메뉴 건너뛰기

쇄빙연구선 아라온호

항해중인 아라온호 모습

의의

대한민국 최초의 쇄빙선이자 최첨단 연구장비를 갖춘 연구선. 극지역에서의 연구와 보급을 위해 제작되었다. 아라온호를 활용해 지구환경변화와 영향을 파악하여 적극적으로 대처할 수 있는 기반을 구축하고, 남∙북극해의 각종 자원을 조사 ∙ 연구할 길을 열어 지구촌 한가족으로 동참, 이바지하게 될 것이다.

건조배경

1988년 남극 킹조지 섬에 세종과학기지가 개설되고, 북극 노르웨이령 스발바르군도에 다산기지가 운용된 이래, 극지역과 결빙 해역에서 연구 활동과 보급지원에 많은 제약과 애로사항이 있었다. 이를 해결하고자 정부는 2002년 미래를 향한 국책 사업의 하나로 쇄빙연구선을 건조할 것을 계획했다.

건조과정

■ 2000년 5월 : 해양개발기본계획 발표 – 극지과학기술 개발 계획
■ 2002년 7월 : 국가과학기술위원회 의결 – 극지과학기술 개발 계획
■ 2003년 9월~2004년 4월 : 건조타당성 조사연구(산업연구원)
■ 2004년 2월 : 국무조정회의(남극 세종기지 운영 개선 대책방안 및 극지연구 활성화)
■ 2004년 : 기본설계(삼성중공업)
■ 2005년 : 실시설계(STX조선)
■ 2005년 6월 : 과학기술관계 장관회의 – 극지연구 인프라 구축
■ 2006년 11월 : 쇄빙연구선 건조 조달청 입찰공고
■ 2007년 1월 4일 : 쇄빙연구선 건조 계약체결(한진중공업)
■ 2008년 1월 4일 : 착공식
■ 2009년 10월 : 준공

 

건조중인 아라온호 건조중인 아라온호

쇄빙연구선 ‘아라온’호 기본제원

사항 규격 비고
선박규모 • 전장/선폭/깊이 : 111m / 19m / 9.9m
• 총톤수 : 7,507t
 

추진장치

• 추진방식 : 전기추진방식(Azimuth형)
• 주 발전기 : 3,500㎾ x 4대(3,300V)
• 추진장치 : 5,000㎾ x 2세트
• 주 스크류 : 직경4m x 2개
• 선수추진기 : 1,200㎾ x 2개
• 4대의 주 발전기
• 1대의 정박발전기
• 1대의 비상발전기

속도 및
연속항해

• 경제순항속도 : 12노트
• 연속항속거리 : 17,000해리
• 연속항해일수 : 60일 이상
• 최고속도 : 16노트

승선인원

• 승조원 : 25인
• 연구원 등 : 60인 (총85인)
 

쇄빙능력

• 1M두께의 다년생 얼음을 시속3노트로 연속쇄빙 항진  

화물운송

• 20ft 컨테이너 31개 적재
• 선수에 25톤급 크레인, 선미에 10톤 및 3톤급 크레인 각1대
기지보급

연구장비

• CTD외 15종의 대형 해양/생물 연구장비
• 다중채널 탄성파장비 외 12종 대형 지질/지구물리 연구장비
• Weather Station 외 13종의 기상/대기/모니터링 연구장비
• GS/MS 외 48종의 처리/분석/실험장비
• Deep-see Winch외 다수의 연구지원장비
첨단 연구장비 장착한
종합해양과학 조사연구선

 

아라온호의 주발전기 아라온호 조종실

쇄빙연구선 ‘아라온’호의 특성

기능 일반 선박 쇄빙연구선 ‘아라온’호

추진방식

엔진구동 추진방식

• 전기추진방식
• 저소음, 저진동, 부드러운 변속(조사연구에 적합)

방향전환

선미의 방향타(Rudder) 조종 좌우35˚ 전환

• 선미의 주 추진장치(Azimuth형:2기)와 선수 추진장치
(Bow Thruster:2기)로 제자리에서 360˚ 회전가능

항해장비

종합 자동항법장치

• 선박자동화 통합시스템(IAS)
• 동적 위치자동제어시스템(DPS)
• 얼음정보인식 장비(Ice detector radar/navigator)

주된 임무

여객 또는 화물운송

• 쇄빙+극지 물자보급+연구선(다기능, 복합임무)

헬리콥터 운용

  • 헬리콥터 운용은 기본∙필수
→ 결빙해역 안전항로 유도, 대륙기지 물자 및 인원 운송
특수기능 및 장치 외벽
철판

선수하단두께: 20㎜미만

• 약 40㎜ – 쇄빙선의 특성

극히 일부분에만
고급강재 사용

• 재질: RE36(-40℃에서 충격에 견디는 고급강재)
• 강도: 355N/㎟(일반 철강재의 1.5배)
특수
기능
장치
  • 선체 충격모멘트 감시장치
(쇄빙시 발생하는 선체부분별 충격량, 경보 및 얼음정보감시)
• 얼음갇힘 탈출을 위한 횡경사 발생장치
– 선박을 좌우로 흔들어 주변의 얼음을 깨고 탈출하는 장치
(3분 이내에 좌∙우현 각 3.5˚ 횡경사 발생시킴)
• 결빙방지 설비 – 갑판 미끄럼 방지와, 연구장비 운용시
손상방지를 위한 뜨거운 수증기 발생장치
• 선저에 설치된 연구장비 센서류의 간섭을 피하기 위한
음원 동기화 장치 등

주요 특징

쇄빙선이란 글자 그대로 얼음을 깨며 안전하게 빙해지역을 항해할 수 있는 선박을 말한다. 과거에는 타 선박의 빙해지역 항로를 개척하고자 선도하여 얼음을 깨는(쇄빙) 역할을 맡은 선박을 통칭하였다. 쇄빙선은 0.5~3m까지 평탄빙의 쇄빙 능력에 따라 여러 등급으로 구분된다. 더욱 확장된 개념의 ‘아라온’호는 쇄빙 기능 외에 연구조사를 목적으로 하고 있으며, 1m 두께 얼음의 쇄빙 능력을 갖춘 PL-10의 등급을 갖고 있다. 그뿐만 아니라 남북극 기지에 보급수송을 수행하도록 역할이 부여되어 있다.

 

선체의 앞부분은 일반상선의 경우, 파도의 저항을 상쇄시키려고 구상 선수(球狀 船首:Bulbous Bow) 형상을 하고 있으나, 쇄빙선은 쐐기 형상을 이루어 쇄빙 시 효율을 높인다. 선수 아래 선저에는 얼음 칼(Ice Knife)이라 불리는 쐐기형 부가물을 부착하여 과도한 얼음이 있으면 선박이 얼음 위에 얹히지 않도록 스토퍼(Stopper) 기능을 담당한다.

 

쇄빙선의 폭은 길이 대비 비율(B/L)이 상선에 비해 약 30% 이상 크다. 이는 쇄빙 시 일차적으로 밀어서 깨려고 더 큰 추진력을 가진 기관 배치 공간을 확보하기 위해서만이 아니라 앞 방향으로 얼음을 캘 수 없을 때, 재 결빙에 대한 퇴로 확보를 위한 조치이기도 하다. 물론 본선은 선미 방향으로도 쇄빙이 가능하도록 선수와 같이 선미 부위도 보강되어 타 선종 대비 약 2배 이상 두께의 저온에서도 충격이나 강도를 잃지 않는 고장력 강판으로 이루어져 있으며, 선측 외판의 보강재도 조밀하게 배치하여 건조 공사는 험난하여도 강도 유지를 우선시하였다.

 

아라온호의 앞 모습 아라온호의 뒷 모습

 

또한, 연구선이 정지하여 있을 때 선체 주위 해수가 얼어붙지 못하도록 선박을 주기적으로 좌우로 기울이는 횡경사 장치(Ice Heeling / Anti-Heeling System)를 갖추고 있으며, 선체응력 감지 장치 (Hull Monitoring System)를 설비하여 쇄빙 시 선체에 과도한 힘이 작용하면 감시할 수 있는 설비가 이루어져 있다 선체 외판의 도료는 쇄빙선 적용 실적이 있는 도료 중 도막의 강도, 충격 저항치 및 내마모성 등을 고려하여 테스트하고, 선정, 적용하였다.

 

얼음을 밀어 깨어 그 압력과 저항을 이기며 일정 속도로 항진하기 위해서는 매우 큰 출력의 추진기관이 필요하다. 이에 추진 기관의 원활한 시동이나 가동을 위하여 냉각수 예비 가열 탱크 설치 및 냉각수 흡입구의 해빙 · 가열 설비가 이루어져 있다 또한, 주발전설비 등의 고장에 대비하여 두 개 그룹으로 분리 · 운용될 수 있도록 스탠바이 개념을 도입, 운용의 안정성과 공간부족 해소를 동시에 도모하였다.

 

각종 대형 구동 장비의 쇄빙 시 충격 손상 방지를 위한 소음기 (Shock Absorber/ Resilient Mounting)를 설치하였다. 본선의 신속한 기동과 조종을 위해 추진기는 전기 구동식의 360도 회전 기능한 추진기를 채용해 선수에 있는 선수보조추진기와 함께 세밀하게 선박을 조정하도록 하여 본선의 자동 위치 제어 설비 기능이 원활히 이루어지도록 하였다. 또한, 제반 추진 및 기관 감시 제어 기능을 집중화하여 자동화 운용을 최대화하였다.

 

극지에는 접안 시설이 없으며 간이 부두가 있다 하여도 결빙 시 선박의 접안이 불가하여 화물하역이 쉽게 않기 때문에 선수에 탑재된 25ton x 20m x 1기, 선미에 10ton x 12m x 1기, 3ton x 16m x 1기 등의 크레인과 자항 바지선에 의한 적하역 수송이 고려되었다.

 

아라온호의 헬기 이착륙장

이조차 불가능한 지역에서의 보급 지원을 위해 헬리콥터 착륙장, 격납설비, 헬기 수송에 적합한 크기의 전용 컨테이너를 화물창에 적재하여 운용하도록 했다. 폭설 및 기온 강하 탓에 생기는 성에 제거 설비는 조타실에서 항해시야를 확보해준다. 선박의 균형수 결빙 방지 장치, 출입문 및 공기 흡입구 결빙 방지 설비뿐만 아니라, 옥외 장비는 원활한 선박 운용을 위하여 제반 가열 설비들이 고려되었다. 많은 승선인원 중에 긴급환자가 발생할 것을 대비해 외과수술이 가능한 수술실, 장기 항해에 대한 복지 설비로 체력 단련실, 사우나, 목욕탕, 라운지 등을 갖춰놓고 있다.

연구 장비

주갑판 좌현에는 지구물리 / 생물학 / 화학 분석 연구실, 청정 / 항온실험실 등을 배치했고, 우현에는 CTD 크레인과 앞으로 Piston Corer에 의해 채집된 자료를 주로 처리하는 Baltic Room, 해수 분석 처리실, 지질 시료 분석실, 수족관 등을 배치하여 시료 이동을 최소화하도록 했다.

기본 연구 장비
  • CTD와 해수 채취기(CTD & Water sampler) : 해수 전도도, 온도, 깊이 측정
  • 자동해수분석기(salinometer) : 염분 측정
  • 예인식수중해수특성분석장치(Underwater Undulating Instrument system) : 센서 장착 견인장비
  • 해수용존이산화탄소분석기(pC02 System) : 해수와 대기의 pC02 측정

CTD를 이용한 해수시료 채집활동
CTD를 활용한 해수시료 채집활동

음향 관련 장비
  • 음향해류측정기(ADCP / LADCP) : 유속 측정
  • 과학어군탐지기(Scientific Fish Finder) : 어류 탐지
  • 전방향어군탐지기(Low Frequency Omni-directional Fishery Sonar) : 전방위 어류 탐지
  • 음파동조화기(Acoustic Syrchronizer System) 음향 간섭 제거 장비
  • 다중빔음향측심기(Multi-beam Echo Sounder) 다중 음파 수심 측정
  • 정밀음향측심기(Precision Depth Recorder) 정밀 수심 측정
지질 장비
  • 다중채널탄성파탐사기(Multi-channel Seismic System) : 해저 지질 구조 규명
  • 고압공기압축기(Compressor System) : 압축 공기 생성
  • 해상중력계(Marine Gravity Meter) : 중력 측정
  • 천부지층탐사기(Sub-bottom Profiler) : 퇴적물 구조 및 두께 측정
  • 해상자력계(Marine Magnetometer) : 자력 측정

다중채널 탄성파 장비를 이용한 심부지각의 구조 규명
다중채널 탄성파 장비를 이용한 심부지각의 구조 규명

대기 관측 장비
  • 기상자료관측(Weather Station) 기상 자료 수집
  • 에어로졸측정기(Aerosol Sizing Instrument) 대기 중 에어로졸 크기 관측
  • LIDAR : 대기 경계층 구조 분석

대기 연구용 관측탑과 센서

기타 장비 및 부대설비
  • 해저촬영 및 퇴적물 채취기(TV Grab) : 해저 지질 채취
  • MOCNESS : 실시간 온도 염분 측정
  • 파고계(Wave Meter) : 파고 측정
  • 정밀자동위치추적기(Attitude & Positioning System) : 음향 장비 위치, 자세 보정
  • 해수처리분석기(Sea Water Analyzer) : 해수 연속 화학 분석
  • 인공위성자료수신기(Satellite Receiver) : 대기 및 기상 상태 자료 수신기
  • LAN : 근거리통신망
  • 선미 A-Frame, Z-Frame, CTD 크레인과 해당 연구 탐사 / 원격 조정 / 시료 채취 / 인양을 위한 Winch 류 등이 신호 케이블과 같이 보조적으로 설비되었다.

점보 피스톤 시추기 자유낙하 중력시추기
점보 피스톤 시추기(좌)와 자유낙하 중력시추기(우)