5. Inclining Test 완전정리 | KG 계산 원리·절차·실무 체크리스트(보고서까지)

Inclining Test 완전정리 | KG 계산 원리·절차·실무 체크리스트(보고서까지)

 

 

대학생 떄 과제로 만나면 정말 싫었던 Inclining test.. 보고서가 정말 길었던 기억이 있네요. 선박(또는 잠수함 포함)의 안정성 검토에서 “KG가 정확하냐”는 질문은 끝까지 따라옵니다. 이 KG를 실제 선박 상태에서 확인하기 위한 대표적인 시험이 Inclining Test(경사시험)입니다. 이번 글은 정의·원리·공식·절차를 한 번에 정리하고, 실무에서 바로 쓰는 체크리스트와 계산 예시까지 넣었습니다.

1) Inclining Test란?

Inclining Test는 선박에 알려진 무게(시험중량)를 좌우로 이동시켜 횡경사각을 발생시키고, 그 결과로 GM을 산출한 뒤 최종적으로 KG(무게중심 높이)를 구하는 시험입니다.

한 줄로 요약하면: “실선 상태에서 GM을 계측해 KG를 역산하는 시험”입니다.

2) 왜 Inclining Test가 필요한가?

설계 단계에서는 중량표와 모델로 KG를 계산합니다. 하지만 실제 건조가 끝난 선박은 배관/케이블/의장품/추가 장비 등으로 인해 예상 KG와 실제 KG가 달라질 수 있습니다. Inclining Test는 이 차이를 확인하고, 선급/규정에서 요구하는 공식 KG를 확정하는 과정입니다.

3) 핵심 원리: Heeling Moment = Restoring Moment

시험 중량을 옮기면 횡경사 모멘트(Heeling Moment)가 생기고, 선박은 복원력(Restoring Moment)으로 맞서 균형을 이룹니다. 평형 상태에서는 다음 관계가 성립합니다.

Heeling Moment = Restoring Moment

① Heeling Moment(경사 모멘트)

w × d

• w: 이동한 시험중량(ton)
• d: 중량 이동 거리(m)

② Restoring Moment(복원 모멘트)

작은 각도에서 복원 모멘트는 다음으로 근사합니다.

Δ × GM × tan(θ)

• Δ: 배수량(ton)
• GM: 횡 GM = GMT(m)
• θ: 횡경사각

따라서,

w × d = Δ × GM × tan(θ)

여기서 GM을 풀면:

GM = (w × d) / (Δ × tan(θ))

4) 최종 목표: KG 계산

Inclining Test로 얻는 것은 GM(정확히는 GMT)입니다. 그리고 안정성 기본식:

GM = KM − KG

이므로,

KG = KM − GM

여기서 KM은 수선/흘수 조건에서의 Hydrostatics로 얻습니다. (즉, 시험 당시 흘수/밀도/트림 조건이 정확해야 KM도 정확해집니다.)

5) 계산 예시(실무형)

시험 조건

• 배수량 Δ = 2,000 ton
• 시험중량 w = 10 ton
• 이동거리 d = 12 m
• 측정 횡경사각 θ = 1.5°
• 시험 당시 KMT(=KM) = 6.30 m

1) tan(θ) 계산

θ = 1.5°일 때 tan(1.5°) ≈ 0.02618 (계산기 값)

2) GM 계산

GM = (w × d) / (Δ × tanθ) = (10 × 12) / (2000 × 0.02618)

= 120 / 52.36 = 2.29 m (약)

3) KG 계산

KG = KM − GM = 6.30 − 2.29 = 4.01 m

이런 방식으로 시험 조건에서의 “공식 KG”를 확정합니다.

6) 시험 절차(현장 흐름)

1. 시험 상태 정리: 탱크 상태, 적재 상태, 승조원/장비 위치 고정
2. 흘수 측정: 전/중/후 흘수, 밀도(해수/담수) 기록
3. 자유수면(Free Surface) 최소화: 부분충전 탱크 정리 또는 보정 준비
4. 시험중량 배치: 좌현→우현으로 이동 가능한 위치 확보
5. 경사각 계측: pendulum/clinometer 등으로 각도 측정
6. 여러 번 반복: 최소 4~6회 이동으로 평균화
7. 계산 및 검증: GM 산출 → KM 적용 → KG 확정
8. 보고서 작성: 조건/데이터/계산/결론 포함

7) 실무 체크리스트(자주 터지는 포인트)

체크 포인트	왜 중요한가
부분충전 탱크(Free Surface)	유효 GM 감소 → KG 과대/과소 추정 가능. 시험 전 정리 또는 보정 필수
바람/조류/계류 영향	외력으로 각도 흔들림 → 데이터 산포 증가
시험중량 정확한 무게/거리	w, d가 조금만 틀려도 GM이 크게 흔들림
흘수/밀도 기록	KM 산출에 직결(조건 오류는 KG 전체를 망침)
각도는 ‘작게’	Small angle 가정 유지(보통 1~3도 범위 권장)

8) 실무 경험 한 줄(현장감)

제 경험상, 경사시험 결과가 예상보다 튀는 날은 대부분 부분충전 탱크가 하나라도 남아있거나, 시험중량 이동거리가 현장에서 “대충” 측정된 경우가 많았습니다.

9) FAQ

Q1. 시험은 몇 번 반복해야 하나요?

현장/선급 기준에 따라 다르지만, 보통 좌우 이동을 여러 번 수행해 최소 4~6개의 데이터로 평균을 잡습니다. 각도 산포가 크면 반복 횟수를 늘려야 합니다.

Q2. GM이 너무 크게 나오면 좋은 건가요?

무조건 좋다고 보기 어렵습니다. GM이 과도하면 롤링이 빠르고 거칠어질 수 있고, 편안성/장비 하중에 영향을 줄 수 있습니다. 안정성 기준과 운항 목적을 함께 봐야 합니다.

Q3. Inclining Test로 GML도 구하나요?

기본적으로 Inclining Test는 횡경사 실험이므로 주로 GMT를 구합니다. 종방향(트림) 관련 값은 별도 계산/시험 또는 하이드로스테틱스/중량분포 기반 검토로 다루는 경우가 많습니다.

 

 

아래 글을 참조하면 좋을 것 같아, 함께 첨부합니다.

1. 이 글의 앞편: GM이란 무엇인가? (GMT vs GML 차이)

https://tech.shipbuilding.co.kr/entry/1-GM%EC%9D%B4%EB%9E%80-GMT%C2%B7GML-%EC%B0%A8%EC%9D%B4%EB%B6%80%ED%84%B0-%EA%B3%84%EC%82%B0-%EC%98%88%EC%8B%9C%EA%B9%8C%EC%A7%80%EC%84%A0%EB%B0%95-%EC%95%88%EC%A0%95%EC%84%B1-%EA%B8%B0%EC%B4%88-%EC%A0%95%EB%A6%AC

1. GM이란? GMT·GML 차이부터 계산 예시까지(선박 안정성 기초 정리)

 

2. 같이 보면 좋은 글: Free Surface Effect 계산 방법(유효 GM 감소)

https://tech.shipbuilding.co.kr/entry/3-Free-Surface-Effect%EB%9E%80-%EB%AC%B4%EC%97%87%EC%9D%B8%EA%B0%80-%EA%B3%84%EC%82%B0-%EC%98%88%EC%8B%9C%EC%99%80-GM-%EA%B0%90%EC%86%8C-%EC%9B%90%EB%A6%AC-%EC%A0%95%EB%A6%AC

3. Free Surface Effect란 무엇인가? 계산 예시와 GM 감소 원리 정리

경사시험에서 GM이 예상보다 작게 나왔다면, 부분충전 탱크 보정이 들어갔는지 Free Surface Effect 글부터 확인해보는 게 빠릅니다.

 

3. 트림 계산 연결: LCG와 LCB 차이 + MCT 1cm로 트림 환산

https://tech.shipbuilding.co.kr/entry/2-LCG%EC%99%80-LCB-%EC%B0%A8%EC%9D%B4-%EC%99%84%EC%A0%84%EC%A0%95%EB%A6%AC-%ED%8A%B8%EB%A6%BC-%EA%B3%84%EC%82%B0-%EA%B3%B5%EC%8B%9D%EA%B3%BC-Trim-Moment-Reserve%EA%B9%8C%EC%A7%80

2. LCG와 LCB 차이 완전정리 | 트림 계산 공식과 Trim Moment Reserve까지

 

 Inclining Test는 시험중량 이동으로 경사각을 만들고, w×d = Δ×GM×tanθ 관계에서 GM을 구한 뒤, KG = KM − GM로 KG를 확정하는 시험입니다. 실무에서는 자유수면/외력/거리 측정/흘수 기록이 결과를 좌우합니다.

 

 

Incling Test