[논문]실습선 한바다호의 저속 항해시 최소안전 이격거리에 관한 연구

박영수; 지상원; 이윤석; 정창현; 정진아; 정민

doi:10.5394/kinpr.2005.29.10.833

문제 정의

3은 이와 관련한 상황을 레이더상에서 본 화면이다. 이 연구에서는 한바 다호가 상기 행사 지원 선박군과의 최소안전 이격거리를 몇 미터로 할 것인지를 파악하기 위하이, 최소안전 이격거리를 파라미터로 해상교통류 시뮬레이션을 이용하여 재현된 교통 조건에 환경 스트레스 모델을 평가모델로 적용하여 검토하였다.
이 연구에서는 한바다호의 교통류에 대하여 환경 스트레스 모델을 적용함으로써 행사 지원 선박군과 함께 항행함에 있어서 어느 정도의 조선 곤란성이 한바다호에 가해지는가를 평가하였다. 즉, 시뮬레이션 시간 동안 항행한 한바다호를 대상으로 가해진 환경 스트레스 값의 시계열 데이터를 수집하여, 선박 운항자가 허용할 수 없는 상황, 즉 환경 스트레스 값이 750 이상이 가해지는지에 대하여 분석하였다.
실습선 한바다호는 M 방송국의 요청으로 815 특집 조오련 3부자의 독도 아리랑' 행사를 지원하기 위해 울릉도-독도 간을 조오련 3부자의 수영 속도에 맞춰 약 2노트로 항해하고, 원활한 방송 송수신을 위해 행사 지원 선박군과의 이격거리를 100m~500m 이내로 유지해 줄 것을 요청 받았다. 이에 이 연구는 한바다호가 약 2노트의 저속항해 시 타선 박과의 안전한 최소 이격거리에 대하여 검토하고 이를 본선의 항해사들에게 제공하여 안전 항해에 도움을 주는데 목적을 두었다.

제안 방법

이 논문에서는 해상교통류 시뮬레이션 기법을 이용하여 행사지원 선박군과 한바다호를 재현하여 양 선박 간의 최소안전 이격거리를 확보하기 위한 검토로써 환경 스트레스 모델 (Inoue, 2000)을 적용하여 정량적으로 평가한다. 또한, 실제 항해한 한바다호와 행사 지원 선박군과의 이격거리를 조사하여 계산된 최소안전 이격거리와 비교. 분석한다.
환경 스트레스 모델은 본선을 둘러싸고 있는 주변 환경을 조선환경과 교통환경으로 구분하고, 이 두 환경이 선박 조종자에 게 가해지는 부하의 정도를 정량적으로 평가하기 위해 개발된 모델이다. 이 모델은 조선환경과 교통환경이 선박 조종자의 행동을 제약할 때, 선박 조종자에게 가해지는 부하의 크기를 행동 제약에 따른 조선 곤란 감에 기초하여 정량화하였다.
이 가이 드 라인을 추정하는 방식에는 일차함수인 경향식을 이용하는 방식, 로그 함수식, 지수 함수식 그리고 X의 누승식을 이용하는 방법 등이 있다. 이 연구에서는 4가지 추정방식 중 신뢰도 가 높은 방법을 추출하였다. 즉, 추정값의 신뢰도를 알 수 있는 r-제곱값이 1에 가장 가까운 값을 가지는 함수식을 선정하여 가이드 라인을 설정하였다.
1과 같다. 이 행사 지원 선 박 군의 배치는 조오련 3부자의 울릉도- 독도 간의 안전한 수영을 위하여 안전망을 설치하고 어선이 예인선으로써 안전망을 끌고, 해경 정이 주변을 돌며 어선 및 방해 선박이 없도록 유도하였으며, 주위에는 관련된 선박들이 Fig. 2와 같이 무리를 형성하여 항해하였다. Fig.
이 연구에서는 한바다호의 교통류에 대하여 환경 스트레스 모델을 적용함으로써 행사 지원 선박군과 함께 항행함에 있어서 어느 정도의 조선 곤란성이 한바다호에 가해지는가를 평가하였다. 즉, 시뮬레이션 시간 동안 항행한 한바다호를 대상으로 가해진 환경 스트레스 값의 시계열 데이터를 수집하여, 선박 운항자가 허용할 수 없는 상황, 즉 환경 스트레스 값이 750 이상이 가해지는지에 대하여 분석하였다.
이 연구에서는 4가지 추정방식 중 신뢰도 가 높은 방법을 추출하였다. 즉, 추정값의 신뢰도를 알 수 있는 r-제곱값이 1에 가장 가까운 값을 가지는 함수식을 선정하여 가이드 라인을 설정하였다. 이 그림의 횡축은 한바다호와 행사관련 선박군과의 이격거리를 나타내고 있으며 종축은 환 경스트레스치를 나타내고 있다.
한바다호가 특수한 사정으로 부득이하게 약 2노트의 저속으로 항해하게 된 상황에서 타선 박과의 적절한 최소안전 이격거 리를 도출하여 이를 지표로 안전한 항해를 하기 위하여, 해상 교통류 시뮬레이션을 이용하여 교통류를 재현하고 여기에 환 경 스트레스 모델을 적용하여 이격거리를 평가하였다.
한바다호와 행사 관련 선박군과의 이격거리에 대하여 M 방송국에서 요청한 최소거리에서 최대거리를 100m, 500m, 1000m 등의 3가지로 나누어 설정하였다.

대상 데이터

선박의 크기는 한바다호를 100m로 설정하였으며, 행사 관련 선박군을 동일하게 항행하는 하나의 선박으로 간주하여 Fig. 4와 같이 300m로 설정하였다. 한바다호와 행사 관련 선 박 군의 속력은 안전망 내의 수영 속력인 약 2노트를 항해속력으로 설정하였으며, 이 연구에서 의미하는 저속항해는 여기서의 2노트를 의미한다.

이론/모형

이 논문에서는 해상교통류 시뮬레이션 기법을 이용하여 행사지원 선박군과 한바다호를 재현하여 양 선박 간의 최소안전 이격거리를 확보하기 위한 검토로써 환경 스트레스 모델 (Inoue, 2000)을 적용하여 정량적으로 평가한다. 또한, 실제 항해한 한바다호와 행사 지원 선박군과의 이격거리를 조사하여 계산된 최소안전 이격거리와 비교.
환경 스트레스 값은 지형이나 시설물 등 조선 환경에 기인하는 스트레스의 크기인 「조선환경스트 레스 값(ES value for Land, ESl치)」, 타 선박에 기 인하는 스트레스의 크기인 「교통환경 스트레스 값(ES value for Ships, ESs치)」으로 구성되며, 두 스트레스 값을 종합하여 「종합환경 스트레스 값(Aggregation of ES value, ESa치)」이 라 한다. 이 연구에서는 행사 관련 선 박 군만을 고려하기 때문에 ESs치 를 사용한다. 환경 스트레스 값과 선박 운항자의 허용기준에 대하여는 참고문헌(Inoue, 2000)에 명시되어 있다.

성능/효과

평가 결과, 기상양호시 최소 안전 이격거리는 선박 운항자가 허용할 수 없는 범위인 환경 스트레스치 750 이상에 거의 부합하는 약 260m 정도로 나타났으며, 기상이 불량하거나 야간 항해 등 기타 상황을 고려하고 시뮬레이션 결과에 의한 조선부담감 곡선의 기울기를 고려하면 약 400m 이상인 것으로 판단되었다. 또한, 경험이 많은 선박 운항자, 개인적인 성향 및 익숙도에 따라 최소 안전 이격거리가 상이할 수도 있지만 실제 항해결과 총 35회 중 33회가 양 선박간 이격거리를 약 260m 이상으로 유지한 것으로 조사되어, 계산된 최소 안전 이격거리와 거의 부합하는 것으로 분석되었다. 이렇듯 안전항해를 위한 가이드라인으로 최소 안전 이격거리를 사전에 제시하여, 선박 운항자로 하여금 선박 운항시 참고자료로 이용할 수 있도록 하는 것이 바람직하리라 판단된다.
8을 기초로 선박 운항자가 허용할 수 없는 범위를 기준으로 한다면, 최소안전 이격거리는 약 260m이지만, 조선 부 담감 곡선의 기울기를 고려하여 안전 여유를 감안하면 최소 안 전 이격거리는 약 400m로 설정하는 것도 가능하리라 판단된다. 즉, 최소한 한바다호는 선속 약 2노트에서는 행사 지원선 박 군과는 약 260m 이상의 최소안전 이격거리를 '두고 항해하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.
한편, 최소 이격거리가 500m일 경우에는 선박 운항자의 허용한계 범위(500 ~750)인 환경스트레스치가 최대 약 600을 나타내고 있어 선박 운항자 가 허용할 수 있는 범위에 속하는 것으로 나타났다. 최소 이격 거리가 1,000m일 경우에는 선박 운항자가 허용 가능한 범위 (500이하)를 약간 넘어선 환경스트레스치가 최대 약 510의 수 치를 나타내고 있어 역시 선박 운항자가 허용할 수 있는 범위에 속하는 것으로 나타났다.
평가 결과, 기상양호시 최소 안전 이격거리는 선박 운항자가 허용할 수 없는 범위인 환경 스트레스치 750 이상에 거의 부합하는 약 260m 정도로 나타났으며, 기상이 불량하거나 야간 항해 등 기타 상황을 고려하고 시뮬레이션 결과에 의한 조선부담감 곡선의 기울기를 고려하면 약 400m 이상인 것으로 판단되었다. 또한, 경험이 많은 선박 운항자, 개인적인 성향 및 익숙도에 따라 최소 안전 이격거리가 상이할 수도 있지만 실제 항해결과 총 35회 중 33회가 양 선박간 이격거리를 약 260m 이상으로 유지한 것으로 조사되어, 계산된 최소 안전 이격거리와 거의 부합하는 것으로 분석되었다.
이격거리 100m는 선박 운항상 선박 운항자에게 엄청난 조 선 부담을 주는 것으로 분석되었다. 한편, 최소 이격거리가 500m일 경우에는 선박 운항자의 허용한계 범위(500 ~750)인 환경스트레스치가 최대 약 600을 나타내고 있어 선박 운항자 가 허용할 수 있는 범위에 속하는 것으로 나타났다. 최소 이격 거리가 1,000m일 경우에는 선박 운항자가 허용 가능한 범위 (500이하)를 약간 넘어선 환경스트레스치가 최대 약 510의 수 치를 나타내고 있어 역시 선박 운항자가 허용할 수 있는 범위에 속하는 것으로 나타났다.

후속연구

또한, 경험이 많은 선박 운항자, 개인적인 성향 및 익숙도에 따라 최소 안전 이격거리가 상이할 수도 있지만 실제 항해결과 총 35회 중 33회가 양 선박간 이격거리를 약 260m 이상으로 유지한 것으로 조사되어, 계산된 최소 안전 이격거리와 거의 부합하는 것으로 분석되었다. 이렇듯 안전항해를 위한 가이드라인으로 최소 안전 이격거리를 사전에 제시하여, 선박 운항자로 하여금 선박 운항시 참고자료로 이용할 수 있도록 하는 것이 바람직하리라 판단된다.

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