이상갑 한국해양대학교 조선해양시스템공학부 교수 · 해양안전기술 대표 - “해양사고의 정확한 원인규명, 전 세계적 센터로 만들 것”
이상갑 한국해양대학교 조선해양시스템공학부 교수 · 해양안전기술 대표 - “해양사고의 정확한 원인규명, 전 세계적 센터로 만들 것”
  • 박금현
  • 승인 2016.07.05 13:31
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전 세계적으로 해양사고를 줄이기 위한 노력은 끊임없이 기울여 왔지만 여전히 막대한 인명 피해와 재산상 손실, 해양오염이라는 큰 재앙까지 초래하고 있다. 얼마 전 세월호 참사로 수많은 유가족들과 국민들은 진상 규명을 통해 건강하고 안전한 사회를 위한 염원을 모았다. 4·16 세월호 참사 특별조사위원회의 연구 용역을 수행하고 있는 한국해양대학교 이상갑 교수는 유체-구조 연성(Fluid-Structure Interaction) 해석기법을 적용한 고도 정밀 Modeling & Simulation(M&S) 시스템을 사용하여, 해양사고의 원인과 과실 책임, 나아가 사고 재발방지 대책수립 등에 활용할 수 있는 해양사고 원인규명 통합 분석 시스템을 개발하는데 박차를 가하고 있다. 해양사고의 구조적 손상 메커니즘을 정확히 밝혀내 과학적이고 정확한 원인규명과 분석의 고도화가 가능한 이 시스템의 주인공인 이 교수를 만나서 심도 있는 이야기를 들어봤다.

이상갑 한국해양대학교 조선해양시스템공학부 교수 · 해양안전기술 대표

세계 최초 고도화 해양사고 원인규명 시스템 개발

한국해양대학교 이상갑 교수는 과학적이고 정확한 해양사고의 원인규명을 위한 유체-구조 연성 해석기법을 적용한 고도 정밀 M&S 시스템을 개발, 교수로서 겸직할 수 있는 한국해양대학교 산하 실험실 벤처기업인 해양안전기술을 설립했다. 이 교수는 부산대학교 조선공학과에서 학사와 석사(구조 전공) 학위를 취득하고, 해군사관학교 조선공학과에서의 교관을 거쳐 미국 일리노이대 토목공학과에서 박사(구조 전공) 학위를 취득한 후 한국해양대학교 조선해양시스템공학부에서 선체구조설계 분야의 명망 있는 교수로 재직 중이다. 처음 그는 자동차 내충돌 해석 코드로 잘 알려진 LS-DYNA(미국 LSTC)가 상용화되어 국내에 처음 도입된 1993년도의 국내 최초 사용자로서 선박의 충돌 및 좌초 등의 손상자료를 세심히 분석하고, 변형률 효과를 고려한 파단기준을 수치 시뮬레이션에 합리적으로 적용하면서 고도 정밀 M&S 시스템의 개발에 남다른 노력을 기울여 왔다.

“저희 연구실에서 한국 해군의 충무함, 세종대왕함(이지스함), 독도함 등의 생존성 분야의 수중폭발 내충격 응답 수치 시뮬레이션을 국내 최초로 수행했고 공기 중 폭발, 슬로싱, 슬래밍, 수면낙하 등의 유체-구조 연성 분야의 영역까지 확장하면서 이 시스템을 고도화하게 되었습니다.”

고도 정밀 M&S 시스템을 사용하여 선박의 해양사고 원인규명과 구조 안전성 평가를 수행할 경우 선박은 자동차와 비행기 등과는 달리 공기 밀도보다 1,000배가 큰 유체(해수)에서 거동하므로 이를 합리적으로 구현해야 실제적이고 정확하게 추정할 수 있다고 그는 설명했다. 현재 유체-구조 연성 해석기법을 이용한 고도 정밀 M&S 시스템은 전 세계적으로 해양안전기술만이 유일하게 실용화해 구현하고 있다. 최근 강풍, 조류, 해일성 파도 등의 거친 해상상태를 불규칙 스펙트럼을 사용해 정확히 구현하고 선내에 해수를 침수시키는 연구 용역 등을 성공적으로 수행하면서 해당 시스템은 주목받고 있다.

“기존의 충돌, 좌초, 접촉 등의 해양사고 원인규명과 구조 안전성 평가에 한정적이던 적용 영역을 충돌, 접촉 등에 따른 전복과 거친 해상에서의 선내 해수 침수를 통해 자연스럽게 침몰까지 이르는 전 과정이 구현 가능합니다.” 이 교수는 최근 세월호의 급변침에 따른 화물의 과적과 불량고박까지 고려한 전복·침수·침몰까지의 전 과정에 대한 연구 용역을 수행하면서 선회를 포함한 선박의 사고에 이르는 전 과정까지 구현하게 되어 기관고장을 제외한 전 영역의 해양사고에 대한 원인규명과 분석을 수행할 수 있는 통합 분석 시스템이라 정의했다.

 

정확하고 신뢰성 높은 해양사고 원인규명 통합 분석 시스템

이상갑 교수는 이 시스템으로 최근 수행했던 연구 용역 결과들 중 몇 가지를 소개했다.

첫 번째는 조업 중이던 소형 어선이 대형 선박들이 항해하는 지역에서 밤중에 대형선에 의해 두 동강이 나 침몰된 충돌 사고로서 어선이 정상적으로 정박하고 있었는지 다른 선박의 충돌로 인하여 전복되어 있는 상태에서 충돌되어 침몰되었는지를 규명한 연구 용역 : 해수 중에 정상적 또는 전복되게 부양된 어선이 충돌로 인하여 어느 경우가 실제 침몰어선의 파단형상과 동일한지를 규명한 것으로 해수 중에 부양되어 있어야 규명할 수 있다고 하였다.

두 번째는 진수 후 안벽에 계류 중 새벽에 폭탄성 저기압 하에서 강한 돌풍과 해일성 파도로 인하여 선박의 주갑판과 상부구조의 일부까지 모두 잠기는 침수·침몰 사고의 원인과 과정을 규명하기 위한 연구 용역 : 해수에 부양시키고 해일성 파도에 의해 개구부를 통하여 해수가 유입되고 침수가 점점 급진적으로 증가하면서 격심한 운동으로 계류색이 파단 되는 등 매우 실제적이고 정확하게 침수경로와 침수시간 등을 추정하였으며 황천 시의 선내 침수를 구현한 첫 연구로서 의의가 크다고 강조하였다.

세 번째는 러시아 베링호의 거친 해상상태에서 무리한 조업으로 강풍과 해일성 파도에 의해 침수·침몰된 원양어선의 침몰과정 및 원인을 분석한 연구 용역 : 사고 당시 불규칙한 강한 해일성 파도와 강풍 하의 거친 해상상태에서의 개구부를 통한 해수의 외부 침수 및 선내 해수 침수·전파 시뮬레이션을 통하여 일반적인 복원성의 불량에 따른 전복 사고와는 달리 선내의 무게 중심보다 낮은 격실 등으로의 침수로 인한 선미 침하와 조타기 고장으로 인한 표류 상태에서의 거친 해상상태에 따른 전복이 동반된 침몰사고이었음을 규명하였다.

네 번째는 현재 수행중인 세월호의 급변침에 따른 화물의 과적과 불량고박까지를 고려한 전복·침수·침몰까지의 전 과정에 대한 연구 용역 : 본 시스템의 검증을 위한 세월호 건조 후 해상 공시운전 선회 시험 시뮬레이션을 포함하여 선미부 증축에 따른 경하상태의 세월호와 과적화물을 비롯한 각 탱크들의 중량분포를 고려한 GoM의 추정에 따른 전타 시의 전복과정 등을 공시운전 성적서 및 AIS 항적과 비교 검증하면서 선박의 전복 침몰사고에 이르는 전 과정을 구현하게 되어 본 시스템의 해양사고 영역을 크게 넓히는 계기가 되었다.

해양안전기술 설립, 세계적인 안전센터로 거듭날 터

“임기택 유엔국제해사기구(IMO) 사무총장이 해양안전심판원장으로 재직 시 시스템의 소개와 사고규명센터 건립을 건의한 적이 있었습니다. 당시 국가 과제로 추진 중 중단됐던 계기로 해양안전기술을 직접 설립하게 됐습니다.”

이상갑 교수는 2014년 9월 29일 한국해양대학교 산하 실험실 벤처기업인 해양안전기술을 설립했다. 이는 유체-구조 연성 해석기법을 적용한 고도 정밀 M&S 시스템을 사용해 해양사고의 원인규명을 보다 체계적이고 전문적으로 수행하기 위함이다. 그는 다수의 우수한 연구원들을 확보하고 그들을 육성해 세계적인 센터로 자리매김할 포부를 밝혔다. 이 교수는 가장 시급한 것이 전문인력 확보와 그들이 연구에만 매진할 수 있는 국가적 지원이 절실하다고 말했다. 그는 현재의 시스템을 잘 구축해 구심점의 역할을 자처할 것이며 향후 뜻을 함께 할 주역들이 이 센터를 발전시키고 이어나가기를 희망했다.

해당 분야가 스스로 가장 자신하고 사회에 공헌할 수 있기에 이 교수는 자부심과 긍지가 대단하다. 그는 눈앞의 자신의 이익 보다 실질적으로 우리의 건강한 사회 발전에 필요하다는 점에 착안하고 시스템을 연구해왔다. 해양안전기술은 현재 1년 8개월 차에 접어들고 있으며 한국해양대학교 학부생, 대학원생, 연구원들과 연구실에서 밤샘 작업을 하며 열정을 쏟아내고 있다. 이 교수는 많은 분야를 두루 섭렵하는 것도 중요하지만 “스스로가 최고가 될 수 있는 분야를 찾고 그 안에서 최고가 되라”는 교육철학을 가지고 강단에 서 왔다.

해양사고와 관련된 국가기관, 사정회사, 법률사무소, 보험회사 및 선주들에게는 심판과 판결에 막대한 시간과 경비가 소요되기 때문에 과학적이고 합리적인 추정을 할 수 있는 시스템을 잘 인지하고 해결하는 것이 필요한 현실이다. 해양수도인 부산시, 해양수산부, 국민안전처 등에서 많은 관심과 응원을 바란다며 이 교수는 거듭 당부했다.

 

사고 원인의 정확한 진단으로 건강한 사회 구현

“이번 4·16 세월호 참사는 과적된 화물과 고박불량, 급선회 등 명확하게 추정할 수 있는 부분이 많지 않습니다. 다양한 추정과 변수를 놓치지 않고 많은 상황을 고려하고 있습니다.” 최근 이상갑 교수는 4·16 세월호 참사 특별조사위원회 용역 연구 수행으로 그의 연구원들과 불철주야 시뮬레이션을 수행 중에 있다. 그가 강조하는 가장 중요한 점은 해양사고의 실제상황과 자료들을 토대로 ‘적당히’가 아닌 ‘정확히’ 추정하고 구현할 수 있어야 한다는 점이다. 특히 해양사고와 같이 해수 중에서 발생하는 거동을 무중력 상태에서나 평면 내 거동으로 구속하는 경우 실제적인 거동을 구현하는 것은 불가능하다는 것을 지적하고 있다. 이 교수는 중앙해양안전심판원, 김앤장 등의 법률사무소, 보험회사, 사정회사 및 선주 등으로부터 다수의 연구 용역을 수행하면서 대부분의 사고원인은 인재(人災)라는 점을 재확인했다. 이는 ‘정확히’가 아닌 ‘적당히’라고 안일하게 생각하는 우리 사회가 사고의 근원이라는 것을 말해준다.

“해양안전기술이라는 실험실 벤처기업의 창업을 시작으로 이 시스템을 적용해 국내와 세계에 해양안전 분야에 크게 기여할 것이라 자신합니다. 경제적이고 경쟁력 있는 국제센터로 거듭나는 것이 저의 꿈이자 포부입니다.” 이 교수는 시스템을 실험을 통한 검증 작업과 함께 지속적으로 고도화하고 많은 해양사고들의 원인규명을 신속하고 합리적으로 수행하기 위해서는 다양한 경험을 겸비한 전문가들과 대용량 전산 시스템이 뒷받침돼야 할 것이라고 강조했다. 그는 해양사고 영역별로 단계적으로 다양한 선박과 시나리오에 대한 해양사고의 검증과 시뮬레이션 결과들의 데이터베이스를 기반으로 하는 간이 원인규명 재현 시스템을 개발하여 해양안전심판원, 해양경찰 및 선사들이 간편하게 휴대해 신속하게 해양사고 결과를 추정하거나 다양한 시나리오에 따른 사고 상황을 예측할 수 있도록 하겠다는 계획도 전했다.

고도화 시스템은 효율적이고 정확한 해양사고 원인규명으로 심판의 획기적인 신뢰구축과 심판지연에 따른 사회적 비용을 최소화하고, 나아가 국제적인 해양사고 발생 시에도 신속하고 명쾌한 사고원인 분석을 통해 국제적 및 사회적 갈등을 감소시키며, 최근 문제되는 외국어선의 불법 조업 단속 및 증거능력을 강화하는데 일조할 수 있으리라 전망된다. 이 시스템은 해양경찰 및 선원교육에도 활용할 수 있고, 해양사고 예방 시스템을 개발하거나 선박 조종 시뮬레이터의 고도화에도 적용되는 등 그는 다양한 가능성을 제시했다. 선박의 내충돌 구조 안전성 평가에도 효율적으로 적용할 수 있어 우리나라의 조선과 해운 강국의 위상 강화에도 크게 기여할 것으로도 해당 시스템은 높이 평가되고 있다. 해양사고의 정확한 원인규명과 예방으로 건강한 사회를 구축하려는 염원이 담긴 이상갑 교수의 해양안전기술센터가 대한민국에 이어 전 세계적으로 우뚝 설 그날을 기대해본다.


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