선박 선체에 대한 수리작업 공정분석에 관한 연구

A Study on Repair Process Analysis of Ship Hul Part

Abstract

The global ship repair and modification market is expected to grow up to approximately $ 30 billion by 2025. Korea's shipbuilding industry is leading the world grounded on its international competitiveness in design and production technology. The reality, however, is that the ship repair and modification industry is centered on Gyeongnam, and there are only two to three ship repair workplaces that can repair large ships. Therefore, domestic ship repair companies target small and medium-sized ships mainly. This is because there are few workplaces equipped with a large dock in which large ships like LNG ships can be inspected regularly or repaired, complaints are severe for environmental problems, and related environmental regulations are so strict that it is very hard to obtain government approval for the extension of ship repair and modification workplaces or the opening of new shipbuilding sites. Besides, on account of the workers' high wages, few experts related, and higher ship repair price compared to that of Southeast Asia, most of the volume of repairing large ships including domestic LNG ships is being lost to Southeast Asian or Chinese markets. In this study, the work process and pre-work preparation process for ship hull (winch, windlass, hatch cover, ramp door, cargo gear, anchor chain) repair were analyzed and presented to foster domestic ship repair experts and revitalize related industries.

1. 서 론

국제협약(SOLAS, 해상인명안전협회: IMO)에 따라 선박은 2.5년마다 검사(정기검사 5년, 중간 검사 2.5년)를 받아야 하며, 선박이 등록된 국가 인 기국(Flag State)의 책임하에 정기검사를 진행 하게 되며, 주로 선박의 이동 항로에서 가까이에 있는 선박 수리 조선소에서 선박의 운영 일정에 맞춰 정기적으로 도킹 및 수리작업을 실시한다 [1-4].

글로벌 선박 수리 및 개조 시장은 2025년까지 약 300억불 규모로 성장할 것으로 전망된다. 한 국의 조선 산업은 설계 및 생산기술력의 국제경 쟁력을 바탕으로 세계를 선도하고 있다. 그러나 선박 수리 및 개조 산업은 경남지역을 중심으로 대형 선박을 수리할 수 있는 선박 수리작업장이 2∼3개 업체뿐일 정도로 열약한 것이 현실이다. 그래서 국내의 선박 수리 업체들은 주로 중소선 박을 대상으로 하고 있다. 이런 이유는 LNG 선 박과 같은 대형 선박의 정기검사나 수리가 가능 한 대형 도크(dock)를 보유한 작업장이 소수이고, 환경적인 문제로 민원이 심하며, 관련된 환경 규 정이 엄격하여 선박 수리 및 개조 작업장 증축이 나 신조선소개소에 대한 정부 승인을 받기가 매 우 어렵기 때문이다. 또한, 작업자들의 높은 임금 과 관련 전문가가 적고, 동남아에 비해 높은 선박 수리 가격 때문에 국내 LNG선을 포함한 대형 선 박 수리 물량의 대부분을 동남아 지역이나 중국 시장에 빼앗기고 있다[5-9].

본 연구에서는 국내 선박 수리 전문가 양성 및 관련 산업 활성화를 위해 선박 선체(윈치, 윈들러 스, 해치 커버, 램프 도어, 카고 기어, 앵커체인) 수리를 위한 작업 공정 및 사전 작업 준비 과정을 분석하여 제시하였다.

2. 선박 수리 산업의 이해

선박 수리산업은 선박의 개조, 보수, 정비, 정기 검사 등을 수행하는 산업으로, 개조공사는 선종의 변경, 선박의 크기를 축소 또는 확대, 화물창 변 경 등이 포함되며, 보수 및 정비공사는 정기수리, 장비 점검 및 수리, 장비 교체, 선박의 운항 및 선명의 연장 및 유지를 위한 공사 등을 포함한다. 선박 수리 산업은 서비스업과 제조업으로 분류할 수 있으며, 제조업에는 선박과 어선, 보트 등의 수리에 필요한 각종 선박의 기자재 생산과 관련된 산업이 포함되며, 서비스업에는 수리 조선소의 수 리 사업이 포함된다. 선박의 수리산업은 선주사의 공사의뢰 때문에 수리 조선소의 한정된 장소에서 선체, 기관, 전기, 도장 등의 각종 특수 전문 분야 의 기술 인력들이 모두 참여하여 공사를 진행 시 키는 과정이다. 선주사의 선박 수리의 요구는 선 박의 연령, 해운시장 현황(해운 운임), 항로상 위 치 등에 의해 결정되며, 선령이 오래된 선박, 선 박의 운임이 높을수록 수요가 증가한다. 수리 선 박은 해운시장이 단기적인 호황일 때 수요가 높게 나타난다. 반면, IMO 환경규제나 해운시장이 불황 기일 때는 대부분 선사들은 노후화된 선박을 조기 에 폐선하거나 선박을 운항하지 않고 계류시켜 선 박의 운항비용을 줄이기 위해 노력한다.

전 세계 3만 톤급 이상의 대형 수리 조선소는 약 220여 개로 이중 약 50%는 아시아에, 약 20%는 유럽에 소재하고 있다. 중국의 수리 조선 소가 경쟁력 있는 이유는 수리조선에 필요한 기 자재 공급이 원활하고, 값싼 노동력 공급이 가능 하며, 세계 최대의 수리전용 시설(드라이 도크)을 보유하고 있기 때문이다. 특히 자국의 등록 선박 척수가 많은 관계로 늘 충분한 물량을 확보하고 있어 세계 최대의 수리 조선국으로서의 자리를 차지하고 있다.

3. 국내 선박 수리 조선소의 현황

2005년까지 수리조선 사업을 운영하였던 현대미 포조선은 한때 세계 최대의 수리 조선소였으나 중 국, 싱가포르의 수리 조선소들과의 가격경쟁 심화 로 인하여 신조선 사업으로의 전환 후 아직 국내 에는 이렇다 할 대형 수리 조선소가 전무한 실정 이다. 특히 수리 조선소의 특성상 선박의 수리 기 간을 최소화와 하고 가격 경쟁력인 측면을 고려할 때 드라이 도크를 활용하여 조선소를 운영하여야 채산성과 경쟁력을 확보할 수 있으나 현재 국내의 수리 조선소 중 170ｍ 이상의 선박을 수용할 수 있는 수리 조선소는 플로팅 도크를 활용하기 때문 에 입출거시에 많은 시간이 소요되며 운영 면에서 도 효율적이지 않아 이를 개선하지 않고는 중국 수리 조선소와의 경쟁에서 불리할 수밖에 없다.

2019년에 전 세계로 확산된 코로나19 사태로 인해 중국 정부의 검역체계 강화 조치 및 수리 조 선소의 봉쇄정책에 따라 중국의 수리 조선소에 정 기 수리를 예정하였던 선박들 대부분이 수리 조선 소 근처의 앞바다에서 장기간 대기 및 체선 되어 일부 선박은 중국 조선소에서의 수리 계획을 취소 하고 한국의 수리 조선소로 긴급히 변경하여 도크 를 문의하고 있으며, 국내 대부분의 수리 조선소 는 약 3개월 이후의 수리 물량을 확보하였던 이 전과는 달리 약 5개월 이후의 수리 물량까지 이 미 확보한 실정이다. 이는 최근 수년 동안 중국은 물가 상승에 따른 조선소 인건비의 가파른 상승과 한국의 수리 조선소가 중국의 수리 조선소와 비교 하면 공사 기간이 상대적으로 짧고, 조선소의 작 업 품질이 상대적으로 우수하고, 코로나 사태로 인한 불확실한 대기 및 체선관계로 일시적인 현상 인지는 모르지만 많은 외국 선박들이 다시 한국의 수리 조선소를 찾는 현상을 보인다.

한 때, 연간 420여 척의 선박 수리 실적으로 최대 황금기를 보였던 현대미포조선의 옛 명성을 한국의 수리 조선소가 다시 찾아 제2의 전성기를 누리기 위해서는 플로팅 도크가 아닌 드라이 도크 를 활용한 수리 조선소의 구축과 함께, 특수 개조 선 등의 고부가 가치 선박의 수주를 위한 기술과 전문 인력의 확보가 필요하다.

Table 1. Status of domestic ship repair shipyards

Table 1은 국내 중대형 선박 수리 조선소인 삼 강S&C, 여수해양(주), 한국메이드의 주요 설비 현 황을 나타낸 것이다. 2023년부터 한국가스공사의 대형 LNG선에 대하여 정기검사와 선박 수리를 국내 조선소에서 수행하고 있으며, 차츰 척수를 늘려갈 전망이다.

4. 선박 선체 수리작업 공정분석

4.1 선박 선체 수리작업 단계

선박 선체에 대한 수리작업은 일반적으로 Table 2와 같이 10단계로 이루어진다. 먼저 선체의 상태를 확인하고, 수리가 필요한 부분에 대하여 수리 계획을 수립한다. 그리고 수리에 필요한 자재와 장비를 확보하고, 안전 절차를 준수하며 수리작업 을 진행한다. 수리가 완료되면 검사를 수행하고, 최종 검수를 완료하게 된다.

Table 2. Stages of ship hull repair work

4.2 윈치 및 윈들러스 수리작업

선박에서 윈치(Winch)는 밧줄이나 와이어로프의 장력을 조정하거나 물체를 들어 올리거나 끌어당기 기 위해 사용되고, 윈들러스(Windlass)는 앵커를 들 어 올리고 해제하는데 사용되는 장치이다. 윈치 및 윈들러스를 수리하기 전에 사전에 준비해야 할 사 항들을 Table 3에 나타내었다. 도면과 수리작업 내 용을 사전에 파악하는 것은 매우 중요하다. 작업할 범위 및 문제점은 공무 감독, 본선 담당 사관, 선원 들과 함께 파악하여 결정한다. Table 4는 윈치 수 리작업 공정을 분석한 것이다. 윈치에서 중요한 수리작업 부품은 무어링 로프, 로프 드럼, 브레이크 밴드 및 브레이크 라이닝, 캔스턴,, 클러치, 밴드 브 레이트 콘트롤 레버등이다. 부품의 상태를 검토하 고, 공무 감독과 선급 확인 후에 교환이나 수리방법 을 협의하고 진행한다. Table 5는 윈들러스에 대한 수리작업 공정을 분석하여 나타낸 것이다. 윈들러스 에서 중요한 수리작업 부품은 체인스토퍼, 집시 휠, 브레이크 밴드, 브레이크 라이닝, 메인 샤프트, 집시 휠 샤프트 등이고, 부품의 상태를 검토하고, 윈치와 동일하게 공무 감독과 선급 확인 후에 교환이나 수 리방법을 협의하고 수리를 진행한다.

Table 3. Preparations before winch and windlass repair work

Table 4. Winch repair work process analysis

Table 5. Windlass repair work process analysis

4.3 해치 커버 수리작업

선박용 해치커버(Hatch cover)는 선박 화물창의 상갑판이나 중갑판에 만들어진 화물창을 폐쇄하는 덮개로 화물창 내오 해수나 우수들의 유입을 차단 하거나, 화물창 내의 화물이 밖으로 유출되는 것을 막는 역할을 한다. 해치 커버 수리작업 전 준비사항 으로는 해치 커버의 도면과 수리작업을 파악하고, 수리에 필요한 자재를 준비하고, 작업 범위를 결정 하거나 해치 커버의 개방 또는 하선이 필요한 경우 공무 감독이나 본선 담당 사관과 협의하여 진행한 다. Table 6은 해치 커버를 하선하여 작업하는 경 우에 대한 수리작업 공정을 분석한 것이고, Table 7은 해치 커버를 하선하지 않고 작업하는 경우에 대한 수리작업 공정을 분석하여 나타낸 것이다.

Table 6. Hatch cover repair work process analysis(1)

4.4 램프도어 수리작업

선박용 램프도어를 수리하기 전에 준비해야 할 사항은 작업내용 파악을 위해 수리할 램프도어의 도면과 수리작업 내용을 사전에 입수하고, 작업할 램프도어의 위치를 고려하여 본선의 도크 배치 (stbd., port, 선수, 선미)를 미리 결정하고 도크에 수리 선박을 배치한다. 램프를 펼쳤을 때 야드의 적 재물과 간섭이 없도록 주변을 정리하는 것도 중요 하다. 작업할 부위를 도면에 표시하여 족장이 필요 한 부위에 설치를 신청한다. 램프 하부인 경우 작업용 조명을 사전에 신청한다. 정기검사 수리 시에는 사전에 각종 검사를 위한 선급검사 신청을 하고, 램 프도어의 수밀 테스트 방법에 따른 테스트 장비를 준비한다. 램프도어 수리작업 전 점검 사항으로는 램프도어의 유압계통 및 작동상태 확인이 필요하다.

Table 7. Hatch cover repair work process analysis(2)

램프도어를 플로팅 도크(F/D) 내에서 작업할 경 우는 공간의 제약 및 F/D의 전복 위험이 있으므로 F/D에서 출거 후 안벽에 접안 후 램프를 완전 히 개방한 뒤 작업을 시행하고, 안벽에서 램프를 개방한 경우에는 램프 끝단 부와 육지면이 닿는 부분에 철판을 깔아 램프 끝단 부가 지면에 손상 을 주지 않도록 방지해야 한다. 그리고, F/D 내에 서 작업할 수밖에 없는 경우에는 램프를 작업이 가능한 만큼만 최소로 개방하고, 킹 포스트와 램 프를 확실히 고박(용접 등) 후 작업을 시행한다.

Table 8. Lamp door repair work process analysis

램프도어를 드라이 도크(D/D) 내에서 작업할 경우는 선미 램프와 사이드 램프중 어느 한 램프 의 작업이 있는 경우, 램프의 개방이 편리하도록 선미 방향을 도크 맨 안쪽, 포트쪽이 도크 사이드 쪽이 되도록 본선을 배치하고, 본선이 드라이 도 크에 입거 전, 램프를 완전히 펼쳐서 그 램프로 작업 차량의 진·출입이 가능하도록 주위에 있는 물건들을 사전에 모두 정리해야 한다. Table 8은 선박용 램프도어에 대한 수리작업 공정을 분석하 여 나타낸 것이다. 램프도어 수리작업은 강재 공 사, 램프의 작동 공사, 고무 패킹 교환 작업, 마지 막으로 와이어 로프 교환 작업 순으로 진행된다.

4.5 카고기어 수리작업

선박용 카고기어(Cargo gear)는 선박의 화물을 고정하기 위한 장치이다. Table 9는 선박용 카고 기어의 수리작업 전에 필요한 준비사항을 나타내 었다. Table 10은 선박용 카고기어에 대한 수리작 업 공정을 분석하여 나타낸 것이다. 카고기어의 수리는 카고블록, 시브, 핀, 부쉬, 베어링 등 부품 수리작업, 카고기어 전기모터 수리작업, 와이어 로 프 교환 작업으로 순서로 진행된다.

Table 9. Preparations before cargo gear repair work

Table 9. (Continued)

Table 10. Cargo gear repair work process analysis

4.6 앵커체인 수리작업

선박용 앵커체인(Anchor chain)은 선박을 정박 할 때 사용되는 닻과 닻줄을 의미한다. Table 11 은 선박용 앵커체인의 수리 작업 전에 필요한 준 비사항을 나타낸다. Table 12는 선박용 앵커체인에 대한 수리작업 공정을 분석하여 나타낸 것이 다. 앵커체인 수리작업은 앵커체인 앤드 분리 작 업, 앵커체인 세척 및 도장 작업, 앵커체인 스터 드 용접 작업, 앵커체인 앤드 연결 작업, 앵커체 인 격납 작업 순으로 진행된다.

Table 11. Preparations before anchor chain repair work

Table 12. Anchor chain repair work process analysis

4.7 선체 수리작업 공정분석 결과 및 고찰

선박의 선체 수리작업은 전문기술자가 아니면 수행하기 어려운 작업이다. 선박의 선체는 다양한 장비들로 구성되어 있고, 장비마다 수리방법이 다 른 경우가 많고, 수리작업 공정들이 매우 복잡하 다. 수리작업을 수행하기 전에 작업시간을 단축하 기 위해 수행하는 사전준비 작업도 매우 중요하 며, 장비의 구조를 파악하고 해체를 위해 도면 검 토가 필요하다. 장비 특성에 맞는 수리 도구도 사 전에 준비해야 하며, 수리 범위도 선박 담당자와 함께 결정한다.

수리작업에서 대부분 장비가 해양 수에 노출되 어 있어서 녹을 제거하는 공정이 있고, 장비 기능 에 따라서 마모가 많은 경우는 교체나 수리(용접 등) 작업을 수행한다. 이런 공정들을 상세화하여 4.1∼4.5에 제시하였다.

5. 결 론

본 연구에서는 실제 국내 선박 수리 조선소 현 장 작업을 분석하여, 선박 선체에 대한 수리작업 을 위한 사전 준비작업과 선박 수리 공정을 세부 적으로 제시하였다. 수리작업 공정을 분석한 선박 선체는 윈치, 윈들러스, 해치커버, 램프도어, 카고 기어, 앵커체인이다. 선박 선체중에서도 녹이나 마 모가 많이 발생하는 장비들로 정기적으로 수리를 반드시 해야 한다.

국내 선박 수리 조선소들은 높은 임금과 전문 기술자 부족으로 최근까지 어려움을 겪었으나, 경 쟁국들의 작업자 임금상승과 더불어 선박수리 가 격이 상승하면서, 국내에도 대형 선박에 대한 선 박 수리 물량이 꾸준히 늘어나는 추세를 보인다. 본 논문에서 제시한 선박 선체에 대한 선박 수리 세부 공정분석을 활용하여 국내 선박 수리 전문기 술자를 양성하고, 관련 산업의 육성을 기대한다.

사 사

본 논문은 산업통상자원부 산업기술진흥원 “친 환경 선박 수리개조 플랫폼 고도화지원 사업(과제 번호: P0025697)”에 의하여 연구되었습니다.