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월간 Shipbuilding

선박의 육상건조 공법이란?

작성자: 운영자

조회: 29907 등록일: 2010-06-01

육상건조공법의 시작은 선박이 대형화되면서 Dry-Dock를 이용하여 건조하던 선박을 원가절감과 선대 활용의 일환으로 육상건조공법을 개발하게 되고 활용하게 되었다. 2002년에는 대한민국 10대 신기술에 현대중공업의 육상건조 공법 기술이 선정되기도 했다. 육상건조 공법이란 말 그대로 땅 위에서 배를 만든다는 것이다. 물위에 떠다니는 배를 육상에서 만드는 것은 태초에 처음 배를 만들 때부터 시작된 것이다. 물 위에서 배를 만드는 것 보다 땅 위에서 만들어서 바다로 가지고 나가는 것이 편해서 그렇게 했을 수도 있다. 사전적인 의미의 육상건조에 대해서 이해를 돕자면, 육상에서 건조한 선박을 통상적으로 Skid-Rail(육상에서 해상으로 이동할 때 운송 수단이 움직이는 장치)을 이용하여 반잠수식 바지선까지 이동 후 반 잠수식 바지를 해상으로 이동하여 해상에서 바지선을 잠수시켜 선박의 자체부력으로 부상하여 예인선을 통하여 선박을 진수하게 하는 공법을 의미한다. 육상건조 공법의 시작은 선박이 대형화되면서 Dry-Dock를 이용하여 건조하던 선박을 원가절감과 선대 활용의 일환으로 육상건조 공법을 개발하게 되고 활용하게 되었다. 2002년에는 대한민국 10대 신기술에 현대중공업의 육상건조 공법 기술이 선정되기도 했다. 육상건조 기술의 핵심 기술을 보면, 육상건조의 장점은 무엇이 있을까? 드라이 독(Dry dock)에서 제한적으로 건조할 수 있는 선박의 생산능력이 크게 증대된다. 기술적인 장점으로 보면, ‘장비 및 인력의 접근 용이’, 즉 접근성을 들 수 있다. 기존의 드라이독을 이용하게 되면 기본적으로 탑재라는 공정을 거쳐야 한다. 탑재를 하기 위해서는 골리앗 크레인을 이용하여야 하고 골리앗크레인의 능력에 따라 블록의 숫자가 정해진다. 하지만, 육상건조는 골리앗크레인 이외에도 트랜스포터, 모듈러 등의 새로운 운송능력을 가지는 장비를 이용하여 수백 톤에서 수천 톤까지 이동이 가능하기 때문에 골리앗 크레인의 권양능력을 능가하는 대형블록들을 만들 수 있다. 이는 곧, 경쟁력과 결부되는 이야기이다. 양적으로나 질적으로 드라이 독의 한계를 벗어날 수 있다는 점이 최고의 장점이라고 말할 수 있다. 그렇다고 해서 무조건적으로 육상건조가 바람직하다고 할 수는 없다. 육상건조를 위해서는 육상에서 건조된 선박을 해상으로 이동시키기 위한 여러 가지 방법들이 필요하다. 그 방법 중 하나는 슬라이딩 진수(slip way) 방법이 있다. 경사면을 통하여 배가 종방향 혹은 횡방향으로 미끄러져서 해수면으로 이동 후 바다에 뜨는 것이다. 짧은 이동거리와 단시간 내에 진수가 가능하다는 장점이 있다. 하지만, 준비하는 시간은 여느 방법과 별다른 차이가 없다. 다만, 초대형 선박의 경우 이 방법을 사용하지 않는다. 안정성의 문제로 인하여 모두들 비교적 안정적인 종진수나 횡진수를 사용하고 있다. 또 다른 하나의 방법은 플로팅 독을 이용하는 방법이다. 땅 위에서 만들어진 배를 바다 위에 떠있는 플로팅 독으로 이동시킨 후 플로팅 독을 반잠수시켜 배를 물위에 띄우게 된다. 시간이 오래 걸리긴 하나 안정적이고 작업공간의 효율화를 가져올 수 있는 장점이 있다. 무엇보다 종진수나 횡진수를 통하여 안전하다는 것이 큰 장점이다. 또한 Skid-Rail이 한쪽 방향으로 고정되어 있기 때문에 원하는 시간대에 언제든지 움직일 수 있다는 장점도 있다. 가장 대표적인 예를 들면, 현대중공업의 횡방향 진수 방식이 있다. 현대중공업은 선박을 육상건조 후 선박을 육상에서 들어 올려 반잠수식 바지에 횡방향으로 이동시킨 후, 바지선을 가라 앉혀 선박을 진수했다(사진 3참조). 현대삼호중공업은 2008년 11월경 160,000DWT를 육상에서 건조하여 진수에 성공했다고 한국기록원에 등재를 했다고 알고 있다. 성동조선해양은 그 다음 달인 12월에 170,000DWT급 선박을 육상건조 후 종진수하여 비공식적으로 현대삼호중공업의 기록을 갱신하기도 했다. 각 사별로 보게 되면 STX의 경우는 SLS(Skid Launching System)이라는 이름으로 또 다른 육상건조에 대하여 이야기를 하고 있다. 역시 일반적인 선박의 모습은 육상에서 건조한 후 약2개의 부분으로 나누어져 있는 선박의 블록을 유압으로 들어 올린 후 Skid-Rail을 통하여 종방향으로 플로팅 독으로 이동 -> 조립 -> 진수시키는 방법을 사용하고 있다. 통상적으로 40,000DWT ~ 80,000DWT급 선박 건조 시에 사용했다고 판단된다. 그 외 조선소들의 육상건조 형태는 다들 비슷하므로 언급을 피하겠다. 성동조선해양이 가지는 육상건조는 조금 다르게 표현된다. 성동조선해양은 조선소 설립 당시부터 육상건조 공법을 주력 건조방법으로 채택한 세계 최초의 대형조선소로, 유일하게 육상건조 공법만으로 선박을 건조하고 있다. 육상건조 세계 신기록도 보유 중인데(비공식) 2008년 12월 17일에는 170,000DWT의 선박 육상건조에 성공하였고(육상건조 세계 최대 선박, 길이 289.0m, 폭 45.0m, 높이 24.1m), 2009년 4월에는 선종의 모양 때문에 육상에서 건조되기 어렵다고 알려져 있던 컨테이너선을 세계 최초로 육상에서 건조하는데 성공하여(6,500TEU급 컨테이너선) 육상건조기술 개발의 선도적 역할을 수행하고 있다. 성동조선해양 육상건조 공법의 시작은 2007년 당시 파일럿 선종이었던 92,000DWT급 포스트파나막스의 종진수 성공부터였으며(육상건조 사상 세계 최초 완성된 선박의 종진수 성공), 성동만의 푸시풀 시스템(push_pull System:선박을 플로팅 독으로 이동하는 시스템)으로 진수 4시간이라는 최단시간의 기록도 가지고 있다(사진 4참조). 지금 현재도 유일하게 육상건조만을 통하여 선박을 건조하여 약 70여 척에 이르는 선박 진수에 성공하고 있으며 인도하고 있다. 이는 육상건조를 통한 생산성을 극대화한 실질적인 예로 육상건조 기술의 진수를 보여주고 있다. 예를 들면, 육상건조 시 좌측 블록처럼 조립이 다 된 상태에서도 탑재가 가능하지만 드라이 독에서는 우측처럼 각각 순서별로 탑재 후 조립을 해야 한다. 블록을 모아서 만들 때의 효율성과 즉시 응답성이 장점이라고 말할 수 있다. 현재 육상건조를 통하여 선박을 건조 중인 조선소는 국내외 거의 모든 조선소이며, 이는 초기 천문학적인 드라이 독 건설비용의 절감, 건설공기의 단축 등 많은 이점이 있어 대부분의 조선소가 도입하여 사용 중에 있다(그림 1참조). 하지만, 육상건조는 현재까지 약200,000DWT급의 선박까지만 건조를 할 수 있는 한계가 있어 그 이상의 초대형 선박이나 해양플랜트는 육상건조가 불가능 한 것으로 판단된다. 성동의 육상건조 공법 육상건조 공법은 육상에서 건조한 선박을 스키드 레일(Skid Rail)을 이용하여 안벽으로 이동, 계류된 반 잠수식 Floating Dock에 선적하고 이를 예인선으로 진수지역까지 이동시킨 후, 계류된 상태에서 Floating Dock을 잠수시켜 선박의 자체 부력으로 부상하여 선박을 진수하게 하는 생산 공법이다(사진 5참조). 육상건조 공법 관련, 성동의 주요 핵심기술 ▶GTS 공법(Gripper?Jacks Translift System) -방법:육상의 SKID RAIL 위에서 선박 전체(선체)를 조립한 후, 선체 아래 SKID RAIL을 따라 TRASTLE과 BOGIE TRAIN을 배치한 후 유압을 이용하여 선체를 LIFTING 한다. LIFTING 된 선체를 BOGIE TRAIN이 SKID RAIL을 따라 PUSH-PULL SYSTEM을 사용하여 종방향으로 이동하여 SKID RAIL과 같은 LEVEL로 계류된 반잠수식 FLOATING DOCK에 선체를 안착(LOAD-OUT). 예인선(TUG BOAT)를 이용하여 반잠수식 FLOATING DOCK를 진수 위치로 이동한 후, 반잠수식 FLOATING DOCK의 밸러스트탱크(BALLAST TANK)에 물을 넣어 가라앉혀(SINGKING) 선박을 진수(LAUNCHING)시킨다. -장점 ①선박 크기에 구애 받지 않고 Goliath Crane 아래 전체 공간을 모두 사용 가능 ②LOAD-OUT시, 필요 장비를 배치/이동이 용이 ③진수(LAUNCHING)시에 TENDEM BLOCK을 바닷물에 침수 시킬 필요 없으며, TENDEM BLOCK의 크기에 제한이 없음 ④선체를 FLOATING DOCK 이동시, 선체 바닥에 대한 도장 재작업이 필요 없음 ⑤BLOCK 작업시, Goliath Crane Capacity(용량)에 제한 없이 MODULER WORK METHOD가 가능 ⑥FLOATING DOCK를 이용하여, 주요 선박 건조 일정(EVENTS) 관리/감독이 용이 ⑦육상건조 야드를 블록 PE(Pre-Erection)장 또는 해양구조물 제작장으로 전환이 용이하여 설비의 운용 탄력성을 높일 수 있음 ⑧건조능력 향상으로 인도시기를 단축시켜 선박 건조 생산성을 높일 수 있으며, 선주가 요구하는 인도시기에 적극적으로 대응할 수 있는 이점이 있음 ⑨Series 호선간 Lead Time을 줄여 연간 건조척수를 늘일 수 있으므로 이를 위한 새로운 선적설비 및 선적공법의 개발, 선적공법의 단순화, 건조블록 대형화를 통한 탑재 최소화, 의장공정의 효율적 수행 등 생산기술 축적을 통해 보다 진전된 선박 건조기술 ▶PUSH-PULL 공법(Push - Pull System) 방법:RAIL-CLAMP와 유압실린더를 이용하여 중량물을 이동시키는 장치로서 LOAD-OUT시, 선수에서 선미까지 선체 하부에 종방향으로 좌우 일렬로 배치되는 유압실린더가 연동 작동하여 선체를 최소한의 마찰력으로 이동시킴 -장점 ①유압실린더를 선체 하부에 좌우로 일렬로 배치시킬 때, 프레임(FRAME)에 연결시켜 사용함으로써 선수에서 선미까지 동일한 힘으로 선체를 이동시킬 수 있음 ②유압실린더가연동 작용함으로써, 기존의 단독 작용 실린더에 비해 절반(1/2)의 힘으로 같은 중량의 선박을 이동시킬 수 있음 성동의 육상건조공법 조선소 설립 당시부터 독(Dock) 대신 육상건조공법을 주력 건조설비로 채택한 세계 최초의 대형 조선소로서 현재도 육상건조 공법으로만 선박을 건조하는 세계 유일의 조선소이다. 2008년 12월 170,000DWT(길이 289.0m, 폭 45.0m, 높이 24.1m) 벌크선의 육상건조에 성공함으로써(LOAD-OUT 시간:4시간) 재화중량 기준 세계 최대의 선박을 육상건조 공법으로 생산하는 등 사실상 육상건조기술 개발의 선도적 역할을 수행해 가고 있다(사진 5참조). 2007년 세계 최초로 육상에서 선박을 종방향으로 LOAD-OUT하는 방식을 개발한 데 이어 PUSH-PULL SYSTEM을 개발하여 기존 시스템보다 2배의 하중을 가진 선박을 25% 가량 빠른 속도로 이동시킬 수 있도록 하였으며, 현재 육상건조 선박 규모의 한계를 극복하기 위해 지속적인 연구개발을 수행하고 있다. 2009년 4월 세계 최초로 6,500TEU(길이 300.0m, 폭 40.0m, 높이 24.2m) 컨테이너선의 육상건조공법만으로 건조, 진수에 성공하였다(LOAD-OUT 시간: 4시간). 또한 2009년 2월, 육상건조 공법으로 생산한 선박 170,000DWT 벌크선을 진수한지 18일만에 인도하였는데 독 건조시 일반적으로 170,000 DWT 벌크선은 진수에서 인도까지 30~45일 소요되는데 비해 당사는 의장공정을 육상건조 과정에서 최대한 수행하여 독 건조 시에 비해 생산성을 극대화 한 것으로 육상건조 기술의 진수를 보여주고 있다(사진 6참조). 육상건조 공법의 향후 전망 선박의 육상건조공법은 통상적인 선박건조 전용의 독 또는 선대를 건설할 필요없이 기존의 의장안벽 시설을 이용하여 건조할 수 있기 때문에 건조공간만 있으면 어디서나 육상건조 공법을 적용할 수 있는 장점이 있으며, 또한 선박의 육상건조 공법은 선대나 독을 건설하는데 비해 초기 시설투자비가 적으며, 육상건조 기간 중의 건조효율은 전용 독 시설과 큰 차이가 없으나 육상건조 공법을 통해 조선소 전체의 운용효율을 높여 매출의 극대화를 꾀할 수 있고, 선주가 요구하는 인도시기에 적극적으로 대응할 수 있는 등의 이점이 있다. 이에 따라 향후에는 육상건조 기술을 바탕으로 한 선박 건조 공법이 표준으로 자리 잡으면서 독 공법에서는 필요치 않은 선적공정이 필수적으로 추가되는 바, 선적공정에 다른 생산 비용, 생산공수, 생산공기를 최소화하는 기술개발로 육상건조 공법의 생산성 향상이 더욱 두드러질 것으로 보인다. 또한 육상건조 공법은 연속 호선간 Lead Time을 줄여 연간 건조척수를 늘릴 수 있으므로 이를 위한 새로운 선적설비 및 선적공법의 개발, 선적공법의 단순화, 건조블록 대형화를 통한 탑재 최소화, 의장공정의 효율적 수행 등 생산기술 축적을 통해 보다 진전된 선박 건조기술로 혁신을 거듭해 나갈 것으로 전망된다.

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