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22만 톤급의 초대형 여객선은 어떻게 물에 뜨고 앞으로 나아갈까? 배의 기본 원리부터 물의 저항을 줄이는 원리와 운항 기술 등 배에 담긴 과학 메커니즘을 알아본다. 배의 앞에 튀어나온 돌기는 무엇이며, 선저에 붙은 판의 역할은 무엇인지 알 수 있다. 높이가 아파트 21층에 달하는 크루즈선의 구조와 엔진은 물론 내부 시설, 기본배치도(평면도)까지 함께 살펴본다. 조선소의 모습을 생생한 사진으로 담아 배가 어떻게 만들어지는지 건조 과정도 알 수 있다. 배에 대해 막연하게 의문을 품어왔던 이들의 호기심을 해결해줄 것이다.

바다를 정복하는 자가 세계를 정복한다
거센 파도에 맞서는 배의 과학 메커니즘을 이해한다

하얀 물결을 일으키며 나아가는 배를 보며 낭만적이라 생각할 수도 있겠지만 실은 연비가 나쁜 상황이다. 배는 물의 저항을 줄이고, 추진기 효율을 높이며 가능한 한 작은 엔진으로 정해진 속도를 내야 한다. 폭풍우 속에서도 부러지지 않을 만큼 강해야 하고 뒤집어져서도 안 된다. 더불어 배는 빠르면서도 안전성과 경제성을 지녀야 하고, 최근에는 더욱 복잡해지는 환경 규제까지 고려해야 한다. 이처럼 배는 다양한 목적과 기준에 맞춰 설계되고 운항된다.
배는 무엇을 운반하냐에 따라 구조가 달라진다. 요트나 페리처럼 속도가 빨라야 하는 배도 있고 LNG선이나 크루즈선처럼 안전성이 우선시되는 배도 있다. 모든 배는 속도, 안전성 등 어떤 것에 중심을 두는지에 따라 그 구조가 달라지는 셈이다. 화물선은 곡물이나 원유, 가스 등 어떤 물질을 수송하는지에 따라서도 저장 탱크의 재료와 선박평형수의 구조가 다르다. 예를 들어 액화가스를 수송하는 배는 가스로 탱크 내부가 손상될 수 있기 때문에 단열 처리한 재료를 쓰고, 무거운 광석을 운반하는 배는 광석을 중심부에만 실어 무게 중심을 낮춘다. 배의 재료부터 구조, 복합적인 기술이 필요한 운반 과정까지 배의 과학 메커니즘을 살펴본다.

LNG선, RORO선, 카페리, 크루즈선
배의 목적에 따라 구조와 기술이 달라진다

배는 비행기와 에너지 효율을 비교하면 약 1,000배의 에너지를 아낄 수 있다. 하지만 다른 운송기관보다 에너지 효율이 높은 배에도 환경 규제가 점점 강해지고 있다. 또한 다양해지는 화물 종류와 기후변화 등으로 계속해서 새로운 배가 등장하고 있다. 배는 당대의 사회 · 경제적 요구를 모두 충족시키며 발전해왔다. 조선소의 일상을 바꿔놓은 ‘용접’부터 대형 선박을 만들 수 있게 한 ‘블록 건조법’의 발달, 포드 프로펠러, 사이드 스러스터 등 배에 적용되는 다양한 기술과 그 변화를 살펴볼 수 있다.
크루즈선은 여러 배 중에서도 더 다양한 기계와 설비가 필요한 배다. 세계 최대 크루즈선은 약 9천 명을 실을 수 있는 배로, 22만 톤급이다. 도시 하나를 옮겨놓은 크기로 숙박 시설부터 각종 오락 · 관광 시설도 갖추고 있다. 총 높이는 아파트 24층 높이에 달하며 길이 362미터에 폭은 66미터로, 축구장 3개를 붙여놓은 너비다. 거대한 배를 움직이는 엔진과 거센 파도에도 안전성을 유지하는 원리는 물론 기본배치도(평면도)까지 크루즈선의 오목조목을 들여다본다.

항해를 꿈꾸는 자들을 위한
배의 구조, 운항 기술, 조선소의 모습까지

《선박 구조 교과서》에서는 배가 물에 뜨고 앞으로 나아가는 메커니즘을 살펴본다. 배가 물에 뜨는 기본 원리부터 배의 종류, 내부 구조와 운항 원리를 들여다본다. 물에서 이동하는 배에는 큰 저항이 작용하는데, 배가 빨라지면 조파저항이 심해져 엔진 효율이 떨어진다. 이 조파저항을 줄이기 위해 구상선수를 만들고, 수면과의 마찰저항을 줄이기 위해 마이크로 버블을 만든다. 배가 받는 저항을 줄이면 연료 효율을 높일뿐더러 안전성도 확보할 수 있다. 이처럼 저항을 해결하는 구조 메커니즘과 슬래밍, 브로칭 등 거친 바다에 대처하는 운항 기술도 담겨 있다.
조선기술자, 항구의 기린 갠트리 크레인 등 조선소의 숨은 일꾼들은 물론 배가 만들어지는 조선소 현장을 담은 생생한 사진을 만날 수 있다. 이를 통해 설계 디자인 스파이럴부터 선형 테스트, 블록 건조법, 진수식, 선주검사까지 어떠한 과정을 거쳐 배가 탄생하는지 알게 된다. 또 입항 · 하역 · 재도장 작업 등 항구에서 펼쳐지는 다양한 작업도 살펴본다. 이 책은 배에 가졌던 막연한 궁금증을 해결해줄 것이다.

머리말 005

CHAPTER 1 배란 무엇인가?
01 수면 위에서 사람과 짐을 쉽게 운반하는 ‘배’ 014
02 무거운 배가 물에 뜨는 이유는 ‘부력’이 받쳐주기 때문이다 016
03 배가 지구를 구한다! 적은 에너지로 많은 화물을 옮기는 배 018
04 ‘리벳’에서 ‘용접’으로 진보한 조선 기술 020
05 대형 전용선을 효율적으로 건조할 수 있는 ‘블록 건조법’ 022
06 실제로 여러 가지 배를 운항하는 곳은 ‘선사’ 024
07 일본을 대표하는 선사 3사 ‘일본우선’ ‘상선 미쓰이’ ‘가와사키조선’ 026
08 일본에서 선주가 모여 있는 곳은 ‘에히메현 이마바리’ 028
09 세계 최대의 컨테이너선 운항회사는 덴마크의 ‘머스크라인’ 030
10 세계 최대의 크루즈 회사는 ‘카니발 크루즈 라인’ 032
│Ship Inside 01│ 배의 무게와 부피를 나타내는 ‘톤’ 034

CHAPTER 2 배의 종류를 살펴보자
01 여객선 ① 크루즈선 036
02 여객선 ② 카페리 038
03 여객선 ③ 고속 카페리 040
04 여객선 ④ 고속 여객선 042
05 화물선 ① 컨테이너선 044
06 화물선 ② 원유운반선 046
07 화물선 ③ 정유운반선 048
08 화물선 ④ 목재운반선 049
09 화물선 ⑤ 곡물운반선 050
10 화물선 ⑥ 광석운반선, 석탄운반선 052
11 화물선 ⑦ 액화가스 운반선 (LNG선, LPG선) 054
12 화물선 ⑧ 중량물 운반선, 모듈 운반선 056
13 화물선 ⑨ 자동차 운반선 (RORO선)Ⅰ 058
14 화물선 ⑩ 자동차 운반선 (RORO선)Ⅱ 060
15 화물선 ⑪ 냉장·냉동 화물선 062
16 어선 063
│Ship Inside 02│ 배의 속도는 왜 ‘노트’로 표시할까? 064

CHAPTER 3 크루즈선 속을 들여다보자
01 세계 최대급 크루즈선 건조에는 약 900억 원이나 들었다 066
02 배의 안전은 물론 승객의 즐거움까지! 068
03 프리덤 오브 더 시즈의 사양은 어느 정도일까? 070
04 포드 프로펠러를 작동시키는 시스템은 디젤 전기추진방식 072
05 4,934인분이나 되는 물은 강력한 증류기와 큰 청수 탱크로 확보한다 074
06 승객을 즐겁게 할 각종 시설이 준비되어 있다 076
: 프리덤 오브 더 시즈의 일반배치도
07 바깥쪽 객실과 안쪽 객실은 어떤 차이가 있을까? 082
08 햄버거부터 코스요리까지 다양한 식사를 즐길 수 있다 084
09 안쪽 객실의 결점을 해결한 독특한 방법은? 086
10 영화관·극장·카지노 등 승객을 즐겁게 하는 오락시설 088
11 안전하고 쾌적한 크루즈 여행은 많은 승무원의 도움으로 가능하다 090
12 승객과 승무원에게 필요한 일주일치 식재료 양은? 092
│Ship Inside 03│ 최신 착안 방법이란? 094

CHAPTER 4 배가 만들어지기까지
01 배는 주문생산으로 만들어지는 ‘하나뿐인 것’ 096
02 견적 의뢰부터 기본설계, 견적, 건조 개시까지 098
03 복잡한 구조 계산과 상세 설계를 신중하게 진행한다 100
04 강판 반입부터 절단, 용접, 가공, 블록 건조까지 102
05 건조한 블록을 운반해 선대나 독에 탑재한다 104
06 드디어 진수! 배를 선대에서 바다로 옮기는 순간 106
07 어려운 진수 작업이 필요 없는 ‘건식 독’ 108
08 선체, 기관, 전기로 나누어 이루어지는 의장 공사 110
09 시운전이 가까워진 최종 단계 : 선주검사와 선급검사 112
10 드디어 성능 테스트! 공식 시운전으로 실력 점검 114
11 시험을 통과한 후 떠나는 처녀항해 116
│Ship Inside 04│ 조선기술자가 되려면? 118

CHAPTER 5 배를 움직이는 기술
01 배를 움직이는 거대한 선풍기 ‘스크루 프로펠러’ 120
02 배는 비행기처럼 양력을 이용해서 나아간다 122
03 선박 엔진의 주류는 디젤 엔진 124
04 배는 어떤 종류의 연료를 사용할까? 126
05 배의 진행을 방해하는 물의 세 가지 저항 128
06 조파저항은 배가 빨라질수록 커진다 130
07 조파저항을 줄이는 방법 ① : 물결 간섭현상을 만드는 구상선수를 만든다 132
08 조파저항을 줄이는 방법 ② : 선체를 가늘고 길게 만들면서도 안정성을 확보한다 134
09 마찰저항을 줄이는 방법 : 표면적을 줄이거나 마이크로 버블로 공기층을 만든다 136
10 조와저항을 줄이는 방법 : 박리를 피하도록 선미를 유선형으로 설계한다 138
11 ‘모형실험’으로 물의 저항을 연구하고 컴퓨터 시뮬레이션도 실시한다 140
│Ship Inside 05│ 이지스함은 어떤 배? 142

CHAPTER 6 배의 구조 강도
01 파괴란 무엇인가 : 원래대로 돌아가는 변형, 돌아가지 않는 변형 144
02 재료는 몇 가지 패턴에 따라 파괴된다 146
03 배 중앙부에 굽히려는 힘이 가장 크게 가해진다 148
04 종강도는 굽힘 모멘트를 이겨내야 한다 150
05 편중된 적재는 배를 파괴하는 원인 중 하나 152
06 선수 부분은 금속피로에 신경 써야 한다 154
07 배에는 선체를 진동시키는 여러 힘이 작용한다 156
│Ship Inside 06│ 순식간에 배를 두 동강 내는 취성 파괴 158

CHAPTER 7 배의 운항 기술
01 거친 파도 속의 운항은 위험한 현상으로 가득하다 160
02 공진 횡동요가 복원력 소실각에 도달하는 것을 방지해야 한다 162
03 배가 단숨에 전복될 정도로 무서운 브로칭 164
04 뱃멀미하기 쉬운 배와 그렇지 않은 배, 뱃멀미하기 쉬운 위치와 그렇지 않은 위치 166
05 흔들림을 감소시켜 뱃멀미의 불쾌함을 줄인 고속선 168
06 안전한 항해를 위해 항상 최단 거리로 운항하지는 않는다 170
07 큰 배가 작은 방향타로도 잘 움직이는 이유는? 172
08 방향타를 조종하는 타륜의 변화 : 큰 타륜에서 작은 조이스틱으로 174
09 스크루 프로펠러는 긴급정지하기 어렵다! 176
10 특수한 추진기를 탑재해 방향타가 없는 배도 있다 178
11 방향타가 작동하지 않는 저속에서 배를 조종하기는 어렵다! 180
│Ship Inside 07│ 비행기 용어는 선박 용어로부터 182

CHAPTER 8 배가 맡은 임무의 중심은 항구
01 선적항은 배의 호적! 국적선은 감소하고 있다 184
02 자연을 활용한 양항, 사람이 만들어낸 양항 186
03 항구에서 크게 단축된 화물 하역 시간 188
04 ‘기린’이 늘어선 컨테이너 부두에는 광대한 하치장이 펼쳐진다 190
05 운반과 관리 설비를 모두 갖춘 컨테이너 부두 192
06 자동차가 주행해서 그대로 들어가는 RORO선 194
07 차를 가득 실어도 절대 서로 부딪히지 않는 비밀은? 196
08 산적화물을 효율적으로 하역하는 데 필요한 여러 설비 198
09 배의 입항 가능 여부는 항구 수심에 달려 있다 200
10 에어 드라프트가 높은 선박은 낮은 다리를 통과하지 못한다 202
11 거대한 선체를 안벽에 부딪치지 않고 정지하는 고도의 테크닉 204
12 도선사를 배까지 실어 나르는 파일럿 보트 206
13 다음 항해를 위한 연료·물·식품을 보급한다 208
│Ship Inside 08│ 환경에 대한 부담을 꾸준히 줄이는 항구 210

CHAPTER 9 배가 쉬는 곳
01 배의 정기 점검과 수리는 안전 운항을 위한 필수 조건 212
02 선저 청소와 재도장은 배의 연비 향상에 중요하다 214

참고 문헌 216
찾아보기 217