[논문]선박항로 위험도 평가 시뮬레이터 개발에 관한 연구

김광일; 정중식; 박계각

doi:10.5391/jkiis.2013.23.3.220

[국내논문] 선박항로 위험도 평가 시뮬레이터 개발에 관한 연구
A Study on the Development of Ship's Passage Risk Assessment Simulator 원문보기

한국지능시스템학회 논문지 = Journal of Korean institute of intelligent systems, v.23 no.3, 2013년, pp.220 - 225

김광일 (목포해양대학교 대학원 해상운송시스템학부) , 정중식 (목포해양대학교 국제해사수송과학부) , 박계각 (목포해양대학교 국제해사수송과학부)

초록
AI-Helper

항구 등 선박교통이 밀집된 구역에서 선박의 사고는 빈번하게 발생한다. 해양사고는 한번 발생하면 대형사고로 이어질 확률이 높으므로, 철저한 해상교통관리가 필요하다. 본 연구에서는 실 해역의 통계적인 해상교통정보와 실시간 선박 통항분포를 바탕으로 항로 위험도를 정량적으로 평가하기 위한 시뮬레이터를 개발하고자 한다. 항로 위험도 평가 시뮬레이터는 항로정보 입력부, 통항분포 분석부, 알고리즘 실행부로 구성하였다. 또한 완도해역의 해상교통정보를 시뮬레이터에 적용하여 항로의 정량적인 항로 위험도를 산출하고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Accidents between ships occur frequently at the traffic congestion area. Once a maritime accidents occur, it is likely to end up with critical damaged accidents. This paper develop a simulator for assessing quantitative risk based on statical maritime traffic data and realtime traffic distribution. Ship's passage risk assessment simulator consist of import of division of passage data, traffic distribution analysis and passage risk assessment analysis. Maritime traffic data of WANDO waterway apply to simulator for calculation of quantitative risk rate of waterway.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서 항로상 충돌 위험도 평가는 항로상 교통류를 바탕으로 산출되어지는 기하학적인 충돌빈도(Geometric Collision Candidates)를 기초로 하였다[2].
본 연구에서는 기존 선행연구에 대한 보완으로 선박의 범퍼영역(Bumper Area)이론을 적용하여 교차해역에 대한 충분한 MDTC를 반영하고 VTS 데이터로부터 직접적인 입력이 가능한 시뮬레이터를 개발하고자 한다.
본 연구에서는 항로의 통계적인 해상교통정보와 실시간 선박 통항분포를 적용하여 정량적인 항로의 위험도 파악을 위한 시뮬레이터 개발에 그 의의가 있다. 또한 기존의 IWRAP에 의한 산출방법 중 D_ij에 의한 선박 충돌반경을 Bumper 영역에 의한 MDTC를 적용하여 교차항로에서 적절한 위험도 평가방법을 제안하였다.

가설 설정

, Collision diameter)은 양 선박이 충돌시 이루어지는 반경을 나타낸다. 그림 3와 같이 선박을 직사각형으로 가정하여 산출하였다.

제안 방법

2절의 선박충돌위험도지수 산출방법을 토대로 실해역의 위험도를 파악할 수 있는 시뮬레이터를 구현하였다. 선박충돌위험도 평가 시뮬레이터의 통항정보 및 항적데이터는 완도해상교통관제센터에서 수집된 선박 GPS위치, 속력, 침로 정보, 시간 등을 포함한 데이터를 적용하였다.
3.2절의 D_ij값은 실제로 양 선박이 충돌상황에 있을 때 직접적인 충돌반경을 계산하였다. 하지만 실제 선박은 충돌회피를 하기 위해서 최소한 선회권이상의 충분한 여유수역이 필요하며, 특히 교차점에서는 여러항로의 선박통항류가 합쳐지므로 교통상황에 따라 수시로 침로를 변침해야 한다.
통항분포를 산출하기 위해 입력된 선박항적자료를 대상으로 수행한다. 그 후 시간순으로 정렬된 데이터를 선박기준으로 재 정렬하여, 각 선박에 대한 통항분포를 계산하였다. 계산된 결과값은 통항분포 그래프와 알고리즘 연산 실행부로 전달된다.
대상 해역의 통항 데이터는 여객선, 화물선, 예부선, 잡종선으로 분류하였으며, 본 시뮬레이터에는 해당 선박의 속력, 길이는 각 선종별 평균값을 적용하였다.
본 연구에서는 항로의 통계적인 해상교통정보와 실시간 선박 통항분포를 적용하여 정량적인 항로의 위험도 파악을 위한 시뮬레이터 개발에 그 의의가 있다. 또한 기존의 IWRAP에 의한 산출방법 중 D_ij에 의한 선박 충돌반경을 Bumper 영역에 의한 MDTC를 적용하여 교차항로에서 적절한 위험도 평가방법을 제안하였다. 이러한 연구 결과는 항로별로 잠재적인 충돌위험도를 예측할 수 있으므로 유효하게 활용할 수 있을 것이다.
범퍼영역 이론에 기초한 상대선과의 거리(r)계산은 교차 항로에서 한 선박이 다른선박의 영역에 침범하였을 때 양선박간 거리를 적용하였다. 여기서 r값은 기존연구의 D_ij보다 3∼4배 크게되어, 교차항로에서의 적절한 위험도를 적용할수 있다.
본 연구에서는 적절한 MDTC(Minimum Distance To Collision)를 산출하기 위해 기존의 D_ij대신 Bumper영역에 의한 선박의 안전영역을 적용하여 시뮬레이터에 적용하였다. 범퍼영역 이론은 Fuji 등[8]의 연구에 의하면 본선 길이의 7배인 장축과 3배인 단축으로 구성된 타원으로 정의된다.
통항분포 분석부에서 해당해역의 항로상 실제 통항선박의 분포는 김 등[4]의 선행연구 평가툴에 의한 알고리즘을 구현 하였다. 항적데이터는 VTS에서 수집된 AIS(Automatic Identification System)데이터를 입력하여 분석하였다.

대상 데이터

분석대상인 완도해상교통관제구역은 다도해 지역을 항해하는 여객선과 중소형 연안화물선 및 연안예부선이 대상해역을 통과하여 항행을 하고 있다. 이 해역은 항로 중앙에 선박 통항류를 분리하는 부표가 설치되어 각각침로에서 우측으로 항행을 하여야 하는 통항분리방식(TSS, Traffic Separation Scheme)이 시행 중이다[4].
2절의 선박충돌위험도지수 산출방법을 토대로 실해역의 위험도를 파악할 수 있는 시뮬레이터를 구현하였다. 선박충돌위험도 평가 시뮬레이터의 통항정보 및 항적데이터는 완도해상교통관제센터에서 수집된 선박 GPS위치, 속력, 침로 정보, 시간 등을 포함한 데이터를 적용하였다.
항적 데이터는 선박에서 실시간으로 항적데이터를 전송하므로, 선명, 위도, 경도, 선속, 침로 등이 시간순으로 저장되어 있으며, 그림 5의 Flow-chart에 의해서 통항분포가 산출된다. 통항분포를 산출하기 위해 입력된 선박항적자료를 대상으로 수행한다. 그 후 시간순으로 정렬된 데이터를 선박기준으로 재 정렬하여, 각 선박에 대한 통항분포를 계산하였다.

후속연구

본 연구의 활용은 해상교통관제사가 VTS에서 해상교통의 특성을 정확하게 파악하여 선박의 속력제한, 통항로 및 통항용량 관리와 같은 보다 효과적이고 체계화된 교통관제 서비스를 제공하는데 유용하게 활용될 수 있을 것이다. 그러나 실시간 교통상황을 정확하고 현실성있게 반영할 수 있는 정량적인 충돌위험도의 계산은 향후 과제도 남는다.
그러나 인과확률은 선박운항자의 행동, 항해선박의 내적·외적 조건에 따라 선박의 움직임이 결정되는 불확실성이 높기 때문에 인과확률에 의하여 최종적으로 계산된 정량적인 충돌위험도를 해상교통관제에 직접 활용하는 것은 추가적인 연구가 필요하다.
본 연구의 활용은 해상교통관제사가 VTS에서 해상교통의 특성을 정확하게 파악하여 선박의 속력제한, 통항로 및 통항용량 관리와 같은 보다 효과적이고 체계화된 교통관제 서비스를 제공하는데 유용하게 활용될 수 있을 것이다. 그러나 실시간 교통상황을 정확하고 현실성있게 반영할 수 있는 정량적인 충돌위험도의 계산은 향후 과제도 남는다.
또한 기존의 IWRAP에 의한 산출방법 중 D_ij에 의한 선박 충돌반경을 Bumper 영역에 의한 MDTC를 적용하여 교차항로에서 적절한 위험도 평가방법을 제안하였다. 이러한 연구 결과는 항로별로 잠재적인 충돌위험도를 예측할 수 있으므로 유효하게 활용할 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	해역의 정량적인 위험도 평가지수는 어떻게 이용되는가?	해역의 정량적인 위험도 평가지수는 해역의 객관적인 평가기준이 되므로, 통항수로의 적정 폭 및 만곡부 조절, 적정 속력 조절 등 항만수로를 설계 또는 변경하는데 중요한 지표를 제시한다[3].
	기하학적 충돌빈도는 어떤 데이터를 바탕으로 산출되는가?	기하학적 충돌빈도는 통항량, 선속, 선박길이, 통항분포 등 통계적인 데이터를 바탕으로 산출이 된다. 산출된 기하학적 충돌빈도는 충돌회피를 실패할 확률, 즉 인과확률 (Causation Factor)과의 곱으로 대상해역 충돌위험도를 계산할 수 있다[4,5].
	항로정보 입력부 진행은 어떻게 진행되었는가?	항로정보 입력부는 시뮬레이터 실행을 위한 기본 데이터로서 항로의 경위도, 통계적인 선박 통항량, 평균속력, 평균 선박길이 및 폭, 관측기간이 입력된다. 입력되는 정보는 해역 통항류의 각 변침점(Waypoint)별로 작성하여 엑셀데이터파일을 불러들이는 형식으로 초기 데이터를 입력하였다.

참고문헌 (8)

IALA-AISM, IALA Risk Management Tool for Port Ristricted Waterways Ed.2, IALA Recommendation O-134, May 2009.
Jutta Ylitalo, "Modelling Marine Accident Frequency", Alto University School of Scence and Technology Faculty of Information and Natural Science, Finland, 2010
J. S. Jeong, K. I. Kim, K. K. Park, "A quantitative collision probability analysis in port waterway", Journal of Korean Institute of Intelligent Systems, vol. 22, no. 3, pp. 373-378, 2012.

원문보기 상세보기
K. I. Kim, J. S. Jeong, K. K. Park, "A study on development of maritime traffic assessment model", Journal of Korean Institute of Intelligent Systems, vol. 22, no. 6, pp. 761-767p, 2012.

원문보기 상세보기
Fujii Y, Yamanouchi H, Mizuki N. "Some factors affecting the frequency of accidents in marine traffic.", Journal of Navigation, pp.239-247, 1974.
Macduff T. "The probability of vessel collisions.", Ocean Industry, pp.144-148, 1974.
J. D. Yun, "Theory and practice of Ship's handling ", Sejong, pp. 52-67, 2013.
Fuji J., Tanaka K., "Traffic capacity", The journal of Navigation, vol 24, pp.543-552, 1971.

상세보기

저자의 다른 논문 :

LOADING...

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증