바다를 항해하는 선박은 때때로 거친 파도를 만나게 되는데 이러한 악조건에서도 화물선은 화물을 안전하고 신속하게 운송할 수 있어야 하며 여객선은 승객의 안락과 안전을 보증해야 한다. 특히 함정 및 구난함과 같이 특수한 임무를 갖는 선박들은 거친 해상에서도 주어진 임무를 수행할 수 있는 능력을 갖추어야 한다.
선박이 파랑 중을 항해하게 되면 파도로 인한 동요를 경험하게 되며 이러한 선박의 동요는 승객의 안락감을 해치고 선원의 작업능력을 저하시킬 뿐 만 아니라 선박에 탑재된 각종 장비의 성능을 떨어뜨린다. 동요가 매우 심한 경우에는 배가 전복되는 경우도 있으며 때로는 파손되기도 한다. 따라서 선박을 설계함에 있어 파랑 중에서도 파손이나 전복되지 않고 우수한 성능을 발휘할 수 있도록 해야 하는데, 이를 위해서는 파도에 의해 선박이 받게 되는 힘과 그 힘으로 말미암아 발생되는 선박의 동요를 해석하는 기술이 필요하다. 아울러 선박의 동요로 인해 저하되는 선박의 성능을 정량적으로 예측할 수 있어야 한다. 이렇게 파랑 중 선박의 성능을 해석하고 평가하는 기술을 “내항성능 해석기술”이라 한다.

선박이 무거운 짐과 승객을 싣고서도 가라앉지 않고서 바다 위를 떠서 다닐 수 있는 것은 선박이 잠긴 부분에 해당하는 물의 무게만큼의 부력에 의해 지탱되기 때문이다. 즉, 선박이 떠 있는 것은 선박의 무게와 부력이 평형을 이루고 있기 때문이다(그림1).



선박의 안정성이라 함은 화물의 이동이나 파도에 의해 평형상태가 깨져서 배가 기울어 졌을 때 전복되지 않고 원래의 평형상태로 돌아가려는 성질을 갖는 것을 말한다. 평형상태로 돌아가려는 힘을 복원력이라 하는데 복원력의 크기는 배가 기울어졌을 때 배에 작용하는 중력과 부력의 작용점 이동으로 발생하는 모멘트의 크기로 판별할 수 있다(그림2).


그림 2에서 볼 수 있는 것처럼 배의 복원력은 무게중심 위치와 부력중심 위치, 경사각도로 표시될 수 있고 경사각도에 따라 복원력은 변하게 된다(그림3).



복원력이 양인 경우에 배가 안정하다고 하며 복원력이 음이 되면 배가 전복하게 되므로 이를 불안정하다고 한다. 배가 잔잔한 물에 떠있을 때 초기 경사에 대해 제자리로 돌아가고자 하는 성질을 정적 안정성이라 하며, 파도 중에서 배가 바람과 동요로 인해 기울어졌을 때 전복하지 않고 제자리로 돌아갈 수 있는 성질을 동적 안정성이라 한다. 그림3에서 보면 경사각도가 어느 정도 기울어질 때까지는 복원력이 증가하다가 감소하여 복원력이 음이 되는 각도가 나타나게 되는데 배가 이 각도까지 기울어지면 전복하는 것을 의미한다. 경사각도가 작은 경우에는 복원 팔(Righting Arm)이 경사각과 비례하게 되는데 이 때의 접선이 경사각도 57.3도(1라디안)과 만나는 점을 초기 복원 팔(GM)이라고 정의하며 이것이 배의 초기 복원력을 평가하는 기준이 된다. 배가 침몰하기까지는 복원력 소실각도에 이를 때까지 계속 힘을 주어야하므로 복원력이 양인 경사각에 대한 복원력곡선의 면적이 동적 안정성의 지표가 된다.
앞서 설명한 바와 같이 복원력은 배의 무게중심 위치와 부력중심 위치에 의해 결정되는데 배의 진행방향과 파도의 진행방향이 같고 파장이 배의 길이와 거의 같은 경우에는 배에 걸치게 되는 파도의 상대적 위치에 따라 배의 복원력이 갑자기 나빠지고 직진안전성이 급격히 떨어져 순식간에 배가 기울어 전복하는 경우가 발생하는데 이를 전문 용어로 Broaching-to라 한다.