Arctic Operation 대한조선학회 춘계학술대회대한조선학회 춘계학술대회20112011 년 년 66 월 월 22 일일 (( 목목 )-3)-3 일일 (( 금금 ), ),

BEXCO(BEXCO( 부산부산 ))

한국선급 연구원 강호근김기평김대헌

극지 선박용 극지 선박용 항해장비의 항해장비의 WinterizationWinterization 을 을 위한 시험평가 조건 및 절차에 관한 연구위한 시험평가 조건 및 절차에 관한 연구

Arctic Operation

3. 항해장비의 Winterization 을 위한 시험평가 조건 및 절차

4. 결론

2. IMO 동향 및 북극해 관련 규정

1. 연구배경 및 목적

5. 기타사항

목차목차

Arctic Operation

Greenland

North-west passage

Northern Sea Route (NSR)

CanadaRussia

Korea

Japan

FinlandIceland

Norway

U.S.A(Alaska)

Beaufo

rt Sea

East Siberian Sea

ArcticOcean

Gre

enla

nd S

ea

Norweg

ian

Sea

Baffi

n Ba

y

AtlanticOcean

Kara SeaLa

pte

v Sea

Bering Sea

Chukchi Sea

Baren

ts S

ea

BalticSeaDenmark

─ Oil & Gas

─ Zinc & Coal

─ High Grade Iron Ore

─ Nickel & Copper

China

북극해 자원탐사 및 개발 현황

탐사 및 영해에서의 개발 진행

북극해의 풍부한 수산자원

선진국들의 연고권 주장

각국의 경쟁적 북극해 탐험 및

과학실험

북극해 관광 자원 활용

온난화 지속에 따른 극지방의

해빙의 소멸

북동항로보다 더 짧은 항로 이용

북극해는북극해는 ??

Arctic Operation

빙해선 관련 주요 규정

빙해에 인접한 국가 및 선급들 각국이 보유

(1) FSICR(Finnish-Swedish Ice Class Rules)

(2) CASPPR(Canada Arctic Shipping Pollution Prevention Regulations)

(3) Ice Rules of RMRS(Russian Maritime Register of Shipping)

북극해 관련 규정북극해 관련 규정

2000 년 이후의 움직임

▪ IMO 및 IACS 를 중심으로 범용적인 적용기준 제정

▪ 남극을 포함한 극지해역에서의 강제화 규정의 제정 작업 중

▪ 빙해인접 4 개국 ( 핀란드 , 캐나다 , 러시아 , 노르웨이 ) 이 규정 제정 작업을 주도

Arctic Operation

Greenland

North-west passage

Central Arctic Ocean Route

Northern Sea Route (NSR)

CanadaRussia

Korea

Japan

SwedenFinland

Iceland

Norway

U.S.A(Alaska)

Beaufo

rt Sea

East Siberian Sea

ArcticOcean

Gre

enla

nd S

ea

Norweg

ian

Sea

Baffi

n Ba

y

Kara SeaLa

pte

v Sea

Bering Sea

Chukchi Sea

Baren

ts S

ea

Baltic Sea

Denmark

※ Baltic Rules (FSICR)

※ DnV Rules

※ RS Rules (RMRS)

※ CASPPR

※ ABS Rules

※ LR Rules

※ KR Rules

※ NK Rules

※ GR Rules※ BV Rules※ RINA

Rules

※ CCS Rules

IMOIMO

Guidelines for ships operatingin Arctic Ice Covered Waters

IACSIACS

Polar Class Rules based on IMO Guidelines

Harmonization of Ice Class

All Classifications follow FSICR

but RS

국제적 규정 통일화 동향국제적 규정 통일화 동향

Arctic Operation

IMO

1993 년 : Guideline 제정작업 (OWG(Outside Working Group))

2002 년 : Guidelines for Ships Operating in Arctic Ice Covered Waters

2009 년 : Guidelines for Ships Operating in Polar Waters

2010 년 : Polar Code 제정 작업 수행 (2012 년 완료 예정 )

IACS

1996 년 : IACS Ad-Hoc Group PSR(Unified Requirements for Polar Ship) IACS Member, Non-IACS working member

2008 년 : IACS UR-I

국제적 규정 통일화 동향국제적 규정 통일화 동향

Harmonization of Polar Shipping Rules

ClassWinterization Rules

IMOPolar Code

IACSUR’s Polar Ships

EnvironmentalProtection EP

Ice Class Rules

National Administration requirements

Part AConstruction Requirements

Part BEquipment

Part COperational

UR I1Polar Class Description and

ApplicationUR I2

Structural RequirementsUR I3

Machinery Requirements

Arctic Operation

Winterization: Winterization: notationnotation

Winterization notation ( 저온 및 착빙 방지 대책 )극해 지역을 운항하는 선박의 각종 안정 장비나 설치의 운용 , 선원들의 안전을 위해 고려하는 기술적인 조치를 의미하며 , 다음과 같이 구분함

▪ 착빙 방지 대책 (Anti-icing) ▪ 제빙 대책 (De-icing) ▪ 보온대책 (Insulation) ▪ 저온 적합 재질 (Material) 선정

현재까지 강제적인 국제 규정은 없는 상태이며 , 선주 /선급 /조선소간의 협의를 거쳐 적용여부를 결정하고 있음

의장 및 기자재에 대한 Winterization 은 Category I 및 II 로 로 나누어 적용

Concept of winterization

Arctic Operation

평가 및 절차평가 및 절차

Mechanical tests for:

detection of resonance frequencies;

vibration resistance;

vibration strength;

shock strength;

shock resistance;

resistance to motions;

resistance to prolonged inclinations

Environmental tests for:

heat stability;

cold endurance;

exposure to temperature changes;

resistance to hoarfrost and dew after thawing;

resistance to salt mist;

resistance to solar radiation;

fungus resistance

기계적 · 환경적 기자재 시험시 요구되는 항목

Arctic Operation

Navigational Aids

Radars and radar plotting aids (EPA, ATA or ARPA)

Radio navigation system receivers Magnetic compasses, transmitting

heading device Gyrocompasses Logs for measuring speed Echo sounders Heading control systems/Ship’s track

control systems Integrated navigation systems (INS) Ship control desks Gyromagnetic, electromagnetic

compasses and directional Gyros Unified timing system

Navigational Aids

Electronic chart display and information system (ECDIS)

Rate-of-turn indicators Shipborne automatic identification

system (AIS) Voyage data recorder Sound reception system

대상 항해장비 목록

평가 및 절차평가 및 절차

Arctic Operation

Nos.

Properties of equipment to be checked during the tests

Equipment intended to be installed on board ship

in internal spaces

on open deck

immersed in

water

123456789

101112131415161718

ProtectionVibration resistance and resonanceVibration resistance on one frequencyShock resistanceResistance to rolling and pitchingWind resistanceHeat stabilityCold enduranceResistance to hoarfrost and dewResistance to moistureCorrosion resistanceFungus resistanceElectromagnetic compatibility (EMC)Magnetic compass safe distanceElectromagnetic radio-frequency radiationEmission from visual display unit (VDU)X-radiation levelAcoustic noise level

++++

+++++─

++++─

+++─

++++++++++++

++++

++++++

+++++

+++─

++++++++++─

++++

+++++─

++++──+─

++─────

항해장비에 대한 성능시험 범위

+: test of pilot sample; ++: tests of pilot sample, tests of prototype+++: test of pilot sample, prototype of products in case of stable production

평가 및 절차평가 및 절차

Arctic Operation

일반 환경 조건

온 도 : 25±10℃ 상대습도 : 60±30% 대기압력 : 96±10 kPa

기준 환경 조건

온 도 : 20±2℃ 상대습도 : 65±2% 대기압력 : 96±10 kPa

환경조건

기준환경 조건의 유지가 어려울 경우 일반환경으로 변경 가능 단 , 변경된 조건에 대한 세부적인 내용 기록 필요

평가 및 절차평가 및 절차

Arctic Operation

1. Installation of equipment on vibration bench, switching-on and measurement of parameters

공진주파수범위 : 2-100 (Hz) 진폭 : ±1.0 (mm) 가속도 : 7 (m/s2)

공진점이 없을 때에는 가속도 7m/s2 의 진동을 30Hz 로 120 분 동안 가하여 내구시험을 행함 공진점이 있을 때에는 공진을 피하기 위하여 필요한 조치를 하고 다시 주파수 소인시험 (frequency

sweep test) 을 행하거나 공진주파수에서의 진동을 90 분 동안 가하여 내구시험을 행함 . 다만 , 개별 주파수 시험 대신에 소인시험이 실시되고 또한 여러 개의 공진점이 서로 근접하여 있는

경우에는 소인시험을 120 분간 수행

2. Holding of the equipment in vibration condition within the prescribed frequency range in three mutually perpendicular directions:

Frequency range of the vibration bench platform oscillation, Hz Amplitude for frequencies from 2 Hz to 13.2 Hz, mm Acceleration for frequencies from 13.2 Hz to 100 Hz, m/s2

3. Measurement of parameters during the tests

4. Removal of the equipment from the bench, measurement of parameters, switching-off and examination

Vibration resistance 및 resonance 에 대한 평가 및 절차

평가 및 절차평가 및 절차 : : 항해장비의 기계시험항해장비의 기계시험

Arctic Operation

1. Installation of equipment on shock bench, switching-on, measurement of parameters and switching-off

충격주파수 : 40-80(shock/min) 가속도 : 10 (m/s2) 충격펄스 지속시간 : 10-15(ms) 총 충격회수 : 1000 회 이상

충격실험은 세가지로 분류된다 . 단일구성대 (bench) 에서는 3 축방향으로 행하며 , 이중구성대(bench) 에서는 2 축방향으로 행하며 , 삼중구성대 (bench) 에서는 하나의 작용점에 대해서 시험을 행함 .

충격대에서의 시험은 규정에 적합한 Shock-mounts 와 함께 실행되어야 함 . 충격시험이 경사진 곳에서 이루어 진다면 규정에 적합하도록 Shock-mount 는 고무로 대체되거나

다른 방법이 고려되어야 함 .

2. Holding of equipment in in jarring condition in three mutually perpendicular positions in turn on the shock bench:

Shock frequency of the shock bench platform, shock/min Acceleration, m/s2

Duration of shock pulse, ms Total number of shocks

3. Removal of the equipment from the bench, switching-on, measurement of parameters, switching-off and examination

Shock resistance 에 대한 평가 및 절차

평가 및 절차평가 및 절차 : : 항해장비의 기계시험항해장비의 기계시험

Arctic Operation

1. Installation of equipment on bench in normal operational position, switching-on, measurement of parameters and switching-off

바람속도 : 60(m/s) 각각의 방향에 대한 지속시간 : 5(min)

테스트 동안 , 장비는 작동되지 않는 상태여야 하며 , 시험결과 손상이 없으면 통과하는 것으로 간주됨

2. Air flowing of the equipment from eight horizontal directions, in turn, every 45 s with a specific velocity:

Air flow velocity, m/s Duration of the tests in each of the eight directions of the air flow, min

3. Cessation of air supply, switching-on, measurement of parameters, switching-off and examination

Wind resistance 에 대한 평가 및 절차

평가 및 절차평가 및 절차 : : 항해장비의 기계시험항해장비의 기계시험

Arctic Operation

Heat stability 에 대한 장비 평가 및 절차1.Installation of equipment in heating chamber, switching-on and

conditioning under standard environmental condition

2.Measurement of parameters under standard environmental conditions

3.Temperature elevation in the chamber up to the working temperature

5.Measurement of parameter at the working temperature and switching-off

4.Conditioning of the equipment at the working temperature

6.Temperature elevation in the chamber up to the limiting temperature

9.Conditioning of the equipment under standard environmental mental condition

11.Measurement of parameters under standard environmental conditions, switching-off and examination of the equipment

0.2 ~ 2 (hr)

Temp. elevation rate: 0.5~3(℃/min) Working temp.: 55±3(℃) Relative humidity(%): not more than 20 10~16 (hr)

7.Conditioning of equipment at the limiting temperature

8.Temperature drop in the chamber down to the standard temperature

10-16 (hr)

2 ~ 6 (hr)

10.Switching-on and conditioning of the equipment under standard environmental condition 0.2 ~ 6 (hr)

In internal spaces

On open deck

0.2 ~ 2 (hr)

10~16 (hr)

10-16 (hr)

2 ~ 6 (hr)

0.2 ~ 6 (hr)

평가 및 절차평가 및 절차 : : 항해장비의 환경시험항해장비의 환경시험

Temp. elevation rate: 0.5~3(℃/min) Working temp.: 55±3(℃) Relative humidity(%): not more than 20

Temp. elevation rate: 0.5~3(℃/min) Working temp.: 70±3(℃) Relative humidity(%): not more than 20

Temp. elevation rate: 0.5~3(℃/min) Working temp.: 70±3(℃) Relative humidity(%): not more than 20

Temp. drop rate: 0.5~3(℃/min)

Temp. drop rate: 0.5~3(℃/min)

Arctic Operation

Cold endurance 에 대한 장비 평가 및 절차1.Installation of equipment in heating chamber, switching-on and

conditioning under standard environmental condition

2.Measurement of parameters under standard environmental conditions and switching-off

3.Temperature drop in the chamber down to the working temperature

5.Switching on, Measurement of parameter at the working temperature and switching-off

4.Conditioning of the equipment at the working temperature

6.Temperature drop in the chamber down to the limiting temperature

9.Conditioning of the equipment under standard environmental mental condition

11.Measurement of parameters under standard environmental conditions, switching-off and examination of the equipment

0.2 ~ 2 (hr)

10~16 (hr)

7.Conditioning of equipment at the limiting temperature

8.Temperature elevation rate in the chamber up to the standard temperature

2 (hr)

3 ~ 4 (hr)

10.Switching-on and conditioning of the equipment under standard environmental condition 0.2 ~ 2 (hr)

0.2 ~ 2 (hr)

10~16 (hr)

2 (hr)

3 ~ 4 (hr)

0.2 ~ 2 (hr)

In internal spaces

On open deck

평가 및 절차평가 및 절차 : : 항해장비의 환경시험항해장비의 환경시험

Temp. drop rate: 0.5~3(℃/min) Working temp.: -15±3(℃) Relative humidity(%): not more than 20

Temp. drop rate: 0.5~3(℃/min) Working temp.: -15±3(℃) Relative humidity(%): not more than 20

Temp. drop rate: 1~2(℃/min) Limiting temp.: -60±3(℃)

Temp. drop rate: 1~2(℃/min) Limiting temp.: -60±3(℃)

Temp. elevation rate: 0.5~3(℃/min)

Temp. elevation rate: 0.5~3(℃/min)

Arctic Operation

1. Installation of equipment into a cold chamber and conditioning in switched-off state

Temperature : -20±5 (℃) Duration : 2(hr)

항해장비가 서리와 이슬에 노출되는 경우 , 본 검사를 수행하여야 하며 , 방수가 되는 장비의 경우 검사를 수행하지 않아도 됨 .

실험결과 장비의 정상작동 및 손상이 없으면 통과하는 것으로 간주됨

2. Removal of equipment from the chamber, switching-on and conditioning under normal environmental conditions. Immediately after switching-on and at 30-60 min intervals parameters of the equipment shall be measured

3. Switching-off and examination

Hoarfrost and dew 에 대한 평가 및 절차

Duration of conditioning: 3 (hr)

평가 및 절차평가 및 절차 : : 항해장비의 환경시험항해장비의 환경시험

Arctic Operation

Moisture 에 대한 장비 평가 및 절차

1.Installation of equipment in a moisture chamber, switching-on and conditioning under standard environmental condition

2.Measurement of parameters under standard environmental conditions and switching-off

3.Rise in the temperature and relative humidity in the chamber up to the working temperature ones, h

5.switching-on, measurement of parameter at the working temperature and relative humidity

4.Conditioning of equipment at working temperature and relative humidity

6.Decrease of temperature and humidity in the chamber until the standard environmental conditions are reached

0.2 ~ 2 (hr)

3±0.5 (hr) Working tem. : 40±2(℃) Working relative humidity: 95±3 (%) 10~16 (hr)

7.Measurement of parameters under standard environmental conditions, switching-on and examination of equipment

1 (hr)

방수 장치가 되어있는 장비를 제외한 모든 전자장비는 습도저항 검사를 실시해야만 한다 . 검사는 작동을 위해 정기적으로 시동을 걸 때 실시

시험결과 장비의 정상작동 및 손상이 없으면 통과하는 것으로 간주됨

평가 및 절차평가 및 절차 : : 항해장비의 환경시험항해장비의 환경시험

2 (hr)

Arctic Operation

Corrosion 에 대한 장비 평가 및 절차

1.Examination of equipment and installation thereof in a chamber

2.Conditioning of equipment in the chamber with the salt solution (sea fog) being cyclically sprayed temperature in the chamber

3.Conditioning of equipment in the chamber

5.Removal of equipment from the chamber and examination

4.Repetition of the operations 2 and 3

Temperature: 25±10 (℃) Solution composition, parts by weight Nacl: 5±1 Distilled water: 95 Duration of solution spraying: 2 (hr)

Temperature : 40±2 (℃) Relative humidity : 90~95 (%) Duration of conditioning: 7 (days)

Total number: 4

시험 동안 장비의 작동은 없어야 하며 , 시험결과 장비의 정상작동 및 손상이 없으면 통과하는 것으로 간주됨

평가 및 절차평가 및 절차 : : 항해장비의 환경시험항해장비의 환경시험

Arctic Operation

본 연구에서는 극해지역을 운항하는 선박의 항해장비에 대한 winterization 평가 및 절차 요구사항에 대하여 분석됨IMO 가이드라인 및 외국 선급 규칙과 문헌을 참고하여 착빙 및 제빙 기술에 관련된 기계적 · 환경적 시험절차에 대해 분석 및 정리하였음

결 론결 론

진동저항 및 공진에 대한 평가 및 절차 충격저항에 대한 평가 및 절차 바람저항에 대한 평가 및 절차 열안정성에 대한 평가 및 절차 저온내구성에 대한 평가 및 절차 서리와 이슬의 내구성에 대한 평가 및 절차 습도저항에 대한 평가 및 절차 부식저항에 대한 평가 및 절차

Arctic Operation

향후 연구내용향후 연구내용

Nos.Properties of equipment to be checked during the tests

Equipment intended to be installed on board ship

in internal spaces

on open deck

immersed in water

123456789

101112131415161718192021

ProtectionVibration resistance and resonanceVibration resistance on one frequencyShock resistanceResistance to rolling and pitchingWind resistanceHeat stabilityCold enduranceResistance to hoarfrost and dewHumidity resistanceCorrosion resistanceFungus resistanceResistance to temperature changesSolar radiation resistanceOil resistanceElectromagnetic compatibility (EMC)Magnetic compass safe distanceElectromagnetic radiofrequency radiationEmission form visual display unit (VDU)X-radiation levelAcoustic noise level

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++++

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통신장비에 대한 성능시험 범위

+: Pilot specimen testing; ++: pilot specimen and prototype testing+++: test of pilot specimen and prototype products at steady production