부심 (Center of Buoyancy)

한 줄 정의: 선박이 배제한 물 체적의 도심으로, 부력이 작용하는 위치를 나타내는 점이다.

쉽게 풀면

배가 밀어낸 물 부분의 한가운데 지점으로, 부력이 여기서 나온다고 생각하면 된다.

왜 중요한가

부심의 위치는 메타센터와 복원정을 계산하는 출발점이므로, 모든 복원성 계산은 흘수와 경사각에 따른 부심 이동을 구하는 것에서 시작합니다. 실무에서는 트림 계산에서 부심의 종방향 위치와 무게중심의 종방향 위치 차이가 곧 트림 모멘트를 결정하므로, 적재 계획 소프트웨어가 매 화물 배치마다 부심을 다시 계산합니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

부심의 위치는 흘수선 아래 잠긴 선체 형상의 체적 도심으로 계산되며, 경사시 부심이 이동하는 궤적이 메타센터 산정의 기초가 된다.

선박의 배수량 등흘수곡선표에서 각 흘수에 대응하는 부심의 수직 및 종방향 위치를 확인한다.

"선박이 경사질 때 부력중심의 이동 경로가 복원력 계산의 핵심 변수로 다루어졌다."

배제된 물 체적의 도심이 선박 안정성 분석에서 갖는 의미를 보여 줍니다.

조금 더 깊게 보면

부심은 물리적 실체가 아니라 잠긴 체적의 기하학적 중심이므로, 배가 기울면 잠기는 부분의 형상이 바뀌면서 부심도 옆으로 이동합니다. 이 이동이 복원 모멘트를 만드는 원리이며, 부심이 무게중심보다 아래에 있어도 배가 안정할 수 있는 이유입니다. 잠수함처럼 완전히 잠긴 물체는 경사해도 부심이 움직이지 않아 부심이 무게중심보다 위에 있어야만 안정하다는 점에서 수상선과 근본적으로 다릅니다. 부심의 종방향 위치(LCB)는 프리즘계수와 밀접히 연관되어, 선수미 부피 분포가 달라지면 LCB가 이동해 같은 배수량이라도 트림 균형점이 달라진다. 설계 초기에는 LCB와 LCG의 종방향 위치를 가깝게 맞추는 것이 등흘수 항해를 위한 목표가 된다. 벌크선처럼 화물 밀도가 균일하지 않은 선박은 화물 배치만으로 LCG를 크게 바꿀 수 있어, LCB 곡선과 대조하며 밸러스트로 트림을 최종 조정하는 절차가 필요하다.

주의할 점

부심은 흘수와 경사각에 따라 계속 이동하므로 하나의 흘수에서 계산한 값을 다른 적하상태에 그대로 적용할 수 없다. 부심은 흘수와 경사각에 따라 계속 이동하므로 하나의 흘수에서 계산한 값을 다른 적하상태에 그대로 적용할 수 없다. 배수량등곡선도(hydrostatic curves)는 여러 흘수에 대한 부심 위치를 미리 계산해 둔 자료이므로, 실제 적하상태의 흘수에 해당하는 값을 보간해 사용해야 한다. 부심 위치를 구하는 적분 계산은 선체선도의 정밀도에 좌우되므로, 선형이 확정되기 전 잠정 선도로 구한 부심 값은 최종 설계 단계에서 재확인이 필요하다.