9. 선박 전복 판단 기준과 계산 방법 | GM·GZ·소멸각으로 이해하는 안정성

선박 전복 조건은 어떻게 판단하는가? | 복원력과 GZ 기준 정리

선박이 전복되는 조건은 단순히 “많이 기울었다”는 감각적인 문제가 아닙니다. 전복 여부는 복원력(Righting Ability)이 외력보다 작아지는 지점에서 물리적으로 판단됩니다.

본 글에서는 선박 전복을 판단하는 핵심 기준, GM·GZ·소멸각·동적 안정성의 개념을 초보자도 이해하기 쉽게 설명합니다.

1. 전복의 물리적 의미

선박은 기울어질 때 복원모멘트(Righting Moment)가 발생합니다.

Righting Moment = Δ × GZ

• Δ : 배수량
• GZ : 복원레버

전복은 다음 상황에서 발생합니다:

• GZ가 0이 되는 각도 도달
• GZ가 음수가 되는 영역 진입
• 외력 모멘트가 복원모멘트를 초과

2. 전복 판단의 핵심 요소 4가지

판단 요소	의미	전복과의 관계
GM	초기 안정성 지표	작으면 초기 기울기 취약
최대 GZ	최대 복원레버	전복 저항 능력
소멸각	GZ = 0 되는 각도	이후 전복 위험 증가
동적 안정성	GZ 곡선 면적	에너지 흡수 능력

3. GZ 곡선으로 전복 판단하기

GZ 곡선은 각도별 복원레버 변화를 보여줍니다.

• 곡선이 넓고 높을수록 안정
• 소멸각이 클수록 전복 저항 증가
• 음의 영역 진입 시 전복 가능

복원력 곡선 해석 방법은 이전 글에서 자세히 다루었습니다.

4. 실제 계산 예시

조건

• 배수량 Δ = 5,000 ton
• 50도에서 GZ = 0.0 m (소멸각)
• 30도에서 GZ = 0.8 m

① 30도에서 복원모멘트

= 5000 × 0.8 = 4000 ton·m

② 50도에서 복원모멘트

= 5000 × 0 = 0 ton·m

50도를 넘으면 복원모멘트가 음수로 전환되어 전복 모멘트가 됩니다.

③ 외력 비교

만약 파도나 바람으로 4200 ton·m의 외력 모멘트가 발생하면,

30도에서는 복원 가능, 그러나 50도 이상에서는 전복 위험.

5. 손상 조건에서의 전복

손상(Damage) 상태에서는 GM 감소, Free Surface Effect 증가, GZ 곡선 축소가 발생합니다.

Damage Stability 계산과 함께 검토해야 정확합니다.

6. 자주 묻는 질문(FAQ)

Q1. GM이 양수면 전복하지 않나요?

아닙니다. GM은 초기 안정성만 의미합니다. 큰 각도에서는 GZ 곡선이 더 중요합니다.

Q2. 소멸각이 크면 무조건 안전한가요?

면적이 작으면 에너지 흡수 능력이 부족할 수 있습니다.

Q3. 전복은 순간적으로 발생하나요?

외력과 복원력 균형이 무너지면 급격히 진행될 수 있습니다.

7. 결론 요약

• 전복은 복원력이 외력을 이기지 못할 때 발생
• GM은 초기 안정성만 판단
• GZ 곡선이 핵심 판단 도구
• 소멸각과 면적을 반드시 함께 검토
• 손상 조건에서는 추가 위험 발생

선박 전복 판단은 단일 지표가 아니라 GM, GZ, 동적 안정성의 종합 분석이 필요합니다.

선박의 전복 조건 정리