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정확한 해양사고 원인규명을 위한 통합분석 시스템의 고도화
2016년 10월 06일 (목) 03:00:56 황인상 전문기자 his@newsmaker.or.kr

지난 2014년 4월 16일 진도 앞바다에서 승객 446명을 태운 세월호가 침로변경 과정에서 과적화물과 불량고박으로 전복되면서 294명의 생명을 앗아갔다. 국내 초유의 해상사고로 기록된 세월호 참사를 통해 우리사회의 안전 불감증의 민낯을 여실히 지켜봤음에도 불구하고 바다 위의 사고는 여전히 발생하고 있다.

황인상 기자 his@

해양사고는 육지와 멀어 빠른 대처가 힘들고 구조대의 역할을 장담할 수 없다는 특성상 자칫 대형 인명피해로 이어질 수 있다. 특히 2014년 해양사고 사상자 급증은 세월호 전복사고로 인한 점을 감안하고도 해양사고 발생 건수가 증가하고 있어 인명 피해도 증가할 수밖에 없는 상황이다. 이상갑 한국해양대학교 조선해양시스템공학부 교수를 만나 자세한 얘기를 들었다.

다양한 해양사고 연구용역 수행하며 통합분석 시스템의 우수성 입증
   
▲ 이상갑 교수
자동차 내충돌 해석 코드로 잘 알려진 LS-DYNA가 상용화되어 국내에 처음 도입된 1993년도에 첫 번째 사용자로서 선박의 충돌·좌초 등의 손상자료를 면밀히 분석하고, 재료의 파단기준을 수치 시뮬레이션에 합리적으로 적용하면서 고도 정밀 M&S 시스템을 개발하였다. 한국 해군의 충무함, 세종대왕함(이지스함), 독도함 등의 생존성 분야의 수중폭발 내충격 응답 수치 시뮬레이션을 국내 최초로 수행하였고 공기 중 폭발, 슬로싱, 슬래밍, 수면낙하 등의 유체-구조 연성 분야의 영역까지 확장하면서 충돌·좌초 등의 해양사고 원인규명을 해수 중에서 보다 실제적이고 정확하게 시뮬레이션 할 수 있도록 이 시스템을 고도화 시켰다. 현재 유체-구조 연성 해석기법을 적용한 고도 정밀 M&S 시스템은 전 세계적으로 해양안전기술이 유일하게 실용화하여 구현하고 있다.

기존의 충돌·좌초 등의 해양사고 원인규명과 구조 안전성 평가에 한정적이던 적용 영역을 거친 해상상태에서의 큰 파도에 의한 전복, 충돌·좌초사고에 따른 전복, 파공 손상부를 비롯한 해수 유입구를 통한 선내 침수에 의한 전복 등에 따른 침몰사고까지의 실선 시뮬레이션도 수행할 수 있게 되었다. 최근 세월호의 급변침에 따른 화물과적과 불량고박까지를 고려한 전복·침수·침몰까지의 전 과정에 대한 연구용역을 수행하면서 (급)선회를 포함한  사고에 이르는 전 과정까지를 정확히 구현하게 되어 기관고장을 제외한 전 영역의 해양사고에 대한 원인규명과 분석을 수행할 수 있어 이 시스템을 통합분석 시스템으로 명명하였다.

이 통합분석 시스템을 사용하여 해양사고의 원인규명을 정확하게 규명하기 위해서는 경하상태 선박의 중량과 분포, 각종 탱크의 용적과 발라스트(평형수), 청수 및 연료유 등의 잔존량과 분포, 화물의 중량과 분포 등을 정확히 파악하여 사고 당시의 배수량, 중심, 부심, 부면심, 선수미 흘수를 비롯한 유체정역학적 특성치를 점검하면서 해수와 전선 모델링을 구축하고 해수의 선내 침수경로도 정확히 구현하여 해수에 부양시켜야 정확한 해양사고 원인규명을 위한 실선 시뮬레이션이 가능하다. 또한 해양사고의 충격에 의해 파단 손상이 발생할 경우에는 사고 시의 손상자료는 원인규명에 매우 중요한 단서가 되므로 매우 철저히 파악하여 실선 시뮬레이션의 시나리오 작성에 사용하여야 하고 재료의 충격변형 또는 파단속도 효과에 따른 파단기준을 실선 시뮬레이션에 적합하게 적용하여야 한다.

실제로 이상갑 교수는 이 시스템을 바탕으로 최근 다양한 해양사고 원인규명 연구용역을 성공적으로 수행하였다. ▲조업 중이던 소형 어선이 대형 선박들이 항해하는 지역에서 밤중에 대형선에 의해 두 동강 나 침몰된 충돌 사고의 과정과 원인 규명 ▲진수 후 안벽에 계류 중 새벽에 폭탄성 저기압 하에서 강한 돌풍과 해일성 파도로 인하여 선박의 주갑판과 상부구조의 일부까지 모두 잠기는 침수·침몰 사고의 원인과 과정 규명 ▲예인 중인 부선들에 의해 선미 좌현 조타실에 파공이 발생하여 표류중인 예인선이 명확한 원인 없이 기관실에서의 침수·침몰 사고의 침몰 시까지의 합리적인 경과시간 추정 ▲러시아 베링호의 거친 해상상태에서 무리한 조업으로 강풍과 해일성 파도에 의해 침수·침몰된 원양어선의 침몰과정 및 원인 규명 ▲세월호의 해상 공시운전 선회시험 시뮬레이션과 공시운전 성적서와의 비교를 통해 이 시스템을 검증하였고, CCTV 영상과 화물내역 재확인을 통한 과적화물 등의 중량과 각 갑판에서의 적재치를 면밀히 파악한 GoM과 부실한 화물고박을 적용한 급선회 시뮬레이션의 AIS 항적과의 비교를 통한 정확한 전복원인 규명 등이 대표적이다.

국내와 세계의 해양안전 분야에 이바지
육상이나 공중에서의 사고들이 공기 중에서 발생하는 것과는 달리 약 1,000배의 밀도인 해수(유체)에서 발생하는 해양사고는 해수와의 연성효과를 정확히 구현시켜야 합리적인 실제의 사고원인을 규명할 수 있다. 이러한 해양사고 원인규명 통합분석을 전 세계적으로 유일하게 실용화하여 구현한 이상갑 교수가 전 세계의 주목을 한 몸에 받고 있다. “향후 국내와 세계의 해양안전 분야에 크게 기여할 것이며 벤처기업인 해양안전기술이 국제적 센터로 거듭 나기 위해서는 정부의 관심과 지원이 절실하다. 해양사고와 관련된 국가기관, 사정회사, 법률사무소, 보험회사 및 선주들에게는 심판과 판결에 막대한 시간과 경비가 소요되기에 과학적이고 합리적인 규명을 할 수 있는 이 시스템을 잘 활용하기를 바라며, 이 시스템의 고도화를 기대한다.”고 이상갑 교수는 강조했다. NM

 

▲ 세월호 전복사고 전경 및 전선 모델링 ▲ 공시운전 선회시험 시뮬레이션
▲ 급선회 시뮬레이션 및 A/S 항적 비교 ▲ 전복·침수·침몰 시뮬레이션 거동


 

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