들어가며

어느 나라에서 한 냉장고 업자가 제안한대로 야심차게 첨단 냉장고를 만들기로 했습니다. 그리고 이왕 만드는 김에 코끼리를 통째로 넣을 수 있게 만들자고 합니다. 그것도 살아있는 코끼리 두 마리를 동시에 넣을 수 있는 냉장고였습니다. 설계가 끝나고 막 만들려고 하는 참에 누군가 냉장고에 살아있는 코끼리가 들어간다 쳐도 어떻게 코끼리가 살 수 있겠냐고 따지니까 냉장고 업자는 첨단 바이오 냉장고라서 코끼리도 살 수 있고 냉장고로도 쓸 수 있다고 해명을 했습니다. 하지만 다 만들어서 해보기 전에는 알 수 없는 노릇이기에 진짜로 코끼리가 들어갈 수 있는지만이라도 확인해 보자고 말했습니다. 죽이거나 토막 내지 않고 상처 없이 코끼리가 2마리나 들어갈 수 있게 만든다는 것이 사실 잘 믿겨지지 않아서 그런 것 이었죠. 물론 코끼리를 넣고도 다른 반찬통을 넣었다 빼는데 아무런 불편이 없어야 겠고요.

그런데 이게 웬 말 입니까. 나라에서 내로라하는 냉장고 전문가들이 모여서 검토해보니 코끼리가 들어가는 것은 고사하고 코끼리를 넣지 않아도 반찬통조차 제대로 넣었다 빼는 것이 힘든 설계라고 합니다. 어처구니없는 결과가 나온 거죠. 그렇다면 냉장고 설계를 아예 새로 해야 되는 게 맞지요. 아예 만들지 말든가요. 그런데 냉장고 업자는 이미 만들기 시작했고 예산이 남았으니 설계를 바꾸지도 않고 그냥 만들겠다고 합니다. 정말 기가차고 말도 안 되는 소리로 우스갯거리도 안 되는 말을 하지 말라구요?

제주해군기지가 바로 지금 딱 이런 상태입니다. 민군복합형관광미항이라며 군항과 크루즈여객선이 함께 쓰는 관광미항으로 만든다고 합니다. 그런데 하나의 항구를 가지고 군항과 민항으로 동시에 쓰는 곳은 지구상 단 한 군데도 없습니다. 같은 지역에 따로 따로 항구를 지어서 쓰는 경우는 있지만요. 하지만 세계최초로 그런 항구를 만드는 것은 문제없다며, 군항으로도 관광항으로도 완벽한 항구를 만들 수 있다고 오히려 열을 내고 있습니다. 그래서 15만 톤급 크루즈여객선이 들어갈 수 있는지만이라도 검증해보자, 이렇게 된 것입니다. 막상 뚜껑을 열어보니 크루즈여객선의 입출항이 거의 불가능한 것은 물론이고 애초의 목적이었던 군함들조차 제대로 입출항이 어려운 항구임이 드러났습니다. 정말로 말도 안 되는 상황이 벌어진 거지요.

먼저 이해를 돕기 위해 자동차와 배를 비교해 보겠습니다. 자동차는 바퀴가 땅을 단단히 붙들고 있어서 옆에서 바람이 세게 불어도 천천히 달리면 위험하지 않습니다. 하지만 물에 떠있는 배는 엔진을 끄면 조류 따라 바람 따라 흘러갈 수밖에 없게 됩니다. 조류와 바람에 맞서서 전진하려면 엔진출력을 높여서 강하게 추진력을 내어야 하는 겁니다. 바람이 강하면 강한만큼 더욱 강한 추진력이 있어야 배가 떠내려가지 않게 할 수 있습니다. 반대로 배는 속도를 줄이면 추진력이 줄어들어 조류와 바람의 영향을 많이 받게 됩니다.

이 점이 매우 중요합니다. 자동차도 주차장 들어갈 때 속도를 많이 줄여야 하는데 하물며 브레이크가 없는 배는 특성상 항구에 진입할 때에는 속도를 훨씬 더 현저하게 줄여야 합니다. 좁은 항구 입구를 통과해서 항구 안으로 진입을 위해 속도를 줄이면 조류와 바람 영향을 많이 받을 수밖에 없고 그렇기 때문에 항로를 유지하지 못할 경우 항구 입구에 충돌을 일으킬 수도 있습니다.

좁은 입구에서 선박이 좌초되면 그야말로 그 항구는 모든 기능을 잃을 수밖에 없는 상황이 됩니다. 그럼 항구 입구를 널따랗게 만들면 되지 않냐고 말씀하실 분도 있을 텐데요 남해안처럼 사방이 섬으로 둘러싼 다도해인 경우 파도가 높지 않아 입구를 크게 설계 할 수도 있지만 제주도 남쪽 해안은 태평양을 향해 트여 있어서 바람이 불면 파도가 심해지기에 그렇게 할 수가 없습니다. 항 입구를 크게 만들면 만들수록 항구 안으로 파도가 들이닥쳐서 배를 세워두기 어렵게 되기 때문이죠. 이것을 항구정온도라고 하는데요. 정온도가 불안해지면 파도 때문에 세워 둔 배끼리 부딪히거나 항구 벽에 부딪히면 배가 망가지고 항만 접안시설이 망가질 우려가 높습니다.

그리고 선회수역이 매우 중요합니다. 입항했던 배가 출항을 하려면 배를 미리 돌려 출항자세로 접안을 해두었다 나오거나 아니면 나올 때 배를 돌려 나와야 합니다. 이렇게 항구 안에서 배를 돌릴 수 있는 공간을 선회장이라고 하고 그 크기를 선회장 지름이라고 하는데요. 선회장 지름을 가급적 배 길이의 3배, 최소 2배로 하는 것은 속도가 0인 상태에서 배를 돌리기 때문에 바람의 영향에 극히 취약하기 때문입니다. 즉, 배를 항구 안에서 돌릴 때 바람이 세차게 불면 그대로 밀려서 다른 배에 부딪히거나 항구 벽에 부딪히기 때문에 여유 있게 만들어야 하는 겁니다.

이런 사실들을 염두에 두고 해군본부가 낸 실험보고서를 보도록 하겠습니다.


풍속 값의 허구

일단 풍속 값이 매우 중요한데요. 항구를 건설하기 위해 국토해양부에서 정해 놓은 풍속 값 기준은 과거 20년간 그 지역 기상자료를 활용해서 10분간 최대 풍속의 평균값을 적용토록 하고 있습니다. 서귀포기상대 자료를 이용하여 산출된 서귀포지역 10분간 최대 풍속 평균값은 26.2m/sec입니다.

이 값은 공기가 1초에 26.2m의 거리를 이동한다는 것이고 26.2미터 퍼 세크 또는 초속 26.2미터로 읽습니다. 이 속도를 시속으로 바꾸면 94.3km/h가 됩니다. 대충 시속 100km로 달리는 자동차에서 얼굴을 내밀 때 느끼는 정도의 바람이라고 보시면 됩니다. ‘그렇게 빠른 바람이라면 태풍이잖아 라고 생각하시며 태풍상황이면 배가 못 뜨는 것이 당연하니 꼭 적용 할 필요가 있어?’라고 판단하실 수 도 있습니다. 일반적으로 중심부근 풍속이 17m/sec 이상이면 태풍이라고 말 하니까요.

하지만 세계기상기구(WMO) 기준을 보면 열대저기압 중에서 중심 부근의 최대풍속이 33㎧ec 이상인 것을 태풍(TY), 25~32㎧ec 인 것을 강한 열대폭풍(STS), 17~24㎧ec인 것을 열대폭풍(TS), 그리고 17㎧ec 미만인 것을 열대저압부(TD)로 구분합니다. 그러므로 단순히 26.2m/sec는 강한열대폭풍에 해당합니다. 하지만 여기서 말하는 26.2m/sec는 10분간 평균값이므로 태풍일 확률이 높습니다.

같은 말인데 왜 따지냐구요? 해군이 2011년 국회 예결산위원회 심의 때 풍속 20m/sec 이상은 태풍상황이라 26.2m/sec를 설계심의기준에 넣을 이유가 없다고 해서 그런겁니다. 아래 도표를 보시면 이해하실 겁니다.


순간최대풍속 26.2m/sec가 안 되는 월수는 2, 4, 6, 10, 12월뿐입니다. 그것도 근소한 차이의 값으로 미달되었을 뿐 1년 내내 20m/sec를 넘어섭니다. 태풍의 기준도 순간 최대 풍속 값을 기준으로 하는데 해군의 말을 빌리면 서귀포지역은 1년 내내 태풍이 불 수 있는 것으로 봐야 되고 그런 곳에 해군기지를 짓겠다고 하는 겁니다. 그렇다면 26.2m/sec의 기준도 약하고 44.0m/sec로 기준을 정해야겠지요. 군사기지의 특성상 전천후 작전능력을 담보해야 되기 때문이죠. 제주도가 태풍 영향권에 들어도 서해나 동해는 영향권에 안 드는 경우가 허다하기 때문에 만약 북한의 도발이 서해나 동해에서 발생했는데 우리나라 해군 주력이 태풍에 발목이 붙들려 있다면 국민들이 납득할 수 있을까요? 그 것도 바람 많기로 이름난 제주도에 지어서 1년 내내 갑작스런 기상악화로 출동이 불가능할 경우가 발생할 가능성이 높다면 철저히 그 설계에 심혈을 기울였어야 합니다.

위 도표를 WMO기준으로 살펴보면 8, 9월은 태풍의 영향을 받은 때가 분명하지만 나머지는 전부 해양 지역적 특성과 대륙과 해양의 경계수역에 해당하는 특징으로 인한 계절풍이거나 순간 발생하는 돌풍이나 국지성 폭풍이 발생하여 부는 바람입니다. 따라서 항만가동률을 97.5%이상으로 끌어올리기 위해서는 최소 26.2m/sec를 적용하는 것이 타당하다라고 말씀드릴 수 있는 겁니다.

그리고 해군도 이런 사실을 고려했기에 2008년 12월 제주해군기지 설계· 시공을 위한 일괄입찰안내서에는 풍속 값을 26.2m/sec를 제시했었습니다! 더욱이 최근 대형태풍의 발생빈도와 강도가 높아지는 추세를 반영해야 한다는 입장도 분명히 했습니다.


그리고 입찰 1개월만인 2009년 1월 기본계획보고서가 발간이 되는데요. 번개불에 콩을 볶아 먹어도 이만큼 빠를 수 있을까 싶을 정도로 놀라운 순발력으로 시공업체들은 모든 시뮬레이션과 기본설계를 완료해 냅니다. 편집하고 찍어내는 것도 시간이 꽤 걸릴 텐데 사전에 준비되어 있었던 것처럼 나왔습니다. 그런데 입찰조건시 설계풍속값은 26,2m/sec임에도 입찰을 한 (주)건일엔지니어링과 공동참여 하도급업체들은 단 한 번도 해군이 요구한 설계풍속값으로 시뮬레이션을 하지 않았습니다. 분명한 계약위반인 상황입니다.

계약위반임이 분명한데도 일부러 안한 것이라기보다는 현실적으로 할 수 없었던 것일 수도 있습니다. 그 이유는 강정해안이 서귀포에서 화순 사이 중 가장 돌출된 지역으로 항만의 입지조건인 만(灣)이 아니고 타 지역보다 파랑의 영향이 크고 바람도 센 곳이기 때문입니다. 아무리 첨단공법이라고 해도 태풍에도 안전하게 입·출항이 가능한 항구를 건설한다는 것은 강정의 입지조건에 의해 불가능에 가깝습니다. 만약 남해안 같은 다도해라면 태풍상황에도 입·출항이 가능한 항구를 건설 할 수 있었겠죠. 따라서 해군이 제시한 풍속 값을 대입한 결과가 너무 안 좋아서 해군과의 합의하에 누락시켰을 수도 있습니다. 이것이 억측일까요? 그렇다면 왜 이런 결론을 도출하게 되었는지 살펴보겠습니다.


2008. 1 제주해군기지 기본계획보고서에는 처음에 해군이 제시한 값인 26.2m/sec보다 5.7m/sec 작은 값인 20.5m/sec를 가지고 실험한 시뮬레이션 결과가 수록되어 있습니다. 우선 대형수송함부터 살펴보겠습니다.

그림 5.6-24 상황은 대형수송함(만재배수량 17000톤)이 강한 썰물 조류와 남서풍 40노트(미터법으로 환산하면 20.5m/sec)상황에서 입항하는 시뮬레이션인데 완전히 항로를 이탈하여 입항자체가 불가능한 상태임을 보여줍니다. 만약 입항을 강행한다면 동방파제에 충돌될 수밖에 없습니다. 다음은 출항 시뮬레이션입니다.


대형수송함의 출항상황입니다. 밀물조류시 북동풍 20.5m/sec 상황에서 출항시 배가 바람에 완전히 밀리면서 남방파제에 충돌 또는 접촉하는 현상이 발생되어 출항 불가능으로 판별된 시뮬레이션입니다. 결과가 참담합니다.


다음은 대형함(구축함으로 4000~8000톤급)입니다. 해군의 주력함인 KDX-II와 KDX-III가 주 대상입니다. 최고출력이 높고 날렵한 배이기 때문에 20.5m/sec정도 바람은 능히 견디며 입출항이 가능 했습니다. 하지만 반대편 항로에 다른 배가 들어오거나 나갈 경우는 어떨까요? 그림 5.6-29는 밀물조류시 남서풍 20.5m/sec상황에서 출항하는 경우인데 항입구를 벗어나자마자 항로법선(중앙선)을 이탈하여 마주 오는 배와 충돌 또는 접촉이 일어날 확률이 높은 상황입니다. 그리고 결국 항로를 완전히 이탈합니다.


그럼 반대로 부는 북동풍이면 안전 할까요? 그림 5.6-27이 답입니다. 출항하자마자 바람에 밀려 가까스로 남방파제와 충돌상황을 면하며 빠져나오지만 결국 함이 자세를 회복하지 못해 항로법선을 이탈하며 마주 오는 배와 충돌하며 시뮬레이션이 종료됩니다. 역시 참담한 결과가 아닐 수 없습니다.

이 시뮬레이션결과에 대해 보고서는 아래 그림과 같은 결론을 내놓습니다. 대형수송함의 경우, 입항 시뮬레이션에서는 선체가 외측경계를 넘어섰다고 표현하였지만 입항이 불가능하다는 표현은 애써 생략했습니다. 그렇다면 선체가 벗어났더라도 통제가 가능한 상황이었으면 왜 시뮬레이션이 중단되었는지 밝혀야 했습니다. 출항 시뮬레이션을 보면 바람의 압력에 지나치게 밀려 선체가 남방파제에 접근하는 현상이 발생했다고만 할 뿐 충돌이나 접촉의 위험에 대해 언급하지 않았습니다. 이 역시 시뮬레이션이 왜 중단되었는지 밝혀야 할 것입니다.


대형함정의 경우 마주 오는 배와 교행할 시 운항자의 심리적 부담감이 크게 나타나니 가급적 타함과 마주치지 않도록 통제하라고 기술되어 있습니다. 그러나 컴퓨터의 시뮬레이션은 충돌 내지는 접촉상황 후 시뮬레이션이 중단된 것은 어떻게 설명할 수 있나요? 컴퓨터가 시뮬레이션을 속행 할 수 없는 이유는 더 이상 항행을 할 수 없는 조건이 되었기에 시뮬레이션 수행을 멈춘 것이라 보아야 할 것입니다. 컴퓨터는 거짓을 말하지 않습니다. 조건에 대한 결과만을 산출하는 것에 불과합니다. 전문가라면 더욱 진실을 왜곡하지 말고 있는 그대로를 기술해야 할 것입니다.

이 보고서의 백미는 접이안 안정성 해석에서 선회수역에서 적정수준의 전진속도를 유지할 것을 주문하고 있다는 것입니다. 선회수역이란 배를 90˚~180˚ 회두하거나 그 이상 각도로 배를 돌리는 구역입니다. 마치 타워 주차장의 차를 돌리는 장치 같은 역할을 하는 곳입니다. 그런 곳에서 전진속도를 유지하며 배를 돌리라는 주문은 바람에 배가 심하게 밀릴 수 있으니 추진력을 일정이상 유지하라는 의미이고, 이 항만을 이용하는 각개함정에게 곡예수준의 조함능력을 요구하는 것입니다. 속도 0 상태로 회두하는 지역에서 전진속도 유지하며 배를 돌리라는 주문을 하는 설계자는 이 항구를 스턴트 촬영장으로 기획하고 설계했다는 말과 같습니다.

문제를 인식한 듯 해군은 2010. 1 조사 및 실험보고서를 낼 때는 잠수함과 대형수송함 경우, 풍속 20.5m/sec를 완전히 빼고 15.4m/sec를 적용한 시뮬레이션만 있었으며 외해는 거욱 거친 바람과 파도가 일기 때문에 항로 진입부터 시뮬레이션하여야 함에도 항입구 근처에서만 시뮬레이션을 하였고 동시 입출항 능력을 검증하는 교행상태 시뮬레이션도 생략하였을 뿐만 아니라 안정성을 높인다는 이유로 자력 입출항 상황조차 시뮬레이션도 하지 않고 잠수함 경우 1000마력 예인선 1척, 대형함과 대형수송함 경우 3000마력 예인선 2척으로 항 바깥에서부터 예인하여 입출항 하는 경우만 시뮬레이션 하였습니다. 그럼에도 불구하고 주관적 운항 난이도는 다음과 같습니다.


대형함은 주관적 난이도가 6, 7 대형수송함과 잠수함 경우 4, 5지만 풍속값을 대형함과 동일(이 기준도 해군이 처음 요구한 설계풍속값 미달)하게 적용했다면 출력이 떨어지는 잠수함은 6이상, 대형수송함은 판별불가 판정을 받을 수밖에 없습니다. 아무리 좋게 생각해도 이 기지가 완성이 된다면 기상이 불량 할 때 자력에 의한 입출항이 불가능하고 예인선에 의해 한 척씩 차례를 기다려 다른 선박이 항로상에 없을 때 입출항을 해야 하며 대형수송함과 잠수함은 날씨가 조금이라도 악화되면 입출항을 포기해야 합니다. 이것이 기동전단을 운용하는 모항으로서의 기능에 합당하게 설계된 항구일까요?


이 보고서는 결론적으로 설계풍속값보다 5m/sec 줄인 대형함은 출항시 예인선 3척의 보조를 받아야하며 10m/sec 줄여 시뮬레이션한 대형수송함은 아예 기상이 양호할 때 입출항하라고 결론 짓고 있으며 왕복교행은 불가능함을 말하고 있습니다. 이것만으로도 이 항구의 설계는 잘 못된 것이라 말씀드릴 수 있습니다.

또 한 가지 의문은 해군이 제시한 설계풍속을 가지고 입출항 시뮬레이션이 왜 없을까 하는 겁니다. 만약 있다면 그 결과는 어땠을까요? 의문이 꼬리에 꼬리를 물고 일어납니다. 1조가 넘게 투입되는 사업이 이런 식으로 진행되어도 되는 걸까요? 국회 청문회를 통해서라도 해군이 처음 제시한 설계풍속 26.2m/sec를 가지고 시뮬레이션 한 결과를 제출받거나 공정한 제3의 기관이 설계풍속값을 가지고 검증을 위한 시뮬레이션을 반드시 하여야 할 것입니다.


풍향과 조류에 대한 의문

제주해군기지의 입지대상지역인 강정마을의 조류 특성과 바람의 특성은 항구를 건설하는데 있어서 해군에게는 재앙과도 같습니다. 범섬과 연산호군락등 천연기념물 보호구역, 서귀포 시립 해양공원, 생물권보전지역 등 제약조건이 너무 많아 다음의 1번부터 4번 안 중 1번안이 채택 되었는데요.



채택된 1안은 각종 보호구역 안이거나 인접하여 환경적 영향이 우려되고, 항로가 저수심대와 이격거리가 짧아 기상악화시 침로이탈에 의한 좌초가 우려되며 강정천 범람시 토사유입으로 지속적인 준설이 필요한 불리한 점을 들고 있음에도 최초 사업비가 경제적이라는 이유를 부각하며 채택하였기에 건설비용 절감만을 위해 채택된 것이 아닌가하는 의심을 지울 수 없습니다.

가장 큰 문제는 입출항을 위한 항로 설계시 가장 장애가 되는 항입구의 조류가 항로와 직각에 가깝게 흐르고 있고 바람도 직각에 가까운 북동풍(NE)과 남서풍(SW)이 가장 세고 가장 빈도가 높기 때문입니다.


그림에서 보다시피 항구 입구부분을 동쪽으로 만들었을 때 출입항에 영향을 미치는 조류와 풍향요소는 항로와 직각으로 배치되는 상황입니다. 직각으로 흐르는 횡조류와 횡풍은 항로를 이탈하게 만들 우려가 높아 가장 유의깊게 보아야 할 요소 중 하나죠.


위 그림의 조류분석도를 보면 불행하게도 항로를 따라 거의 직각에 가까운 조류가 형성되고 있음을 알 수 있고 외해로 나갈수록 조류가 거세집니다. 풍향, 풍속 상황에 따라서는 항로 진입조차도 어려움을 겪을 수도 있습니다. 따라서 진입항로부터 단계별로 적용해서 시뮬레이션을 했어야 합니다. 최악의 상황을 가정하고 시뮬레이션을 하는 것이 원칙이기 때문에 최강 창조류일 때 북동풍을 상정하고 최강 낙조류일 때 남서풍을 상정하여야 합니다. 그럼 풍향을 보겠습니다.


위 그림 서귀포지역 바람장미도를 보면 항구 입출항에 영향을 미치는 북동풍 계열은 연중 계속 발생하고 남서풍 계열은 봄과 여름에 집중되어 있는 것을 볼 수 있습니다.


위 도표를 바탕으로 북동풍계열 출현율을 계산하면 합쳐서 27.2%나 되고 남서풍 계열은 합쳐서 17.6%에 이릅니다. 결국 두 바람을 합치면 44.8%나 되어 일년에 절반 가까이 이 두 바람 영향아래 있다는 것을 알 수 있습니다. 바람 많기로 유명한 제주도를 그대로 보여줍니다. 대부분 미풍에 가깝지만 언제 순간적인 돌풍이 불지 모르는 상황이기에 최악을 대비하는 자세가 절대적으로 필요하다는 것은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다.

그러나 크루즈 여객선 입출항 시뮬레이션에는 이 남서풍계열 바람의 영향을 전혀 고려하지 않았습니다. 출현율 17.6%는 1년에 64.3일이나 이 바람의 영향이 있다는 것입니다. 앞에서 풍속을 분석 할 때 대형수송함이 남서풍에 낙조류를 적용하여 입항 시뮬레이션을 했을 때 침로이탈로 인해 입항 불가 판정을 받은 경우를 상기하시기 바랍니다.

크루즈 여객선에 적용한 7.7m/sec의 바람은 서귀포지역에서 봄, 여름에 일상적으로 일어 날 수 있는 세기의 바람입니다. 수치해석을 하면 남서풍계열만 5.3%를 차지하고 1년에 19.34일이며 시간으로 계산하면 464.28시간이 되어 언제 어느 순간 이 정도의 바람이 분다하더라도 이상하지 않을 정도의 바람입니다. 그런데도 이 바람을 적용하여 시뮬레이션을 하지 않았다는 것은 실수차원을 넘어선 것입니다. 횡풍압면적이 넓은 크루즈여객선은 측면에서 부는 바람에 절대적으로 취약 할 수밖에 없기에 대형수송함처럼 문제가 발생했을 가능성이 대단히 높습니다.

남서풍계열 바람에 시뮬레이션 결과가 나쁘지 않았다면 왜 공개하지 않나요? 만약에 시뮬레이션을 하지 않았다면 그 자체가 업무태만이고 결과를 숨기려 한다면 그야말로 사기극에 해당한다 할 것입니다.

또한 3.4m/sec에서 7.9m/sec까지의 바람의 출현빈도는 북동풍 계열과 남서풍 계열 합쳐서 15.5%에 이릅니다. 1년 56.5일이나 되고 시간으로 따지면 1356시간이 됩니다. 그렇다면 일반적인 바람상황이라고 볼 수 있습니다. 그렇다면 이 영역의 풍속값 최고치인 7.9m/sec를 적용하는 것이 원칙입니다. 또한 일반적 바람 상황에서 대형함정, 수송함, 잠수함등의 일상적인 입출항 시뮬레이션은 당연히 예인선을 배제하고 자력 입항, 자력 출항이 가능한지 시뮬레이션 했어야 합니다. 문제가 없다면 속 시원히 밝혀야 할 것이고 안했다면 역시 업무태만에 해당한다 할 것입니다.


횡풍압면적에 대한 의문

3차원 시뮬레이션 할 때 모델링을 하며 적용되는 변수값은 결정적으로 결과를 도출 할 때 영향을 줍니다. 그 중에서 횡풍압면적은 단연 가장 중요합니다. 횡풍압면적이 왜 중요하냐면 측면에 직각으로 바람이 불 경우 얼마나 배 측면에 압력이 발생하여 배를 옆으로 밀어내는지 알 수 있는 중요한 수치이기 때문입니다.

간단한 물리학공식을 상기해 보겠습니다. 충돌량은 F=mv로 표시되고 m은 충돌하는 물체의 무게, v는 속도입니다.

공기의 밀도는 1기압 15℃ 일 때 0.001226g/㎤라는 수치를 적용하면 높이, 길이, 너비가 1m인 부피안의 공기의 무게는 1226g이 됩니다. 즉, 1.226Kg의 무게이기 때문에 초속 1m의 바람이 1㎡의 벽에 부딪칠 때 힘은 1.226kg/㎡입니다. 초속 10m의 바람은 1평방미터당 12kg의 압력을 발생시킵니다.

대상선박의 횡풍압면적이 8,584.5㎡ 이라면 이 배에 횡으로 초속 10m의 바람이 불 때 받는 압력은 103014kg이므로 약 103톤의 압력이 발생하는 거구요. 16,000㎡ 이라면 192톤의 압력이 발생합니다.

둘 다 15만톤의 배라고 한다면 8,548.5㎡의 배는 0.00069의 횡가속력이 발생하고 16,000㎡의 배는 0.00128의 횡가속력이 발생합니다. 균질한 바람이 1분간 지속되었다면 전자는 4cm/sec의 속도로 옆으로 밀리는 상황이 되고 균질한 바람이 10분간 지속된다면 40cm/sec 횡속도가 발생하게 됩니다. 16000㎡의 배는 1분간의 바람에 7.6cm/sec, 10분간의 바람에는 76cm/sec의 횡속도가 생기며 옆으로 밀리게 되겠죠. 입항절차에 따라 4노트(2.05m/sec 초속 약 2미터)속도로 줄여서 운항 할 때 0.4m/sec가 아닌 0.76m/sec 속도로 옆으로 밀린다면 결과는 재앙이 될 확률이 높습니다. 그만큼 횡풍압면적은 중요한 변수값 입니다.

물론 이것은 단순계산이며 유속에 따른 베르누이 공식을 적용하고 와류에 의한 손실, 형상에 따른 유속손실 및 충돌량 손실률 등을 고려하지 않은 값이므로 이해를 돕기 위한 계산에 불과합니다. 하지만 운동량을 산출하여 적용하면 이 값은 속도의 제곱에 비례하기 때문에 풍속이 증가 할 경우 더욱 차이가 심해 질 수도 있습니다.

15만톤 크루즈 여객선 횡풍압면적을 퀸메리2호급인 16,000㎡를 8만톤급에 불과한 횡풍압면적인 8,584.5㎡로 축소했다는 의혹이 떨쳐지지 않는 것을 보며 과연 해군이 보유한 군함에는 횡풍압면적을 제대로 적용 했을까하는 의문이 들었습니다.


아쉽게도 확인 할 방법이 없었습니다. 군함의 구체적인 제원은 군기밀에 해당해서 공개하지 않은 듯합니다. 다만 적용된 3차원 모델의 개략적인 형태에서 유추해보면 의문이 생깁니다.

위 그림의 대상선박 제원을 보면 대형함은 우리나라 해군 주력인 KDX-II 구축함과 KDX-III 이지스함 둘 다임을 가변적으로 표시해 놓았습니다. 대형수송함은 독도함 한 척 뿐이므로 문제 삼을 것이 없지만 문제는 대형함 제원입니다. 시뮬레이션 자체가 최악의 상황을 상정하고 실험을 하는 것이 전제조건이라면 당연히 KDX-II가 아닌 KDX-III를 모델링해서 실험해야 옳습니다. 건조비용만 1척당 1조2천억이 넘는 고가의 장비로서 제주해군기지 건설비용보다도 높습니다.

그런데 3차원 모델을 보면 헬기격납고나 연통 형상으로 봐서 4000톤급 KDX-II가 분명합니다.

일부러 횡풍압면적이 적은 소형함정을 모델링해서 시뮬레이션 실험상 안전도가 높게 나오게끔 꼼수를 부린 것이 아니라면 어째서 KDX-III 이지스함을 모델링해서 실험하지 않은 것인지 해군은 밝혀야 할 것입니다.

끝내 공개하지 않는다면 이지스함으로 시뮬레이션 했을 때 결과가 좋지 않았다는 의혹을 받을 수밖에 없을 것입니다. 국가의 예산으로 사업을 시행하는 해군이 자신들의 생명인 전투장비를 소홀히 취급했다는 불명예도 감수해야 할 것이고, 이것이 젊은 해군 장병들의 생사가 걸리고 위기시에 국가를 더욱 큰 위기로 내모는 결과를 초래 할 수도 있다는 점을 감안하면 자신들의 자리보전 때문에 감출 일이 아니라는 것을 명심해야 할 것입니다.


위험천만한 항로법선

자동차도 급격한 선회를 하면 원심력이 발생하여 바깥쪽으로 기울어지는 현상이 발생하며 원심력이 과도 할 경우 전복사고가 일어납니다. 그래서 급격하게 방향을 바꾸지 않도록 도로에는 곡률반경이라는 것을 적용해서 커브길에서 과도한 원심력이 발생하지 않도록 배려합니다.

배도 똑같이 선회시에 원심력이 발생하는데 그 원심력이 배의 복원력을 넘어서면 전복사고가 발생 할 수밖에 없습니다. 더구나 배는 자동차보다 원심력과 횡풍에 더욱 취약하고 기상이 악화되면 파도에 의한 롤링과 피칭 현상까지 더해져서 급격한 선회는 전복사고로 직결 될 요인이 더 많습니다.

그래서 항만 설계 규정에 따르면 곡률반경을 대상선박 길이의 4배로 정하고 있는 것입니다. 그리고 항만의 수용능력상 최대크기의 선박을 대상선박으로 하여야 함은 자명한 일입니다. 그리고 변침각을 30도 미만으로 할 것을 권고하고 있습니다. 즉, 대상선박 길이가 100m일 때 곡률반경은 400m가 되고 변침각 30도를 적용하면 다음의 그림과 같습니다.


그림1 처럼 바로 꺾는 것이 아니라 그림 2 처럼 커브가 시작되는 지점에서 수직으로 세운선이 커브가 끝나는 지점에서 수직으로 세운선과 400m지점에서 만나게끔 완만한 곡선을 이룰 수 있도록 해야 한다는 것입니다.


그렇다면 제주해군기지는 어떤 선박을 대상선박으로 삼아야 할까요?

위 그림을 보면 크루즈 여객선 뿐 만 아니라 항공모함까지 수용을 전제로 설계된 것을 알 수 있습니다. 335.6m 크기의 항공모함을 가지고 있거나 앞으로 가질 가능성이 있는 나라는 미국뿐이므로 미항모전단이 입항 하게끔 설계된 것이지요. 우리나라 해군만의 해군기지냐 아니냐 하는 문제를 따지는 글이 아니므로 수용가능 최대크기의 선박으로 항공모함을 선택한다면 대상선박의 크기는 335.6m 이어야 합니다. 그러나 항공모함도 크지만 배의 길이 면으로 보면 크루즈 여객선이 10m 더 긴 345m이므로 수용가능 최대크기 선박은 크루즈 여객선이 될 것이고 이 선박을 대상선박으로 삼을 시 곡률반경은 무려 1,380m가 됩니다. 그 점을 유념하시며 다음 그림을 보아주시기 바랍니다.


일단 항로법선이 두 차례 굴곡부가 있는데 38도, 39도 등 과도한 변침각을 가지고 있는 것 이구요. 가장 큰 문제는 곡률반경이 너무 작다는 것입니다. 항로법선(중앙선에 해당하는 부분) 곡률반경은 아무리 봐도 125m를 넘지 않는다는 것입니다. 즉, 항만설계기준으로 보면 선체길이 31.25m를 넘지 않는 선박만 다녀야 되는 급격한 커브길이라는 겁니다. 어째서 이렇게 설계했는지 이해가 가지 않는다구요? 우선 기본계획 보고서가 제시한 항로 설계 기준을 살펴보겠습니다.



이 보고서에는 우선 환경적 제약조건이 너무 많아 항로를 계획하기 어렵다고 설명하고 있습니다. 그리고 놀랍게도 대상선박을 대형함과 대형수송함으로 제한합니다. 계획상 항공모함과 크루즈 여객선이 접안하는 것을 목표로 하는 항구를 설계하면서 대상선박을 크루즈선박 길이의 절반밖에 안 되는 함정으로 한정해 버립니다. 그리고 통상적인 설계기준을 따를 수 없으니 자체시뮬레이션에 의한 자의적 해석을 붙이며 변침각 허용기준을 40도까지 늘려도 된다고 기준을 완화시킵니다. 전천후 항구를 요구하는 해군의 입찰조건과 완전히 상반되는 입장입니다.

백번 양보해서 어쩌다 한 번 들어오는 항공모함이나 크루즈 여객선에 설계기준을 맞추지 못하고 통상적으로 사용하는 선박에 그 기준을 맞춘다고 합시다. 그렇다면 대상선박으로 선정된 대형함과 대형수송함 중 설계기준을 맞추는 선박은 당연히 둘 중에 더 큰 대형수송함이 될 것이고 대형수송함의 제원에서 선박길이는 160~200m라고 했으므로 곡률반경은 최소 640m에서 800m는 되어야 했음에도 항로법선의 곡률반경을 어째서 125m로 했을까요?

다시 한 번 백번 양보해서 해군이 적용했던 KDX-II 최소곡률반경 560m를 적용하여 봅시다. 항입구에서 나오는 쪽으로 적용하여 항로를 그리면 서귀포해양공원 구역을 완전히 침해 할 수밖에 없고 진입항로에서 이 곡률반경을 적용하면 항로일부가 남방파제에 충돌하는 코스로 그려 질 수밖에 없는 상황입니다. 그러니 곡률반경이 더 커지면 문제가 더 커질 수밖에 없는 겁니다.


결국 꼼수로 두 번의 커브로 항로를 설계했지만 항로법선이 침범하지 않았을 뿐 항로 자체는 서귀포 해양공원을 100m 가량 침범하고 말았습니다. 육상 같으면 중앙선만 침범하지 않고 국립공원을 침범하여 도로를 낸 것과 다를 것이 없는 상황입니다. 불법적인 부분을 다루는 의도가 아니기에 이렇게 낸 항로법선이 함선의 안전과 어떤 연관성이 있는지만 살펴보겠습니다.

역시 해군이 적용한 대형함인 KDX-II를 기준으로 보도록 하겠습니다. 항로의 변침각은 국토해양부의 기준치를 초과한 상황이고 곡률반경은 KDX-II를 기준으로 하면 140m의 4배인 560m를 적용했어야 하는데 1/5 수준인 125m 수준을 적용했습니다. 두 번의 급격한 커브로 이루어진 항로를 따라 운행하면 원심력에 의한 전복을 우려 할 상황이기에 최대한 천천히 운행 할 수밖에 없습니다. 이런 점에 유의하면서 시뮬레이션을 살펴보겠습니다.


썰물에 남서풍 20.5m/sec 조건하에 3000마력 예인선 2척이 항입구 밖에서 대기하고 있다가 KDX-II 앞뒤로 한 척씩 붙어서 보조하며 입항하는 상황입니다. 그러나 38, 39도 연속 커브를 단 한 번에 주행하는 것을 볼 수 있는데 결국 합이 77도의 급커브가 되어 자신들의 설정기준인 40도를 완전히 넘어선 상황이고 이 경우 아무리 좋게 봐도 곡률반경 375m가량만을 확보하고 있다는 것입니다. KDX-II에 맞춘 설계기준 곡률반경 560m보다 현저히 작습니다. 따라서 원심력이 과도하게 작용 할 것이고 그 원심력 때문에 항로를 유지하기 어려울 수 있습니다.

더군다나 구축함의 진입속도가 12.5노트나 됩니다. 시속 23km가 넘는 상황입니다. 일반어선으로 따지면 거의 최고속도에 달하는 속도이고 최고속도 35노트, 순항속도 25노트인 구축함으로 봐도 이 진입속도는 순항속도의 절반의 속도에 해당합니다. 순항속도는 자동차로 따지면 경제속도 60km/h에 해당하는데 주차장에 들어서며 30km/h 속도를 내는 상황과 동일합니다. 이런 지나친 속도를 유지하는 것은 바람 때문에 추진력을 확보해야 배가 항로를 유지 할 수 있기 때문인데요. 허용기준치보다 적은 곡률반경으로 77도의 급커브를 고속으로 도는 저 함정이 원심력과 횡풍압, 초속 20.5m/sec의 남서풍으로 인해 발생한 파랑이 최소 4m이상 일 것을 예상 할 때 롤링과 피칭까지 더해져서 전복상황이 발생하지 않는다고 누가 장담할 것인가 하는 겁니다.

3000마력 예인선 두 척의 보조로 인해 항로도 안정시킬 수 있고 전복상황도 피 할 수 있다고 말 할지도 모르지만 23km/h의 고속으로 진입하는 구축함에 예인선이 20.5m/sec의 강풍과 4m의 파고 상황에서 접근한 후 제한된 시간 내에 단단히 결박하여 예인을 할 수 있는 것인지 기술적인 문제가 의문 일 수밖에 없습니다. 아무리 좋은 계획이라도 실현 불가능한 계획이라면 없는 계획보다 못합니다.


다음은 더욱 문제가 되는 출항 상황입니다. 훨씬 더 작은 곡률반경을 가진 항로를 따라 출항을 해야 되기 때문입니다. 우선 항로의 설계는 해군이나 설계를 맡은 업체나 대형함의 왕복교행조건을 기준으로 하였음을 상기하셔야 합니다. 그러면 함 진행방향의 오른쪽 항로만을 이용하며 출항이 가능해야 합니다. 따라서 침로 곡률반경이 항로법선 곡률반경보다 줄어듭니다. 곡률반경이 줄어들면 원심력이 더욱 강해져 더욱 위험한 상황이 됩니다. 위의 케이스 경우 썰물, 20.5m/sec의 남서풍 조건하에 이루어졌습니다. 출항이기 때문에 처음에 3000마력 예인선 2척이 쉽게 구축함에 고정되어 도움을 주며 선회를 마칩니다. 그 후 선회수역에서 예인선이 분리되고 자력 출항을 하고 있는 모습입니다. 그러나 항로에 접어들자마자 함정이 바람에 밀려 자동차로 따지면 중앙선에 접근하더니 항구를 벗어나는 순간 강한 횡풍압에 의해 중앙선을 벗어나는 것은 물론이고 변침각이 40도 가까이 급격하게 틀리는 상황이 발생합니다.

함의 자세가 거의 무너지는 상황일 수도 있습니다. 갑작스런 선회는 과도한 원심력을 발생합니다. 거기에 횡풍압, 4m가 넘는 파고를 고려한다면 전복사고로 이어지기 더욱 쉬운 케이스입니다. 이때 함의 속도 또한 12.4노트에 가깝게 속도가 붙어있는 상황이기에 원심력이 더욱 강하게 작용 할 수밖에 없습니다. 만약 전복이 되지 않았다 하더라도 제2장에서 풍속값의 허구에 대해 설명 했던 그림.5를 보면 다음 순간 완벽하게 중앙선을 넘어서버려서 마주 오는 선박과 충돌 또는 접촉사고의 위험을 볼 수가 있고 결국 항로를 완전히 이탈하는 모습까지 보실 수 있습니다. 그림. 9의 제 1안 주변 해역 지형 현황을 보면 300m 이내에 저수심대가 있는 항로 환경을 고려 할 때 항로이탈 상황이 초래된다는 것은 그 보다 큰 함정은 더 큰 위험이 초래 될 수 있음을 말해줍니다.

대형수송함의 경우는 15.4m/sec 조건에도 문제는 많았지만 20.5 m/sec 조건에서는 아예 입출항이 불가능 했으므로 다루지 않겠습니다.

결론적으로 지금의 항로법선 설계는 애초에 해군의 요구하는 성능의 항구와는 완전히 동떨어질 뿐 아니라 자체적으로 제시한 기준조차 완전히 넘어서버린 설계로 스턴트에 가까운 묘기를 펼쳐야 하는 위험천만한 입출항 환경을 제공하고 있음을 부인 할 수 없을 것입니다.


선회장 직경은 충분한가?

일단 선회장의 지름은 540m이므로 항공모함 경우 함 길이의 1.5배에 불과하지만 항공모함은 전후에 사이드트러스트(측면 추진장치)가 있어서 제자리 360〬선회가 가능하므로 1.5배면 충분하다고 해군은 주장합니다. 그리고 항모의 특성상 비행갑판을 안정시키기 위한 자동으로 조절되는 전후좌우 밸러스트 탱크, 빌지 키일, 유압으로 조종되는 수중날개 및 가변피치 프로펠러 등, 악천후 조건에서 완벽한 작전능력을 보유하기 위한 조함능력을 보유하고 있어서 입출항이 보장받을 수 있을 것이라고 보고 있습니다.

그렇다면 우리 해군이 보유한 함정들은 성능이 어떻길래 2009년 1월에 나온 보고서에는 140m 밖에 안되는 KDX-II 구축함이 선회수역에서 선회 할 때 3000마력 예선 2척의 도움을 받아야하고 횡풍의 영향을 대비하여 4노트 전후의 전진속을 유지하며 선회 할 것을 주문하고 2010년 1월에 나온 보고서에는 출항시에 예비로 예인선 1척을 더 대기해야 할 것을 주문하고 있을까요? 더구나 대형수송함은 헬기모함으로 항모와 동등한 조함능력이 있어야 할 것인데 적용하는 풍속값은 왜 떨어뜨리면서 구축함의 경우와 똑 같은 주문을 하는 겁니까?

그렇다면 항모에도 똑 같거나 그 이상의 대비책이 준비되어야 한다는 결론이 나옵니다. 항모보다 더 길고 횡풍압면적이 더 큰 크루즈 여객선은 특성상 항모보다 조함능력이 뒤떨어질 것임을 예상 할 때 선박 길이의 1.5배 밖에 되지 않는 선회장은 재앙이 될 확률이 충분합니다.

일반적으로 대형함선이 입항 할 때 수 킬로미터 전방에서부터 엔진을 정지하고 전진하던 관성만으로 접근, 물의 저항력만으로 감속하며 속도가 0이 되면 예선을 이용, 접안하는 것이 상례입니다. 아무리 가변피치 프로펠러를 갖추고 있다 해도 수천톤이 넘는 배를 역회전 추진력으로 배를 갑자기 멈춘다거나 후진을 한다는 것은 엔진과 배에 심각한 무리가 따를 수밖에 없기 때문입니다. 진입항로에서도 엔진을 끄지 못하고 순항속도의 절반의 속력을 유지해야하기에 선회수역 진입시 급격한 감속을 위해 엔진 역회전이나 가변피치 프로펠러를 이용 역추진해야하는 상황이 발생합니다. 또한 선회수역에서조차 일정 정도의 추진력을 유지해야 한다면 접안 시 또다시 엔진을 역회전하거나 가변피치 프로펠러를 역추진하게 되어 엔진과 선체에 무리가 갈 수밖에 없습니다. 하물며 8만톤이 넘는 항공모함이나 가변피치 프로펠러를 갖추지 못한 15만톤 크루즈 여객선은 어떻게 되겠습니까.

7.9m/sec이하 규모의 바람이 상습적으로 발생하는 지역환경에서 무리한 입출항 상황이 자주 반복되면 선박과 엔진의 내구성에 심각한 피로도가 누적되어 잦은 고장과 사고의 원인이 될 것입니다.

국토해양부에서는 선회장 규모를 대형선박일 경우 선박 길이의 최소 2배, 여유 있게 3배 길이의 선회장 지름을 갖추라고 기준을 제시하고 있습니다.

물론 지형상의 제약에 의해 표준값의 선회장을 갖출 수 없는 경우와 대응 가능한 수역이 확보 될 수 있는 경우에 한해 안전상의 지장이 없다고 판단되면 선회장 규모를 표준값보다 작게 설정 할 수 있다고 단서가 달려있어서 선체길이 1.5배 규모의 선회장이 위반 사례라고 볼 수는 없지만 안전성을 어떻게 담보 할 수 있다고 판단 할 수 있는지 그 근거를 제시하지 않아 그 기준의 애매함에 답답할 따름입니다.


의심받을 수밖에 없는 계류안정성

일반적으로 항구라고 하면 호수처럼 잔잔한 수면을 연상합니다.

바람에 따라 잔물결이 일기는 해도 기상에 관계없이 배가 안정적으로 접안하기 위해서는 고요한 수면이 제일 관건입니다. 그 다음 중요한 요소는 사방이 산으로 둘러쳐져서 바람의 영향이 적을수록 좋습니다. 아무리 수면이 고요해도 바람이 요동치면 배가 안정적으로 있기 힘들기 때문이죠. 이 처럼 항구에 배가 안정적으로 있을 수 있는지를 검토하는 항목이 계류 안정성입니다. 항구내 파도의 정도를 나타내는 지표를 항구정온도라고 하구요, 바람이 미치는 영향을 나타낸 지표가 계류한계 풍속이라고 합니다.

이 두 가지 조건을 만족시키는 지형은 만(灣)으로서 내륙으로 움푹 들어간 곳이거나 사방이 섬으로 둘러싸인 다도해 같은 곳이 있습니다.

하지만 강정 구럼비 해안은 돌출된 지형으로 항구의 입지적 조건에 해당하는 지형이 아닙니다. 해군은 첨단 공법에 의해 지어지므로 파랑에 대한 대비책이 충분하다고 설명합니다. 이 논리대로라면 바다 한가운데 방파제를 둘러 항구를 지어도 됩니다.

그러나 중요한 다른 한 가지의 요소를 고려하지 못한 발상입니다. 즉, 바람이죠. 방파제만으로는 바람에 대한 제약요소가 되지 않기 때문에 바람에 의해 계류안정성에 문제가 발생합니다. 특히 제주도와 같이 계절풍과 해양성 저기압에 자주 노출되는 지역이라면 더욱 그렇습니다.

다음 그림은 대형수송함의 계류한계 풍속과 파고를 보여주는 도표입니다.


위 도표를 보시면 20m/sec의 바람이 불 때 항구내 파도(유의파고)가 1.0m 이상이면 하역 안정성에 문제가 생기므로 대형수송함을 항구에 대지말라고 말하는 결과를 보여주고 있습니다. 또한 항구내 파도가 1.5m 이상일 때는 풍속이 10m/sec만 되어도 계류하는데 문제가 있다고 합니다. 좀 더 알기 쉽게 정리한 도표는 다음과 같습니다.


결과부터 말하면 항구내 파도(항구정온도)가 2.0m이상일 때는 바람이 전혀 불지 않아도 계류 할 수 없다고 결론짓고 있구요. 항구내 파도가 0.5m일 때조차 바람이 20m/sec 이상일 때는 계류 할 수 없다고 결론 내고 있습니다.

바람과 파도는 연동적인 관계에 놓여 있고, 특히 제주도 남쪽에 위치한 지리적 관계로 남풍계열의 바람이 불 때 파도는 밀접한 상관관계에 놓이게 됩니다. 더구나 0.5m 정도의 항구내 파도에도 초속 20m 이상 바람에는 접안시설로서의 기능을 상실하므로 대형수송함을 항구에 댈 수 없다는 것은 이 상황에서 는 배끼리 부딪친다던지 접안시설에 배가 부딪쳐 손상이 올 수 있음을 말하고 있습니다.


월별 풍속을 다시 보시면 1년중 순간최대풍속값이 20m/sec 미만인 달이 단 한 군데도 없습니다. 즉, 언제든 순간돌풍이 발생하여 정박하던 대형수송함에 문제를 일으킬 수 있다는 것입니다.

특히 그림.23의 도표에서 항구내 정온도가 2.0m 이상일 때는 바람이 전혀 불지 않아도 배를 정박해서는 안 된다는 기준이 옳다면 항구 설계시 철저하게 입사파를 억제 할 수 있게끔 구조와 시설배치 기준을 정해야 마땅합니다.

그러나 아래 그림을 보면 오히려 해군의 기본계획보고서에서 밝힌 항구정온도(항구내 유의파고)는 소형선 0.3m, 중형선 0.5m, 대형선 0.7m의 항구정온도 기준을 0.5m, 0.5m, 1.0m로 완화시킵니다. 애초에 해군이 입찰시 요구하는 정온도를 기준으로 설계하면 제주도 남쪽해역의 지리적 여건상 해군이 요구하는 항구가동률에 맞출 수 없다는 것이 이유입니다.


이것이야 말로 대국민 사기극입니다. 지금껏 모든 항목에서 설계기준을 멋대로 바꾸고 기준을 대폭 완화하고도 제대로된 입출항 안전 확보 결과를 내지 못했던 설계 입찰사가 항구가동률을 높게 실험치를 내기 위해 항구정온도 기준마저 완화 시키고 있습니다.

모든 것을 떠나서 상식적으로 생각해도 항구내부에 1m이상의 파도가 넘실대는 항구를 항구라고 말 할 수 있을까요? 항구정온도는 숫자가 작아질 수록 기준이 강화되는 것임에도 불구하고 오히려 숫자가 커지는 것이 기준이 상향되는 것처럼 유도하고 있습니다.


항구정온도값을 낮추기 위해서 입사파의 방향에 대해 고려해 보겠습니다. 우선 항구의 입구가 동쪽을 향해 열려있는 구조로 되어 있기 때문에 항구 내부 파도의 높이에 주로 영향을 주는 파도의 방향은 상식적으로 동북동(ENE), 동(E), 동남동(ESE), 남동(SE)이 될 것입니다. 이 중 주변지형을 고려 할 때 동북동 방향은 육지에 해당해서 동(E), 동남동(ESE), 남동(SE) 세방향 파도를 주목해야 할 것입니다. 이 중에서도 가장 항구정온도에 영향을 미치는 파향 역시 동(E), 동남동(ESE), 남동(SE) 순이 될 것입니다. 항구 개구 형상을 보았을 때 남동(SE)파는 영향력이 그다지 높아 보이지 않습니다. 동방파제 꺾인 부분이 남방파제와 함께 잘 배치되어 있어 남동쪽에서 오는 진행파는 막을 수 있는 구조로 되어 있고 남방파제에 부딪치며 발생하는 회절파와 월파된 파도 정도만 항구정온도에 영향을 미칠 것으로 보입니다.

본보고서에는 입사파의 종류를 두 가지로 분류하였습니다. 원양에서 생성되어 높은 에너지를 가지고 빠른 속도로 진행하는 심해파와 근해에서 발생되어 접근하는 평상파로 분류하여 시뮬레이션을 수행했습니다.

심해파는 말 그대로 깊은 수심을 가진 지역에서 해상조건에 따라 발생된 파도로 태풍을 포함하여 지진이나 해저화산 또는 운석의 낙하 등 다양한 발생조건이 있는데 최대파고 내습 주기를 50년으로 잡은 것으로 보아 이 보고서에는 태풍의 영향을 고려 한 듯 보입니다. 태풍이 직접 영향권을 미치지 않고 스쳐지나갔다 하더라도 제주도 남쪽 먼 해상에서 태풍의 영향을 받아 발생한 파랑들은 결국 제주도에 영향을 미칩니다. 물론 직접 강타하는 경우보다는 훨씬 영향력은 작습니다. 태풍은 해마다 2~3차례 가량 제주에 영향력을 미치며 내습 할 경우 평균 6~8m의 파고를 가지며 최대 12m 전후의 파고로 해일 수준의 파괴력을 가집니다. 북반구의 경우 태풍은 시계반대방향으로 회전하며 다가오기 때문에 대만이나 중국으로 상륙하는 경우를 제외하고 제주도가 영향권에 드는 시점에 보통 동풍이나 동남동의 강풍으로 시작되며 파랑도 똑같은 방향으로 발생하여 영향을 미칩니다.


보고서는 태풍에 의한 태풍의 내습으로 발생하는 심해파의 영향이 강할 것으로 예측했고, 남동방향에 있는 범섬에 의한 방파효과를 기대하였으나 파고감소효과는 미미하다고 결론을 냅니다. 그리고 적용하여야 할 심해파의 기준을 제시합니다.


항입구가 동측개구로 명시되어 있습니다. 그렇다면 동쪽에서 밀려오는 파도가 가장 영향을 미칠 것이라는 예상은 당연합니다. 비록 남동이나 동남동 보다 파고는 낮지만 항입구를 향해 직격되는 파도이기에 결코 무시해서는 안 되는 상황입니다. 그런데 막상 수치모형(실물을 일정 비율로 축소해서 만든 모형)실험에 들어가서는 말도 안 되는 상황이 벌어집니다.


가장 주의 깊게 실험 했어야 할 동(E)방향 파도를 빼고 쌩뚱맞게 남남서(SSW)방향 파도가 실험파로 추가됩니다. 그리고 파고도 처음 제시한 심해파 제원보다 1.5~2.5m가량 낮은 수치를 대입합니다. 어째서 매번 설계시 요구되는 사항마다 이렇게 자의적 해석으로 기준을 맘대로 정하며 통과기준과 대입하여야 할 변수를 동시에 낮추는 설계를 진행 했는데도 채택이 되는 건지 이해 할 수 없는 상황입니다.


그렇게 했음에도 자신들이 정한 항구정온도 기준(애초 요구된 기준보다 낮춘)을 두 배 정도 뛰어넘는 결과가 나옵니다. 그리고 갑자기 쌩뚱맞게 끼어든 변수인 남남서 방향의 파도에도 기준치를 넘어섭니다. 이 결과는 어떠한 크기의 태풍이 닥치든 항구내에 배를 댈 수 없다는 결론으로 귀착됩니다.

기동전단의 모항으로 계획된 항구가 풍랑을 피하여 함선을 보호하는 것이 당연한데 태풍 때마다 모항으로서의 기능을 포기해야 하는 반쪽짜리 항구라는 것입니다.

보고서에 나온 결과분석은 더욱 처참합니다.


이 보고서는 태풍 내습시(50년 빈도라고 되어 있으나 파고를 2m나 줄이므로서 A급 태풍 정도의 경우에 해당함) 항내정온도 기준 확보에 무리가 있다고 결론 짓습니다. 대신 남방파제 500m 연장을 검토합니다.


그리고 곧바로 환경적 영향과 운항안정성이 확보되지 않아 500m 연장도 불가능하다고 판단하고는 아예 태풍 내습시 항만가동을 포기한 것으로 보입니다.

붉은 네모 칸 안에 기술된 내용은 항만가동률은 평상파(10m/sec 내외의 바람 하에 발생하는 2m 내외의 파고) 조건에서만 판단하기로 결정했음을 보여줍니다. 정말이지 너무도 어이없는 설계태도입니다. 설계사상까지 따져 볼 가치도 없는 그야말로 엿장수 맘대로도 이정도 까지는 아니라는 생각이 듭니다.

그렇다면 평상파 조건에서만큼은 정말로 97.5% 항만가동률이 나오기는 하는 걸까요?


심해파와 마찬가지로 정온도에 가장 영향을 미치는 동(E)쪽 방향 파도는 제외했습니다.


연중 월별 순간최대풍속이 20m/sec 이하인 적이 없고 월별 10분간 평균 최대풍속조차 최소 12.3m/sec 이상인 지역에서 태풍상황을 제외한 평상파를 10m/sec속도의 바람 상황아래 발생하는 정도의 파도인 2m로 잡았다는 것은 이해가 가지 않습니다. 그럼에도 항내정온도에 큰 영향을 미치는 동남동, 남동 파향에는 중·소형선 부두와 잠수함부두 경우 정온도 한계기준치에 다다릅니다. 뿐만 아니라 앞서 계류한계 유의풍속을 검토 할 때 대형수송함이 항내파고가 0.5m에 불과하더라도 풍속이 20m/sec이상일 때는 계류한계에 다다른다고 되어 있음을 상기하시기 바랍니다.

즉, 연중 어느 때라도, 특히 봄부터 여름 내내 파고가 조금이라도 거칠어지고 바람이 20m/sec 이상 불면 항구내에 접안한 배가 사고를 일으킬 수 있음을 말하고 있습니다. 그런데 어떻게 평상파 조건에서조차 항구가동률이 97.5% 이상 나온다고 장담 할 수 있겠습니까.

아니면 파고가 2m 이상 되는 날도 모조리 항구 가동을 포기하고 가동일 수에서 제외시킬 겁니까?


결 론

먼저 저는 항만 전문가가 아니며 단지 물리학을 전공한 자연과학도로서 자연과학의 기본상식만을 바탕으로 해군의 보고서를 보았을 뿐임을 고백합니다. 따라서 결론에 쓰여진 내용도 전문가의 견해가 아님을 밝힙니다. 하지만 상식적인 범위내에서 살펴봐도 많은 문제점이 드러났습니다. 제주해군기지 설계오류문제를 크루즈 여객선이 아닌 대한민국 해군이 보유한 함정에 대한 문제점만 정리해 보겠습니다.

첫째, 설계풍속값 문제에서는 애초 입찰시 해군이 요구한 풍속값인 26.2m/sec보다 함정 등급에 따라서 5~10m/sec가량 감소하여 적용한 것이 확인 되었습니다. 그리고 그 조차 입출항 시뮬레이션 결과가 좋지 않았음을 지적했습니다.

둘째, 풍향과 조류, 풍향과 풍속에 따른 출현빈도를 검토해 봤을 때, 일상적 바람의 풍속값은 7.9m/sec이어야 함을 밝혀냈고 이 상황에서 해군이 보유한 모든 함정들에 대한 예인선의 보조를 받지 않는 자력입출항 관련 시뮬레이션이 누락되어 있음을 지적했습니다.

셋째, 횡풍압면적은 시뮬레이션 과정상 가장 중요한 변수값중 하나인데 대형함 모델링 시 8000톤급 KDX-III를 적용하지 않고 4000톤급 KDX-II를 모델링함으로서 입출항 난이도 신뢰성에 문제가 있음을 지적했습니다.

넷째, 항로법선설계는 항만 설계기준을 완전히 무시한 교각 설정(국토해양부의 허용변침각은 30도, 자체적으로 설정한 가준은 40도, 자체 시뮬레이션은 77도)에 최소곡률반경무시(대형함정중 최소크기인 KDX-II의 최소곡률반경인 560m보다 한참 모자란 375m), 해군이 요구한 왕복교행가능 능력은 모든 시뮬레이션에서 불가능 판정을 받았음을 지적했습니다.

다섯째, 선회장 기준은 대응가능수역이 없는 환경에서 선회장이 너무 협소하여 문제가 발샹 할 수밖에 없고 상대적으로 가장 작은 대형함정인 KDX-II조차 기상악화시에 기본 2척의 예인선이 필요하고 예비로 1척 더 대기해야하는 악조건임. 통상적인 입항절차를 무시한 운행이 반복되면 함정에 무리가 따를 수밖에 없는 구조임을 지적했습니다.

여섯째, 계류안전성에 심각한 문제를 안고 있음을 지적했고, 태풍 내습시에는 아예 항만을 포기해야 하는 상황이며, 계절풍과 그에 따른 파랑이 심한 지역적 환경에서 통상파 기준이 너무 작게 설정되어 해군이 주장하는 항만가동률 97.5%는 터무니없는 수치임을 지적했습니다.

해군이 발간한 보고서는 한 마디로 항만으로서의 기능이 의심되는 내용으로 가득 차 있었습니다. 해군은 자신의 요구능력을 처음부터 반영 못하는 설계임을 알고 있었으면서도 문제점이 있으면 문제점을 적극적으로 해결하려 드는 모습은 보이지 않고 오히려 설계기준을 완화했으며 그 완화된 기준조차 만족시키지 못하자 각종 변수값을 여러 가지 이유를 들며 낮추는 행태를 보였습니다. 결론적으로 이 모든 결함을 한 군데 모으면 설계의 신뢰성에 심각한 의문이 발생 할 수밖에 없습니다. 제대로 된 설계에 제대로 된 시공을 해도 예상치 못한 자연의 변수에 인간은 무기력 할 수밖에 없는데 설계부터 잘 못된 점이 너무나 많다는 것은 그 결과가 불을 보듯 명징해집니다.

국가안보사업일 수록 국민의 신뢰를 얻는 일이 중요하다고 생각합니다.

그러나 제주해군기지 건설 사업은 입지조건이 맞지도 않는 곳에 건설을 하려다보니 무리수가 따르는 설계를 할 수밖에 없었고 결과적으로 군항으로서의 기능도 담보되지 않는 사업이 되고 있습니다. 그럼에도 이런 문제를 감추며 오로지 해군기지건설사업을 추진하려만 한다면 정부의 공신력에 심각한 의문이 발생 할 수밖에 없다고 생각합니다.

정부와 해군은 애초에 절차적으로도 민주주의 원칙을 무시하며 진행하여 왔고 인권탄압에 가까운 공권력 투입으로 갈등을 증폭시켜 문제해결을 더욱 어렵게 만들어 놓았습니다.

정부와 해군은 지금이라도 공사를 일단 멈추고 공정성과 투명성을 바탕으로 국민의 신뢰를 얻는 일부터 하여야 할 것입니다.