이 지중해를 가로질러 곡물을 운반하는 비용이 같은 양의 곡물을 육로로 24km 운반하는 비용보다 적었던 것으로 추정된다. 로마는 서기 1세기부터 3세기까지 매년 약 15만 톤의 이집트산 곡물을 소비했다.[13][14]
최근까지도 배는 어떤 사회라도 달성할 수 있는 가장 진보된 기술을 나타내는 경우가 일반적이었다.
2. 1. 고대
메소포타미아에서는 기원전 4천 년경부터 배 모형이 발견되었으며, 우루크(수메르)의 고대 텍스트에는 "배"를 나타내는 상형 문자가 확인된다.[115] 기원전 2500~2350년경 라가시 왕들의 비문에는 해상 무역과 해전과 관련하여 배가 처음 언급되었다.오스트로네시아인들은 현재의 타이완에서 기원했다. 이들은 카타마란과 외팔보선 등 독특한 해양 기술을 바탕으로 오스트로네시아 팽창에 참여했다. 기원전 2000년 이전에 돛을 사용했다는 주장이 제기되었다.[16] 이들은 게발돛을 이용하여 넓은 바다를 항해했다. 타이완에서 출발하여 마리타임 동남아시아의 섬들을 식민지화한 후, 미크로네시아, 멜라네시아, 폴리네시아, 마다가스카르까지 진출하여 지구 절반에 걸쳐 영토를 넓혔다.[17][86]
오스트로네시아의 돛은 주로 판다누스 식물의 잎을 엮어 만들었다.[87][88] 이들은 노를 젓는 사람들의 도움을 받았는데, 노 젓는 사람들은 보통 큰 배의 외팔보에 있는 플랫폼에 위치했다.[17][89] 오스트로네시아 배는 외팔보가 달린 간단한 통나무배, 묶어 만든 배, 용골이 통나무배로 만들어진 큰 널빤지로 만든 배 등 다양한 형태를 띠었다. 이들의 디자인은 독특했으며, 고대 뗏목에서 오스트로네시아 배의 특징적인 이중 선체, 단일 외팔보, 이중 외팔보 디자인으로 발전했다.[86][89]
2세기경, 누산타라(인도네시아 군도) 사람들은 이미 길이 50m가 넘고 수면에서 4~7m 높이에 달하는 큰 배를 만들었다. 이 배들은 600~1000명의 사람들과 250~1000톤의 화물을 운반할 수 있었다. 이 배들은 중국인들에게는 '쿤룬 보' 또는 k'unlun po(崑崙舶, 쿤룬 사람들의 배라는 뜻)로, 그리스인들에게는 'kolandiaphonta'로 알려져 있었다. 이 배들은 4~7개의 돛대를 가지고 있으며 탄자 돛을 사용하여 바람을 거슬러 항해할 수 있었다. 이 배들은 가나까지 도달했을 수도 있다.[18][19][20] 11세기에는 종선 또는 종이 자바와 발리에서 기록되었다.[21][22] 이러한 유형의 배는 식물성 섬유를 사용하여 묶은 '쿤룬 보'와 달리 나무 못과 나무못을 사용하여 건조되었다.[23]
고대 이집트인들은 범선 건조에 매우 능숙했다. 기자의 대 피라미드 근처에서 발견된 쿠푸왕의 배는 그들의 조선술을 보여주는 대표적인 예시이다. 이 배는 기원전 2500년경 만들어졌으며, 길이 약 43.59m에 달한다.[1]
기원전 1200년까지 페니키아인들은 대형 상선을 건조하여 지중해 해상 무역을 주도하였다.
중국에서는 전국 시대(기원전 475~221년경)부터 조타 노가 있는 배의 축소 모형이 발견되었다.[91] 한나라 시대에는 해군 함대가 중요한 역할을 하였다. 선미에 장착된 중앙선 키는 1세기경부터 중국 배 모형에 등장하기 시작했다.[91] 그러나 이러한 초기 중국 배는 하천용(강용)이었고 항해에 적합하지 않았다.[25][26] 중국은 10세기 송나라 때에야 동남아시아 'k'un-lun po' 무역선과의 접촉 이후 해상 항해 기술을 습득하여 정선을 개발하게 되었다.[90][25]
2. 2. 중세 및 근대
이 시기 아시아에서의 배의 발전은 유럽과 매우 유사한 방식으로 이루어졌다. 일본은 1281년 원의 일본 원정에서 방어적인 해군 기술을 사용했다. 당시 몽골인들이 유럽과 아시아의 조선 기술을 모두 이용했을 가능성이 높다. 15세기 일본에서는 세계 최초의 철갑선 중 하나인 ja이 개발되었다.[31] 15세기부터 17세기까지의 전국 시대에는 봉건적 패권을 위한 격렬한 투쟁이 벌어졌는데, 그 일부는 아타케부네를 포함한 수백 척의 연안 함대에 의해 이루어졌다. 한국에서는 15세기 초 조선 시대에 거북선이 개발되었다.마자파히트 제국은 자바 북부에서 건조된 종(Jong)이라는 대형 선박을 이용하여 해외로 군대를 수송했다.[32] 종선은 100ton~2000ton의 화물과 50~1000명의 사람을 수송할 수 있는 수송선으로, 길이는 28.99~88.56미터였다.[33] 마자파히트가 운용한 종선의 정확한 숫자는 알려져 있지 않지만, 1350년 마자파히트가 파사이를 공격할 때 약 400척의 종선이 동원된 것이 가장 많은 숫자이다.[34]
13세기 후반이나 14세기 초까지 유럽의 조선 기술에는 두 가지 전통이 따로 존재했다. 북유럽에서는 클링커 방식이 주를 이루었다. 이 방식에서는 선체 판재를 겹쳐서 고정한다. 이는 "선체 우선" 건조 기술로, 선체 판재의 형태와 장착으로 선체의 형태가 결정된다. 강화용 프레임(또는 늑골)은 판재를 고정한 후에 장착된다. 이 시대의 클링커 방식에서는 보통 통나무에서 방사상으로 쪼개 만든 판재를 사용했는데, 목재의 방사상 무늬를 유지하여 단위 두께당 더 얇고 강하게 만들 수 있었다.[35][36]
북유럽 전통에서 클링커 방식의 예외는 코그의 바닥 판재이다. 여기서는 선체 판재가 서로 연결되지 않고 평평하게(겹치지 않게) 놓인다. 프레임에 고정하여 함께 유지하는데, 이 작업은 판재의 형태와 장착 후에 이루어진다. 따라서 이것 또한 "선체 우선" 건조 기술이다.
이러한 북유럽 선박은 사각돛을 단 단일 돛대에 장비되었다. 선미주에 매달린 키로 조종되었다. [12]
반대로, 지중해의 조선 전통은 카벨 방식으로, 선체 골조에 선체 판재를 장착하는 것이었다. 이 방법의 정확한 세부 사항에 따라 "골조 우선" 또는 "골조 주도"로 특징지을 수 있다. 어느 변형이든 건조 중에 선체의 형태는 판재가 아니라 골조에 의해 결정된다. 선체 판재는 서로 고정되지 않고 골조에만 고정된다.
이러한 지중해 선박은 하나 이상의 돛대에 라틴 돛을 달았고(선박의 크기에 따라 다름) 측면 키로 조종되었다. 종종 "둥근 선박"이라고 불린다.
중요한 것은 지중해와 북유럽의 전통이 합쳐졌다는 점이다. 코그는 12세기와 13세기에 지중해로 항해한 것으로 알려져 있다. 14세기 초에 그 디자인의 일부 측면이 지중해 조선업자들에 의해 복제되고 있었다. 상징적인 그림은 메인마스트에는 사각돛을, 미즌에는 라틴 돛을 사용하는 것을 보여주며, 측면 키 대신 선미주에 매달린 키를 사용하였다. 이러한 유형의 선박의 이름은 "코체" 또는 더 큰 예의 경우 "카라크"였다. 이러한 새로운 지중해 유형의 일부는 북유럽 해역으로 항해했고, 15세기 처음 20년 동안 영국에 의해 몇 척이 나포되었는데, 그중 두 척은 이전에 프랑스에 임차되었던 것이었다. 이중 돛대 장비는 즉시 복제되기 시작했지만, 이 단계에서는 클링커 선체에 적용되었다. 카벨 선체의 채택은 적절한 기술을 가진 충분한 조선 기술자를 고용할 수 있을 때까지 기다려야 했지만, 1430년대 후반에는 북유럽에서 카벨 선박이 건조되기 시작했고, 그 세기의 나머지 기간 동안 점점 더 많아졌다.
지중해와 북유럽 선박 유형의 이러한 혼합은 전선을 만들어냈다. 이는 3개의 돛대를 가진 선박으로, 앞돛대와 메인마스트에는 사각돛을, 미즌에는 라틴 돛을 달았다. 이것은 장거리 항해에 필요한 충분한 물품을 운반할 수 있고, 공해에 적합한 장비를 갖춘 대부분의 선박을 대항해시대에 제공했다. 그 후 400년 동안 카라크를 시작점으로 꾸준한 진화와 발전을 거쳐 갤리온선, 플루이트, 동인도 회사 선박, 일반 화물선, 군함, 클리퍼 등 이 3개의 돛대를 가진 사각돛 선박을 기반으로 한 많은 유형의 선박이 생겨났다.
클링커 방식에서 카벨 방식으로의 전환은 선체의 내부 골조가 대포의 무게를 지탱할 수 있었기 때문에 해상에서 포병의 사용을 용이하게 했다. 카벨 선체에는 함포 사격구를 설치하기가 더 쉬웠다. 선박이 커지고 조선용 목재의 수요가 사용 가능한 나무의 크기에 영향을 미침에 따라 클링커 방식은 충분히 큰 통나무를 찾아 판재를 쪼개는 어려움으로 인해 제한되었다. 그럼에도 불구하고 일부 클링커 선박은 당대 카라크의 크기에 근접했다. 카벨 방식을 채택하기 전에 클링커 방식 선박의 크기 증가는 강도를 위해 선체의 내부 골조를 더 많이 필요로 했는데, 이것은 새로운 기술에 대한 개념적 변화를 다소 줄였다.
2. 3. 현대
19세기에는 증기선이 등장하여 범선과 경쟁하였다. 초기 증기선은 주로 승객과 우편 운송과 같은 단거리 노선에서만 실용적이었으나, 점차 연료 효율성을 높이는 여러 기술 발전이 이루어졌다. 선미 봉수를 포함한 여러 발명품에 의존하는 스크루 추진은 패들 휠보다 더 효율적이었다. 60psi의 더 높은 보일러 압력으로 작동하는 복합 기관은 1865년에 도입되어 영국에서 중국으로 가는 장거리 증기 화물선을 상업적으로 실행 가능하게 만들었고, 심지어 1869년 수에즈 운하 개통 이전에도 가능했다. 이후 삼중 팽창 증기 기관이 개발되면서 거의 모든 노선에서 증기선이 경쟁력을 갖게 되었다.[40][41][42][43]제2차 산업혁명은 추진 방식에 대한 새로운 기계적 방법을 가져왔고, 금속으로 선박을 건조하는 능력은 선박 설계의 발전을 이끌었다.[44] 이는 장거리 상업용 선박과 대양 횡단 여객선의 개발과 더불어 선박 증기 기관, 스크루 프로펠러, 삼중 팽창 기관 등의 기술적 변화로 이어졌다.[45][46]
20세기에는 연구선, 해양 지원선(OSV), 부유식 생산 저장 하역 설비(FPSO), 배관 및 케이블 부설선, 시추선 및 측량선과 같은 새로운 기능을 위한 선박 유형이 등장했다.[47] 20세기 후반에는 항공 여행의 증가로 대양 횡단 여객선은 감소하였고, 1960년대 이후 컨테이너선의 등장으로 컨테이너화가 진행되면서 일반 화물선과 트램프 선박이 감소하였다.[48] 한편, 전 세계 관광을 위한 유람선은 증가하였다.[49]
2016년에는 49,000척이 넘는 상선이 운항되었으며, 총톤수는 거의 에 달했다. 이 중 28%는 유조선, 43%는 벌크선, 13%는 컨테이너선이었다.[92] 2019년까지 세계 선단에는 1,000 톤 이상의 총톤수를 가진 상업용 선박 51,684척이 포함되었으며, 총톤수는 에 달했다.[50] 2018년에 이러한 선박들은 110억 톤의 화물을 운송했다.[51] 톤수 측면에서 선박의 29%는 탱커, 43%는 벌크선, 13%는 컨테이너선, 15%는 기타 유형이었다.[52]
2008년에는 순찰선과 같은 소형 선박을 제외하고 전 세계적으로 1,240척의 군함이 운항되었다. 미국은 이러한 선박 중 300만 톤을 차지했고, 러시아는 135만 톤, 영국은 504,660톤, 중국은 402,830톤을 차지했다. 20세기에는 두 차례의 세계 대전, 냉전 등으로 인해 많은 해전이 벌어졌다.
세계 어선의 규모는 추정하기 어렵지만, 2004년 기준으로 유엔 식량농업기구는 전 세계적으로 400만 척의 어선이 운항되고 있다고 추정했다.[69]
2023년 전 세계 선박 수는 3.4% 증가했다.[2] 2024년에는 지속 가능성을 높이고 탄소 배출량을 줄이기 위해 LNG, LPG, 메탄올, 바이오연료, 암모니아 및 수소 등의 대체 연료 사용이 가능하도록 새로운 선박이 점점 더 많이 건조되고 있다.[2][55][56][57] 또한, 선박용 풍력은 온실가스 배출을 줄일 수 있는 잠재력 때문에 다시 주목받고 있다.[58][59][60]
3. 역학
배는 항공기나 자동차와 달리 물의 부력을 이용해서 무게를 지탱하기 때문에 저항이 적고 경제적이다.[116] 같은 무게의 물건을 같은 속력으로 운반할 때 배는 육상이나 항공 운송보다 비용이 저렴하다.
배가 물 위를 움직일 때 발생하는 물결에는 두 가지 종류가 있다. 하나는 배가 잔잔한 수면을 지날 때 뒤편에 생기는 '배가 만드는 물결'이고, 다른 하나는 저기압이나 태풍 등 바람 때문에 발생하는 '바다의 물결'이다. '배가 만드는 물결'은 저항을 줄여 경제적인 운항을 가능하게 하는 선형(船型)과 관련이 있고, '바다의 물결'은 배의 동적 안정성 문제와 연결된다.[116]
3. 1. 부력과 복원성
배는 항공기나 자동차와 달리 물의 부력(浮力)을 이용해서 그 무게를 떠받치고 있다. 물과 공기의 경계면을 ‘자유표면(물의 물결)’이라 한다. 배가 가라앉지 않으려면 배의 무게에 상응하는 부력을 항상 잃지 않고, 중력과 부력이 만드는 모멘트(moment)가 배가 기울어진 방향과 반대 방향으로 작용해야 한다.[116]배가 바로 선 자세에서 작은 각도로 기울어졌을 경우 부력의 작용선(作用線)과 배의 중심선과의 교차점을 ‘메타 센터(meta center)’라고 하며, 이것이 중심(重心)보다 높으면 원래 상태로 되돌아가려는 모멘트(복원력, 復原力)가 커진다. 반대로 중심보다 낮으면 점점 더 기울어진다. 기울어진 배가 원래대로 되돌아가려는 성질을 복원성이라고 하며, 배의 폭이 넓을수록 이 성질이 커진다. 빈 배의 경우는 흘수(吃水)가 얕아져 중심(重心)이 높아진다. 그래서 좋은 복원성을 위해서는 겹바닥이나 밸러스트 탱크(ballast tank)에 바닷물을 넣어 흘수를 깊게 하여 안전하게 운행한다.[117]
배는 배의 질량과 같은 질량의 물을 배수시키는 수위에서 물에 뜨므로, 아래로 향하는 중력의 힘은 위로 향하는 부력의 힘과 같다. 배가 물에 담길 때 무게는 일정하게 유지되지만, 선체에 의해 배수되는 물의 무게는 증가한다. 배의 질량이 고르게 분포되어 있다면, 배는 길이와 빔(폭)을 따라 고르게 뜬다. 선박의 안정성은 정수압적 의미뿐만 아니라, 움직임, 롤링 및 피칭, 그리고 파도와 바람의 작용을 받을 때 유체역학적 의미에서도 고려된다. 안정성 문제는 과도한 피칭과 롤링으로 이어질 수 있으며, 궁극적으로 전복 및 침몰로 이어질 수 있다.[80]
3. 2. 롤링
배는 물결의 작용으로 여러 흔들림을 겪는다. 좌우로 흔들리는 롤링(rolling), 앞뒤로 흔들리는 피칭(pitching), 상하로 흔들리는 히빙(heaving) 등이 있다. 이 중 롤링이 가장 흔하게 발생한다.[118]선체가 기울어지면 복원력에 의해 원래 위치로 돌아오려 하지만, 관성 때문에 반대 방향으로 다시 기울어진다. 물의 저항으로 점차 진폭이 줄어들며 수직 위치로 돌아온다. 좌우 1회 왕복 시간을 '롤링 주기'라고 한다. 복원력이 클수록 주기가 짧아져 롤링이 심해지고, 승객에게 불쾌감을 줄 수 있다. 따라서 안정성을 유지하는 범위 내에서 복원력을 최소화한다.[118]
롤링을 줄이기 위해 보통 '빌지 킬(bilge keel)'이라는 간단하고 효과적인 구조를 사용한다. 객선의 경우 안티롤링 탱크나 핀 스태빌라이저를 설치하여 롤링을 방지하기도 한다.[118]
3. 3. 선형과 저항
배가 전진할 때, 수면 위는 공기 저항을, 수면 아래는 물의 저항을 받는다. 물의 저항에는 선체 표면과의 마찰 저항, 배가 움직일 때 수면에 생기는 물결에 의한 조파 저항, 선체 표면에 발생하는 와류에 의한 저항 등이 있다.[119] 이 중 마찰 저항과 조파 저항이 큰 비중을 차지하는데, 저속에서는 마찰 저항이, 고속에서는 조파 저항이 더 커진다.[119]마찰 저항은 물에 잠긴 선체 표면적에 비례하고, 표면의 매끄러움에 영향을 받지만, 선형 변화에는 큰 영향을 받지 않는다. 반면, 조파 저항은 선체의 길이, 폭, 흘수 등의 비율과 모양에 따라 크게 달라진다.[119] 따라서 고속선의 경우, 조파 저항을 줄이기 위해 날씬한 형태로 설계되며, 선수나 횡단면 모양에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.[119]
선체 저항을 줄이는 문제는 복잡하기 때문에, 이론을 바탕으로 실제 자료를 해석하고, 시험 수조에서 소형 모형 실험을 통해 실제 배의 저항을 측정한다.[119] 이러한 연구를 통해, 최근에는 선수 하단을 부풀린 구상선수와 같이 조파 저항을 줄이는 특수한 선형이 개발되고 있다. 잠수함은 조파 저항이 적어 고속 항해에 유리하다.[119]
선박이 물속을 나아갈 때 물의 저항이 작용한다. 이 저항은 선체 표면과 물의 마찰, 조파 저항 등 여러 요소로 나눌 수 있다. 저항을 줄이고 주어진 동력으로 속도를 높이려면 젖은 표면적을 줄이고 파고가 낮은 잠수된 선체 형상을 사용해야 한다. 이를 위해 고속 선박은 종종 더 가늘고 부속물이 적거나 작다. 선체에 붙는 해양 생물과 조류를 제거하기 위한 정기적인 선체 관리를 통해 물의 마찰을 줄일 수 있다. 방오 페인트도 이를 돕기 위해 일반적으로 사용된다. 벌브형 선수와 같은 고급 설계는 조파 저항 감소에 도움이 된다.
조파 저항을 간단하게 이해하려면 선체와 항적의 관계를 살펴보면 된다. 파의 전파 속도보다 느린 속도에서는 파가 측면으로 빠르게 소멸된다. 그러나 선체가 파의 전파 속도에 접근함에 따라 선수의 항적이 소멸되는 속도보다 더 빨리 형성되기 시작하여 진폭이 커진다. 물이 "선체에서 충분히 빨리 비켜갈 수 없기" 때문에 선체는 본질적으로 선수파를 넘어서거나 밀고 나가야 한다. 이로 인해 속도가 증가함에 따라 저항이 지수적으로 증가한다.
선체 속도는 다음 공식으로 구할 수 있다.
- 노트 \approx 1.34 \times \sqrt{L \mbox{(피트)}}
- 노트 \approx 2.5 \times \sqrt{L \mbox{(미터)}}
여기서 ''L''은 수면선 길이를 피트 또는 미터 단위로 나타낸 것이다.
선박이 속도/길이 비율 0.94를 초과하면 대부분의 선수파를 앞질러 가기 시작하고, 두 개의 파봉에 의해서만 지지되므로 선체가 물속으로 약간 가라앉는다. 선박이 속도/길이 비율 1.34인 선체 속도를 초과하면 파장이 선체보다 길어지고 선미가 항적에 의해 더 이상 지지되지 않아 선미가 처지고 선수가 상승한다. 선체는 이제 자체 선수파를 타고 올라가기 시작하고 저항이 매우 높은 비율로 증가하기 시작한다. 속도/길이 비율 1.34보다 빠르게 배수형 선체를 운항하는 것이 가능하지만, 비용이 매우 அதிகமாக 든다. 대부분의 대형 선박은 1.0 미만의 속도/길이 비율로 운항한다.
4. 구조
모든 선박은 공통적으로 선체를 가지며, 대부분 추진 시스템과 조타 장치를 갖추고 있다. 이 외에도 격벽, 화물창, 상부 구조물, 닻, 윈치 등이 일반적인 구성 요소이다.
선박이 물에 뜨려면 선체가 밀어낸 물의 무게보다 선박 자체의 무게가 가벼워야 한다.[77] 선체는 뗏목처럼 묶은 통나무부터 아메리카스컵 요트에 사용되는 고급 선체까지 종류가 다양하다. 단일 선체, 두 개의 선체(카타마란), 세 개의 선체(트라이마란)를 가진 선박이 있으며, 여러 선체는 대개 평행하게 배치되고 단단한 팔로 연결된다.
선체의 앞부분은 선수라고 하며, 많은 배에는 구상선수가 있다. 용골은 선체 가장 아래쪽에 있으며 배의 전체 길이에 걸쳐 뻗어 있다. 선체 뒷부분은 선미라고 하며, 보통 트랜섬이라는 평평한 면으로 되어 있다. 추진을 위한 프로펠러, 조종을 위한 타륜, 롤링을 줄이기 위한 안정 장치 등이 일반적인 선체 부속물이다.
선체는 보트의 전체 무게를 지탱하고 안정성을 유지해야 하며, 충격파, 악천후, 좌초 등을 견딜 수 있어야 하는 등 다양한 정수압 및 유체역학적 제약을 받는다.
과거에는 나무로 선체를 만들었으나, 현대 상선은 대부분 강철을 사용한다. 고속선에는 알루미늄이, 요트나 유람선에는 복합재료가 쓰이기도 한다.
선박의 크기는 전장, 수선간 길이, 수선 길이, 폭(빔), 깊이(상갑판 가장 높은 부분과 용골 상단 사이 거리), 흘수(가장 높은 수선과 선체 바닥 사이 거리), 톤수 등으로 측정한다.
1876년 상선법 제정 이전에는 선주들이 갑판이 물에 잠길 정도로 화물을 실어 배가 매우 불안정해지는 경우가 많았다. 새뮤얼 플림솔은 이를 개선하기 위해 선체 측면에 플림솔선(자유판선, 선적하한선)을 표시하는 공식을 고안했다. 이 선은 화물 적재 시 수면에 닿으면 최대 안전 적재 수준임을 나타낸다. 플림솔선은 중앙에 수평선이 있는 원 모양이며, 물의 밀도에 따라 안전 적재 깊이를 나타내는 "사다리" 모양의 선들이 함께 표시된다.
4. 1. 선체 구조
선체는 킬, 거더, 론지, 프레임(frame), 스치프나, 빔(beam) 등의 뼈대와 갑판, 외판, 격벽 등의 판으로 이루어져 있다. 이러한 구조물에는 강재 중량을 줄이기 위한 구멍, 수리 및 점검 시 사람이 다닐 수 있는 구멍, 파이프를 통과시키기 위한 구멍 등이 있다.[121] 침수나 화재 발생 시 피해를 최소화하기 위해 격벽이 설치되며, 탱커의 경우 횡방향 안전을 위해 종격벽(縱隔壁)을 설치하기도 한다.[121]선체 조립 방법에는 뼈대를 주로 종방향으로 배치하는 종식 구조와 횡방향으로 배치하는 횡식 구조가 있다.[121] 강재(鋼材) 접합에는 용접이 사용된다.[121] 강재의 조립 방법, 판 두께, 재질 등은 적은 중량으로도 배의 강도를 충분히 유지할 수 있도록 결정된다.[121]
4. 2. 선체 의장
항해 선교에는 자이로컴퍼스를 비롯한 다양한 계기류가 있으며, 배의 진로를 바꾸기 위한 키(rudder)가 있다. 대형 선박의 경우 이 키는 항해 선교에서 조작할 수 있다.[122]선원들이 생활하는 거주구에는 냉난방 시설, 통풍 장치, 욕실, 샤워 시설 등이 갖춰져 있다. 고급 선박에는 수영장이 있는 경우도 있으며, 방도 많다.[122]
5. 분류
배는 종류가 매우 다양하며, 용도, 재료, 구조, 추진 방법 등 여러 가지 기준으로 분류할 수 있다. 이 가운데 용도에 따른 분류가 가장 일반적이다.[64]
5. 1. 용도별
상선은 상업적 목적으로 사용되는 선박으로, 크게 어선, 화물선, 여객선, 특수 목적 선박으로 나눌 수 있다.[64]군함은 다음과 같이 분류할 수 있다.
어선은 상선의 하위 집합이지만, 일반적으로 크기가 작고 다른 규정의 적용을 받는다. 2004년 기준으로 전 세계에는 약 400만 척의 어선이 운항되고 있었다.[69]
쇄빙선은 얼음을 깨고 항로를 만들기 위해 사용되는 특수 선박이다.
5. 2. 추진 방법별
갤리온은 돛을 이용한 범선의 일종이며, 기범선은 돛과 증기기관을 모두 동력으로 사용하는 선박이다. 증기선은 증기기관을, 모터보트는 디젤 등의 내연기관을 동력으로 사용한다.6. 국가별 배
2016년에는 49,000척이 넘는 상선이 운항되었으며, 총톤수는 거의 18억 DWT에 달했다. 이 중 28%는 유조선, 43%는 벌크선, 13%는 컨테이너선이었다.[92] 톤수 측면에서 선박의 29%는 탱커, 43%는 벌크선, 13%는 컨테이너선, 15%는 기타 유형이었다.[52]
군함은 다양한 종류가 있다. 여기에는 수상 전투함, 잠수함, 보조함이 포함된다. 현대 전투함은 일반적으로 항공모함, 순양함, 구축함, 호위함, 코르벳함, 잠수함, 상륙함 등 7가지 주요 범주로 나뉜다. 전함은 제2차 세계 대전 동안 사용되었고, 그 이후에도 간헐적으로 사용되었지만, 함재기와 유도 미사일의 사용으로 쓸모없게 되었다.[74]
세계 어선의 규모는 추정하기 어렵다. 가장 큰 어선은 상업용 선박으로 계산되지만, 가장 작은 어선은 매우 많다. 2004년 기준으로 유엔 식량농업기구는 전 세계적으로 400만 척의 어선이 운항되고 있다고 추정했다.[69]
2023년 전 세계 선박 수는 3.4% 증가했다.[2] 2024년에는 지속 가능성을 높이고 탄소 배출량을 줄이기 위해 대체 연료 사용이 가능하도록 새로운 선박이 점점 더 많이 건조되고 있다.[2] 대체 선박 연료에는 LNG, LPG, 메탄올, 바이오연료, 암모니아, 수소 등이 있다.[55][56][57]
6. 1. 한국의 배
한반도는 삼면이 바다로 둘러싸여 있어 예로부터 해양 활동이 활발하였다. 경상남도 창녕에서는 6800년 전의 배가 발굴되었으며, 울산 반구대 암각화에는 여러 사람들이 긴 배를 타고 고래를 사냥하는 그림이 그려져 있다.고려 시대에는 판옥선이 주로 사용되었다. 1984년 전라남도 완도군 약산면 어두리 앞바다에서 인양된 완도선은 11세기 중후반 경 제작된 것으로 추정되는데, 고려 시대의 선박 건조법을 추측할 수 있게 해준다.
조선 시대에는 임진왜란 때 각종 화포를 싣고 철갑으로 천정을 덮은 거북선이 활약하였다.
대한제국 시대에는 서양의 기술로 건조된 근대 군함을 구입하였다.
6. 2. 북한의 배
북한의 선박은 주로 중국, 러시아와의 교역에 이용되며, 라진항은 중국과 러시아가 북한 정부의 허가를 받아 특정 기간 동안 위탁 운영하는 부두로 사용된다.6. 3. 일본의 배
일본은 한국과 마찬가지로 조선 강국의 경쟁 상대로 여겨진다. 여객선이나 크루즈 선박(유람선 등)을 수주하는 조건이나 발자취는 한국보다 많은 편이다. 세월호나 1987년에 있었던 도나파즈 호 화재 사고의 해당 선박 역시 일본에서 처음 만들어졌다. 일본에서는 선박의 유형을 거의 두루 만드는 경우가 많은 것으로 보인다.[78]7. 배와 관련된 문화
배는 옛날부터 여성 명사로 지칭되는데, 여기에는 여러 가지 이유가 있다. 배의 몸체가 물과의 마찰을 줄이기 위해 유선형 곡선이고, 배에 도장(페인트칠)을 하고 화약(분)을 바르는 데 많은 시간과 돈을 써야 하기 때문이다. 배에 도장을 하는 것은 배가 비바람과 파도에 녹스는 것을 막아주기 때문에 중요한 작업이다. 또한, 여성의 부드럽고 차분한 이미지를 빌려 배가 안전하게 항해하기를 바라는 마음도 있었다. 마지막으로, 배를 만들고 운항하는 선원들이 대부분 남성이었기 때문에, 배를 애인처럼 소중하게 다뤄야 한다는 생각도 있었다. 이러한 이유로 과거에는 여성이 배에 타면 질투를 해서 재수가 없다고 여겨 배에 타는 것을 금기시했다. 한국에서는 어부가 고기잡이를 나가기 전 여자와 동침하거나 배 근처에 가는 것조차 막았고, 서양에서도 배에 여자를 태우면 배가 손상되거나 침몰한다고 믿었다.[31]
동아시아의 별자리에는 배를 의미하는 '천선' 별자리가 있다. 서양의 별자리에는 아르고호를 구성하는 돛자리, 고물자리, 나침반자리, 용골자리가 있다.
8. 주요 일본의 대형 선박 제조업체
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8. 1. 종합 중공업 계열
- 일본 마린 유나이티드
- 미쓰비시 중공업
- 가와사키 중공업
- 스미토모 중기계공업 해양엔지니어링
8. 2. 오너 계열 전문
- 이마바리 조선
- 오시마 조선소
- 나무라 조선소
- 신쿠루시마 도크
- 사노야스 조선
- 쓰네이시 조선
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