기초항해

본서는 항해학을 이해하기위한 기초항법 및 개념에 대해 상술하였으며 항해원론을 바탕으로 하였음.

(기초항해의 이해와 항해학의 개념)

1. 항해란 선박이나 항공기 등이 바다 또는 하늘에서 현재 위치를 알아내거나 원하는 목적지로 이동하기 위해 필요한 기술 또는 공학적 원리를 말한다.

2. 항해원론적인 측면에서 항해의 필수성은 크게 두가지다
이를 이해하기 위해선 우선 위도와 경도의 개념를 이해해야한다

3. 위도와 경도
위도를 알아내는 항해기구는 육분의(sextant)다. 정오를 기준 태양의 고도를 측정하면 위도가 나온다. 또한 태양이 가장 높이 뜬 방위 180도선을 기측으로 정오를 알아내며 날이 좋은 날 정오에 맞춰 항해사들은 기준위치선(estimated position)을 산출한다. 따라서 정오는 항해에 있어 가장 중요한 시간이라 할 수있다. 지금도 noon report라 하여 선박시간기준 정오에 맞춰 대부분의 항해보고가 이루어진다.

경도의 측정은 위도에 비해 측정기술이 늦게 발명되었다. 크로노미터(해상시계)의 발명을 통해 경도문제는 해결되었으나, 이전에는 달이나 금성등의 주행을 통해 측정했으며 이는 정확도가 높지 않았다.
해상시계의 원리는 그리니치천문대의 시간을 이용한다. 해상시계는 항상 그리니치천문대의 시간을 보여준다. 육분의를 통해 정오가 되면(태양이 수평선에 일치하는 각도를 읽으면된다) 해상시계와 비교하여 시간차를 계산(1시간에 경도 15도가 차이난다)
하면 경도가 나온다.
해상시계가 오전9시 30분 00초일때 정오가 되었다면 시간차는 2시간 30분. 2.5시간 (2.5 x 15) 이는 37.5도 차이 나게된다는 것이다. 해상시계보다 선위의 시간이 빠르다면 동경. 느리다면 서경이 되는 것. 이를 통해 위경도을 정확히 알 수 있게되었다. 물론 이는 태양이 잘 보이고 정확히 측정해야한다는 선제조건이 있지만 과거에 비해 정확한 선위를 측정함으로써 좌초나 선위의 오류로 인한 사고가 많이 줄어들었다.
이처럼 선위를 정확히 측정함으로써 현재 위치로부터 원하는 목적지 까지 해도를 통해 거리나 방위를 알 수 있고 현재위치가 위험한지 아닌지를 판단할 수 있으니, 항해에 있어 위경도의 정확한 측정은 가장 중요한 요소라고 할 수 있다.

4. 나침의와 자이로
나침의(magnetic compass)와 자이로(gyro)는 북을 지향하거나 진행방향의 방위를 알아내는 항해기기이다.
선위를 측정한 후 원하는 목적지로 가기 위해서 필요한 것은 거리와 방위이다. 원하는 목적지까지 어떻게 가야하느냐의 문제.
육지에서는 어플을 통해 몇 번 버스나 지하철을 이용해 몇 시간 내지 몇 분이 걸리거나 자가용을 통해 쉽게 이동해야 할 도로명과 실시간 네비게이션을 통해 위치를 알려주며 가야할 길을 알려준다.
허나 바다에서는 오로지 선위의 지속적인 산출과 동시에 가야할 목적지까지의 거리와 방위선이 필요하다.

방위 : fps종류의 게임을 해본 사람이라면 ui상단에 000부터 359까지의 숫자가 바라보는 방향에 따라 달라지는 것을 경험했을 것이다. 사실 이가 바로 방위. 즉 지구의 북을 기준으로 동서남북을 0000도부터 359 즉 360도로 나누어 숫자로 표시한 것이 방위다. 기준점인 북이 000도 또는 360도가 되며 동쪽이 090도 남쪽이 180도 서쪽이 270도 다시 북이 000도가 된다. 그 사이사이 3자리 수를 넣어 표시한 것이다. 이를 통해 원하는 방향으로 가기 위한 지정번호가 정해진 것. 일례로 인천에서 출항해 제주로 간다하면 일단 남쪽 180도로 쭉 가서 목포나 완도 쯤에서 남동으로 꺾어 대략 135도를 맞추고 제주에 도착할 쯤 항만도에 따라 항로를 이동하면 된다. 물롬 거리는 해도의 경도선을 기준으로 1분당 1해상마일임을 이용하여 산출하면된다.

이렇게 항해 시 방위는 필수불가결한 요소로 나침의나 자이로를 통해 방위를 구하게된다. 장거리항해일수록 이 방위의 정밀도가 크게 요구된다. 장거리이면 장거리일수록 방위의 오차가 커지면 약 3제곱에 달하는 방향및 거리분위 오류가 발생하기 때문. 이는 항해의 안전과 연료낭비등의 운항과실을 야기하므로 자이로는 항해계기 중 탑급에 들어가는 장비라 할 수 있다. 물론 모든 항해장비가 그렇듯 어느 하나 망가지면.. 답이 없긴하다.

5. 나침의의 오차와 수정
나침의는 지자기의 원리를 이용해 북을 지향하는 항해장비다. 즉슨 지구의 자기장의 영향을 받기에 오류가 일어날 가능성이 매우 높다. 조그마한 자성이 있는 물체를 가져가도 오차가 발생할 정도이 말이다.

5.2 수정법
나침의오차의 변수는 다양하나 일단 각 방위별 오차를 우선 측정한다. 시운전 시 000도부터 045도 090도 135도.. 로 하여 45도마다 방위를 맞춘 후 5분간 주항한다. 그 후 기록된 나침의의 방위를 측정한 후 마그네틱을 이용해 수정한다. 수정자석이라고도 하며 종류는 다음과 같다.

A자석 : 불변오차라고도 하며 선교가 선체 중앙에 위치하지 읺을 때 일어난다. 통상의 상선은 a오차가 거의 없으며 항공모함이나 특수선의 경우에만 발생한다.

B자석: 남북오차를 수정하기 위해 사용된다. 주로 000도 및 180도를 기준으로 측정된 오차를 기록하여 넣는다.

C자석: 동서오차를 수정하기 위해 사용된다. 주로 090도 270도 기준.

D자석(연철구) : 4분방위오차를 수정하기 위해 사용된다. 045.135.225.315도 기준

E자석: a자석과 비슷한 자석으로 불변오차 중 하나다. 수정하기도 하고 안하기도 한다.

플린더즈바 : 경선차를 없애는 자석으로 선박이 좌우횡요로 인해 발생하는 지자기오차를 줄이는 장치다.

이 외에도 나침의는 주변의 지자기에 의해 영향을 받으므로 설치 당시에 가장 전자기기의 영향을 받지 않는 곳에 설치하며 항시 관리 될 수 있는 장소에 비치되어야한다. 주로 컴퍼스데크의 앞중앙에 캠퍼스로 씌워져있다.

6. 자이로
자이로는 세차운동과 지북운동을 통해 북을 가르키는 장치를 말한다. 전기모터를 이용해 자이로를 돌리기때문에 전력공급은 필수 정전 시 비상발전기의 우선공급순위에 가장 먼저 들어가는 장치 중 하나다.

자이로는 모터가 돌아가는 즉시 북을 가르킬 수 없기에 4시간 정도 텀을 두고선 자이로가 스스로 오차를 줄여나가기를 기다릴 수 밖에 없다. 혹여나 그럴 일은 거의 없으나, 실수로 자이로의 전원를 내렸다면 다시 복구해서 오차가 없는지 확인해야한다.
나침의와 달리 자이로는 큰 오차가 발생하지 않으므로 계기오차만 없다면 큰 문제없이 항해에 도움을 준다. 유일하게 발생하는 오차역시 매우 작으며 이는 태양방위각법이나 중시선 및 부두접안 시 해도와 일맥해 오차를 알 수 있는 만큼 수정도 간단한다.