†Corresponding author : 정회원, 1. 서 론
해양수산부 누리집 등록선박통계1) 자료에 따르면, 2022년 말 기준 정부에 등록된 선박(수상레저용 제외)은 총 73,401척이다. 이 중 어선이 64,385척, 상선이 9,016척으로 구성되어 있고, 어선의 약 93%에 해당하는 59,817척은 총톤수 10톤 미만의 소형어선이다.
대부분의 총톤수 10톤 미만 어선에서는 조업의 편의성과 갑판을 넓게 사용하기 위해 건조 시 선수에서 선미 갑판까지 상갑판 위에 약 50cm 높이의 목재 갑판을 추가로 설치하여 사용하고 있다. 이때 기존 상갑판 외벽에 설비된 방수구는 폐쇄하고 목재 갑판 위 외벽에 새로운 방수구를 설치하여 사용하는데, 상갑판의 방수구가 폐쇄될 경우 상갑판에 보이지 않는 웰(Well)을 형성할 수 있고, 웰의 침수에 의한 초기 경사와 목재 갑판의 중량 자체에 의한 횡메터센터 높이(GoM) 감소가 발생할 수 있어 선박 안전에 문제를 야기할 수 있다.
최근 표준어선형 선박에 총톤수에 포함되지 않는 선원 복지 시설 설치가 허용되면서 선박 무게 중심이 상승하고 있지만 소형어선의 복원성에 대한 연구2)가 많지 않고, 관련 설비 설치에 따른 안전성 검증은 미흡한 실정이다.
따라서 본 연구는 최근 발생한 어선 전복 사고를 중심으로 목재 갑판 설치 및 방수구 폐쇄 문제점의 근본 원인을 포함한 복원성 저해 요인을 분석하고, 목재 갑판을 대체할 방법 등을 제안하여 해양 사고 예방 방안을 마련하고자 한다.
2. 복원성 검토
2.1 어선의 제원
사고 선박은 2018. 9. 28. 건조된 총톤수 9.77톤의 강화플라스틱(FRP) 재질의 연안 통발 어선3)이다. 이 선박의 상갑판 아래는 선수 창고, 1∼5번 어창, 기관실(연료유 탱크 1번), 창고(연료유 탱크 2번), 1번(중앙) 및 2번 선미 탱크 순으로 구획되어 있다. 기관실 좌현에는 발전기실, 우현에는 냉각기실이 있으며, 두 공간 내부에는 기관실로 연결되는 케이블 및 배관 통로가 설치되어 있다.
이 선박의 계획만재흘수는 0.717m이고, 상갑판(Fig. 1. Blue line)에서 불워크(Bulwark, 이하 ‘난간’이라 한다)까지 높이는 약 1.2m이다. 그리고 조업 편의를 위해 선수부터 선미까지 상갑판 위에 약 0.4∼0.6m 높이의 아피통(Apitong) 목재 갑판(Fig. 1. Red line)이 설치되어 선체 중앙부를 기준으로 목재 갑판에서 난간까지의 높이는 약 0.65m이다.
어민들은 조업의 효율성 및 어구 손상 방지 등을 위해 이중 갑판을 설치하는데, 건조 시 선체와 같은 강화플라스틱 재질로 이중 갑판을 설치하게 되면 폐위된 면적이 총톤수에 포함되어 선복량 제한 규정을 위반하는 상황이 발생하기 때문에 편법으로 목재 갑판을 설치하고 있다.
이 선박은 해수면에서 목재 갑판 위 외판에 설치된 배수구 하단까지 높이가 약 0.55m에 불과하여 선체 횡경사 발생 시 배수구를 통해 목재 갑판으로 해수가 유입될 수 있으며, 해수면에서 난간까지의 높이는 약 1.35m이다.
이 선박의 어창 해치(Hatch)는 폐쇄 장치가 없는 강철 재질의 뚜껑을 덮어 놓는 형식이고, 어창 코밍(Coaming)이 목재 갑판 아래쪽에 위치하여 상갑판으로 유입되는 해수가 바로 배수되지 않으면 어창이 침수될 위험이 있고, 목재 갑판에서 기관실 출입구의 문턱까지 높이가 약 0.12m에 불과하여 선체 경사가 발생하면 난간을 넘어온 해수가 기관실 좌․우현 출입구(60cm⨯70cm)를 통해 유입되어 기관실이 침수될 수 있는 구조로 되어 있다.
2.2 전복사고의 개요
2023. 11. 20. 12:01시경, 선장 포함 6명의 선원을 태우고 출항한 사고 선박은 11. 21. 01:00시경 조업지인 한일중간수역에 도착하여 홍게 통발 2틀과 대게 통발 4틀을 작업하였다.
그러나 어획량이 적은 데다 기상까지 악화되자 대게 통발 1틀을 귀항하면서 다른 어장에 투승할 목적으로 좌현 목재 갑판에 적재한 채 조업지를 출발하였다.
당시 어구 고박 및 기관실 미닫이문 잠금 조치는 이루어지지 않았으며, 3∼5번 어창에는 약 50%의 해수가 적재되어 있었고, 선체는 좌현으로 약 1.0도 기울어진 상태였다.
이 선박은 침로 약 280도, 속력 약 8노트로 항행하면서 약 10∼14m/s의 남서풍과 파고 약 2∼2.5m의 너울성 파도를 좌현 선수로부터 약 60도로 받음으로써 난간을 넘어온 해수가 목갑판 아래의 상갑판으로 유입되어 좌현으로 선체의 횡경사가 가중되었다.
11. 22. 02:10시경 큰 너울성 파도가 선체에 부딪치면서 그 충격으로 기관실 미닫이문이 열리고 선체가 좌현으로 크게 횡경사하였으며, 어구가 좌현 난간 쪽으로 쏠리면서 방수구를 막아 해수가 원활히 배출되지 않음으로써 선체가 좌현으로 30도 이상 경사되면서 급격하게 전복되었다.
2.3 과적 여부 및 복원성 검토
2.3.1 과적 여부
이 선박은 길이 21.00m의 어선으로「어선복원성 및 만재흘수선 기준」적용대상(길이 24m 이상 어선)에서 제외된 선박이나 2021년 9월경 표준어선형으로 개조하면서 완성복원성계산서를 작성하였다.
공인된 완성복원성계산서의 어장발(Full load fishing gear condition) 기준을 바탕으로 과적 여부를 검토한 결과 사고 당시 총배수량은 35.905톤으로, 어장발 기준 총배수량 42.516톤보다는 6.611톤 적게 적재되었다.
따라서 과적 상태는 아니었으며, 만재 적재 시 TPC(흘수 1cm 증감에 상당하는 배수량) 값 0.715톤을 적용하면 만재흘수보다 약 9.3cm 적게 선적된 상태였다.
2.3.2 복원성 검토
이 선박은 3∼5번 어창에 해수가 약 50% 정도 적재된 상태에서 좌현 목재 갑판에 통발 약 1.00톤, 로프 약 0.18톤, 멍 약 0.06톤 그리고 조타실 앞 중앙 목재 갑판에는 멍 약 0.08톤을 적재하였다.
이때의 상태를 기준으로 복원성을 상태를 판단하고자 GoM 값을 계산하면 아래 Table 1과 같다.
「안전복지를 강화한 표준어선형에 관한 기준」제5조 제2항 제2호에 따르면, 어구 및 어획물 등의 적재 상태에 따른 표준재화 상태에서 자유표면효과(Free surface effect)를 고려한 배의 무게 중심으로부터 경심까지의 횡메타센터 높이(GoM)는 다음 식(1)에 따른 값 이상이어야 한다.
B는 「어선법」에 따른 배의 너비: 4.250m
D는 「어선구조기준」에 따른 배의 깊이: 0.850m
T는 사고 당시의 흘수: 0.602m
=1.525m
Table 1 계산 값에서 알 수 있듯이, 사고 당시 이 선박의 자유표면효과를 고려한 횡메타센터 높이가 2.041m로, 기준치 1.525m보다 0.516m가 높아 어선 복원성 기준을 충족하는 것처럼 보이지만 사고 당시 다음과 같은 상황이 전개되고 있었다면 복원성에 부정적인 영향으로 작용하였을 것이다.
이 선박은 해수면에서 방수구 하단까지의 높이가 약 55cm에 불과하여 조업 또는 항행 중 선체 횡경사가 발생하면 방수구를 통하여 목재 갑판으로 해수가 유입될 수 있다. 그러나 목재 갑판 위의 외판에 방수구를 새로 설비하면서 상갑판에 설비되어 있던 기존의 방수구를 폐쇄함으로써 상갑판으로 유입된 해수가 배출되지 못하는 상황이 발생하였다.
이 선박의 중앙부를 기준으로 상갑판에서 높이 약 32cm4)까지 해수가 가득 찬 경우, 상갑판에서 목재 갑판까지의 공간(15.91㎥) 중 어창 코밍 등을 제외한 나머지 공간(9.66㎥)에 채워진 해수 약 10톤과 목재 갑판 자체 무게 약 2톤을 더하면 약 12톤의 중량물이 상갑판 위에 적재된 상황과 유사하다.
따라서 Table 2과 같이 이 선박에 약 12톤의 중량물이 상갑판에 추가 적재된 것으로 가정하여 다시 복원성을 계산하면 횡메타센터(Transverse Metacenter)를 3.630m에서 2.743m로 감소시키고, 결과적으로 GoM이 2.041m에서 1.234m로 되어 0.807m 작아졌다.
즉 GoM이 40% 감소하는 결과를 초래함으로써 횡메타센터 높이 기준치 1.525m를 충족하지 못하게 되었다.
2.3.3 개조된 방수구 고찰
이 선박은 「총톤수 10톤 미만 소형어선의 구조 및 설비기준」제11조 제1항 규정에 따라 목재 갑판 위 좌․우현 난간 측면5)에 복원성을 유지하기 위하여 다량의 해수가 현측 난간을 넘어 갑판에 들어차면 짧은 시간에 배수가 될 수 있도록 한쪽 현의 방수구 면적이 0.259㎡ 이상, 양 현의 총면적은 0.518㎡ 이상 되어야 하며, 방수구 면적의 2/3는 배 길이(L)의 중앙으로부터 앞뒤 1/2의 범위 내에 배치해야 한다.
이 선박은 건조 당시 타원형 방수구가 총 16개(지름 11cm⨯너비 11cm⨯길이 34cm) 설치되어 방수구의 총면적이 0.57㎡로 규정을 충족했었다.
그러나 이 선박은 상갑판 위에 목재 갑판을 설치하면서 기존의 방수구를 폐쇄하고 양 현에 사각형 방수구(가로 34cm⨯세로 21cm) 각각 1개씩, 그리고 타원형 방수구(지름 10cm⨯너비 10cm⨯길이 20cm) 각각 5개씩 설치하였으나 사각형 방수구 2개(0.143㎡)와 타원형 방수구 10개(0.257㎡)의 총면적은 약 0.40㎡로 규정보다 부족하게 설치되었다.
그럼에도 이 선박은 어획물 등의 유실을 방지하기 위해 사각형 방수구는 덮개로 막아놓고, 타원형 방수구는 거름망을 부착함으로써 실제 방수구의 총면적은 0.014㎡로 규정의 약 2.7%에 불과하여 사실상 방수구의 기능을 하지 못하였다.
그뿐 아니라 이 선박의 방수구 높이가 해수면으로부터 약 55cm에 불과하여 항해 또는 조업 중 횡요 발생 시 해수가 방수구를 통하여 목재 갑판으로 유입되었을 때 바로 배수되지 않으면 상갑판으로 스며들게 되는데, 상갑판의 방수구를 폐쇄하였기 때문에 웰에 고인 해수량이 증가하게 되면 먼저 어창으로 유입될 개연성이 크다.
이러한 이유로 이 선박은 커다란 너울성 파도에 선체가 부딪치면서 많은 양의 파도가 난간을 넘어왔을 때 방수구 면적이 부족하여 해수가 바로 배출되지 못하고 횡경사된 좌현 목재 갑판 웰에 고임으로써 선체 횡경사가 가중되어 선체가 바로 복원되지 아니한 것으로 보인다.
이 선박이 직립상태에서 현단이 수면에 달할 때까지의 횡경사각(현단몰입각)의 80% 또는 16도 중 작은 각도(어선복원성 및 만재흘수선 기준 제9조)인 한계경사각은 ‘어장발(Full load fishing gear condition)’에서 2.6도이며, 흘수 0.602m에서의 현단몰입각은 약 6.1도 정도이다.
그러나 상갑판 위의 외판에 설비되어 있던 방수구를 폐쇄하고 상갑판으로부터 0.4∼0.6m 높이에 목재 갑판을 깔면서 목재 갑판 위의 외판에 방수구를 새로 설치하였으므로 현단몰입각이 변경되었을 것으로 추정된다.
따라서 선체가 좌현으로 15〜30도 경사할 경우 비대칭 화물 적재에 의한 횡경사식을 적용하여 계산하면 좌현 흘수는 약 0.57〜1.23m 증가하게 된다.
Lee, S. K(2019)의 식(2)에 따르면
(d' : 홀수, B: 너비, tanϕ: 경사도)
이 선박은 Fig. 3과 같이 해수면에서 목재 갑판 위 배수구 하단까지의 높이가 약 55cm에 불과하여 선체 횡경사가 약 15도 이상 발생하게 되면 배수구를 통하여 해수가 유입되면서 어창과 기관실이 침수되기 시작한다.
그런데 목재 갑판 자체의 무게에 해수 무게가 더해진 상태에서 어창과 기관실이 침수되어 선체 침하가 가중되었다는 점을 감안하면 해수면에서 난간까지의 높이가 약 1.35m이므로 15도 이상 경사되지 않아도 파고 약 1.5m 이상의 너울성 파도가 난간을 넘어오기에 충분하다.
따라서 이 선박은 큰 너울성 파도에 선체가 부딪칠 때의 충격으로 좌현 목재 갑판 위에 적재된 통발과 로프 등이 좌현 난간으로 쏠리면서 방수구를 막아 방수구 면적이 부족해졌고, 난간을 넘어온 많은 해수가 바로 배출되지 못하고 상갑판과 목재 갑판 사이에 고임으로써 선체 횡경사가 심화되어 복원성을 상실하였을 것이다.
3. 문제점 및 개선방안
3.1 목재 갑판 설치 시 문제점
3.1.1 배수 기능 저해
어창 해치 코밍(Hatch Coaming)이 목재 갑판 아래쪽에 위치하여 상갑판으로 유입되는 해수가 바로 배수되지 않고 유동하게 되면서 해수가 신속하게 배출되지 않음으로써 밀폐되지 않은 어창이나 기관실이 침수되어 전복되는 유사한 사고가 최근 동해해역에서 빈번하게 발생6)하고 있다.
3.1.2 선원의 추락 위험 상존
「총톤수 10톤 미만 소형어선의 구조 및 설비기준」제64조 제1항 제3호 나목 1)에 따라 총톤수 10톤 미만 소형어선은 불워크를 포함한 핸드레일의 높이를 70cm∼1m로 설치하여야 하나 목재 갑판을 설치할 경우 높이가 낮아지게 되어 규정에 부합하지 않는다.
3.2 개선 방안
이 선박의 경우처럼 상갑판으로 해수가 유입되어 목재 갑판 위까지 차게 되면 목재 갑판 자체 무게와 해수로 인하여 복원성을 상실하고 전복될 위험이 상존한다.
그러므로 조업의 효율성 및 어구 손상 방지 등으로 인하여 이중 갑판이 필요할 경우 선체와 같은 재질의 갑판을 설치하여야 하나 부득이한 경우에는 상갑판 웰의 침수 상황을 확인할 수 있도록 목재 갑판에 점검창을 설치하여야 한다.
또한 어선 검사 시 이중 갑판 설치 어선의 경우 상갑판에 적정한 방수구가 설치되어 있는지와 원활한 배수를 위한 법정 방수구 면적을 확인하고, 선원의 추락사고를 예방하기 위하여 핸드레일 높이를 확인하여야 하며, 만일 고정식 핸드레일을 설치하는 것이 어렵다면 지주를 조립식으로 설치하고 횡봉을 체인으로 대체하는 방법도 고려해 볼 수 있을 것이다.
따라서 목재 갑판을 설치할 경우「총톤수 10톤 미만 소형어선의 구조 및 설비기준」에도 부합하지 않고, 선박 전복 및 선원 추락 위험성 등이 상존하므로 해양 사고를 예방하기 위해서는 목재 갑판 설치를 금지하여야 한다.
그러나 현장에서는 조업의 효율성과 어구 손상 방지 등의 목적으로 이중 갑판의 필요성을 제기하고 있으므로 건조 시 목재 갑판 대신 돌출부(해치 코밍 등)가 없는 강화플라스틱 재질의 이중 갑판을 적용한 표준어선 설계도로 변경하여 보급하고 이중 갑판 설치로 인해 형성된 폐위면적을 총톤수에서 제외하여야 한다.
4. 결 론
4.1 연구 결과 및 결론
4.1.1 연구 목적 및 방법
본 연구는 최근 빈번하게 발생하는 소형어선 전복사고의 원인을 규명하고, 특히 목재 갑판 설치 및 방수구 폐쇄와 관련된 문제점을 분석하여 해양 사고 예방 방안을 제시하는 것을 목표로 하였다. 또한 본 연구는 2023년 11월 20일에 발생한 소형어선 전복사고를 중심으로 사고 선박의 제원, 적재 상태, 복원성 계산 결과 등을 분석하였고, 관련 법규 및 선박 안전 기준을 검토하여 다음과 같은 결과를 도출하였다.
4.1.2 연구 결과
목재 갑판의 설치에 따른 무게 증가 그리고 방수구 개조와 이에 따른 방수구 역할의 상실은 해수가 갑판으로 범람 시(flooding) 해수가 제때 배수되지 않는 해수 체류 현상을 일으키면서 선박의 경심(Metacenter)을 낮추고 무게 중심을 상승시켜 복원성을 감소시켰으며, 방수구 폐쇄에 따른 체류 해수는 배의 무게를 증가시켜 침수 속도를 가속화 하였다.
즉 목재 갑판 설치 및 방수구 폐쇄로 인한 해수의 체류는 결과적으로 복원성 기준을 충족하지 못하도록 했을 뿐 아니라 안전성을 크게 저해하여 전복사고에 이르게 하였다.
4.2 연구의 한계 및 기대효과
본 연구는 단일 전복사고를 중심으로 분석되었으므로 목재 갑판 설치 외에도 어선 안전에 영향을 미치는 다양한 요인에 기인한 종합적인 연구가 필요하다.
향후 연구에서는 다양한 어선 사고 사례를 분석하여 공통적인 원인을 도출하고, 이를 바탕으로 더욱 포괄적인 해결 방안을 제시하며, 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 목재 갑판 설치가 선박의 복원성에 미치는 영향을 정량적으로 분석하고, 어선 선주와 선원들의 의견을 수렴하여 현장의 문제점을 파악하고 개선 방안을 모색하는 등의 연구를 수행할 수 있다.
목재 갑판의 대체 및 방수구 설치 기준 강화를 통해 어선의 안전성을 향상시킬 수 있으며, 유사한 사고의 재발을 방지하고 해양 안전 문화를 정착시킬 수 있다.
또한 어업인의 안전 의식을 높이고 안전한 조업 환경을 조성할 수 있으며, 어선 안전 관련 법규 개정을 위한 기초 자료를 제공하여 더욱 안전한 어업 환경을 조성할 수 있다.
4.3 결론
4.3.1 연구의 시사점 및 정책 제언
본 연구 결과를 바탕으로 다음과 같은 시사점과 정책 제언을 제시한다.
① 목재 갑판 설치 금지: 소형어선의 안전을 위해 목재 갑판 설치를 금지하고, 기존에 설치된 목재 갑판은 철거하여야 하나 부득이한 경우에는 웰의 침수 상황을 확인할 수 있도록 목재 갑판에 점검창을 설치하여야 한다.
② 표준어선 설계 개선: 한국형 연근해 표준어선의 설계도에 돌출부가 없는 강화플라스틱 재질의 상갑판을 적용할 수 있도록 이중 갑판으로 인한 폐위면적은 총톤수에서 제외하는 등 규제를 완화하여 복원성이 우수하고 안전한 표준어선 설계도를 어민에게 보급해야 한다.
③ 방수구 기준 강화: 방수구의 면적과 위치를 명확히 규정하고, 정기점검 시 어선의 방수구 상태를 확인하여 방수구의 기능 유지 확보 및 불법 개조 행위를 단속해야 한다.
⑤ 어업인 대상 안전 교육 프로그램 개발 및 시행: 어선 선원들을 대상으로 복원성의 중요성과 안전한 조업 방법에 대한 교육을 강화해야 한다.
4.3.2 결론
본 연구를 통해 목재 갑판 설치가 소형어선의 안전에 심각한 위협이 된다는 것을 확인하였으므로 목재 갑판 설치와 방수구 폐쇄를 금지하도록 관련 규정을 강화하는 등의 정책적 노력이 필요하다.
그러나 현장에서는 조업의 효율성과 어구 손상 방지 등의 이유로 이중 갑판의 필요성을 제기하고 있으므로 기존에 설치된 목재 갑판을 철거하기 곤란한 경우에는 상갑판 웰의 침수 상황을 확인할 수 있도록 목재 갑판에 점검창을 설치하도록 권고하여야 한다.
또한 차세대 표준어선 설계도에 목재 갑판 대신 돌출부가 없는 상갑판을 적용할 수 있도록 이중 갑판으로 인해 형성된 폐위면적이 총톤수에서 제외하는 등 불합리한 규제를 완화할 것을 제안한다.
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