선박 및 VTS에서 선박교통량이 밀집되는 혼잡해역의 선박교통밀도 평가는 중요하다. 본 연구에서는 선박 충돌 회피를 위한 적절한 반경인 Ship Domain 영역과 혼잡구역 내 선박 체류시간 및 전 방위 통항류를 고려하여 혼잡해역의 항로가동률 및 실시간 해상교통밀도 산출 모델을 제안하고자 한다. 또한 제안된 모델식을 기반으로 시뮬레이터를 프로그래밍하여, 실 해역 해상교통 데이터를 적용하여 제안한 모델식의 유효성을 평가하고자 한다.
해상교통관제 구역은 항만 시설을 사용하기 위한 입·출항 선박, 연안 해역을 이동하는 선박 등이 서로 복잡하게 운항하는 교통 패턴을 가지고 있다. 이를 안전하고 효과적으로 관리하기 위해 해상교통관제센터(VTS)에서는 선박을 실시간 모니터링하며 관제 업무를 수행하고 있지만, 교통 혼잡 상황에서는 업무 로드의 증가로 인해 관제 공백이 발생하기도 한다. 이에 교통 혼잡도 및 혼잡 구역을 예측한다면보다 효율적인 관제가 가능하지만 현재는 관제사의 경험에 전적으로 의존하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 VTS 관점에서의 교통 혼잡을 정의하고, 과거 항적 데이터를 이용하여 항내 선박 교통 혼잡도 및 혼잡 구역을 예측하는 방법을 제안하였다. 또한, 실해역 데이터(대산항 VTS)를 적용하여 제안된 기술이 관제지원 도구로서 활용될 수 있는지 검토하였다.
중대한 해양사고를 예방하고 잠재적인 해양사고의 원인을 제거하기 위하여 해상교통안전진단 제도가 "해상교통안전법" 개정('09. 5. 27)을 통해 정식 제도화되었다. 법 시행 이후 수행된 연구 중 하나인 '해상안전진단제도의 기술기준 및 고도화 연구'에서는 관련 평가 중 하나인 해상 교통혼잡도 평가에 사용되는 환산교통량 및 표준선이 현재 선박의 대형화 및 고속화 추세를 반영하고 있지 못함을 제시, 개선의 필요성을 말하였다. 이에 먼저 관련한 일본의 이론과 국내 진단대행업자의 평가 이론 현황을 파악 분석한 바, 이론 및 진단대행업자 별로 분석요소들을 다르게 사용하고 있어 표준화의 필요성을 발견하였고 또한 2010년 선박 입출항 통계를 이용한 선박현황을 분석한바 이론에서 사용하는 표준선과는 상당이 차이가 있음이 나타났다. 이후 관련 개선을 위한 기술기준(안)을 제안하여 전문가들의 의견 수렴과 이를 분석한 결과, 비록 소수의 상반된 의견이 있었지만, 표준선 변경에 따른 환산교통량 변화가 해상교통혼잡도에 미치는 영향은 그리 크지 않음을 알 수 있었다. 마지막으로 평가관련 개선을 위한 최종 기술기준(안) 및 앞으로 발전방향을 제시하여 해상교통 혼잡도 평가 발전을 위한 연구기반을 마련하고자 하였다.
해상교통안전에 영향을 미치는 여러 가지 해상 개발사업으로 인하여 발생할 수 있는 항해안전의 위험요인을 전문적으로 측정하고 평가하는 것으로 '해상교통안전진단제도'가 있다. 이제도의 주요 평가항목에는 해상교통 현황조사, 해상교통 현황측정, 해상 교통시스템 적정성 평가 및 해상교통 안전대책이 있다. 특히 해상교통 현황측정의 세부 항목 중에는 진단 대상 항만 또는 항로가 추정된 미래의 해상교통량을 수용할 수 있는지를 평가하고 필요 시 관련 해역의 교통 흐름을 조정할 목적으로 수행하는 해상교통혼잡도 평가 있다. 이 연구는 현재 교통혼잡도 평가를 위한 미래 해상교통량 추정기법의 문제점의 현황과 이를 개선하여 신뢰도 있는 교통량 예측이 가능한 통계기법을 개발하고자 하는 것이다.
국토해양부 해상교통안전진단 시행지침에는 안전진단 항목으로 해상교통현황조사 및 측정, 혼잡도 분석, 선박조종시뮬레이션에 의한 통항 및 접이안 안전성 평가, 계류안전성 평가 등을 명시하고 있으며, 각 진단 항목별로 평가 방법 및 기준을 제시하고 있다. 해상교통안전진단 수행과정에서 이러한 평가 방법 및 기준에 대한 개선 방안 등을 고찰하였다.
해상교통 관제구역은 항만 시설을 사용하기 위한 입·출항 선박, 연안 해역을 이동하는 선박 등이 서로 복잡하게 운항하는 교통 패턴을 가지고 있다. 이를 안전하고 효과적으로 관리하기 위해 해상교통관제센터(VTS)에서는 선박을 실시간 모니터링하며 관제 업무를 수행하고 있지만, 교통 혼잡 상황에서는 업무 로드의 증가로 인해 관제 공백이 발생하기도 한다. 이에 교통 혼잡도 및 혼잡 구역을 예측할 수 있다면 보다 효율적인 관제가 가능하지만 현재는 관제사의 경험에 전적으로 의존하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 해상교통관제 관점에서 선박 교통 혼잡을 정의하였으며, 항적 데이터를 이용하여 교통 네트워크를 생성하고, 선박 교통 혼잡도 및 혼잡 구역을 예측하는 방법을 제안한다. 실험에서는 실해역 데이터(대산항 VTS)와 예측 결과를 비교 분석하였으며, 이를 통해 제안하는 방법이 관제 지원 도구로서 활용될 수 있는지 검토하였다.
본 연구에서는 계절별 혼잡도 변화를 검토하기 위해 1년 동안의 주요 연안 통항로 및 항만 입출항로를 대상으로 계절별 기상특보가 발효되지 않은 1주일간의 GICOMS Data를 바탕으로 혼잡도 평가를 실시하였다. 그 결과 시간당 평균 혼잡도의 계절별 차이는 최대 약 11 %, 평균 약 3.5 %, 피크시간 혼잡도의 계절별 차이는 최대 약 82 %, 평균 약 30 %를 보이는 것으로 분석되었다. 향후 혼잡도 평가시에 이러한 계절별 혼잡도 변화를 감안하여야 하며, 특히 해상교통안전진단에서의 평가 시에는 이러한 계절별 차이가 존재하므로 혼잡여부에 대한 해상교통 안전대책 마련에 더욱 주의를 기울여야 할 것이다.
입출항 선박의 증가와 선박의 대형화로 인하여 두 선박간의 항법규정을 기본으로 하는 해상충돌예방규칙 등 기존의 규정만으로는 연안해역과 항만의 출입항로에서 안전하고 원활한 해상교통을 기대하기 어렵게 되었다. 낚시 유어선과 항내운항선박 등 혼잡요인이 많은 항만의 항로환경을 해상교통공학적인 방법으로 연구하여 출입항 선박들의 혼잡을 감소하고 어선 및 어장의 간섭을 줄일 수 있는 시스템을 마련하여야 한다. 항로와 정박지, 교통안전특정해역, 항행보조시설 등 하드웨어 개선뿐만 아니라 소프트웨어라고 할 수 있는 도선사 승하선 구간의 해도표시, 출입항 선박간의 방향별 집단관리로 등으로 혼잡을 정리하는 개선이 필요하다. 항로의 혼잡과 위해요소의 감소 및 어민 등 항로주변 수역 이해관계의 조율에 기여할 수 있는 이러한 연구가 현실에 부합하기 위해서는 현장에서 항로를 이용하는 전문가의 축적된 경험을 바탕으로 연구함이 효과적이다.
본 연구에서는 선박의 속력을 고려한 해상교통량 평가 방법을 제안하였으며, 이를 선박의 속력을 고려하지 않은 기존의 방법과 비교하였다. 평가를 위하여 평택 당진항 10일간의 GICOMS 자료를 본 연구에 적용하였다. 그 결과 제안된 방법으로 평가된 환산교통량은 기존의 평가 방법에 비해 4.41(${\pm}0.99$)배 증가하거나, 0.59(${\pm}0.04$)배 감소하는 것으로 나타났다. 제안된 평가 방법을 적용한 각 시간대별 평균 해상교통혼잡도는 기존의 평가 방법 결과에 비해 1.43(${\pm}0.10$)배 높게 나타났으며, 각 시간대별 최대 해상교통혼잡도는 1.62(${\pm}0.34$)배 높게 나타났다. 해상교통혼잡도 최대 평가 결과인 피크타임 해상교통혼잡도는 선박의 속력 분포로 인하여 기존의 평가 방법과 다르게 평가됨을 확인하였다. 결과적으로 선박의 속력은 실용교통용량 평가 시 중요 값으로 적용되기 때문에 해상교통량을 평가할 때 선박의 속력을 고려하여야 할 것으로 사료된다.
본 논문에서 저자들은 혼잡도의 관점에서 해상 교통 환경에 대한 평가를 시도하였다. 이를 위해서 우선 평가를 위한 정보를 얻기 위하여 해상 교통류에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 이 시뮬레이션은 해상 교통 환경에 대한 광범위한 자료 조사를 바탕으로 하며 통계적인 방법들을 이용하여 이 조사 자료들을 시뮬레이션에 반영하였다. 다음으로 충돌 회피 시스템 개발을 위하여 제안된 충돌 위험도 추론 방법들을 이용하여 혼잡도 정의와 추론을 시도하였다. 이와 같이 정량화된 혼잡도는 해상 교통 환경의 설계 및 개선에 유용한 많은 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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