현대 선박건조의 역사

[배무이]

■ 건조의 역사 1

목선에서 철선으로, 못과 리벳에서 용접으로 선박의 재료와 접합방식이 변화하면서 건조방식의 변화가 뒤따르는 과정을 살펴본다.

목재를 사용하여 선박을 건조하던 오랜 세월동안 그 재료와 사용가능한 접합방법의 한계로 아래와 같은 선체 건조 공정은 변화의 여지가 없었다. (1) 용골(Keel) 거치 (2) 늑골(Frame) 설치 (3) 외판(Shell) 조립 (4) 격벽(Bulkhead) 설치 (5) 갑판(Deck) 설치 이러한 공정들은 한 공정이 끝나면 다음 단계로 넘어가는 식으로 진행되었다.

목재에서 철재로 재료가 바뀌면서 접합방식도 못과 볼트류에서 리벳으로 바뀌었으나, 건조공정은 변화되지 않았다.

1차세계대전 중 선박 건조량의 증가는 공장에서 제작한 부분품을 선대로 이송하여 조립하는 Part-by-Part 방식을 탄생시켰다. 이당시 부분품 팔레트 이송능력은 약 5톤 정도였다고 한다.

Part-by-Part 방식은 외판의 모든 Butt 와 Seam 라인 그리고 모든 프레임 단위로 작업을 위한 통행을 필요로 했으므로 사진에서 보는 바와 같이 엄청난 양의 족장(Scaffolding)을 설치해야 했다.

Part-by-Part 방식의 대표적인 부분품의 모습이다. 철판 주변에 리벳을 치기위한 구멍들이 보인다.

(1),(2),(3) 은 Panhead Rivet 으로 선체 구조물에 가장 일반적으로 사용되었다. (4) 는 Countersunk Rivet 으로 주로 높은 파지력과 수밀이 요구되는 연료탱크 같은 곳에 사용되었다. (5) 는 Snap-head Rivet 으로 구조적인 강도와 수밀이 요구되지 않으나 외관이 중요시되는 거주구역에 사용되었다. 사진 : Bill's Site

1880 년대에 개발된 유압식 리벳기를 사용하여 작업하는 모습. 이 기계는 크기가 커서 공장 내에서만 사용되었으며, 선대 작업은 햄머를 사용한 수작업으로 진행되었다. 사진 : Bill's Site

1920 년대에 개발된 공압식 리벳기를 사용하여 선대에서 작업하는 모습. 사진 : Bill's Site

1920년대에 조선업계에 처음 용접이 채택되었고, 1940년대 초 2차세계대전으로 선박 건조량이 증가하면서 용접의 적용도 증가 하였다. 한동안은 Butt 는 용접, Seam 은 리벳 혹은 그 반대로 적용하는 등 두가지 접합 방식이 혼용되었다.

용접은 아래보기 자세의 작업에서 높은 생산성을 주므로 이러한 좋은 자세에서 작업이 가능토록 하기위해 선대에서 하던 작업이 점차 정반 위의 작업으로 이동하면서 조립품의 조립품의 크기도 증가 하였다.

뒷면의 용접작업을 위해 턴오버하는 모습. (1941년 미국 California 조선소)

점차 대형화된 조립품을 탑재하는 방식으로 건조공정이 전환되는 과정에서도 일부에서는 전통적인 건조 방식을 고집하고 있었다. (1941년 Circa 조선소)

■ 건조의 역사 2

2차세계대전 중 군수물자와 병력의 수송을 위해 많은 화물선이 미국에서 건조되었다. 최대한 빨리 다량의 선박을 건조해야하는 필요성은 설계와 생산에 대량생산체제로의 변화를 요구하였다.

대량생산을 위해 Liberty Ship 이라고 불리는 표준선이 설계되었고, 점차적으로 블록의 개념과 선행의장의 개념이 도입으로 건조기간을 단축하였다.

모든 접합부에 용접을 적용한 Liberty Ship 은 1941년~1945년 사이에 모두 2,710 척이 건조되었고 그 중 253 척이 전쟁중에 침몰하였다.

Liberty Ship Loa x B x d = 129.81 x 16.76 x 8.16 m Displacement : 14,245 ton Deadweight : 10,856 ton Propulsion : 2,500 HP Speed : 11 knots 상세정보는 Tech Pubs 참조

정반 위에서의 조립을 최대한 증대시켜 근대적인 탑재공정을 적용한 Liberty Ship 의 원조인 SS Ocean Vanguard 의 건조과정은 아래와 같은 순서로 진행되었다.

(1) Midship Keel Plate 거치

(2) 선조립된 Inner-Bottom Tank 탑재

(3) 선수 및 선미 방향으로  Keel Plate 거치

(4) 선제작된 Bulkhead 탑재

(5) 선제작된 Side Shell 부착

SS Ocean Vanguard 1941년 4월 14일, 용골판이 거치된 모습

SS Ocean Vanguard Midship 부위의 Inner-Bottom Tank 가 탑재되는 모습.

SS Ocean Vanguard 1941년 6월 19일, 격벽(Bulkhead)가 세워지는 모습.

SS Ocean Vanguard 1941년 6월 28일, 격벽간의 외판이 부착되는 모습.

SS Ocean Vanguard 1941년 7월 9일, 격벽과 외판작업이 선수쪽으로 진행된 모습.

SS Ocean Vanguard 1941년 7월 20일, 선수부 까지 완성된 모습.

SS Ocean Vanguard 1941년 8월 1일, 상갑판 작업 모습.

SS Ocean Vanguard 1941년 8월 16일, 진수되는 모습

■ 강재 수급

선박건조의 주 재료는 강철(Steel)이다. 설계에 따라 필요한 여러 가지 두께의 철판(Steel Plate)과 Angle, I-Beam 등과 같은 형강(Section Steel or Shaped Steel)을 사용한다.

이러한 강재의 구매는 정확한 계획하에 소요시점에 맞추어 필요한 양 만큼씩 입고되도록 하는 것이 매우 중요하다. 불필요한 재고 부담을 줄이고 장기간 적치에서 오는 품질저하를 막는 길이기 때문이다.

그러나 그보다 중요한 것은 강재의 부족으로 선박 건조공정 자체가 지연되지 않도록 하는 것이다. 따라서 생산의 정밀한 계획과 관리가 뒷받침 되어야 JIT(Just In Time)가 가능해 지는 것이다. 효율적인 조선소의 경우 3~5일 정도의 재고량으로 관리가 가능하다고 한다.

강재(철판)이 야적장에 적치되어있는 모습

강재(형강)이 야적장에 적치되어있는 모습

강재는 선박, 바지, 트럭 등으로 운반되어 도착하고, 입고, 정돈 및 출고시 주로 크레인을 사용하여 이동 시킨다.

강재의 이동을 위해 특별히 고안되어 설치된 트랜스퍼카(Transfer Car).

강재는 통상 Mill Scale 상태로 공급된다.

■ 프라이머(Primer) 코팅

보다 효율적인 선박건조와 품질향상을 위해 강재는 프라이머 코팅을 하여 사용하는 것이 일반적이다. 보통 야적장에서 절단공장으로 이동되는 중간에 전처리장을 두어 Shot Blasting 과 Shop Primer (15 micron 정도의 inorganic zinc silicate type)를 칠하는 공정을 거친다.

프라이머 코팅된 철판을 사용하면 선체 블록(Block)이 조립된 상태에서는 용접작업 등으로 손상된 부위만 Blasting을 하거나 Power Tool 그라인더로 전처리(Surface Preparation)를 하면되므로 작업이 용이하다.

강재(철판)를 전처리장으로 이동하는데는 컨베어 시스템을 사용하는 것이 효과적이다.

전처리장으로 이송되기 전에 청소되는 모습.

철판이 전처리장으로 들어가는 모습.

Shot Blasting 후 자동으로 분무되는 기계에 의해 Shop Primer Coating 이 진행되는 모습.

Shop Primer Coating 이 완료되어 배출되는 모습.

철판이 절단공장으로 이송되는 모습

■ 마킹 (Marking)

NC Machine 으로 철판에 Marking 하는 모습.

Zinc Powder 가 분사되는 모습.

Marking 된 철판.

■ 강재 절단 (Cutting)

마킹하는데 사용하였던 NC Machine 을 사용하여 Gas Cutting 혹은 Plasma Cutting 방법을 사용한다.

절단되기 전/후의 철판들이 자석식 크레인으로 이동되고 있다.

플라즈마 절단기로 작업하는 모습. 플라즈마란? CNC Cutting Machine (Plasma, Gas, Waterjet) 사례보기 - G.M.Korea

마치 종이를 가위로 오린 것 처럼 깨끗하게 절단된 모습.

두꺼운 철판도 매우 깔끔하게 절단 되었다.

절단된 피스(Piece)들이 사용처에 따라 다음 공정에서 사용되기 위해 가지런히 정돈되어 있다.

■ 벤딩 (Bending) - Plate Bending

선박의 형상이 일정하지 않은 곡선으로 이루어져 있으므로 강철로 이러한 곡선을 만드는 것은 매우 중요한 작업중의 하나이다. 정확도가 떨어지는 벤딩은 조립 단계에서 부가적인 작업을 발생시며, 최악의 경우 다시 제작해야 하는 상황까지 벌어질 수 있다.

프레스(Press)를 사용하여 부재의 모서리를 굽혀 플랜지(Flange)가 있는 브라켓(Bracket)을 제작하는 모습

프레스를 사용하여 철판(Plate)을 벤딩(Bending)하고 있는 모습

프레스를 사용하여 선체의 빌지(Bilge) 만곡부에 사용될 부재를 성형하고 있는 모습.

프레스를 사용하여 선미부 부재의 형상을 만들고 있는 모습. 사진 앞쪽의 완성된 부재에는 라인히팅으로 마무리 성형한 표시가 나있다.

라인히팅(Line Heating)으로 철판을 벤딩하는 모습.

대형 로라(Roller)를 사용하여 철판을 벤딩하는 모습.

현대화된 조선소의 자동 라인히팅 장비.

벤딩이 완료된 선체 외판에 사용될 철판의 모습

■ 벤딩 (Bending) - Frame Bending

	프레임 벤딩작업 모습.
	프레임 벤딩 작업 모습.

끝단을 벤딩해야하는 프레임을 기계적인 방법으로 벤딩하는 경우 기계에 물릴 수 있도록 마진을 두어야하며 이는 작업후 절단해야 하므로 재료의 낭비가 된다.

마진 없이 절단된 프레임을 라인히팅으로 프레임의 끝부분까지 벤딩한 모습.

종강도 부재(Longitudinal)를 라인히팅으로 벤딩하는 모습.

■ 벤딩 (Bending) - Line Heating

라인히팅 방식을 사용한 벤딩은 작업성 뿐만아니라 정밀도의 향상도 가져왔다.

선수 벌브(Bulbous Bow)의 모습. 프레스를 사용한 기계적인 벤딩을 사용하였을 때 작업가능한 치수의 한계 때문에 1,2,3 으로 표시된 3개의 Butt 접합부의 발생이 불가피하였다. 아래와 같이 라인히팅 방법을 적용하였을 때 2번 Butt 접합부를 없애는 것이 가능해 졌다.

라인히팅(Line Heating) 작업 모습.

라인히팅(Line Heating) 작업 모습.

템플레이트(Template)를 사용하여 곡면상태를 최종 점검하고 있는 모습.

라인히팅(Line Heating)으로 벤딩이 완성된 부재의 모습.

■ 소조립 (Piece Assembly)

절단/벤딩된 부재들(주로 소형)을 몇 개씩 용접하여 다음 단계에서 사용할 조립품을 만드는 작업이다.

절단된 부재들이 사용처 별로 파레트(Pallet)화 되어 조립공장으로 공급되어 진다.

그래비티(Gravity Feed Welding)를 사용하여 부재에 브라켓을 용접하는 모습.

용접으로 뒤틀림 변형이 생긴 부재를 뒤집어서 라인히팅으로 곡직(Fairing)작업을 하는 모습. 소조립 상태에서 곡직작업을 하는 것은 소조립 시수를 증가시키지만 블록조립에서 시수감소의 효과가 크고 품질의 향상에도 도움이 된다.

용접 직후 용접부를 청소하고 바로 페인트를 칠한 모습.

그래비티를 사용하여 한명의 용접사가 여러개의 용접부를 동시에 관리하는 모습.

플레이트를 이어 붙이는 작업.

프레임을 이어서 블록에서 사용될 길이를 만들고 있다

■ 중조립 (Sub Block Assembly)

플레이트와 프레임을 조립하고, 절단/벤딩된 부재 및 소조립 부재들을 부착하여 블록의 한 면을 이루는 패널을 만드는 작업이다.

대형 철판의 맞대기 이음을 취부(Fit-up)해 놓은 상태.

철판 위에 골재(Frame)를 용접하기 위해 가접해 놓은 상태.

자동 용접 설비를 사용하여 용접하고 있는 모습.

용접이 완료된 상태. 자동용접으로 용접부위가 균일하며 매끄럽다.

반자동(Semi Automatic) 용접기를 사용한 작업 모습.

그래비티(Gravity Feed Welding)로 작업하는 모습.

한쪽편의 용접작업이 완료된 후 반대편의 작업을 위해 패널(Panel)을 뒤집는(Turn Over) 모습.

턴오버후 작업성이 좋은 아래보기 자세로 용접작업이 진행되는 모습.

완성된 패널(Panel)이 블록조립장으로 보내지기 위해 준비된 모습.

■ 블록 조립 (Block Assembly) - 대조립

중조립품, 소조립품, 절단/벤딩된 부재 등을 종합하여 선체 공간의 한 구역을 조립하는 작업이다. 블록의 크기는 작업장의 설비능력과 작업의 효율성을 고려하여 설계단계에서 계획적으로 나누어 진다.

블록조립 공장내의 모습.

지그(Pin Jig)를 선체의 곡면에 맞추는 모습.

선저부 외판 위에 프레임을 취부한 모습.

탱크톱(Tank Top)을 아래로하여 조립된 모습. 여기에 외판을 취부한 후 턴오버하여 아래보기로 용접이 진행된다.

선미관(Stern Tube)블록이 작업되는 모습.

일부 철의장품이 블록 조립시 병행하여 작업된 모습.

용접의 자동화로 시수(Man Hour)를 줄이고 균일한 품질을 유지코자하는 노력이 블록조립에 로봇을 활용한 용접을 도입하게 되었다.

트랜스포터(Heavy Lift Transporter)로 블록을 이동하는 모습.

페이트 칠을 위해 도장공장으로 들어가는 블록의 모습.

■ Pre-Erection (P-E)

선박생산의 측면에서는 얼마나 경제적이며 효율적으로 공정을 개선하는가에 관점을 두어 발전되어 왔고, 이를 위해 어떻게 선대(Building Berth)나 건거(Dry Dock)에서의 생산기간을 줄여서 이의 회전율을 높이는가에 초점이 맞추어졌다.

선대나 선거에서의 생산기간, 즉 탑재공정을 단축시키는 근본적인 방법은 블록의 크기를 증대시켜 그 숫자를 줄이는 것이지만 여기에는 조립공정의 설비와 효율성을 고려해야 하므로 그 한계가 있다.

이러한 한계를 보완하기 위해 선탑재(Pre-Erection)방식이 적용되며, 이는 몇 개의 블록을 선대나 선거 부근의 육상에서 미리 조립하여 탑재할 블록의 크기를 대형화 하는 작업이다.

P-E의 적용은 탑재공정의 기간을 단축하는 효과와 함께 상대적으로 좋은 작업환경에 작업하게되는 잇점이 있지만, 탑재에 사용하는 크레인의 용량에 따라 블록의 대형화에 한계가 주어진다.

Double Bottom Block 과 Bilge Block 이 P-E 되는 모습.

선수 블록들이 P-E 된 모습.

■ 탑재 (Erection)

가장 일반적인 선미 기관실을 갖는 화물선의 경우 탑재의 진행은 선미에서 선수로 진행된다. 이는 기관실 구역이 작업량이 많고 그 위로 거주구역이 추가로 탑재되어야 하기 때문이다.

선미부 기관실 구역의 Tank Top Block 이 탑재되는 모습.

선미부 상갑판 블록의 탑재 모습.

선미에서 선수 방향으로 탑재가 진행되는 모습.

선수 블록의 탑재 모습.

선수 블록을 P-E 하여 탑재하는 모습.

거주구(Superstructure)를 탑재하는 모습.

■ 용접 (Welding)

강철로 건조되는 선박의 모든 부위는 용접을 통한 접합으로 이루어지므로 용접은 선박의 품질을 좌우하는 근본적인 작업이라고 할 수 있으며 그 중요성에 걸맞게 용접의 품질은 시스템적으로 관리되고 있다.

모든 선급(Classification Society)은 조선소가 적용하고자 하는 용접사양에 대한 용접 절차서 (Welding Procedure Specification, WPS) 와 그 절차서에 따른 용접 시편에 대한 시험결과 기록 (Procedure Qualification Record, PQR) 을 유지토록 규정하고 있으며, WPS 에 따라 작업이 가능한 용접사를 시험을 통해 확인하고 그 자격을 관리하고 있다.

조선소는 품질에 영향이 없는 범위 내에서 혹은 품질을 향상시키면서도 보다 효율적인 작업 방법을 개발해 내고자하는 노력을 지속적으로 기울이고 있다.

Shielded Metal Arc Welding (SMAW) 피복아크용접은 피복제를 입힌 용접봉과 모재사이에 전기아크에 의해 발생되는 열을 이용하여 용접하는 방식이다.

Sunmerged Arc Welding (SAW) 잠호용접은 대기로부터 아크를 보호하기 위해 용착부에 용제(Flux)를 호퍼에서 공급관을 통하여 공급하고, 용제속에 전극와이어를 송급하여 용접봉과 모재사이에 아크를 발생시켜 용접하는 방법이다

Gas Metal Arc Welding (GMAW) 가스금속아크용접은 소모성 전극 와이어를 일정한 속도로 토오치에 송급하여 와이어와 모재 사이에 아크를 발생시켜 용접을 하는 방법이다. 불활성 가스인 알곤이나 헬륨을 사용하는 경우에 Inert Gas Metal Arc Welding 또는 Metal Inert Gas (MIG) 라고 한다. 활성가스인 이산화탄소를 사용하는 경우에는 Active Gas Metal Arc Welding 또는 Metal Active Gas (MAG) 또는 탄산가스(CO2)용접이라 한다

Gas Tungsten Arc Welding (GTAW, TIG) 가스텅스텐 아크 용접에서는 비소모성인 텅스텐 전극과 모재 사이에 아크가 형성되며 텅스텐 전극주위로 불활성 가스인 알곤이나 헬륨이 주입된다. 용가재는 용접봉의 형태로 불활성 가스 시일드 보호막속으로 별도로 공급된다. 텅스텐이 전극의 역할을 하며 용접봉은 단지 용가재의 역할만 하므로 전류가 흐르지 않 는다.

■ 비파괴 검사 (Non-Destructive Test) - NDT or NDE

앞에서 언급한 바와 같이 용접의 품질은 WPS, PQR, Welder Qualification 등의 시스템으로 관리되고 있다. 그러나 이 시스템이 실제 작업 결과를 보장해 주지는 않기 때문에 어떠한 방법으로든 실물에 대한 검사를 시행할 필요가 있다.

가장 간편한 방법은 용접부를 육안으로 검사하는 것으로 통상 모든 용접부에 대하여 용접사 자신이나 생산부 감독자 그리고 QC요원 과 선주/선급 검사관 등이 일상적으로 사용하는 방법이다.

그러나 육안 검사는 용접부 내부나 미세한 표면 결함을 발견할 수 없는 한계를 가지고 있으므로 특별한 중요도를 갖는 부위와 결함이 의심되는 부위에는 아래에 기술된 비파괴 시험 방식을 사용하여 별도의 검사를 하게된다.

비파괴시험은 시험편에 적용하는 파괴시험(인장시험과 같은)에 상대되는 개념으로 제품을 손상시키지 않는 방법을 사용하는 시험을 의미한다

Dye Penetrant Test (PT) 액체침투탐상시험은 표면으로 열린 결함을 탐지하는 기법으로 침투액이 모세관현상에 의하여 침투하게 한 후 현상액을 적용하여 육안으로 식별하는 방법이다. 침투액, 세척액, 현상액 3종류의 스프레이를 사용한다. 용접부, 단조품 등의 비기공성 재료에 대한 표면 개구 결함 검출에 사용. 거의 모든 재료에 적용 가능함. 현장 적용이 용이, 제품의 크기 형상 등에 크게 제한 받지 않고, 장비 및 방법이 단순함.

Magnetic Particle Test (MT, MPI) 자분탐상시험은 검사대상을 자화시키면 불연속부에 누설자속이 형성되며 이 부위에 자분을 도포하면 자분이 집속되는 현상을 활요한 방법이다. 재료의 표면 및 표면 바로 아래에 있는 결함 검출에 사용. 강 자성체에만 적용 가능함. 장치 및 방법이 단순, 결함의 육안 식별 가능, 신속하고 저렴함.

Ultrasonic Test (UT) 초음파탐상시험은 초음파가 음향 임피던스가 다른 경계면에서 반사, 굴절하는 현상을 이용하여 대상의 내부에 존재하는 불연속을 탐지하는 방법이다. 용접부, 주조품, 압연품, 단조품 등의 내부 결함 검출 및 두께측정에 사용. 결함의 위치 및 크기 추정 가능하고, 표면 및 내부결함 탐상 가능함.

Radiographic Test (RT, X-Ray) 방사선투과시험은 투과성 방사선을 시험체에 조사하였을 때 투과 방사선의 강도의 변화 즉, 건전부와 결함부의 투과선량의 차에 의한 필름상의 농도차로부터 결함을 검출하는 방법이다. 용접부, 주조품 등의 대부분 재료의 내외부 결함 검출 필름을 보존할 수 있으므로 영구적인 기록 수단이 된다. 모든 종류의 재료에 적용가능하고, 표면결함 및 내부결함 검출 가능함. 방사선 안전관리 요구됨.

필름 판독기의 모습

■ 용골거치 (Keel Laying) 

예전의 선박건조방식은 아래 사진에서 보는 바와 같이 선저부 중안에 선수 선미간을 가로지르는 용골(Keel)을 거치하고나서 뼈대를 이루는 늑골(Frame)을 세우고 외판을 붙여나가는 순서를 취하였다.



용골을 거치하는 것은 실질적으로 선박의 형태를 잡아가는 시작점으로 큰 의미를 두어 무사한 작업을 기원하는 식을 거행하였다.

현재의 대형선 건조는 선체를 여러개의 블록(Block)으로 나누어 이들을 연결해 나가는 방식으로 진행되므로 실제로 용골을 거치하는 절차는 없지만 첫번째의 블록을 건조선대에 정위치 시키는 것을 상징적으로 용골거치(Keel Laying)라고 부르며 이는 탑재공정의 시작점이 된다.

아래는 골리아스 크레인으로 블록을 들어 Dry Dock 내의 건조위치로 이동시키는 모습을 순차적으로 보여주고 있다. Keel Laying 블록은 탑재 순서에 따라 정해진다.

■ 턴오버 (Turn-Over)  

블록조립은 제작된 부재들을 조합하여 선체의 한 구성부분인 블록을 만들어가는 과정이다. 이 과정의 마지막 부분에 형체가 갖추어진 블록을 뒤집을 필요가 있는데 이는 보다 좋은 용접자세를 확보하기 위함이다.

블록은 3차원 적인 형태의 매우 복잡한 구조로 되어 있고 모두 용접으로 접합되므로 용접의 품질과 효율의 확보가 생산성에 지대한 영향을 주고 있다. 따라서 품질과 효율이 떨어지는 위보기 자세의 작업위치를 블록을 뒤집어 줌으로 가장 용이한 아래보기 자세를 적용하여 작업할 수 있도록 해준다.

아래는 골리아스 크레인으로 블록을 Turn-Over 하는 과정을 보여주고 있다.  

■ Bulk Carrier (B/C) Ship, 산적화물선 (살물선) 개요

곡식, 석탄, 철광석 등과 같이 포장되지 않은 균질의 화물인 Bulk Cargo 는 선박의 동요로 인해 한편으로 기울어 졌을 때 화물이 무너져 내려 한쪽으로 쏠리면 원상복구가 쉽게 되지 않는 특성이 있어 선박의 중심이동을 초래하고 복원성에 악영향을 주게되어 전복의 위험을 유발하게 된다.

이러한 위험을  방지하기 위해 국제 해상 인명 안전조약(SOLAS)에서 Bulk Carrier 에 대한 선박구조를 규제하고 있고, 화물적재 시에도 화물의 무너짐 방지를 위해 화물창에 화물을 가득 채우거나 화물의 표면을 다른 포장화물로 덮는등의 방법을 사용한다.

Bulk Carrier 의 화물창은 상갑판에서 화물창 바닥까지 전체가 하나의 공간으로 뚫려 있는 Single Deck 형이며, 비중이 큰 철광석 과 같은 화물은 화물창을 하나씩 건너서 적재하는 Alternative Loading을 하기 위해 특별한 보강을 하기도 한다.

세계 여러 곳의 불특정 항구를 운항 대상으로하는 Handysize (대략 20,000~50,000 DWT) Bulk Carrier 는 대부분 Cargo Gear (Crane, Derrick 등의 양화장치) 를 설치하고 있고, 하역설비를 갖춘 특정 항구들을 운항하는 Capesize (대략 120,000~160,000 DWT) Bulk Carrier 는 Gearless 인 것이 주종이며, 그 중간 크기인 Panamax 급의 Bulk Carrier 들은 Geared 와 Gearless 가 혼재하고 있다

■ Dry Cargo (건화물)의 분류

Bulk Cargo	균질의 건화물로 포장되지 않은 것 - 곡식, 석탄, 철광석 등등
Break Bulk Cargo	묶음, 포장, 운반대(Pallet) 단위의 화물로 화물창에 고박 없이 차곡차곡 쌓을 수 있는 화물
General Cargo	컨테이너에 넣지 않은 포장 혹은 비포장된 일반화물
Project/Heavy Cargo	공장설비, 대형화물, 중량물 등의 일반적이지 않은 화물
Containerized Cargo	화물을 규격화된 컨테이너에 넣어 컨테이너가 운송화물의 취급 단위가 되는 형태의 화물
RoRo Cargo	화물자체에 바퀴가 부착되어 있어 크레인으로 들지 않아도 선박의 램프를 통해 이동하여 선적이 가능한 화물

Bulk Cargo - Grain	Break Bulk Cargo - Bale
Break Bulk Cargo - Pallet	General Cargo
Heavy Cargo	Project Cargo
Container Cargo	RoRo Cargo

이러한 다양한 화물의 운송에는 각각의 화물을 효율적이고 안전하게 운송하기 위해 화물 특성에 맞게 건조된 선박이 사용되고 있다.

그러나 한편으로는 선박운용의 유연성 확보를 위해 몇가지 다른 종류의 화물을 취급할 수 있도록 선박을 설계하는 것이 일반적이고 Bulk Carrier 도 그 상당 수가 Bulk, Break Bulk, General Cargo 등을 운송하도록 설계되고 있다.

■ Self Unloader Ship 개요

부두측으로부터  장비 및 인력의 도움 없이 본선 자체적으로 하역작업을 수행할 수 있는 선박을 Self-Unloader라고 한다.

이런한 선박은 중력에 의한 흐름이 가능한 Dry Bulk Cargo(철광석, 석탄, 석회석, 모래, 곡물 등등)를 수송하고 하역하는 설비를 갖추고 있고, 밤에 하역지에 도착하여 아침이 오기 전에 하역을 마치고 출항하는 형태로 북미의 오대호(Great Lakes) 연안에서 많이 사용된다.

선박의 설비는 하역(Unloading)용이며 화물적재(Loading)용으로는 사용되지 못한다.

■ Self Unloading System 개요

위 좌측사진에서 보는 바와 같이 화물의 적재는 항만의 설비된 컨베어벨트를 통해서 이루어 지고, 화물의 하역은 우측사진과 같이 본선에 장착된 컨베어시스템을 사용하여 이루어진다.

이러한 선박의 화물창은 화물이 바닥에 설치된 배출구로 잘 흘러내리도록 깔대기식의 경사진(hopper-sloped) 형태이다.

배출구로 흘러나온 화물은 화물창 아래에 설치된 컨베어벨트(Tunnel Conveyor Belt)로 떨어져서 선박의 한편으로 이송되고, 이는 다시 Loop 혹은 Inclined Conveyor Belt System 을 통해 갑판 위로 올려지며, Boom Conveyor Belt 는 이 화물을 접안지의 정해진 장소에 보내어 배출한다.

자료출처 American Steamship Company & Algoma Central Marine

■ Self Unloader Ship 적용 사례

접안시설이 없는 해변에 직접하역	붐을 활용하여 하역지에 넓게 펼쳐서 하역
트럭의 적재함으로 직접하역	다른 선박에 손쉽게 이적
사이로의 호퍼로 효울적인 직접하역	Covered Boom 활용하여 Dust-free 하역

■ Crude Oil Carrier Ship, 원유운반선 개요

액체를 용기에 담지 않고 선박의 화물창에 운반하도록 (Bulk 상태로) 설계된 선박인 Tanker 선 중에서 원유를 운반을 주목적으로 하는 선박을 말하며, 유전지역에서 선적하여 정유공장 지역으로 운송하는 역할을 하고 있다.

원유운반선 중에서 특히 해저유전의 원유를 생산하고 저장하는 FPSO 등으로 부터 해상에서 원유를 전달받아 육지의 터미널로 운반하는 선박을 Shuttle Tanker 라고 한다.

원유운반선은 운송효율을 높이기 위해 1950년대부터 그 크기가 대형화 하여 1960~1970년대에는 200,000 DWT을 상회 하는 VLCC(Very Large Crude Oil Carrier) 같이 큰 선박들이 많이 건조되었다.

이러한 큰 선박의 접안이 어려운 곳에서는 해상에서 적은 크기의 선박에 원유를 옮겨 실어 육지의 터미널로 전달하는데 이를 Lightering 이라고 한다.

원유운반선은 거의 단일종의 화물을 운송하므로 여러 종류의 화물을 운반할 목적으로 화물창을 여러 개로 분리하는 Product Carrier 나  Chemical Tanker 와는 달리 몇 개의 커다란 탱크만으로 화물창을 구성하고 있다.

■ Handysize 개요

전 세계의 어느 항구에라도 입항이 가능하도록 한다는 것을 기본적인 개념으로 하는 선박으로 전 세계 항구를 대상으로 선박을 운용하기 위해 비교적 낮은 수심에서도 항행이 가능 하여야 하고, 항만설비가 부실한 곳에서도 하역을 가능토록 하기위해 Bulk Carrier의 경우 본선에 하역장치(크레인)을 장착하는 것이 일반적 이다.

분류하기에 따라 10,000 ~ 35,000 DWT 혹은 25,000 ~ 43,000 DWT 의 Bulk Carrier, 20,000 ~ 35,000 DWT 의 Tanker 를 Handysize 라고 하며, 규모가 조금 더 큰 35,000 ~ 55,000 DWT 혹은 43,000 ~ 55,000 DWT의 Bulk Carrier, 35,000 ~ 50,000 DWT 정도의 Tanker선을 Handymax 라고 한다.

■ Handysize Ship 사례  - 27K Log/Bulk Carrier

Ship Name New Accord  Built 1996  Yard Hanjin, Korea

Principal  Dimensions	Loa x B x D x draft	167.00 x 26.20 x 13.80 x 9.90 m
Tonnage	GRT / NRT	16,498 MT / 9,670 MT
Daedweight	at summer draft	27,234 MT
Speed	at Designed Draft	14.10 knots
Grain Capacity	Total 35,387 cum, 5 Cargo Holds
Cargo Gear	4 sets of 30 ton Electro-Hydraulic Cranes
Hatch Cover	Folding, Hydraulical Operated
Main Engine	Output 7,450 PS	1 set

 자료출처 Pan Ocean

■ Handymax 개요

전 세계의 어느 항구에라도 입항이 가능하도록 한다는 것을 기본적인 개념으로 하는 선박으로 전 세계 항구를 대상으로 선박을 운용하기 위해 비교적 낮은 수심에서도 항행이 가능 하여야 하고, 항만설비가 부실한 곳에서도 하역을 가능토록 하기위해 Bulk Carrier의 경우 본선에 하역장치(크레인)을 장착하는 것이 일반적 이다.

분류하기에 따라 10,000 ~ 35,000 DWT 혹은 25,000 ~ 43,000 DWT 의 Bulk Carrier, 20,000 ~ 35,000 DWT 의 Tanker 를 Handysize 라고 하며, 규모가 조금 더 큰 35,000 ~ 55,000 DWT 혹은 43,000 ~ 55,000 DWT의 Bulk Carrier, 35,000 ~ 50,000 DWT 정도의 Tanker선을 Handymax 라고 한다.

■ Handymax 사례 - 47K Bulk Carrier

Ship Name Golden Rose  Built 1998  Yard Oshima Shipbuilding, Japan

Principal  Dimensions	Loa x B x D x d'summer'	185.73 x 30.95 x 16.40 x 11.758 m
Tonnage	GRT / NRT	25,807 MT / 16,061 MT
Deadweight	at summer draft	47,183 MT
Speed	at designed draft	14.30 knots
Grain Capacity	Total 58,999 cbm, 6 Cargo Holds
Cargo Gear	4 sets of 30 ton Electro-Hydraulic Cranes
Hatch Cover	Folding type
Main Engine	Diesel United 6RTA48T	1 set

자료출처 FRONTLINE

■ Panamax 개요

파나마 운하의 통행이 가능한 최대 크기의 선박을 Panamax 선이라고 부른다. (운하 통행 가능선 : 최대폭 32.31m, 최대흘수 12.04m 까지)  Panamax 선의 건조시 선폭을 32.2m, 계획 만재흘수를 12m 내외로 계획하게 되며 통상적  으로 60,000 ~ 75,000 DWT 정도의 선박이 이에 해당 된다.

Container 선은 약 4,000 ~ 4,500 TEU 정도의 선박이 Panamax 급이고 그 이하의 크기로만  건조되어 왔으나 1980년대 후반부터 Panamax 보다 큰 크기의 선박이 건조되기 시작하여 현재에는 5,000 ~ 7,000 TEU 급의 선박들도 다수 운항되고 있으며 이들을 Post-Panamax Container Ship 이라고 부른다.

Container 선이 대형화 되어가는 추세는 향후 14,000 TEU 까지 커질 것이라는 예측도 있으며 Panama 운하측에서도 이러한 추세에 맞추어 통행선박의 폭을 결정하는 Lock 의 크기를  늘리는 것을 검토하고 있다. 만일 그렇게 된다면 Panamax 선박의 크기도 다시 정의되어야 할 것이다.

 ■ Panamax Ship 사례 - 72K Bulk Carrier

Principal  Dimensions	Length(over all)	appx. 225.00m
	Length(beetween perpendicular)	216.00m
	Breadth(moulded)	32.24m
	Depth(moulded)	19.10m
	designed draft	12.20m
	scantling draft	13.896m
Deadweight	at designed Draft	appx. 62,000 MT
	at scantling Draft	appx. 72,700 MT
Speed	service speed on sesigned draft	appx. 14.5 knots
Capacity(100%  Full)	Cargo Hold (Grain)	appx. 85,700 M3
	Water Ballast Tank (Incl. Floodable Hold)	appx. 35,000 M3
No. of Cargo Hold		7
Complement		28 persons
Main Engine	MAN - B&W 6S60MC	1 set

■ Panama Canal Vessel Requiremet  - Size and Draft Limitations of Vessel

Maximum Length

(1) The maximum length overall including bulbous bow for commercial or non-commercial vessels acceptable for regular transit is 950 feet (289.6 m), except passenger and container ships which may be 965 feet (294.13 m) in overall length. Vessels transiting the Canal for the first time at an overall length exceeding 900 feet (274.32 m) are subject to the requirement of inspection and prior review and approval.	(1) 정기적인 통행을 하는 모든 선박은 선수 벌브를 포함한 전장이 289.6 m 까지 허용되며, 처음 운하를 통행하는 선박의 경우 전장이 274.32 m 를 초과하면 사전에 승인을 득해야 한다. 단, 여객선과 컨테이너선의 경우에는 전장 294.13 m 까지 허용될 수도 있다.
(2) The Maximum length for integrated tug-barge combination accepyable for regular transit is 900 feet (274.32 m) overall including the tug. A tug-barge combination must transit together as one unit with the tug supplying the propelling power.	(2) 예인선과 바지선의 조합체인 경우 예인선을 포함한 전장이 274.32 m 까지 정기적인 통행이 가능하며, 이 조합체는 반드시 하나의 단위체로 통행해야 한다.
(3) The maximum aggregate overall length for non-self-propelled vessels acceptable for transit is 850 feet (295.1 m), including accompanying tugs.	(3) 자항능력이 없는 선박들의 집합체는 동반하는 예인선을 포함하여 전장 295.1 m 까지 허용 된다.

Maximum Beam

(1)The maximum beam for commercial or non-commercial vessels and the integrated tug-barge combination acceptable for regular transit measured at the outer surface of the shell plate is 106 feet (32.31 m).	(1) 정기적인 통행을 모든 선박(예인선/바지선 조합체 포함)은 선체 외판의 두께를 포함한 선폭이 32.31 m 까지 허용 된다.
(2) Wider commercial vessels including integrated tug-barge combination up to a beam of 107 feet (32.61 m) may be permitted, with prior approval, to transit on a one-time delivery basis only if the deepest point of immersion does not exceed 37 feet (11.3 m) TFW(Tropical Fresh Water).	(2) 일회성 운송인 경우 수면하부 최저점이 열대담수에서 11.3 m 를 넘지 않는다면 선폭 32.61 m 까지의 상선(예인선/바지선 조합체 포함)의 통행이 사전승인을 조건으로 허용될 수 있다.
(3) The maximum beam for non-self-propelled vessels (other than integrated tug-barge combinations) acceptable for transit is 100 feet (30.5 m).	(3) 비 자항선(예인선/바지선 조합체 제외)은 선폭 30.5 m 까지 통행이 허용된다.

Maximum Height

The allowable height for any vessel transiting the Canal at any state of the tide is 190 feet (57.91 m) measured from the waterline to its highest point.

운하를 통행하는 모든 선박에 허용되는 높이는 조석에 관계 없이 수면에서 선박의 가장 높은 곳 까지 57.91 m 이다.

Maximum Draft

The maximum permissible draft for Canal transits has been set at 39 feet 6 inches (12.04 m) Tropical Fresh Water (TFW) at a Gatun Lake level of 81 feet 6 inches (24.84 m) or higher. [Gatun Lake density is 0.9954 gms/cc at 85oF (29.4oC).]

운하 통행을 위한 최대 흘수는 열대담수에서 12.04 m 이다. 이는 Gatun 호수의 수위(24.84 m) 와 농도 (0.9954 gms/cc at 29.4。C)를 기준으로 정해진다.

 자료출처 Panama Canal Authotity

■ Suezmax 개요

수에즈운하를 통행할 수 있는 최대 크기의 선박을 의미하며 통상적으로 만재한 상태에서 운하를 통행할 수 있는 120,000 ~ 160,000 DWT 정도의 탱커선을 표현하는 명칭으로 쓰이고, 분류하기에 따라서 Aframax 보다 크고 VLCC 보다 작은 120,000 ~ 200,000 DWT 의 탱커선을 총칭하기도 한다.

수에즈 운하 (길이 193 km) 는 파나마 운화와는 달리 운하 양측 (지중해 와 수에즈만)의 수위가 거의 같기 때문에 수위차를 극복하기 위한 수문의 설치가 필요 없으며, 운하의 대부분은 일방통행의 수로이고 몇군데의 교차지점과 호수지역에서 양방향 통행이 가능하다.

1869년 운하가 개통된 이래 주변국의 정치적인 상황 때문에 몇차례 폐쇄된 시기가 있었고 근래에는 3차 중동전쟁으로 인해 1967년 6월 폐쇄되었다가 1975년 6월에 통행이 재개되었다. 이 폐쇄 기간중에 중동지역의 원유를 수송하는 유조선들은 유럽이나 북미지역으로 가기위해 아프리카 대륙을 우회하여 운항을 해야 했으며 이러한 상황에서 선사들은 운송의 효율성을 높이기 위해 대형선박을 건조하여 투입하였고 그 결과로 VLCC (Very Large Crude Oil Carrier)가 탄생하였다.

 ■ Suezmax Ship 사례 - 150K Crude Oil Tanker

Ship Name Front Birch  Built 1991  Yard Daewoo, Korea

Principal  Dimensions	Length(over all)	267.00m
	Length(beetween perpendicular)	256.00m
	Breadth(moulded)	46.20m
	Depth(moulded)	23.80m
	designed draft	15.60m
	scantling draft	17.00m
Deadweight	at service draft	135,000 MT
	at scantling draft	152,000 MT
Speed	service speed on designed draft	appx. 15.5 knots
No. of Cargo Tank		7 Cargo + 2 Slop
Main Engine	B&W 6S70MC	1 set