횡경사 (Heel)

한 줄 정의: 바람, 선회 등 외력에 의해 선박이 일시적으로 좌우로 기울어진 상태이다.

쉽게 풀면

배가 옆으로 기울어진 상태를 말한다.

왜 중요한가

횡경사는 외력에 의한 일시적 기울어짐으로, 선회·강풍 시 얼마나 기울어지는지를 예측하는 것이 복원성 기준의 핵심 검토 항목이며, 컨테이너 고박 하중과 액체 화물 슬로싱 계산의 입력값이 됩니다. 여객선의 선회 횡경사와 군집 이동 횡경사 기준은 승객 안전과 직결되어 규정으로 정해져 있습니다.

핵심 정리

횡경사(heel)는 바람, 선회 같은 외력(경사 모멘트) 때문에 배가 옆으로 기울어진 상태입니다. 힘이 없어지면 원래 자세로 돌아오는 일시적 기울기입니다.
배는 기울어지면 복원 모멘트가 생겨 되돌리려 합니다. 작은 각도에서 복원 모멘트는 배수량 Δ × 중력가속도 g × 메타센터높이 GM × sinφ로 근사되고, 경사 모멘트와 복원 모멘트가 같아지는 각도가 평형 횡경사각입니다.
큰 각도에서는 GZ곡선(복원력 곡선)을 직접 써서 경사 모멘트 곡선과의 교점으로 구합니다. GM만으로 예측한 값과 크게 달라질 수 있습니다(GZ곡선).
복원성 규정(IMO의 2008 IS Code 등)은 선종에 따라 바람에 의한 경사와 함께, 여객선에는 승객이 한쪽으로 몰릴 때·선회할 때의 횡경사각 기준을 둡니다(IMO, 2008).

예시로 보기

선회 중 횡경사를 계산해 보면(가상의 선박, 코드로 계산): 선회로 생기는 원심력이 무게중심(G)에, 이를 받치는 수중 유체력이 대략 흘수의 절반 깊이에 작용한다고 단순화하면 평형 횡경사각은 tanφ ≈ v²(KG − T/2) ÷ (g R GM)입니다(복원성 교재에서 다루는 작은 각도 근사식). 여기서 v는 선속, R은 선회 반경, KG는 기선에서 무게중심까지 높이, T는 흘수입니다.

선속 v (m/s)	선회 반경 R (m)	KG (m)	T (m)	GM (m)	tanφ	횡경사각 φ
7.5	300	8	6	1.5	0.0637	3.65°
10	300	8	6	1.5	0.1133	6.46°

선속이 7.5에서 10 m/s로 1.33배 커지면 v²이 1.78배가 되어 횡경사각도 거의 같은 비율로 커집니다. GM이 작은 선박은 같은 조건에서 훨씬 많이 기웁니다. 위 식은 작은 각도 근사이고, 각도가 커지면 GZ곡선의 비선형성을 반영해야 합니다.

자주 하는 오해

오해	바로잡기
횡경사와 리스트(list)는 같다.	횡경사는 외력으로 생긴 일시적 기울기이고, 리스트는 무게 배치가 한쪽으로 치우쳐 외력 없이도 지속되는 기울기입니다.
횡경사와 횡동요(롤링)는 같다.	횡경사는 한쪽으로 기운 평형 자세이고, 횡동요는 파도 등으로 좌우로 반복해서 흔들리는 운동입니다. 동적 동요는 동적복원성으로 따로 평가합니다.
GM만 크면 횡경사는 걱정 없다.	큰 각도에서는 GZ곡선 전체가 중요하고, 자유표면효과가 있는 탱크는 경사가 커지면서 액체가 이동해 경사를 키웁니다(자유표면효과).
횡경사각이 작으면 안전하다.	화물 고박 하중, 액체 슬로싱, 승객 안전 기준은 각도뿐 아니라 가속도와 지속 시간도 봅니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

실제 논문에서

이 용어를 직접 쓴 국내 논문 문장을 아직 수집하지 못했습니다. 수집되는 대로 출처와 함께 싣겠습니다.

예시 문장

아래는 용어의 쓰임을 보여 주려고 만든 예시로, 실제 논문에서 가져온 문장이 아닙니다.

횡경사각은 경사모멘트와 복원모멘트가 평형을 이루는 지점에서 결정되며, GZ곡선상의 평형점으로 나타난다.

선회 중 발생하는 원심력에 의한 횡경사각을 GZ곡선과 경사모멘트 곡선의 교점으로 산정한다.

"본 연구는 컨테이너선의 선회 시나리오별로 횡경사각을 시뮬레이션하여, 화물 고박 하중이 기준치를 초과하는 속도와 타각 조합을 도출하였다."

이 문장은 횡경사가 단순히 배가 기운다는 사실을 넘어, 화물을 묶는 장치가 견뎌야 할 힘을 계산하는 데 쓰인다는 것을 보여줍니다.

조금 더 깊게 보면

횡경사는 외력이 사라지면 복원되는 일시적 상태이고, 무게 배치 불균형으로 지속되는 기울어짐은 리스트라 불러 구분하며 원인이 다르므로 대처도 다릅니다. 경사각이 커지면 GZ곡선의 비선형 영역에 들어가 초기복원력으로 예측한 각도와 크게 달라집니다.

자유표면효과가 있는 탱크는 횡경사 시 액체가 이동해 경사를 더 키우므로 경사 계산에서 반드시 보정해야 합니다. 선회 중 발생하는 횡경사는 원심력이 무게중심에, 유체력이 부심 부근에 작용해 만들어지는 모멘트로 설명되며, 선속의 제곱과 선회 반경의 역수에 비례해 커지므로 저속에서 급선회하면 오히려 경사가 완만해진다.

자유표면효과가 있는 탱크는 횡경사가 진행되는 동안 액체가 계속 이동해 경사를 더 키우는 방향으로 작용하므로, 선회 경사각 계산에서는 이 효과를 반드시 보정해야 한다. 여객선의 군집 이동에 의한 횡경사 기준은 승객이 한쪽 현측에 몰리는 극단적 상황을 가정해 설정되며, 이는 실제 사고 사례를 반영해 국제 규정에 반영된 것이다.

주의할 점

횡경사가 지속되는 상태와 순간적인 동요는 구분해야 하며, 동적 동요는 별도의 동적복원성 평가가 필요하다. 횡경사가 지속되는 상태와 순간적인 동요는 구분해야 하며, 동적 동요는 별도의 동적복원성 평가가 필요하다. 무게 배치가 한쪽으로 치우쳐 외력 없이도 지속되는 기울어짐은 리스트(list)라 불러 횡경사와 구분하며, 원인이 다르므로 대처 방법도 화물 재배치 등으로 달라진다.

헷갈리기 쉬운 용어

배가 기운 상태를 가리키는 용어들입니다.

용어	외력	특징
횡경사(heel)	바람·선회 등	외력이 사라지면 복원되는 일시적 기울기
리스트(list)	없음(무게 배치 비대칭)	외력 없이 지속되는 기울기
횡동요(roll)	파도 등	좌우로 반복되는 진동 운동
메타센터높이	—	초기 복원력의 크기를 결정하는 지표(GM)

참고 문헌

Biran, A. (2003). Ship Hydrostatics and Stability. Butterworth-Heinemann.
Rawson, K. J., & Tupper, E. C. (2001). Basic Ship Theory, Volume 1 (5th ed.). Butterworth-Heinemann.
International Maritime Organization. (2008). International Code on Intact Stability, 2008 (2008 IS Code). IMO.

표의 기준값은 위 문헌에 근거한 관례이며, 분야·학술지마다 다른 기준을 쓸 수 있습니다.