해상교통환경평가는 선박 간 항행상황의 위험도를 정량화하여 나타냄으로써 선박의 안전운항을 효과적으로 지원하는 역할을 한다. 대표적인 해상교통환경평가모델로는 ES(Environmental Stress model)와 CR(Collision Risk)모델이 있다. 이러한 모델을 살펴보면, 각각의 평가지수를 이용하여 항행상황의 위험도를 정량화하며, 선박 간 조우관계를 기반으로 평가요소를 구성함을 알 수 있다. 이번 연구에서는 선박 간 조우관계를 포함한 항행상황의 위험도에 영향을 줄 것으로 기대되는 다양한 요소를 고려한 평가지수의 타당성을 살펴보고자 한다. 이를 위하여, AIS data를 이용하여 해상교통환경을 재현하고 분석하였으며, 동일한 항행상황을 ES, CR과 제안한 모델을 이용하여 위험도 평가를 실시하였다. 그 결과를 비교하여 제시함으로써 본 모델이 해상교통환경모델로서 항만 내 통항 안전성 평가에 적용 가능성을 평가하였다.
해상교통환경의 위험도를 평가하기 위해서는 위험도를 구성하고 있는 위험요소들을 명확히 식별하고, 식별된 위험요소들을 평가할 수 있는 기준을 마련하여야 한다. 한편 이러한 각 위험요소들의 위험수준의 합으로 전체 위험도를 나타낼 수 있으므로, 각 위험요소가 전체 위험도에서 차지하는 비중인 상대적 중요도가 분석되어야 한다. 본 연구는 선행연구에서 국내 외 해상교통환경 위험도 평가모델들의 검토를 통하여 제시된 국내 해상교통환경의 위험도를 구성하는 20가지 위험요소와 평가기준 및 해상교통전문가 집단에 의한 설문조사를 통하여 계층분석적 의사결정법으로 분석한 각 위험요소의 상대적 중요도를 바탕으로, 국내 목포항 및 그 진입수로에 대한 해상교통환경의 위험도를 평가하였다. 목포항 및 그 진입수로는 비교평가를 위하여 총 4개의 해역으로 구분하여 분석하였으며, 분석결과 위험요소 해수운동 복잡성 예인선 도선사 선박교통관제 등에서 위험수준이 높게 나타난 정등해 항로의 위험도가 가장 높게 평가되었다. 이러한 평가결과는 동일한 해역에서 본 연구와는 다른 정성적 혹은 정량적 위험도 분석기법을 이용한 연구들의 평가결과와 대체로 일치하였다.
본 연구에서는 항만 전 항로의 위험도를 평가할 수 있는 새로운 해상교통안전평가모델을 제안하였다. 이를 위하여, 항만을 일정간격으로 나누어, 통항 선박의 분포를 바탕으로 구간별 위험도를 계산할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 본 모델의 효용성을 검증하기 위하여, 오사카항만 전 항로 위험도 평가를 실시하였다. 계산 결과에 따라, 오사카 항만 전 항로에 해당하는 위험도를 표시하고, 이를 이용하여 위험지도를 제시하였다. 위험 지도를 실시간 표시함으로써, 항만 내 항로 및 특정 구역의 위험도를 파악할 수 있었다. 이는 VTS 관제 센터와 같은 항만 관리 측면에서 중요한 자료로 활용될 뿐만 아니라, 새롭게 설계될 항로의 위험도 계산 등에 활용될 것으로 예상된다.
해상교통환경의 위험도를 평가하기 위한 기술로는 대표적으로 FSA, PAWSA, IWRAP 등이 있으며, 이러한 기술의 개발을 위해서는 해상교통환경에 적합한 위험요소를 선정하고 이에 대한 평가기준이 마련되어야 한다. 기존 기술에서 위험도는 사고의 출현빈도와 이로 인한 영향의 곱으로 정의되어 이에 따라 사고의 출현빈도 및 영향에 해당되는 위험요소들이 각각 구분되어 선정되고 있었다. 그러나, 본 연구는 각 위험요소에 요소별 출현빈도와 영향을 포함하여 이들의 합으로 위험도를 정의함으로써 기존 기술에서 사고의 영향에 해당되었던 위험요소들을 제외하는 한편, 위험요소 분류체계에 관한 기존 연구의 사례 검토를 통하여 위험도를 구성하는 위험요소를 20가지로 추출한 후 유사한 성격에 따라 5가지 카테고리로 분류하였다. 또한, 선정된 각 위험요소에 대하여 관련 통계자료 등을 이용 실용적으로 용이하게 평가할 수 있는 기준을 제시하여, 향후 국내 해상교통환경에 적합한 위험도 평가모델의 개발을 위한 기초를 마련하였다.
항로에서의 위험도 평가 모델은 해상 교통량을 기초로 다양한 형태의 수학적 분석 방법 등이 응용되고 있다. 국내 해상교통안전진단에서는 항로를 통항하는 선박 규모를 표준화시킨 해상교통혼잡도 모델을 활용하고 있으며, 해상교통혼잡도가 높으면 충돌과 같은 위험상황이 발생할 개연성이 높다고 해석하고 있다. 그러나 항로의 특정 지점에서 관측된 해상 교통량의 밀도 변화가 항로의 위험도를 표현할 수 있는지 보다 면밀한 과학적 검토가 필요하다고 판단된다. 본 연구에서는 항로에서의 충돌 및 좌초 등의 위험도를 확률적 기법으로 평가하는 IWRAP Mk2(IALA 공식 추천 평가모델) 모델로 항로 위험도를 체계적으로 평가하고, 동일 해역에서 해상교통혼잡도 모델로 해상교통혼잡도를 평가하여 항로 위험도와 해상교통혼잡도의 연관성을 분석하였다. 분석 결과, $R^2$이 0.943인 선형함수가 도출되었으며, 유의수준에서도 유의성이 있는 것으로 분석되었다. 또한 Pearson 상관계수가 0.971로 높게 나타나 강한 정적 상관관계를 보였다. 이처럼 각각의 수학모델의 공통적인 입력 변수의 영향으로 항로 위험도와 해상교통혼잡도는 강한 연관성을 가지는 것으로 확인되었다. 이러한 연구 결과를 기반으로 항로 위험도를 예측할 수 있는 평가 기법이 고도화될 수 있는 모델 개발을 위한 응용 자료로 활용되기를 기대한다.
교통사고가 중요한 사회 문제로 대두되어 정부는 교통안전대책의 실질적인 추진 방안으로 "교통사고 잦은 곳"과 "위험도로" 개선사업을 제시·시행하고 있다. 이에 "교통사고 잦은 곳" 개선사업은 추진현황에 따라 각 년도별 기본 개선계획의 평가 및 경제적 타당성에 대한 효과분석이 이루어지고 있다. "위험도로"'의 경우 모든 사업을 건설교통부 산하 국도유지사무소에서 진행을 하고 있으나, 광범위한 사업으로 인한 업무과중 및 개선사업비 조달 등의 문제로 개선된 현황의 체계적인 효과분석이 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 이에 따라 본 연구에서는 "위험도로" 개선사업에 대한 효과분석을 수행하여 보다 비용-효율적인 개선사업이 될 수 있는 기반을 마련하고자 한다. 이를 위해 전체 위험도로 구간 중에서 '광주국도유지사무소' 및 '순천국도유지사무소' 관할 구역 내의 "위험도로"로 선정(1995년)된 도로구간 중 1999년 이전에 도로개선공사가 완료된 후 현재 교통소통이 원활하게 진행되는 18개 도로구간을 연구 대상으로 선택하였다. 선택되어진 18개 구간에 대한 도로개선공사 전후의 교통사고건수 및 교통사고율을 효과척도로 삼고 각 사고에 대한 소요비용을 기준으로 경제성 평가를 실시하였다. 이를 근거로 "위험도로" 개선사업에 대한 타당성조사 및 효과분석을 실시한 결과 "위험도로" 개선사업의 타당성이 입증되었다. 연구 분석결과가 전라도 권역의 사업을 중심으로 진행되어져 전국적인 개선사업에 대한 대표성을 가지고 있다고 볼 수는 없으나, 체계적인 분석을 통한 개선사업의 효과를 구체화 할 수 있는 대안을 제시할 수 있을 것으로 사료된다. 더불어 공사 완료된 도로구간에 대한 상세한 공사비 내역과 다수의 개선방안별 자료가 갖추어지면 위험도로의 사고율과 개선방안별 상관관계를 관련 비용을 중심으로 도출함으로서 비용-효율적인 개선 방안을 제시할 수 있을 것이다. 또한 비용-효율적인 개선 방안을 기반으로 한 각각의 사업 투자우선 순위 결정방안에 관한 지속적 인 연구가 요망된다.
본 연구에서는 Solomon이 제안한 속도편차 (주행속도와 평균속도와의 차) 개념을 이용하여 주행위험도를 정립하고, 순서프로빗모형을 이용하여 주행속도선택 기반 주행위험도평가모델을 개발한다. 제안모델을 고속도로의 차내 교통안전정보 제공효과 평가실험에 적용하여, 주행위험에 미치는 다양한 요인의 효과를 분석한 결과, 다음과 같은 연구결과가 도출되었다. 첫째, 남성이 여성보다, 경력 운전자가 초보 운전자보다, 교통사고의 경험이 적은 운전자가 고속도로를 안전하게 주행할 확률이 높다. 둘째, 고속도로를 오후에 주행하는 경우, 도로표면이 젖어있는 경우, 교통량이 한산하여 서비스수준이 너무 좋은 경우 주행위험도는 증가한다. 셋째, 경사진 회전구간을 주행하는 경우와 도로연장이 긴 곡선부 구간을 주행하는 경우 주행위험도는 증가한다. 한편, 주행위험도 증가는 차내 교통안전정보를 제공함으로써 어느 정도 감소될 수 있는 것으로 나타나 차내 교통안전정보의 제공의 중요성이 확인되었다. 본 제안 모델은 새로 도입된 교통안전시설물의 교통안전도 효과를 평가 시 교통사고 자료가 부족하거나 없는 경우 교통안전도를 평가하는데 활용할 수 있다.
해상교통안전성평가는 크게 해양 안전 및 환경측면에서, 세부적으로는 해당해역의 특성을 파악하여 항로수립, 해상교통안전진단 및 해상교통영향평가 등을 수행 하는 측면에서 중요하다. IWRAP은 IALA Waterway Risk Assessment라는 평가도구로 항만수로의 위험도(선박의 충돌 및 좌초확률)를 분석하는 정량적인 평가모델이다. 정량적인 해상안전 평가방법은 통항량, 선속, 길이, 선박의 통항분포로부터 해상에서 통항의 위험도를 평가하므로 인적, 지리적, 환경적 등 주관적인 요소들이 많은 정성적인 평가방법에 비해 적용이 간단하다. 본 연구에서는 IWRAP을 해상교통안전진단제도로의 활용을 위해 목포항 진입수로를 대상으로 IWRAP분석을 하여 그 실효성을 평가 하고자 한다.
항구 등 선박교통이 밀집된 구역에서 선박의 사고는 빈번하게 발생한다. 해양사고는 한번 발생하면 대형사고로 이어질 확률이 높으므로, 철저한 해상교통관리가 필요하다. 본 연구에서는 실 해역의 통계적인 해상교통정보와 실시간 선박 통항분포를 바탕으로 항로 위험도를 정량적으로 평가하기 위한 시뮬레이터를 개발하고자 한다. 항로 위험도 평가 시뮬레이터는 항로정보 입력부, 통항분포 분석부, 알고리즘 실행부로 구성하였다. 또한 완도해역의 해상교통정보를 시뮬레이터에 적용하여 항로의 정량적인 항로 위험도를 산출하고자 한다.
본 논문에서는 GIS(Geographic Information System:지리정보체계)를 기반으로 도로의 선형조건을 이용하여 고속도로의 사고위험도를 파악하고 평가할 수 있는 방법을 개발하였다. 고속도로 평면곡선부에 대한 다양한 사고분석을 통해 도로의 선형조건이 교통사고에 미치는 영향을 규명하였으며. 이 결과를 토대로 사고예측모형을 구축하였다. 특히 사고영향인자를 규명하는 데에 있어서는 도로선형요소의 상호작용과 선형의 연속성을 반영함으로써 보다 현실적이고 객관적인 예측모형을 구축할 수 있도록 하였다. 아울러 사고예측모형의 추정결과와 사고자료를 토대로 고속도로의 선형조건에 따른 종합적인 사고위험도지수를 설정하고 이에 대한 평가기준을 마련하였다. 한편 주어진 도로선형조건에 따라 사고발생가능성을 예측하고 사고위험도를 평가하는 일련의 과정을 GIS와 결합하여 프로그래밍 함으로써 해당구간의 사고율 사고위험도지수, 위험도평가등급이 자동적으로 결정될 수 있게 하였을 뿐만 아니라 관련정보 및 평가결과를 시각적으로 제공하여 이용자가 보다 쉽게 이해하고 편리하게 사용할 수 있는 사고위험도 평가 프로그램을 개발하였다. 개발된 사고예측모형과 이를 토대로 설정한 사고위험도지수 및 위험도평가등급은 안전하고 비용-효율적인 도로설계에 도움을 줄 수 있을 뿐 만 아니라, 사고취약구간에 대한 대책 마련에도 이바지 할 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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