선박의 대형화, 고속화, 자동화 및 평택·당진항 항만시설의 발전 추세가 현저한 반면 제한된 통항 환경에 따른 선박 통항량 증가로 인해 사고 위험성이 증가됨으로 법·자연적인 조건, 타항만 항로 비교 및 평택VTS 관제 구역 내 관제 사례를 통해 항로 설정의 당위성을 설명하며, 항로 미설정 구역의 선박 통항 안전성 향상을 위해 지정항로 설정을 제시하였다.
부산항 신항의 기항 선박수가 증가 함에 따라 가덕수도 LANBY 남쪽 해상은 가덕수도를 출입하는 선박의 밀집도가 높아지고 있다. 해당해역은 여러 방향에서 출입하는 선박들로 인해 해상교통의 흐름이 원활하지 못하며 남해안으로의 이동 선박은 지세포 앞 정박선들 사이를 통과하여 항해하고 있어 선박 충돌사고의 위험성이 높다. 이동 선박의 원활한 흐름과 지세포 앞 정박선과의 위험성 감소를 위해 항로의 설정이 필요하다. 항로의 설정 방법으로 SOLAS 제5장 10규칙에 따라 가덕수로에서 남해안 방향과 일본 방향으로 두개의 추천항로를 설정할 것을 제안하다. 추천항로는 법적 구속력은 없지만, 선원의 상무로서 항해자는 추천항로의 우측으로 일정 거리만큼 떨어져 항해하여야 한다.
무인선박의 출현 및 운항 시기가 도래하는 시점에서, 항해사들의 경험적, 정성적 방법으로 항로를 설정하던 기존의 방식이 아니라 정량적 항로 결정 방식 필요성이 제기된다. 본 연구에서는 위험물(HNS) 적재선의 해상교통사고 리스크 기반의 침로 설정을 통해 실시간 데이터 활용에 따라 변화 추정 및 인적 오류를 최소화하여 무인선박 운항 시 활용 가능한 항로 설정 기법을 제안하였다. 항로 주변의 정적 위험(Static Hazard)을 기반한 리스크 평가 방법을 제시하고, Contour map으로 시각화 통해 무인선박뿐 아니라 현존하는 선박에도 적용 가능하여, 사용자 결정에 따라 리스크 기반으로 침로 설정 통해 선박 운항 효율성 및 안전성 확보에 기여할 것으로 기대된다. 본 연구 내용을 토대로 정적 위험뿐 만아니라 선박을 포함한 동적 위험을 반영한 실시간 리스크 기반 항로 설정까지 확장하기 위한 연구가 요구된다.
선박 항로 설정 시 안전성, 효율성, 편리성 확보 측면에서 항해자들의 경험 기반 주관적인 의사결정에 여전히 의존하였다. 본 연구에서는 HNS(Hazardous and Noxious Substance) 운송 선박의 항해 중 조우하는 고정 위험(Hazard)으로 인해 발생하는 해상교통 사고의 위험성(Risk)를 기반으로 등위험도 곡선(Risk Contour)을 표시하고, 목적별 객체 지향 설정 방법을 제안하였다. 제안된 방법을 실험 해역에서 검증하고, 실제항로와 비교, 평가하였다. 여러 조건과 항로에서 반복적 검증과 실시간 정보 송 수신이 가능해지면, 항해사의 최적항로 설정방법이나 자율운항선박에도 활용이 기대된다.
해상에서는 선박의 안전한 항해를 위해 각종 항로 표지가 이용되는데, 과학 기술이 발전함에 따라 환경적 요소 등의 이유로 항로표지를 설지 할 수 없는 지역에서는 가상항로 표지를 필요로 하고 있다. 선행연구에서는 가상항로 표지의 최적 배치를 위해 선박 항해의 물리적 항해 제한 및 항해 장애물요소, 선박 교통 위험도 등을 격자 단위로 파악하였다. 이에 본 연구는 격자별로 나눈 해역의 위험도 지수를 통합하여 통합 위험도 평가 지수를 개발하고자 한다. 이에 요소별 가중치를 설정하고, 레이어를 통합한 뒤 위험도를 산정하여 통계데이터 기반 위험도를 평가하였다. 요소별 가중치 설정을 위해 위험도 레이어 통합 가중치를 설정하였으며, 실제 해역에 적용하여 위험도를 평가하였다.
선박의 최적 항로 계획은 주어진 해양 환경에서 운항 시간 혹은 연료 소모량을 최소로 하는 항로 계획이다. 대양을 운항하는 선박의 최적 항로에 관한 기존 연구와 다르게, 본 연구에서는 연안에서 좌초 위험을 회피하는 선박의 항로 계획을 위한 최적화 방법을 제안하였다. Dijkstra 알고리즘을 사용하여 항로의 변경 지점을 찾고, 최적화 설계 변수를 엔진 회전수로 설정하여 연료 소모량이 최소가 되도록 최적화를 수행하였다. 엔진 회전수를 설정하는 방법은 출발지에서 도착지까지 고정 회전수로 설정하는 방법과 구간을 나누어 구간별 고정 회전수를 설정하는 방법을 사용하였다. 항로 탐색을 위해 고려한 해양 환경 요소는 바람, 파고, 조류이며 좌초 위험을 계산하기 위해 수심 정보를 사용하였다. 본 연구에서 제안한 방법을 목포와 제주를 오가는 선박을 대상으로 적용하여 최적의 항로를 결정하였으며, 최적 항로를 기존에 항해했던 항로와 비교하여 연료 소모량이 절감된 것을 확인하였다.
항만 및 및 어항 설계기준에서는 항로의 설정 시 선박의 안전 항행을 보장하고 조선이 용이하도록 설계되어야 한다고 정의하고 있다. 그중 항로 폭 설정은 항로를 설정함에서 중요한 조건 중 하나이다. 그러나 우리나라 항로 폭 설정 기준은 국외의 정량적 평가기준과 비교하여 정성적 평가 기준에 비중이 있다. 선박이 항주 중에 받는 저항에 직·간접적으로 영향을 미치는 것이 바람, 조류, 파랑 등의 자연환경 요소이다. 자연환경 요소의 크기에 따라 항주 중인 선박에 미치는 영향이 안전 운항에 위협이 되기도 한다. 이를 방증하듯 우리나라에서는 자연환경 여건에 따라 선박 출항 통제를 규정하고 있다. 이처럼 선박 안전 운항에 밀접한 관계가 있는 자연 환경적 요인을 반영하기 위해 국외의 항로 설계지침에서는 자연환경 요소들의 정량적 평가 기준을 제시하여 항로 폭 설계 시 반영하고 있지만 우리나라는 외력을 고려한 구체적인 평가 기준이 마련되어 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 목포항 입·출항 선박들의 항적을 기초 자료로 활용하여 실제 선박들이 운항하면서 사용한 항로 폭과 자연환경 요소와의 관계를 분석하고 이를 바탕으로 조류 크기에 따른 필요 항로 폭을 제시하고 국외의 항로 설계지침과 비교하였다.
울산 신항 남항지구에 설치되는 SPM은 설치 위치와 공사의 특성상 제4항로 전면을 일정 기간 잠식함과 더불어 상당히 광범위한 공사구간이 요구됨으로써 제4항로 통항 선박 및 공사구간을 통항하는 선박들의 통항 안전 및 작업선들의 작업 안전에 대한 대책 마련이 필요한 바 이 연구에서는 제4항로의 임시항로 설정과 임시항로의 통항안전성 평가가 더불어 통항 선박 및 작업선의 해상교통 안전대책을 수립하였다.
건설중인 부산신항이 2011년에 개장하게 되면 해상교통량의 증가 및 12,000TEU급 포대형 컨테이너선의 입ㆍ출항이 예상되고 있다. 따라서 해상통량의 증가 및 초대형 선박의 안전한 입ㆍ출항이 고려된 새로운 항로의 배치가 이루어져야 할 것으로 판단된다. 이 연구에서는 부산신항의 새로운 항로배치의 제안을 위해 해상상황, 해상교통 및 선행연구를 조사하였고 전문가 의견법 및 델파이법을 이용하여 항로배치안을 선정하였으며 그 적정성 여부의 검증을 위해 국내외 항로지침과의 비교ㆍ분석 및 시뮬레이션 검토를 실시하였다.
항로 설정은 통항 선박들의 안전을 위해 교통 흐름을 반영할 필요가 있으며, 선박들이 항로를 잘 준수하는지 지속적인 경과 분석이 필요하다. 본 연구에서는 완도항 인근해역 추천항로의 문제점을 도출하고 이에 대한 개선안을 제시하였다. 효율적인 항로 중앙선을 설정하기 위해 선박 항적을 기반으로 서포트 벡터 머신을 이용하였다. 추천항로 중앙선을 기준으로 우측으로 항해해야 하므로 통항 선박들의 항적이 2개의 군집으로 분할된다. 서포트 벡터 머신은 패턴 인식 등 많은 분야에서 이용되고 있으며, 특히 이진 분류 기능이 뛰어나다. 연구 결과 장죽수도 방향의 2.4 NM 추천항로 구간에서 동진하는 상선은 약 79.5%가 추천항로를 준수하지 않는 것으로 나타나 선박 충돌 사고 위험이 상존하는 것을 확인하였다. 추천항로를 현 위치에서 북쪽으로 약 300 m 재설정할 경우, 동진하는 상선은 항로를 역주행할 비율이 79.5%에서 30.9%로 낮아지는 것으로 나타났다. 본 연구에서 적용한 서포트 벡터 머신은 선박 항적을 두 군집으로 분류가 가능하므로 항로 중앙선을 효과적으로 설정하는데 응용할 수 있을 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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