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종통재 (Longitudinal)

쉽게 풀면

배의 길이 방향으로 쭉 이어진 뼈대로, 마치 긴 배의 척추처럼 선수에서 선미까지 선체를 관통하며 외판과 갑판을 지지합니다. 대형 유조선이나 컨테이너선의 갑판 밑을 보면 이런 부재들이 길게 나란히 배치되어 있습니다.

왜 중요한가

종통재는 선체를 하나의 거대한 보로 볼 때 굽힘응력에 저항하는 주요 부재로, 대형선의 종강도 해석에서 배치 간격과 단면계수가 좌굴 안정성을 결정하는 핵심 설계 변수로 연구됩니다. 대형화되는 선박에서 파고에 의한 굽힘모멘트를 견디는 능력이 곧 종통재 설계의 성패를 좌우합니다. 종통재의 간격과 단면 치수는 선체가 받는 종강도 요구값에 따라 정해지며, 대형 컨테이너선처럼 큰 굽힘모멘트를 받는 선박일수록 종통재의 역할 비중이 커집니다.

어디에 있고 어떻게 생겼나

• 종통재는 선체 외판(선저·선측)과 갑판, 종격벽에 선수미 방향으로 연속해서 붙은 보강재입니다. 평강(flat bar), 앵글, 구부 평강(bulb flat), T형 등의 단면이 쓰입니다.
• 간격은 대략 수백 mm 단위로 촘촘하며, 이 종통재를 횡방향으로 받치는 큰 부재(트랜스버스 웹 프레임, 횡격벽)가 몇 m 간격으로 있습니다. 종통재 사이의 판(plate)과 종통재가 하나의 ‘보강판(stiffened panel)’을 이룹니다(Hughes & Paik, 2010).
• 종통재를 중심으로 구조를 짜는 방식을 종식 구조방식이라 하며, 횡늑골을 중심으로 하는 횡식과 대비됩니다. 대형 유조선·벌크선처럼 선체 굽힘이 큰 선박에서 종식이 흔합니다.
• 트랜스버스 웹을 관통하는 곳에는 절개(slot, cutout)와 브래킷이 있어 응력집중과 피로에 주의해야 합니다.

맡은 기능

• 종강도 기여: 선체를 하나의 큰 보로 볼 때 굽힘모멘트(정수 중 + 파랑)에 저항하는 종방향 연속 부재이므로 종강도부재로서 종강도를 분담합니다. 외판·갑판 판재와 함께 유효 단면(단면계수)을 구성합니다.
• 판의 좌굴 방지: 압축을 받는 갑판·선저의 판이 휘는 길이(좌굴 폭)를 종통재 간격으로 줄입니다.
• 국부 하중 전달: 수압·화물 하중 같은 판에 수직으로 걸리는 압력을 종통재가 보로서 받아 횡부재로 전달합니다.

가상의 예(계산) 단순지지된 직사각형 판의 탄성 좌굴 응력은 σcr = k·π²E / [12(1 − ν²)] × (t/b)²입니다(k = 4, 길이가 폭보다 충분히 긴 판). 강재 E = 206 GPa, ν = 0.3, 판 두께 t = 15 mm일 때 종통재 간격 b에 따라 다음과 같이 변합니다.

간격이 좁을수록 좌굴 응력이 크게 올라가지만(b²에 반비례), 종통재 개수와 강재 중량이 늘어납니다. 이것이 ‘간격 대 중량’ 상충관계입니다. 실제 설계는 초기 처짐, 잔류응력, 소성 효과를 반영한 한계상태 해석을 쓰므로 이 값은 설명용 상한입니다(Paik & Thayamballi, 2003).

연구에서 다루는 방식

• 해석: 유한요소 좌굴·극한강도 해석, 보강판의 유효 폭 평가, 선체 거더의 점진적 붕괴 해석.
• 최적화: 간격·단면 치수·판 두께를 변수로 중량과 건조 비용을 최소화하는 문제로 정식화합니다. 제약은 좌굴, 항복, 피로, 규칙(선급) 요건입니다.
• 피로: 웹 프레임 관통부, 종통재 끝단 브래킷의 응력집중부를 중심으로 평가합니다.
• 보고: 부재 단면(치수), 간격, 재질(항복 응력), 하중 조건(정수·파랑·수압)을 표로 제시합니다. 종통재 개별이 아니라 보강판 전체의 거동을 평가한 것인지 밝힙니다.

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.

대형 유조선의 선저에서 종통재 간격을 산정하여 좌굴강도 기준을 만족하는 최소 단면을 선정한다.

이 문장은 종통재 배치 최적화가 강도와 중량 사이의 절충 문제임을 보여주는 구조설계 연구 사례입니다.

조금 더 깊게 보면

종통재는 대형 횡부재인 트랜스버스웹으로 지지되며, 좌굴을 방지하기 위해 트리핑브래킷이 추가되기도 합니다. 종통재의 배치 방식(등간격 또는 부등간격)은 국부 하중 분포에 따라 달라집니다.

종통재 중심의 구조 방식은 횡부재 중심 방식보다 대형 선박의 종강도 확보에 유리하지만, 국부적인 횡하중에 대한 저항은 상대적으로 별도의 보강이 필요해 두 방식이 혼합 적용되는 경우가 많습니다. 종통재는 선체 길이 방향으로 이어진 보강재로 종강도를 담당하며, 횡부재인 프레임과 교차하는 지점에서는 두 부재가 서로 관통하거나 접합되도록 세심한 구조 설계가 필요합니다. 종식 구조 방식을 채택한 유조선이나 벌크선에서는 종통재가 상대적으로 촘촘하게 배치되어 선체 전체의 종강도를 효율적으로 키웁니다.

주의할 점

종통재는 압축력을 받는 갑판이나 선저에서 좌굴이 우선 파손모드가 될 수 있어, 인장측보다 압축측 부재의 좌굴강도 검토가 더욱 중요합니다.

종통재는 늑골이나 트랜스버스 웹과 교차하는 부위에서 응력집중이 발생하기 쉬워 브래킷 보강이 필요하다.

헷갈리기 쉬운 용어

선체 구조 용어는 방향(종/횡)과 역할이 섞여 쓰입니다.

참고 문헌

1. Hughes, O. F., & Paik, J. K. (2010). Ship Structural Analysis and Design. Society of Naval Architects and Marine Engineers.
2. Paik, J. K., & Thayamballi, A. K. (2003). Ultimate Limit State Design of Steel-Plated Structures. Wiley.
3. Eyres, D. J. (2007). Ship Construction (6th ed.). Butterworth-Heinemann.
4. Rawson, K. J., & Tupper, E. C. (2001). Basic Ship Theory (5th ed.). Butterworth-Heinemann.

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

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