[논문]해상교통흐름을 고려한 방파제 배치에 관한 연구

정재용; 박영수; 고재용

doi:10.5394/kinpr.2005.29.3.175

해상교통흐름을 고려한 방파제 배치에 관한 연구
A Study of Breakwater Layout on the Basis of Marine Traffic Flow 원문보기

한국항해항만학회지 = Journal of navigation and port research, v.29 no.3 = no.99, 2005년, pp.175 - 180

정재용 (목포해양대학교 해상운송시스템학부) , 박영수 (한국해양대학교 운항훈련원) , 고재용 (목포해양대학교 해양시스템공학부)

초록
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선박 조종자는 방파제를 통항할 경우 조선 부담감을 느낀다 방파제를 배치할 때 아직까지 선박 조종자의 조선 부담감을 고려한 적은 없다. 이 연구는 해상교통류 시뮬레이션을 이용하여 조선 부담감이 발생하는 상황을 재현하여 선박 조종자의 조선 부담감을 정량적으로 표현한 모텔인 환경스트레스모델을 그 재현된 상황에 적용하였다. 주요한 결과는 다음과 같다. (1) 방파제 배치 변화에 의한 조선 부담감의 차이는 그다지 크지 않다 (2) 방파제 사이의 항로 폭이 동일하면 선박의 속력에 따라 조선 부담감의 크기가 다르다. (3) 방파제 사이의 항로 폭이 넓어지면 조선 부담감은 감소한다.

Abstract ▼ AI-Helper

A mariner feels the shiphandling difficulty when the vessel onboard passes through breakwater. Until now, the shiphandling difficulty of the mariner has not been taken into account in the layout of a pair of breakwater. This paper reproduced such a situation that shiphandling is difficult enough by using marine traffic flow simulation, it is assessed by using ES Model which is a quantitative model for evaluating the difficulty of shiphandling arising from maneuvering a ship in the restricted or congested waters. The results are as follows. (1) The change in the layout of a pair of breakwaters has little influence on the shiphandling difficulty. (2) If the width between breakwaters is the same. the speed of a ship affects the shiphandling difficulty. (3) The increase of the width decreases the shiphandling difficulty.

주제어

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문제 정의

본 연:!1에서는 선박이 항행가능한 방파제 사이의 항로 폭 (이하, 방파제 폭이라 흔!:다)과 방파제 배치가 선박운용상 통 항 선박에 미치는 조선 부담감에 검토하고자 한다.
선박이 마주치는 상황에서 피항까지는 [마주침]—[선박 조 종자의 부담]—[부하 해소를 위한 피항 동작]의 과정으로 이루 어진다. 본 연구에서는 방파제를 지날 때 다수의 선박을 만나 는 경우라도 충돌 위험에 대한 조선 부담감을 알기 위하여 본 선에서 피항조치를 하지 않는다고 전제한다. 즉, 마주침이 시 작하여 그대로 직진하여 통과할 때까지 어느 정도의 부하가 가해지는지를 예측하여 각각의 마주침에 있어서 본래 가해지 는 잠재적 부하를 정량적으로 표현하기 위하여 피항 동작을 하지 고려하지 않았다.
본 연구에서는 환경스트레스모델을 적용하여 방파제를 통 항하는 선박의 조종자에 대하여 어느 정도의 조선 부담감이 있는지를 분석하였다.

제안 방법

① 원침로 좌우 ±90°에서 각 침로별로 본선의 선수를 :l 방향으로 향할 때에 잠재하는 장애물에 대한 충돌 부담감(SJL) 고h 방향으로 향할 때에 잠재하는 타 선박과의 충돌 부담감 (SJS)을 비교한다.
④ 각 침로별로 구한 위험 가시화까지의 시간적 여유에 대하여 선박 조종자가 느끼匕 위험의 정도를 설문조사하여 산출한 회귀식을 이용하여 치환한다.
6(b)는 시간당 통항척수가 20척일 경우에 방파제 폭 500m~ 1,000m의 방파제 배치(경사각 45°)에 따라 플롯팅하였다. 경 사각이 10°, 25°의 방파제 배치의 조선 부담감은 일자형 방 파제 배치와 거의 동일하였기 때문에, 여기서는 45°의 경사 각을 가진 방파제 배치와 비교하였고 교통량은 시간당 10척, 시간당 20척인 경우를 예시하였다.
대상 해역을 통항한 모든 선박에 가해진 환경스트레스치의 시계열 데이터를 Fig. 4와 같이 수집하고, 그 통항로상에서 선 박 조종자가 허용할 수 없는 상황 즉 종합환경스트레스치가 750 이상이 가해지는 비율 P[ESa兰750]을 계산하였다. Fig.
방파제 배치는 파랑의 진행방향을 고려하여 설계되지만, 본 절에서는 이런 방파제 배치가 선박 조종자의 조선 부담감 에 어느 정도 영향을 미치는지에 대하여 알아보고, 선박 통 항량과 방파제 배치의 관계에 대해 분석하여 Fig. 6에 도시 하였다. Fig.
본 절에서는 선박이 자유롭게 항행하는 해역에서 속력을 12노트로 규제할 경우에 대한 조선 부담감을 분석하였다. 대상 방파제 폭은 500m와 1,000m, 시간당 통항척수는 10척, 20 척으로 설정하여 계산하였다.
소선환경 스曰-레스와 교통환경 스트레스를 ■하느 계산식 으 도선사, 선장들은 대상으로 한 설K조사와 선박조종 시뮬 레이션 실험을 실시하여 조선환경과 교통환겅에 대해 w끼는 무담감의 결과를 회力 분석하여 도출한 회귀식을 이용한다.
환경스트레스모델은 본선을 둘러싸고 있는 주변 환경을 조 선환경과 교통환경으로 구분된다. 이 모델은 조선환경과 교통 환경이 선박 조종자의 행동을 제약할 때 선박 조종자에게 가 해지는 부하의 크기를 행동 제약에 따른 조선 부담감에 기초 하여 정량화하였다.
선박 조종자는 외항 방파제 및 내항 방파제를 통항할 경우 조선 부담감을 가진다. 이러한 상황을 해상교통류 시뮬레이 션으로서 선박을 재현하여 선박 조종자의 부담감을 정량적으 로 수치화한 모델을 이용하여 평가하였다.
45%로 계산되었다. 이와 같이 해상교통류 시뮬레이션상에서 발생된 모든 선박에 대한 계산값을 구하였다.

대상 데이터

본 절에서는 선박이 자유롭게 항행하는 해역에서 속력을 12노트로 규제할 경우에 대한 조선 부담감을 분석하였다. 대상 방파제 폭은 500m와 1,000m, 시간당 통항척수는 10척, 20 척으로 설정하여 계산하였다. 계산결과는 Table 2와 같다.

이론/모형

본 연구에서 적용된 평가 모델인 환경스트레스모델(Inoue K, 2000)의 개념은 아래와 같다.
본 연구에서는 해상교통류 시뮬레이션을 실시하여 통항 선 박에 대한 선박 조종자의 부담감을 정량화한 환경스트레스모 델(ES Model, Environmental Stress Model)을 적용하여 평가 한다(Inoue K, 2000).

성능/효과

(1) 방파제 폭을 확장하면 선박 조종자가 허용할 수 없는 부 담감이 감소하였다. 또한 시간당 통항척수가 많은 해역 일수록 이 경향은 뚜렷하였다.
(1) 방파제 폭을 확장하면 조선 부담감이 감소한다. 즉, 방 파제 폭을 100m 더 확장하면 선박 조종자가 허용할 수 없는 부담감 P[ESa兰750]이 감소한다.
(2) 방파제 폭이 동일한 경우, 시간당 통항척수가 증가할수록 선박 조종자가 허용할 수 없는 범위 P[ESaM750]은 높아 지고, 그 값은 통항 척수 1척당 0.6~0.8%가 높아졌다.
(2) 선박의 크기는 부산항 입출항 선박의 해상교통조사 자료 (박, 1998)를 기초로 한 소형, 중형, 대형의 3가지로 하고 본 연구의 해상교통류 시뮬레이션에서 최대 선박의 크기는 340m 임.
(2) 일자형 방파제 배치 형태보다 부분경사형 방파제 및 경 사형 방파제 배치가 조선 곤란성이 미소한 차이로 높게 나타났지만 큰 차이는 없는 것으로 분석되었다. 이는 교 통흐름이 존재하는 해역에서 방파제 배치의 차이(경사 45。이내일 경우)는 그다지 크지 않다는 것을 의미한다.
(3) 방파제 폭이 동일할 경우에는 선박의 속력 차이로 인해 조선 부담감이 상이하였다.
(3) 시간당 통항척수를 통제하면 방파제 폭을 확장한 효과가 있다. 예를 들면 시간당 10척이 통항하는 해역에서 방파 제 폭을 100m 확장하면 2척의 선박을 통제한 것과 동일한 효과가 있다.
2; 각 침玷변¥ 본선과 상애물과의 거리(R), 본선의 속력(V) 普에 의해 충든 혹은 좌초 등의 위험이 가시화 될 때까지 시 간석 여유(R/V)를 산츤한다.
이러한 경향은 시간당 통항 척수가 많을수록 뚜렷하다. 방파제 폭을 100m 더 확장한 경우 시간당 통항척수가 5척인 해역에서는 0.25%, 시간당 통항 척수가 10척인 해역에서는 0.47%, 시간당 통항척수가 20척인 해역에서는 0.81%가 감소하여 교통량이 많은 해역일수록 방 파제 폭을 확장하면 조선 부담감의 감소효과가 컸다.

참고문헌 (4)

박영수(998), '부산항 접근수역의 항로지정에 관한 조사 연구', 한국해양대학교 공학석사 학위 논문
한국항만협회(2000), 해양수산부제정 항만 및 어항설계기준, 제7편 외곽시설, pp. 695-696
Inoue, K.(2000), 'Evaluation Method of Ship Handling Difficulty for Navigation in Restricted and Congested Waterways', The Journal of Navigation, The Royal Institute of Navigation, Vol. 53, No. 1, pp. 167-180

상세보기
Inoue, K, Kubono, M., Mliyasaka, M. and Hara, D. (1998), 'Modeling of Mariners Perception of Safety when Being Faced with Imminent Danger', The Journal of Navigation, The Japan Institute of Navigation, No. 98, pp. 235-245

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