해상교량 하부의 직선항로 길이 확보는 선박 통항 안전을 위한 중요한 요소 중 하나이다. 그러나 항만 및 어항 설계기준에 따르면 해상교량 하부 직선항로 길이는 선박길이의 8배로 획일적인 가이드라인을 적용하고 있다. 본 연구는 적정 해상교량 하부직선길이를 도출하기 위해 ES 모델을 이용하여 항로폭, 통항량, 항로의 곡률, 직선항로길이에 따른 위험도 비율을 확인했다. 확인 결과 항로의 곡률이 $45^{\circ}$의 경우 항로길이가 3L에서 10L로 길어짐에 따라 위험도 비율이 2.27 % 감소했다. 곡률에 따른 위험도는 직선항로의 길이가 3L의 경우 곡률이 $45^{\circ}$에서 $0^{\circ}$로 변하면서 위험도 비율이 4.83 % 감소하는 것을 확인했다. 또한 항로폭 400 m, 시간당 발생선박이 20척의 조건에서 항로의 곡률별, 직선항로에 따른 위험도 비율은 최대 1.45 % 감소하는 것을 확인했다. 이를 통해 해상 교량 건설 시 항로의 혼잡도 및 곡률에 따라 일정 길이 이상의 직선항로가 필요함을 검증했다.
해상교량 하부의 직선항로 길이 확보는 선박 통항 안전을 위한 중요한 요소 중 하나이다. 그러나 항만 및 어항 설계기준에 따르면 해상교량 하부 직선항로 길이는 선박길이의 8배로 획일적인 가이드라인을 적용하고 있다. 본 연구는 적정 해상교량 하부직선길이를 도출하기 위해 ES 모델을 이용하여 항로폭, 통항량, 항로의 곡률, 직선항로길이에 따른 위험도 비율을 확인했다. 확인 결과 항로의 곡률이 $45^{\circ}$의 경우 항로길이가 3L에서 10L로 길어짐에 따라 위험도 비율이 2.27 % 감소했다. 곡률에 따른 위험도는 직선항로의 길이가 3L의 경우 곡률이 $45^{\circ}$에서 $0^{\circ}$로 변하면서 위험도 비율이 4.83 % 감소하는 것을 확인했다. 또한 항로폭 400 m, 시간당 발생선박이 20척의 조건에서 항로의 곡률별, 직선항로에 따른 위험도 비율은 최대 1.45 % 감소하는 것을 확인했다. 이를 통해 해상 교량 건설 시 항로의 혼잡도 및 곡률에 따라 일정 길이 이상의 직선항로가 필요함을 검증했다.
Keeping a proper straight route length under the marine bridge is one of the important factors for the safe passage of ships. However, according to port and harbor design standards, there is only a constant guideline of 8 times the length of the marine bridge underpass. On this study, we used the ES...
Keeping a proper straight route length under the marine bridge is one of the important factors for the safe passage of ships. However, according to port and harbor design standards, there is only a constant guideline of 8 times the length of the marine bridge underpass. On this study, we used the ES model to determine the ratio of risk to the route width, traffic volume, the degree of curvature of the route, and the length of the straight route in order to derive the optimal straight route distance. As a result, the risk ratio decreased by 2.27% as the route distance increased from 3L to 10L when the degree of curvature of the route was $45^{\circ}$. The risk associated with curvature was found to be 4.83% when the bending degree was changed from $0^{\circ}$ to $45^{\circ}$ in the case of 3L length. In addition, it was confirmed that the risk ratio according to the degree of curvature of the route and the straight route was reduced by 1.45% at maximum under the condition that the width of the line was 400m and the number of the vessels generated per hour was 20. It was verified that a straight route distance more than a certain length is needed depending on the congestion degree and the degree of curvature of the route when constructing the marine bridge.
Keeping a proper straight route length under the marine bridge is one of the important factors for the safe passage of ships. However, according to port and harbor design standards, there is only a constant guideline of 8 times the length of the marine bridge underpass. On this study, we used the ES model to determine the ratio of risk to the route width, traffic volume, the degree of curvature of the route, and the length of the straight route in order to derive the optimal straight route distance. As a result, the risk ratio decreased by 2.27% as the route distance increased from 3L to 10L when the degree of curvature of the route was $45^{\circ}$. The risk associated with curvature was found to be 4.83% when the bending degree was changed from $0^{\circ}$ to $45^{\circ}$ in the case of 3L length. In addition, it was confirmed that the risk ratio according to the degree of curvature of the route and the straight route was reduced by 1.45% at maximum under the condition that the width of the line was 400m and the number of the vessels generated per hour was 20. It was verified that a straight route distance more than a certain length is needed depending on the congestion degree and the degree of curvature of the route when constructing the marine bridge.
따라서 이 연구는 건설 예정인 해상 교량 하부의 직선항로 길이의 가이드라인에 대한 검증과 선박운항자의 위험도를 기반으로 한 환경스트레스 모델(Environmental Stress model, 이하 ES 모델)을 이용한 정량적 평가를 통하여 교량 하부의 적정 직선항로 길이를 제시하고자 한다.
제안 방법
또한, 해상교통안전진단 기준에서는 해상교량의 하부 직선 길이에 대한 별도의 기준이 마련되어 있지 않다(MOF, 2017). 다만 교량 하부에서 대상선박의 교행 상황을 시뮬레이션 하도록 규정하고 있으며, 시뮬레이션을 통해 도출된 근접도 제어도 운항자(주관적) 평가를 통해 통항안전성을 평가한다. 하지만, 통항안전성에 집중되어 있는 평가이며 직선항로 및 굴곡에 대한 평가는 운항자의 주관적인 판단에 의해서만 실시되고 있다.
대상 데이터
정량적 평가를 위한 평가모델은 ES모델을 이용하여(Inoue, 2000) 평가하고자 한다. 시뮬레이션 해역을 항행한 선박을 대상으로 각 선박에 가해진 환경스트레스 값의 시계열 데이터를 수집하여, 그 통항로상에 있어서 선박 조종자가 허용할 수 없는 상황을 종합 환경스트레스 값 750 이상인 비율[P(ESA 750)]로 나타내었다.
통항 선박 크기 및 통항 선박 속력은 최근 인천 제3연육교에서 해상교통조사 결과를 사용하였다(KMOU, 2017).
데이터처리
항로 혼잡도별 위험도 비율 감소 효과를 분석하기 위해서 항로 폭 400 m, 발생선박 시간당 20척의 경우와 항로 폭 800 m, 발생선박 시간당 10척의 경우를 각각 혼잡, 여유의 경우로 두고 비교 분석하였다. Fig.
이론/모형
정량적 평가를 위한 평가모델은 ES모델을 이용하여(Inoue, 2000) 평가하고자 한다. 시뮬레이션 해역을 항행한 선박을 대상으로 각 선박에 가해진 환경스트레스 값의 시계열 데이터를 수집하여, 그 통항로상에 있어서 선박 조종자가 허용할 수 없는 상황을 종합 환경스트레스 값 750 이상인 비율[P(ESA 750)]로 나타내었다.
성능/효과
(1) 직선길이가 길어짐에 따라, 곡률이 작아짐에 따라 위험도 비율이 감소하는 것을 확인 했다. 특히, 항로폭 400 m의 경우 항로의 곡률이 45°의 경우 항로길이가 3L에서 10L로 길어짐에 따라 위험도 비율이 2.
(2) 혼잡한 항로에서 곡률이 클수록 직선항로 길이에 따른 위험도 비율이 큰 것을 확인 했다. 항로폭 400 m, 시간당 발생선박이 20척의 조건에서 항로의 곡률별, 직선항로에 따른 위험도 비율은 최대 1.
이번 연구를 통해서 항로의 혼잡도 및 곡률에 따라 직선 항로별 선박운항자가 느끼는 위험도 비율이 달라지는 것을 정량적으로 확인할 수 있었다. 그러나 혼잡도 및 곡률별 적정 교량 하부 직선항로는 제시하지 못했다.
후속연구
그러나 혼잡도 및 곡률별 적정 교량 하부 직선항로는 제시하지 못했다. 이는 선박운항자의 의견 반영, L2 환산 교통량 등을 이용한 선박 크기 요소 추가 및 추가 시뮬레이션 실시를 통해 안전 운항을 위한 혼잡도 및 곡률에 따른 구체적인 교량 하부 직선항로 길이 기준을 확립해야할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
우리나라의 해상 교량이 설치될 때 고려하는 사항은?
우리나라의 해상 교량은 인천대교를 비롯하여 99개가 설치되어 있다(MOLIT, 2017). 2009년부터 이러한 해상교량 설치 시, 통항선박에 지장을 줄 경우에는 해상교통 안전진단을 실시하여 안전을 확보하도록 하고 있다(Maritime safety act, 2017). 안전진단 시에는 해상교량 하부의 항로 폭 및 직선 길이에 대해 항만 및 어항 설계 기준(MOF, 2014)에 명시된 가이드라인에 따라 검토하고 선박조종 시뮬레이션을 통하여 선박 통항에 지장 여부를 검증하고 있다.
해상 교량의 안전진단에 사용되는 지침은?
2009년부터 이러한 해상교량 설치 시, 통항선박에 지장을 줄 경우에는 해상교통 안전진단을 실시하여 안전을 확보하도록 하고 있다(Maritime safety act, 2017). 안전진단 시에는 해상교량 하부의 항로 폭 및 직선 길이에 대해 항만 및 어항 설계 기준(MOF, 2014)에 명시된 가이드라인에 따라 검토하고 선박조종 시뮬레이션을 통하여 선박 통항에 지장 여부를 검증하고 있다. 지금까지 해상교량 하부 통항 선박의 안전 확보를 선박조종 시뮬레이션을 통한 연구(Lee et al.
해상교량 하부 통항 선박의 안전 확보를 위한 직선길이에 대해 해상이용자의 의견은?
(2008)의 연구에서는 해상 교량 부근에서의 해양사고 조사분석을 통한 직선길이 확보 필요성을 제시하였고, 일본에서는 해양사고 분석을 통해 선박길이의 8배를 직선길이로 제시하였다(Kuniaki, 1991; Fujii and Mizuki, 1998). 그리고 해상이용자 설문조사를 통해 직선길이는 최소한 선박길이의 8배 이상을 확보해야한다고 제시한 연구도 있다(Lee et al., 2009).
참고문헌 (11)
Fujii, Y. and N. Mizuki(1998), Design of VTS systems for water with bridges, Proceedings of the international symposium on advances in ship collision analysis, pp. 177-190.
Inoue, K.(2000), Evaluation Method of Ship handling Difficulty for Navigation in Restricted and Congested Waterways, The Royal Institute fo Navigation, Vol. 53, No. 1, pp. 167-180.
KMOU(2017), Korea Maritime and Ocean University, Report of Maritime Traffic Safety Diagnosis on Yeongjong-Cheongna-Linked Road, pp. 278-296.
Kuniaki, S.(1991), On the Safety of Waterways Passing through Bridges Based on the Analysis of Ship Collision Accident, Japan Institute of Navigation, Vol. 84, pp. 103-111.
Lee, Y. S., I. S. Cho, J. H. Cho and C. U. Song(2008), A Study on the Analysis of Ship Handling Simulation about Domestic Sea Bridge over the Harbor, Journal of Navigation and Port Research, Vol. 32, No. 5, pp. 321-326.
Lee, Y. S., Y. S. Park, U. Lee, C. H. Jung and J. S. Park(2009), A Study on the Proper Location and Scale of Bridge Crossing navigable Waterways Considering the Safety of Marine Traffic, Journal of Navigation and Port Research, Vol. 33, No. 5, pp. 295-301.
MOF(2017), Ministry of Oceans and Fisheries, Maritime Safety Audit Scheme Index of Enforcement, Ministry of Oceans and Fisheries Notification No. 2017-21(2017), pp. 26-33.
MOF(2014), Ministry of Oceans and Fisheries, Port and Harbor Design Standards, p. 1213.
MOLIT(2017), Ministry of Land, Infrastructure and Transport, Raod Bridge and Tunnel Statistics, http://stat.molit.go.kr/portal/main/ (Accessed: 11TH Dec. 2017).
Park, Y. S., Y. S. Lee, J. S. Park, I. S. Cho and U. Lee(2008), A Proposal of Bridge Design Guideline by Analysis of Marine Accident Parameters occurred at Bridges Crossing Navigable Waterways, Journal of Navigation and Port Research, Vol. 32, No. 10, pp. 743-750.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.