위험도기반 해양사고 초기대응 지원 시스템 개발 기초연구: 유조선 좌초사고를 중심으로 Fundamental Research on the Development of a Risk Based Decision Support System for Maritime Accident Response: Focused on Oil Tanker Grounding원문보기
최근 우리나라 연근해에서 발생한 몇 건의 대형 해양사고에서, 신속하고 체계적인 초기대응이 사고 전개양상과 사고결과에 얼마나 큰 영향을 미치는지를 확인하였다. 또한, 이를 통해 다양한 해양사고 상황에 대한 정확한 정보와 전개될 수 있는 시나리오, 적용 가능한 사고대응 방법들에 대한 정보를 신속하게 확보하는 것이 해양사고 초기대응을 위하여 무엇보다 중요함을 알 수 있었다. 이러한 현실적인 문제를 해결하기 위한 일환으로, 본 연구에서는, '위험도기반 초기대응 지원 시스템'의 개념을 제시하고, 해양사고 이후 전개 가능한 모든 시나리오와 적용 가능한 사고대응 방법들을 식별하기 위하여 사건전개 시나리오 식별 브레인스토밍 기법을 제안하였으며, 식별된 사고대응 방법들의 적용으로 인한 피해저감 효과 등을 정량화하기 위하여 사건수목분석 (Event Tree Analysis: ETA) 기법을 활용한 사건전개수목을 제안하였다. 그리고 각각의 사고대응 방법에 대한 상세분석을 위해서는 PERT/CPM의 사용을 제안하였다. 또한, 상기 제시한 위험도기반 초기대응 지원시스템의 구성 체계를 설명하기 위하여, 유조선 좌초사고에 대한 사고대응 작업을 예로 간략한 위험도분석 작업을 수행하였다.
최근 우리나라 연근해에서 발생한 몇 건의 대형 해양사고에서, 신속하고 체계적인 초기대응이 사고 전개양상과 사고결과에 얼마나 큰 영향을 미치는지를 확인하였다. 또한, 이를 통해 다양한 해양사고 상황에 대한 정확한 정보와 전개될 수 있는 시나리오, 적용 가능한 사고대응 방법들에 대한 정보를 신속하게 확보하는 것이 해양사고 초기대응을 위하여 무엇보다 중요함을 알 수 있었다. 이러한 현실적인 문제를 해결하기 위한 일환으로, 본 연구에서는, '위험도기반 초기대응 지원 시스템'의 개념을 제시하고, 해양사고 이후 전개 가능한 모든 시나리오와 적용 가능한 사고대응 방법들을 식별하기 위하여 사건전개 시나리오 식별 브레인스토밍 기법을 제안하였으며, 식별된 사고대응 방법들의 적용으로 인한 피해저감 효과 등을 정량화하기 위하여 사건수목분석 (Event Tree Analysis: ETA) 기법을 활용한 사건전개수목을 제안하였다. 그리고 각각의 사고대응 방법에 대한 상세분석을 위해서는 PERT/CPM의 사용을 제안하였다. 또한, 상기 제시한 위험도기반 초기대응 지원시스템의 구성 체계를 설명하기 위하여, 유조선 좌초사고에 대한 사고대응 작업을 예로 간략한 위험도분석 작업을 수행하였다.
A number of maritime accidents, and accident response activities, including the command and control procedures that were implemented at accident scenes, are analyzed to derive useful information about responding to maritime accidents, and to understand how the chain of events developed after the ini...
A number of maritime accidents, and accident response activities, including the command and control procedures that were implemented at accident scenes, are analyzed to derive useful information about responding to maritime accidents, and to understand how the chain of events developed after the initial accident. In this research, a new concept of a 'risk based accident response support system' is proposed. In order to identify the event chains and associated hazards related to the accident response activities, this study proposes a 'Brainstorming technique for scenario identification', based on the concept of the HAZID technique. A modified version of Event Tree Analysis was used for quantitative risk analysis of maritime accident response activities. PERT/CPM was used to analyze accident response activities and for calculating overall (expected) response activity completion time. Also, the risk based accident response support system proposed in this paper is explained using a simple case study of risk analysis for oil tanker grounding accident response.
A number of maritime accidents, and accident response activities, including the command and control procedures that were implemented at accident scenes, are analyzed to derive useful information about responding to maritime accidents, and to understand how the chain of events developed after the initial accident. In this research, a new concept of a 'risk based accident response support system' is proposed. In order to identify the event chains and associated hazards related to the accident response activities, this study proposes a 'Brainstorming technique for scenario identification', based on the concept of the HAZID technique. A modified version of Event Tree Analysis was used for quantitative risk analysis of maritime accident response activities. PERT/CPM was used to analyze accident response activities and for calculating overall (expected) response activity completion time. Also, the risk based accident response support system proposed in this paper is explained using a simple case study of risk analysis for oil tanker grounding accident response.
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문제 정의
둘째, 식별된 사고대응 방법들을 사고대응 작업에 적용함으로써 나타나는 위험도 또는 사고로 인한 피해 정도의 변화량을 추산하여 해양사고 상황에 따른 최적의 사고대응 방법을 제시하기 위함이다. 위험도 또는 사고 피해 정도 등에 대한 정량적 표현을 위해서는 사건전개수목의 사용을 제안하였으며, 각각의 사고대응 방법에 대한 상세분석을 위해서는 PERT(Program Evaluation and Review Technique)/CPM (Critical Path Method)의 사용을 제안하였다.
본 논문에서는, 위험도기반 접근법을 해양사고 이후 사고대응 단계에 적용하여, 사고대응 의사결정권자에게 체계적이고 객관적인 정보를 제공할 수 있도록 하는 ‘위험도기반 초기대응 지원 시스템’의 개념과 지원 시스템에 사용될 위험도분석 방법론을 제시하고자 한다.
위험도기반 접근법은 국제해사기구를 비롯한 여러 기관에서 중대한 의사결정의 객관성과 타당성을 확보하기 위하여 주로 사용하는 방법론으로, 본 연구에서는, 위험도기반 접근법을 해양사고 초기대응 단계에 적용함으로써, 최적의 사고대응 의사결정을 위하여 필요한 체계적이고 객관적인 정보를 제공할 수 있도록 하는 ‘위험도기반 사고대응 지원 체계’를 마련하고자 하였다.
해양사고가 발생한 급박한 상황 속에서, 사고 상황에 대한 정확한 이해와 사고 피해를 최소화하기 위한 여러 가지 대안들에 대한 평가를 수행한 후에 사고대응에 착수한다는 것은 쉽지 않은 일이다. 이러한 문제점을 해결하고자, 사고선박이 처한 상황에 따라, 사고 상황이 어떻게 전개될 수 있는지, 잠재된 위험과 해결해야 할 문제점은 무엇인지, 적용할 수 있는 대응방법들과 기대되는 결과는 무엇인지 등에 대한 정보를 의사결정권자에게 신속하게 제공할 수 있는 체계를 마련하기 위한 기초 연구를 수행하였다.
상기 다양한 연구들은 주로 선박 표류 거동 해석, 선체구조 손상, 유류 확산 해석 등 공학적 해석과 정보통합 체계 구축등의 내용을 다루고 있다. 이와 달리, 본 연구에서는, 해양사고 발생 이후 나타날 수 있는 사건전개 시나리오에 초점을 맞추었으며, 위험도분석 기법의 적용으로, 사건전개 시나리오들과 관련 위험요소 및 대응 방법들을 식별하고, 다양한 사고대응 방법의 적용에 따른 사고 상황 또는 사고결과의 변화를 정량적으로 표현하고자 노력하였다.
가설 설정
만약, 유출된 화물유에 의한 유류오염 정화 (Clean-up) 비용을 $16,000/tonne으로 가정하고 (Skjong et al., 2007), 좌초 사고의 발생 시점부터 사고 상황 파악 및 사고대응 작업 (사고대응 B01) 결정까지 걸리는 시간을 12시간으로 가정하였을 경우, 상기 계산에 따른 사고대응 B01 착수부터 완료까지 소요시간이 54시간이기 때문에, 사고가 발생하고 66시간 후에 화물유 유출은 멈춘다는 것을 알 수 있다.
제안 방법
각각의 해양사고는 발생 후 여러 가지 상황과 조건들의 변화에 따라 무수히 다양한 양상으로 사건이 전개될 수 있기 때문에, 브레인스토밍 작업을 효율적으로 진행하기 위하여 발생가능한 주요 시나리오들을 먼저 식별하고, 각각의 주요 시나리오를 하나의 사고 상황으로 가정하여, 이와 관련된 사건전개 상세 시나리오들을 식별하였다. Fig.
다음은 유조선의 좌초사고 이후 화물유 유출에 의한 환경오염 피해 변화량을 보여주기 위한 예로, 사고대응 작업이 성공적으로 수행되었을 때와 사고대응 작업이 적용되지 않았을 때의 상황을 간략하게 비교하였다. 예를 들어, 유조선 SEA EMPRESS 좌초사고 사례에서 적용되었던 사고대응 작업 ‘사고선박의 흘수를 줄여 이초시킨 후 접안장소로 이동’을 ‘사고대응 B01’이라고 가정하면, 사고대응 B01은 Table 3과 같은 세부 작업들로 구성할 수 있다 (MAIB, 1997).
사고대응 사례의 상세분석 작업 시 고려된 주요 사항들은, 사고대응 작업을 위하여 검토되었던 정보들, 사고대응 시 적용되었거나 또는 고려되었던 대응방법들과 사고대응 단계 구분이 될 수 있는 시점에 관한 사항들로, 사고대응 단계를, 사고 발생 후부터 사고대응 지원 도착시점까지, 사고대응 지원도착부터 2차사고 발생 전까지, 2차사고 발생 후부터 사고로 인한 피해저감 활동이 가능 시간까지와 이후 후속 대응 및 처리 기간으로 분류하고 이를 토대로 시간 경과에 따른 사건전개 양상을 분석하였다.
셋째, 만약 사고피해 확산 가능성이 있을 경우에는 위험도 분석 시스템 (Risk analysis system)에서, 발생 가능 시나리오에 대한 위험도분석 작업을 수행 (정보 DB로부터 최신 정보 갱신하여 위험도분석)하여, 사고대응을 위하여 확보된 시간 추산, 적용 가능한 대응작업 식별, 필요한 사고대응 물자 식별, 다양한 전개 양상 및 결과 추산 등과 같은 ‘사건전개 분석 및 각 사건 시나리오 결과 예측 정보’와, 사고대응 소요 시간 추산, 대응작업 성공 가능성 추산, 사고대응 효과 추산, 대응 작업 관련 위험요소 목록 식별 등과 같은 ‘사고대응 작업 분석 및 사고대응 결과 추산 정보’를 제공하게 되며, 이러한 정보를 바탕으로 의사결정권자는 최선의 사고대응 방법을 선택하고 이를 적용 (Decision making & response action execution)하게 된다.
식별된 주요 시나리오들을 각각 하나의 사고 상황이라고 가정하고, 2.3절에서 정의 한 해양사고 대응 단계 중 해양사고 신고/접수 단계, 초동 조치 단계 또는 사고대응 활동 단계를 각각 하나씩 살펴볼 수 있도록 함으로써 시나리오 식별을 위한 사고 상황 범위를 좀 더 명확하게 하여, 주어진 사고 상황에서 전개 가능한 상세 시나리오들과 사고대응 방법 (초동 조치 포함)들을, 선체구조, 선박항해, 위험도평가 분야 및 해양사고 대응 관련 분야의 전문가들로 구성된 전문가 그룹의 브레인스토밍 작업을 통하여 식별하였다.
둘째, 식별된 사고대응 방법들을 사고대응 작업에 적용함으로써 나타나는 위험도 또는 사고로 인한 피해 정도의 변화량을 추산하여 해양사고 상황에 따른 최적의 사고대응 방법을 제시하기 위함이다. 위험도 또는 사고 피해 정도 등에 대한 정량적 표현을 위해서는 사건전개수목의 사용을 제안하였으며, 각각의 사고대응 방법에 대한 상세분석을 위해서는 PERT(Program Evaluation and Review Technique)/CPM (Critical Path Method)의 사용을 제안하였다.
위험도기반 접근법을 사고대응 단계에 적용함에 있어, 해양사고 대응 단계를, Fig. 2를 참고하여, 사고 발생 및 신고/접수단계, 초동 조치 단계 (대책본부 설치 전), 사고대응 활동 단계(대책본수 설치 후 대응단계)와 사고 수습 단계 (사고 수습/복구 등)로 분류하였으며, 해양사고 초기대응 단계는 사고발생부터 사고대응 활동 단계 중 이차사고 발생 전까지의 기간으로 정의하고 연구를 수행하였다.
첫째, 해양사고 발생 이후 전개 가능한 모든 시나리오와 이와 관련된 위험요소들을 식별하고, 각 시나리오 상황에 적용가능한 사고대응 방법들을 식별하기 위함이다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 사건전개 시나리오 식별 브레인스토밍(Brainstorming) 기법의 사용을 제안하였다.
첫째, 해양사고가 발생하면 사고 상황을 파악하고, 사고대응 정보 DB (Information DB)를 이용하여 사고대응에 필요한 기본 정보들, 즉, 환경 정보, 선박 정보, 사고상황 정보 및 사고대응지원 정보들을 신속하게 입수한다. 환경 정보는 국립해양조사원, 기상청 등 외부기관 DB와 연계를 통하여, 선박 정보는 사고선박, 선박회사 및 관련기관 등으로부터 입수할 수 있으며, 사고상황 정보는 사고선박, 현장 사고대응 주체 및 지원기관으로부터, 사고대응지원 정보는 정부기관 및 민간 구난업체로부터 얻을 수 있을 것이다.
해양사고 초기 대응을 효과적으로 수행하기 위하여 필요한 사항들은 무엇인지, 그리고 해양사고 이후 사건전개는 어떠한 양상을 보이는지를 알아보기 위해서 국내외 해양사고 대응사례들을 살펴보았다. 해양사고 대응사례 분석은 사고 보고서를 바탕으로 수행하였으며, 사고대응 사례들 중 상세분석을 위한 대상은, 비교적 자세히 기술된 사고 보고서의 유무에 따라 선정되었다.
이론/모형
본 논문에서는, 좌초사고를 위주로 하여 연구내용을 살펴보고자 하며, 상세분석을 위한 좌초사고 사례로는 유조선 SEA EMPRESS 좌초사고(MAIB, 1997), 컨테이너선 RENA 좌초사고(TAIC, 2014)와 여객선 COSTA CONCORDIA 좌초사고(MIT, 2013)가 사용되었다.
선박이 처한 사고 상황에서 적용 가능한 모든 사고대응 방법들이 식별되었다면, 그 중 최적의 사고대응 방법을 선택할 수 있도록 필요한 추가 정보들이 제공되어야 한다. 어떠한 사고대응 방법이 가장 손쉽고 효과적으로 사고로 인한 피해 확산을 막을 수 있는지에 대한 정보들을 정량적으로 표현하기 위하여 ETA (Event Tree Analysis) 형식의 사건전개수목과 PERT/CPM을 사용하였다.
해양사고 이후 발생 가능한 사건전개 시나리오를 식별하기 위해서, 정성적 위험도평가 방법론 중 하나인 HAZID(Hazard Identification) 형식을 따른 브레인스토밍 기법을 선택하였다.
성능/효과
둘째, 입수된 사고대응 정보들은 사건전개 양상 DB (Event scenario DB)로 보내지고, 이를 바탕으로 모든 상황과 조건의 변화에 따라 발생 가능한 사건전개 시나리오들을 사건전개 양상 DB에서 보여주며, 각 시나리오 상황에 적용 가능한 모든 사고대응 방법들을 사고대응 방법 DB (Accident response DB)에서 보여주게 된다. 이러한, 모든 사건전개 시나리오 정보들을 통하여 사건전개 가능성을 검토하고, 더 이상의 사고 확산이나 위험사건으로의 전개 가능성이 없다고 판단될 경우 사고수습 단계 (Post-accident response stage)로 넘어가게 된다.
1에서와 같이, 위험도평가 작업은, Table 1에 제시된 다양한 사고 조건들의 변화에 따라 발생 가능한 모든 시나리오들과 각 시나리오에 잠재되어 있는 위험요소들을 식별할 수 있도록 해준다. 또한, 각 사고 상황에서 적용 가능한 모든 사고대응 방법들과 이를 적용하였을 때 전개 가능한 시나리오들을 식별하고, 각 사고대응 방법을 적용하였을 때 얻을 수 있는 효과를 정량적으로 보여줌으로써, 최적의 사고대응 방법을 선택할 수 있도록 정보를 제공할 수 있다. 위험도평가 작업 결과, 즉 시나리오 식별을 위한 전문가 회의 및 다양한 공학적해석 결과는 사고대응 지원 시스템에 축적되고, 사고대응 지원 시스템에서 체계적으로 정리된 정보는 사고대응 의사결정권자에게 제공되어, 발생 가능한 여러 변수에 따라 사고 상황이 어떻게 변화할 수 있는지 예측할 수 있도록 한다.
유조선 좌초사고의 주요 시나리오를 식별하기 위해, 좌초로 인한 선체파공 여부, 외력에 의한 부양 (의도하지 않은 이초)여부, 좌초에 의한 선체손상 정도 (Small: 선체외판 파공, Medium: 이중저 (화물탱크) 파공, Large: 2개 이상의 화물탱크 파공), 자력항해 가능 여부, 과도한 선체 횡/종 경사각 발생여부와 부력/복원력 충분 여부에 따라 사건이 전개되는 양상을 분기하였고, 그 결과, 총 18개의 주요 시나리오들(Scenario ID GA1 ∼ GB12)을 식별할 수 있었다.
해양사고 대응사례들을 분석한 결과, 사고선박과 사고해역의 특성 등 사고 상황에 대한 정확한 정보, 사고 상황에 따라 발생 가능한 사건전개 시나리오들과 각 사건전개 상황에 적용가능한 사고대응 방법들 및 관련 잠재 위험요소들에 대한 정보를 의사결정권자에게 제공하는 것이 무엇보다 중요함을 알 수 있었다.
후속연구
본 논문에서 제시한 위험도기반 사고대응 지원 체계의 개념과 적용 방법론들은 효과적인 해양사고 초기대응 체계 마련을 위한 기초연구로써, 해양사고에의 실적용을 위해서는 많은 연구와 시간이 필요할 것으로 사료되며, 이를 위한 지속적인 노력을 기울여야 할 것이다.
셋째, 위험도평가 결과를 바탕으로 사고대응 의사결정을 지원하기 위한 정보들을 체계적으로 준비하고 더욱 객관화할 수 있는 시스템을 마련하기 위함이다.
향후, 다양한 선종과 다양한 해양사고들에 대한 위험도 평가 작업 등 많은 연구를 통하여 사건전개 양상 DB와 사고대응 방법 DB가 충분하게 축적된다면, Fig. 7의 위험도분석시스템이 DB 내에서 구동되도록 하는 것 또한 가능할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
해양사고의 특징은 무엇인가?
일반적으로, 해양사고는 발생 직후의 적절하고 신속한 초기 대응 여부에 따라 사고 이후 다양한 사건 전개 양상을 보이게된다. 예를 들어, 사고에 의한 선체손상으로 복원력과 구조강도가 저하되고 있는 경우 또는 인화성 화물 등 위험화물을 선적한 선박사고와 같은 경우 등, 해양사고 발생 이후에도 여전히 잠재된 다양한 위험요소들을 내포하고 있을 수 있으며, 이러한 상황에서의 적절하지 못한 초기대응은 인명, 재산 및 환경에 대한 피해를 더욱 확산시킬 수 있다.
해양사고 대응과 관련된 연구들은 어떤 내용을 다루고 있는가?
상기 다양한 연구들은 주로 선박 표류 거동 해석, 선체구조 손상, 유류 확산 해석 등 공학적 해석과 정보통합 체계 구축등의 내용을 다루고 있다. 이와 달리, 본 연구에서는, 해양사고 발생 이후 나타날 수 있는 사건전개 시나리오에 초점을 맞추었으며, 위험도분석 기법의 적용으로, 사건전개 시나리오들과 관련 위험요소 및 대응 방법들을 식별하고, 다양한 사고대응 방법의 적용에 따른 사고 상황 또는 사고결과의 변화를 정량적으로 표현하고자 노력하였다.
국내외에 크고 작은 해양사고들은 어떤것들이 있었는가?
해양사고의 발생과 이로 인한 피해를 줄이기 위한 노력들은 국제해사기구 (International Maritime Organization: IMO)를 중심으로 하여 전 세계적으로 꾸준하게 이루어지고 있다. 하지만, 이러한 노력에도 국내외에 크고 작은 해양사고들이 발생하고 있으며, 특히, 국내에서 발생한 2007년 허베이 스피리트호 사고, 2010년 천안함 사고, 2014년 세월호 사고 등은 사고 이후 적절한 초기대응 및 체계적인 대응체계의 구축이 얼마나 중요한지를 일깨워준 대표적인 사고 사례이다 (Jung et al., 2012; Kim et al.
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