해상 교량의 증가에 따라 교량 통항 선박의 해상사고가 지속적으로 발생하고 있으며, 적절한 교량표지 설치·운영을 통해 사고저감에 기여할 필요가 있다. 교량등의 광학적인 성능 분석을 통해 향후 개선방안을 도출하고자 현재 국내에서 사용중인 교량등명기의 광학특성을 분석하였으며, 야간 교량표지 현장조사 및 선박운항자 의견수렴을 통해 개선 방안을 제시하였다.
항로를 횡단하여 건설되는 교량이 증가하고 해상교통의 증가에 비례하여 항로의 혼잡도가 증가하는 만큼 선박과 교량의 충돌우려가 커지고 있다. 선박과 교량의 충돌은 단순 접촉사고가 아닌 재난급 사고의 개연성이 크다. 직접 손괴를 일으키는 큰 충돌이 아니더라도 선박과 교각의 충격진동에 의하여 교량상판이 균형을 잃고 연쇄 붕괴하는 일이 종종 발생하여 많은 인명의 손실이 발생하고 있기 때문이다. 적정 교각 폭, 교각의 시인성 증진을 위한 표지와 등화의 설치 및 점등방법 등의 환경 여건 개선, 충돌방지공의 효과 검토, 교량 통과전 사전 점검사항, 교량 부근에서 선박의 조종성 유지방안, 예선의 효과 연구, 관제기법과 안전규정, 불가피한 충돌이나 접촉의 경우 손실 감소대책과 충돌방지공의 효과 등 다각적인 연구가 필요하다. 면피용 탁상이론을 배제하고 현장실무의 경험을 바탕으로 실효적인 방안을 제시하고자 한다.
해상교량 설치 시 교량표지는 선박과 교량구조물과의 충돌사고를 예방하는 중대한 역할을 수행한다. 이와 관련하여 현재 대부분 사설항로표지로 관리되고 있는 교량표지의 설치허가 협의 사례와 제도적 문제점을 공유하고 교량표지의 효율적인 관리를 위한 교각등, 경간 등과 같은 세부 설치규정을 제안하고자 한다.
최근 우리나라는 육지와 도서 및 도서간을 연결하는 해상교량을 건설하는 공사가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 교량은 보통 그 하부를 선박이 통항하기 때문에 건설 이전에 통항 선박의 안전성을 충분히 검토할 필요가 있다. 따라서, 본 연구는 건설예정에 있는 목포대교를 사례로 하여 교량하 통항 안전성을 검증한다. 이를 위해 인접 수로의 특성을 분석하고 교량하 통항 안전성에 관한 문헌을 검토한 후 선박 조종 시뮬레이터를 이용하여 그 타당성과 안전성을 평가한다.
최근 국내에서는 원활한 물류 수송과 도로 이용자의 편의를 도모하기 위해 항만 및 주요 항로를 횡단하는 대형 해상교량 건설이 활발하게 추진되고 있다. 그러나 이러한 해상교량건설이 육상 도로시스템의 연장선상에서 경제 원리에 입각하여 추진된다면 이는 해상교통안전 확보에 지장을 초래할 수도 있을 것이다. 이러한 위험요소를 사전에 검증하고 통항안전성 유무를 평가하기 위하여 대표적인 방법으로 선박조종시뮬레이션을 채택하고 있다. 본 연구에서는 국내 전 기능 선박조종시뮬레이터(FMSS)를 보유하고 있는 대표 4개 기관에서 해상교량 건설과 관련하여 수행했던 통항안전성 평가 보고서를 비교 분석하여, 각 기관별 수행 방법에 대한 차이점과 문제점을 도출하고, 향후 시뮬레이션의 수행 및 평가 방법에 대한 표준화 필요성을 제시하고자 한다.
최근 우리나라의 해상에서는 육상과 섬 또는 섬과 섬을 연결하는 해상교량이 건설 중이거나 건설 예정이다. 선박의 통항로에 해상교량이 설치되면 선박통항의 안전성은 당연히 위해가 되지만, 국가 및 지역의 경제발전을 위해서 설치가 불가피한 경우도 있다. 이러한 선박통항 안전성과 지역 경제성 간에 트레이트 오프(trade off) 관계가 있는 해상교량을 설치하기 위해서는, 선박통항 안전성 면에서 고려되어야 할 요소를 해상교통공학적인 측면에서 조사ㆍ검토하고, 그 요소들을 평가하여 교통 흐름을 원활하게 하고 해역의 안전을 보장하기 위한 것이 이 연구의 목적이다. 주교각폭이 넓은 교량을 설치하면 선박의 통항 안전성 측면에서는 유리하겠지만, 지형적인 영향이나 경제성 측면 때문에 충분한 항로폭을 확보할 수 없는 경우도 있을 수 있다. 따라서 이 논문에서는 해상교통류 시뮬레이션 기법을 이용하여 선박통항의 안전성을 확보하기 위한 통항량 규제와 같은 대안을 검토한다.
선박에 의한 해상교량의 충돌취약도 해석을 수행하였다. 확률변수를 충돌속도와 충돌각으로 하였으며 18,000DWT와 30,000DWT 설계선박에 대해 충돌해석을 수행하였다. 음함수 형태의 변위를 한계상태함수에 적용하기 위해 응답면 기법을 사용하여 충돌응답면을 구성하고 충돌속도를 2 m/s~7m/s까지 총 6개 CASE에 대해 신뢰성 해석을 수행하였다. 신뢰성 해석으로 계산한 파괴확률을 이용하여 충돌취약도 곡선을 표현하고 충돌속도에 대한 중간값과 대수표준편차를 계산하여 해상교량의 위험도를 나타내었다.
본 연구에서는 해상교량에서 해수와 직접 접하지 않은 부재로 날아 들어오는 비래염분 분포를 월별, 높이별로 파악하였다. 이를 위하여 한국의 남해안과 서해안의 9개 해상교량을 대상으로 다양한 높이에서 1년 동안 비래염분량을 측정하여 분석하였다. 그 결과, 측정한 월에 따라서는 서해안과 남해안 모두 겨울철 북서 계절풍의 풍향과 강한 풍속의 영향으로 겨울철(11월~2월)의 비래염분량이 크게 증가하였고 그 차이는 서해안이 더 크게 나타났다. 높이별로는 해수면에서 높아질수록 비래염분량이 감소하는 경향을 나타내었으며, 감소 경향에 따라 주탑하단의 비래염분량을 기준으로 총 3개의 구간으로 분류하여 비래염분량 감소식을 도출하였다. 각 구간에 따른 감소 경향 차이는 해역별로, 동일 해역내에서도 국부적인 지형적 특징에 따라 다르게 나타났다. 따라서 해상교량의 유지관리를 위한 비래염분자료 수립을 위해서는 해역별 특징과 함께, 그 주변의 국부적인 지형적 특징도 고려하여야 할 것으로 판단된다. 본 연구의 결과로서, 해상 교량의 비래염분 염해환경에 대하여 안전한 구간과 열악한 구간을 구분할 수 있을 것으로 판단되며, 시설물 안전 및 유지관리 실시 세부지침[성능평가]_교량편의 열화환경 평가항목의 기반자료로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.
해상교량의 규모 결정을 위한 선박조종시뮬레이션 표준시행 조건 및 기법(대상선박 설정, 시나리오, 시행회수, 평가기법 등)을 정립함으로써 해상교량 통항 안전성을 평가하는데 정책 결정의 혼선을 최소화 할 필요가 있다. 본 연구에서는 과거 수행된 선박조종시뮬레이션 관련 보고서 분석 및 평가를 기초로 선박조종시뮬레이션 표준안에 대한 공통점을 도출하여, 국내 선박조종시뮬레이터 보유기관 항만 이용자 및 항만 건설 관계자 등의 의견 수렴과정을 거쳐 수정 보완함으로써 선박조종시뮬레이션의 대상선박, 수행 조건, 평가기법, 시나리오 설정 등에 대한 최종 표준안을 제시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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