AIS 기반 해양시설물과 선박간 권고 안전이격거리 선정에 관한 연구 A Study on the Selection of the Recommended Safety Distance Between Marine Structures and Ships Based on AIS Data원문보기
해양시설물은 선박의 통항에 간섭이 되는 위험요인이지만 현재 국내 법령 및 규정 상 해양시설물과 선박간의 명확한 이격거리의 규정은 없는 상황이다. 이에 본 연구에서는 해양시설물과 선박의 안전이격거리를 분석하기 위하여 해양시설물 인근 선박의 통항량을 실측 AIS 정보를 기반으로 선박 통항 폭을 설정하여 해당 범위에서 통항하는 선박의 항적을 선박 길이별로 분류하여 분석하였다. 통항 분포 분석 결과, 통항 선박의 길이별 분포 모두 정규성을 가지며 해양시설물로부터 멀어지는 패턴을 가지고 통항을 하는 것으로 분석되었다. 본 연구의 통항 분포 분석 결과와 정규분포를 비교한 선박의 이격거리를 통계적으로 나타내기 위해 해양시설물 인근 통항 패턴 분석을 수행하였다. 그 결과, 통항 패턴은 선박 길이별로 상이하였으며 그에 따라 길이별 선박 권고 안전이격거리를 제시하고자 하였다. CESMA(유럽 선장 연합), PIANC(국제수상교통시설협회)의 안전이격거리 및 선박의 길이요인 중 IMO(국제 해사 기구)의 조종성능의 기준이 되는 선회경의 Tactical diameter를 활용되었으며, 다양한 선박 권고 안전이격거리의 안을 분석하기 위해 적정 이격거리를 전장의 5배에서 7배로 설정을 하여 설정 값 이하로 통항하는 차이 값이 근소하게 통항하는 선박을 조사하였다. 그 결과, 가장 차이 값이 근소한 5.5배의 전장을 적정 선박 권고 안전이격거리로 선정하였다. 위 결과를 바탕으로 선박 길이별 신뢰구간의 좌측 값에 따른 선박 권고 안전이격거리 및 전장의 5.5배의 이격거리를 활용한 선박 권고 안전이격거리를 비교하였으며. 선박 권고 안전이격거리에 대한 2가지 안을 제시하였다.
해양시설물은 선박의 통항에 간섭이 되는 위험요인이지만 현재 국내 법령 및 규정 상 해양시설물과 선박간의 명확한 이격거리의 규정은 없는 상황이다. 이에 본 연구에서는 해양시설물과 선박의 안전이격거리를 분석하기 위하여 해양시설물 인근 선박의 통항량을 실측 AIS 정보를 기반으로 선박 통항 폭을 설정하여 해당 범위에서 통항하는 선박의 항적을 선박 길이별로 분류하여 분석하였다. 통항 분포 분석 결과, 통항 선박의 길이별 분포 모두 정규성을 가지며 해양시설물로부터 멀어지는 패턴을 가지고 통항을 하는 것으로 분석되었다. 본 연구의 통항 분포 분석 결과와 정규분포를 비교한 선박의 이격거리를 통계적으로 나타내기 위해 해양시설물 인근 통항 패턴 분석을 수행하였다. 그 결과, 통항 패턴은 선박 길이별로 상이하였으며 그에 따라 길이별 선박 권고 안전이격거리를 제시하고자 하였다. CESMA(유럽 선장 연합), PIANC(국제수상교통시설협회)의 안전이격거리 및 선박의 길이요인 중 IMO(국제 해사 기구)의 조종성능의 기준이 되는 선회경의 Tactical diameter를 활용되었으며, 다양한 선박 권고 안전이격거리의 안을 분석하기 위해 적정 이격거리를 전장의 5배에서 7배로 설정을 하여 설정 값 이하로 통항하는 차이 값이 근소하게 통항하는 선박을 조사하였다. 그 결과, 가장 차이 값이 근소한 5.5배의 전장을 적정 선박 권고 안전이격거리로 선정하였다. 위 결과를 바탕으로 선박 길이별 신뢰구간의 좌측 값에 따른 선박 권고 안전이격거리 및 전장의 5.5배의 이격거리를 활용한 선박 권고 안전이격거리를 비교하였으며. 선박 권고 안전이격거리에 대한 2가지 안을 제시하였다.
Although marine structures are a risk factor interfering with the passage of ships, there are no obvious guidelines on the required safety distance between ships and marine structures under regulations and laws. In this study, the width of the shipping route width was set based on the AIS data to an...
Although marine structures are a risk factor interfering with the passage of ships, there are no obvious guidelines on the required safety distance between ships and marine structures under regulations and laws. In this study, the width of the shipping route width was set based on the AIS data to analyze the separation distance between marine structures and ships, and the ships were classified by the length of each ship. By analyzing the distribution at marine structures, this study confirmed that the ships' traffic volume was in the form of normal distribution. To statistically analyze the separation distance between the traffic distribution results and the normal distribution of ships in this study, the traffic pattern analysis around the marine structures was performed. As a result, the traffic pattern was different by length and the recommended safety distance for each length is presented accordingly. Referring to the IMO (International Maritime Organization) the standard turning circle and reference of safety separation distance between ships and offshore wind turbines of the CESMA (Confederation of European Shipmasters' Associations) and P IANC (World Association for Waterborne Transport Infrastructures), the analysis was conducted on ships that did not follow the set distance among the AIS data by setting the distance within the recommended ship safety distance to 5-7 overall length. As a result, the 5.5 length over all of the safety recommendations were selected as appropriate, and based on the above results, the two cases recommending ship safety distance were proposed.
Although marine structures are a risk factor interfering with the passage of ships, there are no obvious guidelines on the required safety distance between ships and marine structures under regulations and laws. In this study, the width of the shipping route width was set based on the AIS data to analyze the separation distance between marine structures and ships, and the ships were classified by the length of each ship. By analyzing the distribution at marine structures, this study confirmed that the ships' traffic volume was in the form of normal distribution. To statistically analyze the separation distance between the traffic distribution results and the normal distribution of ships in this study, the traffic pattern analysis around the marine structures was performed. As a result, the traffic pattern was different by length and the recommended safety distance for each length is presented accordingly. Referring to the IMO (International Maritime Organization) the standard turning circle and reference of safety separation distance between ships and offshore wind turbines of the CESMA (Confederation of European Shipmasters' Associations) and P IANC (World Association for Waterborne Transport Infrastructures), the analysis was conducted on ships that did not follow the set distance among the AIS data by setting the distance within the recommended ship safety distance to 5-7 overall length. As a result, the 5.5 length over all of the safety recommendations were selected as appropriate, and based on the above results, the two cases recommending ship safety distance were proposed.
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문제 정의
본 연구에서는 해양시설물 2NM 반경 실제 통항선박 138척의 통항 분석 결과를 대상으로 선박과 해양시설물 사이의 안전이격거리를 도출하기 위해 선박의 조종성능 중 가장 많이 활용되는 길이요인을 활용하였다. IMO의 선박 조종성능 중 선회장 및 Tactical diameter, 그리고 CESMA 및 PIANC WG 161에서 권고하는 해양시설물과 항로 및 TSS를 통항하는 선박간의 안전이격거리를 활용해 AIS 정보를 선박 길이별로 분류하여 선박길이별 적정 이격거리를 제시하고자 하였다.
이를 바탕으로 통항 패턴은 선박 길이별로 상이한 특성을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 그러므로 본 연구에서는 선박의 길이별로 권고 안전이격거리를 각각 선정하고자 하였다.
통계적 기법을 통한 통항 패턴 분석 결과, 통항 패턴은 선박 길이별로 상이한 특성을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 그러므로 본 연구에서는 선박의 길이별로 선박 권고 안전이격거리를 각각 선정하고자 하였다.
본 연구에서는 순시선 2척 및 50m 이하의 어선에 대한 영향을 줄이고 상대적으로 규칙적인 통항을 수행하는 선박을 대상으로 분석을 수행하기 위해 대상 선박을 50m 이상의 상선으로 설정하여 분석을 수행하였다. 50m 이상의 상선을 대상으로 분석한 항적도는 Fig.
본 연구에서는 우리나라의 해양시설물 중 동해가스전을 대상으로 AIS 정보에 기반을 둔 해양시설물과 선박간의 권고 안전이격거리 선정에 대한 연구를 수행하였다. AIS 정보는 2019년 1월 26일 00시부터 4월 24일 00시까지 13주간 수집하였다.
본 연구에서는 위에서 언급된 기준 뿐만 아니라 다양한 케이스에서 실제 선박 운항자들의 이격거리를 분석하였다. 설정 이격거리 값을 5.
해상교통조사 및 분석 결과를 바탕으로 해양시설물 반경 2NM의 통항 분포를 분석하기 위해 선박을 길이별로 분류하여 KS test, SW test를 통한 정규성 검정 및 Q-Q plot과 같은 시각적 검정법을 통한 정규성 검정을 수행하였다. 본 연구에서는 표본 수에 따라 표본이 50개 미만인 경우 SW test, 50개 이상인 경우 KS test의 결과를 바탕으로 정규성을 평가하였다. 그 결과, 해양시설물 반경 2NM의 통항 선박 분포는 모두 정규성을 가지는 것으로 평가되었다.
본 연구에서는 해양시설물 2NM 반경 실제 통항선박 138척의 통항 분석 결과를 대상으로 선박과 해양시설물 사이의 안전이격거리를 도출하기 위해 선박의 조종성능 중 가장 많이 활용되는 길이요인을 활용하였다. IMO의 선박 조종성능 중 선회장 및 Tactical diameter, 그리고 CESMA 및 PIANC WG 161에서 권고하는 해양시설물과 항로 및 TSS를 통항하는 선박간의 안전이격거리를 활용해 AIS 정보를 선박 길이별로 분류하여 선박길이별 적정 이격거리를 제시하고자 하였다.
본 연구에서는 해양시설물과 선박간 이격거리를 정량적으로 분석하기 위해 AIS(Automatic Identification System)정보를 분석하였다. 데이터 수집방법은 Lee et al.
가설 설정
Gateline의 분석에 앞서, 해양시설물과 선박 사이의 이격거리에 대해 총 통항량의 합이 일반적인 항로와 같은 정규분포를 가진다고 가정하여 해양시설물 인근 2NM의 해상교통분석을 수행하였다. UK MCA(2016)에서는 Fig.
은 표준정규 분포로부터 추출된 순서통계의 기댓값이며, V는 통계의 공분산 행렬이다. 위 계산결과에 의해 선정된 p-value값에 따라 해당 수준보다 높으면 귀무가설이 채택되어 정규성을 가진다고 평가하였다. SW test 결과 Medium을 제외한 모든 선박 길이별 분류 집단에서 정규성을 가지는 것으로 판단되었다.
제안 방법
(2005)의 부산 중앙 부두 해상교통조사 사례, Song et al.(2005)의 포항항 해상교통조사 사례, Kim and Gug(2006)의 감천항 인근 해상교통조사 사례를 참고하여 동해가스전 인근 AIS 정보를 기반으로 historical track과 gateline조사를 수행하였다. 다만, 앞서 설명한 선행연구는 항로나 항구 인근의 해상교통조사 사례로 해양시설물이 설치된 해역의 해상교통조사에 대한 선행연구는 부족하다는 한계가 있었다.
데이터 수집방법은 Lee et al.(2019)의 데이터 수집 절차를 활용하여 AIS가 탑재된 선박의 항적 및 길이 정보를 분석하였다. 데이터는 2019년 1월 26일 00시부터 4월 24일 00시까지 13주간 수집하였다.
SW test 결과 Medium을 제외한 모든 선박 길이별 분류 집단에서 정규성을 가지는 것으로 판단되었다.(p-value = 0.05) 본 연구에서는 표본 수가 50개를 초과하는 Medium의 경우에는 KS test의 결과를 적용하였으며 표본 수가 50개 이하인 Small과 Large의 경우에는 SW test의 결과를 바탕으로 정규성을 평가하였다. KS test와 SW test를 통한 정규성 검정 결과를 종합하여 정리하면 Table 4와 같다.
Gateline분석은 historical track결과를 참고하여 방향을 선정했으며 그 길이는 해외에서 주로 활용되는 권고 이격거리 기준인 2NM, 간격은 50m로 설정하였다. 그 결과, 해양시설물과 가장 근접한 선박은 1,050m이격하여 통항하였으며 선박통항량의 95% 거리는 해양시설물로부터 1,750m떨어져 통항하는 것을 알 수 있었다.
Historical track 분석 결과를 바탕으로 gateline의 방향을 해양시설물 기준으로 045˚, 135˚, 225˚, 315˚로 설정하였으며 간격은 50m로 설정하였다. gateline의 길이는 서론의 Table 1에서 해양시설물과 선박간의 권고 안전이격거리로 자주 활용되고 있는 2NM의 안전이격거리로 설정하였으며, PIANC WG 161(2018)에서 언급된 MARIN의 연구결과를 통해 설정 Gateline 길이의 적정성을 조사하였다.
Historical track 분석 결과를 바탕으로 gateline의 방향을 해양시설물 기준으로 045˚, 135˚, 225˚, 315˚로 설정하였으며 간격은 50m로 설정하였다. gateline의 길이는 서론의 Table 1에서 해양시설물과 선박간의 권고 안전이격거리로 자주 활용되고 있는 2NM의 안전이격거리로 설정하였으며, PIANC WG 161(2018)에서 언급된 MARIN의 연구결과를 통해 설정 Gateline 길이의 적정성을 조사하였다. MARIN의 연구결과에 따르면 선박의 통항 경로 폭은 연간 통항량에 따라 2～4 ships side to side의 통항 경로 폭을 설정하며 해당 해역을 통항할 선박의 최대길이를 기준으로 Fig.
위 식에서 Table 5에 언급된 선박 길이별 신뢰구간 90%, 95%, 99%의 좌측 값을 Safety distance로 설정하고 식 (7)에 대입하여 길이 구간 Small(50～100m), Medium(100～200m), Large(200m～)에 대해 L값을 각각 구하였다. 구해지는 L값을 기준으로 하여 길이구간의 최댓값에 가깝게 나온 신뢰구간을 선박 길이별 신뢰구간에 따른 안전이격거리로 선정하였다.
83보다 현저히 차이가 작음을 확인 할 수 있었다. 그러므로 본 연구에서는 실제 통항과 가장 근소한 차이를 보인 5.5L으로 선박 권고 안전이격거리 기준을 선정하였다.
4와 같이 전체 통항량에서 양측 5%를 제외한 90%의 범위를 ALARP(As Low As Reasonably Practicable)으로 설정한다. 본 분석에서는 이를 참고하여 해양시설물과의 평균 이격거리, 가장 근접하여 통과한 선박간의 이격거리 및 통항량의 90%의 범위 중 좌측 끝단까지의 이격거리를 측정하였다.
본 연구에서는 5.5L+500m의 권고 안전이격거리를 선박 길이별 신뢰구간의 좌측 값으로 선정 하였을 때 각 구간별 길이의 최댓값에 가깝게 나온 값을 선박 길이별 신뢰구간에 따른 안전이격거리로 선정하였다. 그 결과, Small 99%, Medium 95%, Large는 90%의 신뢰구간의 좌측 값에 해당하는 범위가 적정 값으로 분석되었다.
본 연구에서는 해당 해역을 통과한 선박 중 최대 길이인 367m를 기준으로 해양시설물 기준에서부터 UN해양법의 기준 500m를 더하여 연간 통항량에 따른 적절한 통항 경로 폭을 분석하였다. 그 결과, Table 3과 같이 본 연구에서 설정한 gateline의 길이 2NM(3,704m)은 최대 교통량에서의 안전 확보에 필요한 통항 경로 폭 기준(2,936m)을 만족하였다.
그러나 항로가 지정되어 있지 않은 해역의 통항 분포 분석은 선행연구가 부족하다는 한계가 있었다. 본 연구에서는 해상교통조사 분석 결과를 바탕으로 해양시설물 반경 2NM의 통항 분포를 분석하기 위해 범위 내 선박 138척을 대상으로 Small(50～100m), Medium(100～200m), Large(200m～)로 분류를 하였으며 선박 길이별 분류에 대한 Histogram은 Fig. 6과 같다.
선박 길이별 권고 이격거리는 해양시설물에서 500m반경지점부터 2NM까지 0.5L～7.0L의 값을 설정하고, 설정 이격거리 값의 구간을 0.5L으로 분류하여 설정 값 이하로 통항하는 선박을 대상으로 이격거리의 차이를 분석하였다. 그 결과, 5.
선박의 권고 안전이격거리 선정에는 IMO(International Maritime Organization)에서 규정하는 선박 조종성능 중 선박의 선회경 기준(IMO, 2002) 및 PIANC WG 161(2018)에서 제시하는 선박과 해상풍력 발전단지간 이격거리 관련사항을 활용하였다. 이를 바탕으로 선박의 길이 요인에 기반을 둔 설정 권고 안전이격거리 값을 실측값에 대입하여 권고 안전이격거리를 분석하였다.
일반적으로 90%, 95%, 99%의 신뢰구간을 많이 활용하며 본 분석에서는 3가지 경우의 신뢰구간에 해당하는 좌측 값을 모두 분석하여 해양시설물과의 이격거리를 측정하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 우리나라의 해양시설물 중 동해가스전을 대상으로 AIS 정보에 기반을 둔 해양시설물과 선박간의 권고 안전이격거리 선정에 대한 연구를 수행하였다. AIS 정보는 2019년 1월 26일 00시부터 4월 24일 00시까지 13주간 수집하였다. Historical track 분석은 순시선 및 소형 어선의 불규칙한 항적을 제외하기 위해 50m 이상의 상선을 대상으로 분석을 수행하였다.
AIS 정보는 2019년 1월 26일 00시부터 4월 24일 00시까지 13주간 수집하였다. Historical track 분석은 순시선 및 소형 어선의 불규칙한 항적을 제외하기 위해 50m 이상의 상선을 대상으로 분석을 수행하였다. 그 결과, 통항 방향은 크게 NE(북동), NW(북서), SW(남서), SE(남동) 방향을 띄는 것을 알 수 있었다.
(2019)의 데이터 수집 절차를 활용하여 AIS가 탑재된 선박의 항적 및 길이 정보를 분석하였다. 데이터는 2019년 1월 26일 00시부터 4월 24일 00시까지 13주간 수집하였다.
본 연구에서는 위에서 언급된 기준 뿐만 아니라 다양한 케이스에서 실제 선박 운항자들의 이격거리를 분석하였다. 설정 이격거리 값을 5.0L～7.0L까지 0.5L 단위로 분류하였으며 해양시설물 반경 500m를 기준으로 하여 해양시설물 반경 2NM(3,704m)범위의 통항선박 138척을 대상으로 분석을 수행하였다.
데이터처리
해당 연구에서는 Kim et al.(2017)의 부산 북항, 감천항에서의 통항 패턴 연구에서 수행된 Kolmogorov-Smirnov test(이하 KS Test)와 Shapiro-Wilk test(이하 SW test)를 참고하여 정규성 검정을 통한 통항 분포를 분석하였다. 또한 Q-Q plot을 통하여 시각적으로 정규성 검정을 수행하였다.
(2017)의 부산 북항, 감천항에서의 통항 패턴 연구에서 수행된 Kolmogorov-Smirnov test(이하 KS Test)와 Shapiro-Wilk test(이하 SW test)를 참고하여 정규성 검정을 통한 통항 분포를 분석하였다. 또한 Q-Q plot을 통하여 시각적으로 정규성 검정을 수행하였다. 선박의 통항 분포를 분석하기 위한 평가 프로그램은 일반적으로 통계분석에서 많이 활용되고 있는 R version 3.
본 연구의 통항 분포 분석 결과와 정규분포를 비교한 선박 간의 이격거리를 통계적으로 나타내기 위해 통항 패턴 분석을 수행하였다. 통항 패턴 분석은 Kim(2018)의 항로 통항 패턴 분석 연구 사례를 바탕으로 선박 길이 분류별 평균값, 표준편차, 최솟값, 신뢰구간의 좌측 값, 왜도, 첨도, 변동계수 값을 분석하였다.
본 연구의 통항 분포 분석 결과와 정규분포를 비교한 선박 간의 이격거리를 통계적으로 나타내기 위해 통항 패턴 분석을 수행하였다. 통항 패턴 분석은 Kim(2018)의 항로 통항 패턴 분석 연구 사례를 바탕으로 선박 길이 분류별 평균값, 표준편차, 최솟값, 신뢰구간의 좌측 값, 왜도, 첨도, 변동계수 값을 분석하였다.
본 연구의 통항 분포 분석 결과와 정규분포를 비교한 선박 간의 이격거리를 통계적으로 나타내기 위해 통항 패턴 분석을 수행하였다. 통항 패턴 분석은 Kim(2018)의 항로 통항 패턴 분석 연구 사례를 바탕으로 선박 길이 분류별 평균값, 표준편차, 최솟값, 신뢰구간의 좌측 값, 왜도, 첨도, 변동계수 값을 분석하였다.
해상교통조사 및 분석 결과를 바탕으로 해양시설물 반경 2NM의 통항 분포를 분석하기 위해 선박을 길이별로 분류하여 KS test, SW test를 통한 정규성 검정 및 Q-Q plot과 같은 시각적 검정법을 통한 정규성 검정을 수행하였다. 본 연구에서는 표본 수에 따라 표본이 50개 미만인 경우 SW test, 50개 이상인 경우 KS test의 결과를 바탕으로 정규성을 평가하였다.
이론/모형
(2018)이 개념 설계를 수행한 MaTSAS(Marine Traffic & Safety Assessment Solution)을 활용하였다.
(2018)이 개념 설계를 수행한 MaTSAS(Marine Traffic & Safety Assessment Solution)을 활용하였다. 선박의 권고 안전이격거리 선정에는 IMO(International Maritime Organization)에서 규정하는 선박 조종성능 중 선박의 선회경 기준(IMO, 2002) 및 PIANC WG 161(2018)에서 제시하는 선박과 해상풍력 발전단지간 이격거리 관련사항을 활용하였다. 이를 바탕으로 선박의 길이 요인에 기반을 둔 설정 권고 안전이격거리 값을 실측값에 대입하여 권고 안전이격거리를 분석하였다.
또한 Q-Q plot을 통하여 시각적으로 정규성 검정을 수행하였다. 선박의 통항 분포를 분석하기 위한 평가 프로그램은 일반적으로 통계분석에서 많이 활용되고 있는 R version 3.6.1을 활용하였다.
성능/효과
그 결과, Small 99%, Medium 95%, Large는 90%의 신뢰구간의 좌측 값에 해당하는 범위가 적정 값으로 분석되었다. 5.5L+500m와 신뢰구간에 따른 안전 이격거리를 비교한 결과, Small의 차이가 다른 값에 비해 다소 큰 것으로 평가되었다. 이 연구를 통해 제시하는 2가지의 권고 안전이격거리 안에 대한 활용방안은 다음과 같다.
50m 이상 선박의 historical track 분석 결과, 불규칙한 통항을 보이는 선박이 현저히 줄었으며 해양시설물 중심으로 갈수록 통항량은 감소하였다. 통항 방향은 크게 NE(북동), NW(북서), SW(남서), SE(남동) 방향으로 통항을 하는 것을 확인 할 수 있었다.
위 계산결과에 의해 선정된 p-value값에 따라 해당 수준보다 높으면 귀무가설이 채택되어 정규성을 가진다고 평가하였다. SW test 결과 Medium을 제외한 모든 선박 길이별 분류 집단에서 정규성을 가지는 것으로 판단되었다.(p-value = 0.
각 신뢰구간별 좌측 값에 대한 선박 길이별 적정 신뢰구간은 Small은 99%, Medium은 95%, Large는 90%으로 판단되었다. 본 연구에서는 Fig.
5L으로 분류하여 설정 값 이하로 통항하는 선박을 대상으로 이격거리의 차이를 분석하였다. 그 결과, 5.5L이 가장 차이가 근소한 값으로 분석되었으며 선박 권고 안전이격기준을 5.5L+500m로 선정하였다.
5L+500m의 권고 안전이격거리를 선박 길이별 신뢰구간의 좌측 값으로 선정 하였을 때 각 구간별 길이의 최댓값에 가깝게 나온 값을 선박 길이별 신뢰구간에 따른 안전이격거리로 선정하였다. 그 결과, Small 99%, Medium 95%, Large는 90%의 신뢰구간의 좌측 값에 해당하는 범위가 적정 값으로 분석되었다. 5.
본 연구에서는 해당 해역을 통과한 선박 중 최대 길이인 367m를 기준으로 해양시설물 기준에서부터 UN해양법의 기준 500m를 더하여 연간 통항량에 따른 적절한 통항 경로 폭을 분석하였다. 그 결과, Table 3과 같이 본 연구에서 설정한 gateline의 길이 2NM(3,704m)은 최대 교통량에서의 안전 확보에 필요한 통항 경로 폭 기준(2,936m)을 만족하였다.
통항 분포 분석 결과와 정규분포를 비교한 선박간의 이격거리를 통계적으로 나타내기 위해 통항 패턴 분석을 수행하였다. 그 결과, 선박의 길이가 커질수록 평균, 최솟값, 신뢰구간에 따른 좌측 값은 상승하였으며, 표준편차 및 변동계수는 낮아졌다. 첨도는 선박의 길이가 커질수록 감소하였으며 왜도는 Small에서 가장 높게 나타나고 Medium에서 가장 낮게 나타났다.
Historical track 분석은 순시선 및 소형 어선의 불규칙한 항적을 제외하기 위해 50m 이상의 상선을 대상으로 분석을 수행하였다. 그 결과, 통항 방향은 크게 NE(북동), NW(북서), SW(남서), SE(남동) 방향을 띄는 것을 알 수 있었다.
본 연구에서는 표본 수에 따라 표본이 50개 미만인 경우 SW test, 50개 이상인 경우 KS test의 결과를 바탕으로 정규성을 평가하였다. 그 결과, 해양시설물 반경 2NM의 통항 선박 분포는 모두 정규성을 가지는 것으로 평가되었다.
Gateline분석은 historical track결과를 참고하여 방향을 선정했으며 그 길이는 해외에서 주로 활용되는 권고 이격거리 기준인 2NM, 간격은 50m로 설정하였다. 그 결과, 해양시설물과 가장 근접한 선박은 1,050m이격하여 통항하였으며 선박통항량의 95% 거리는 해양시설물로부터 1,750m떨어져 통항하는 것을 알 수 있었다.
45m로 차이가 큰 것을 알 수 있었다. 또한 이를 길이로 나누어 무차원화 시킨 D/L의 평균값은 5.5L일 경우에 0.21으로 6.0L의 0.71, 6.5L의 0.76, 7.0L의 0.83보다 현저히 차이가 작음을 확인 할 수 있었다. 그러므로 본 연구에서는 실제 통항과 가장 근소한 차이를 보인 5.
본 연구를 통해 선정한 선박 권고 안전이격거리의 기준은 선박 길이요인을 활용한 5.5L+500m와 신뢰구간의 좌측 값에 따른 선박 길이별 이격거리(Small 99%, Medium 95%, Large 90%)이다.
위 계산 결과에 의해 선정된 p-value값에 따라 해당 수준보다 높으면 귀무가설이 채택되어 정규성을 가진다고 평가하였으며 모든 선박 길이별 분류 집단에서 정규성을 가지는 것으로 판단되었다.(p-value = 0.
이격거리에 대한 5.5L과 AIS data 기반 신뢰구간의 차이 비교 결과, Small은 96.56m의 차이와 1.00의 D/L차이, 9.20% 차이를 나타났으며 가장 차이가 컸다. Medium의 경우에는 3.
첨도는 선박의 길이가 커질수록 감소하였으며 왜도는 Small에서 가장 높게 나타나고 Medium에서 가장 낮게 나타났다. 이를 바탕으로 통항 패턴은 선박 길이별로 상이한 특성을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 그러므로 본 연구에서는 선박의 길이별로 권고 안전이격거리를 각각 선정하고자 하였다.
해양시설물과 선박간의 이격거리의 평균값은 2,921m로 조사되었으며 선박통항량의 90% 범위 좌측 값에서부터 해양시설물간의 거리는 1,750m 이상 이격하여 통항하였다. 이를 통해 전체의 약 95%에 해당하는 선박이 해양시설물로부터 1,750m 이상의 안전 여유거리를 확보하여 통항함을 알 수 있었다.
1,2)의 통항 범위를 표시하였다. 전체 선박을 대상으로 수행한 항적도에서는 순시선 2척 및 50m 이하 소형 어선의 영향으로 인해 해양시설물 인근 통항 분포가 매우 불규칙적으로 나타났다.
그 결과, 선박의 길이가 커질수록 평균, 최솟값, 신뢰구간에 따른 좌측 값은 상승하였으며, 표준편차 및 변동계수는 낮아졌다. 첨도는 선박의 길이가 커질수록 감소하였으며 왜도는 Small에서 가장 높게 나타나고 Medium에서 가장 낮게 나타났다. 이를 바탕으로 통항 패턴은 선박 길이별로 상이한 특성을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
통계적 기법을 통한 통항 패턴 분석 결과, 통항 패턴은 선박 길이별로 상이한 특성을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 그러므로 본 연구에서는 선박의 길이별로 선박 권고 안전이격거리를 각각 선정하고자 하였다.
50m 이상 선박의 historical track 분석 결과, 불규칙한 통항을 보이는 선박이 현저히 줄었으며 해양시설물 중심으로 갈수록 통항량은 감소하였다. 통항 방향은 크게 NE(북동), NW(북서), SW(남서), SE(남동) 방향으로 통항을 하는 것을 확인 할 수 있었다.
패턴 분석 결과, Small의 경우 최솟값과 평균값이 가장 해양시설물로부터 근접하여 통항하는 것을 확인 할 수 있었으며 변동계수 또한 가장 커 이격거리에 대한 상대적인 변동이 가장 큰 것으로 판단되었다. Medium의 경우 표준편차는 Small과 비슷하게 측정되었으나 변동계수는 상대적으로 Small에 비해 낮게 책정되었다.
5는 해양시설물과 gateline통과 선박간의 이격거리에 대한 그래프이며 통과 선박은 총 149척이였다. 해양시설물과 선박간의 이격거리의 평균값은 2,921m로 조사되었으며 선박통항량의 90% 범위 좌측 값에서부터 해양시설물간의 거리는 1,750m 이상 이격하여 통항하였다. 이를 통해 전체의 약 95%에 해당하는 선박이 해양시설물로부터 1,750m 이상의 안전 여유거리를 확보하여 통항함을 알 수 있었다.
후속연구
다만, 본 연구는 동해가스전 인근의 통항 선박만을 대상으로 수행한 연구인만큼 향후 보다 다양한 환경에서의 권고 안전이격거리 선정에 대한 후속연구가 필요할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
해상교통조사 및 분석은 무엇을 예측할 수 있는가?
해상교통조사 및 분석은 특정 해역의 선박 통항 흐름을 조사하여 그 자료를 수집하고 분석하는 과정이며, 통항하는 선박이 이용하는 항로와 해양시설물이 선박의 통항에 어떠한 영향을 미칠 가능성이 있는지 예측할 수 있다. 또한 해상교통 조사는 현행의 교통량에 대한 정량적 평가는 물론 통항 선박의 행동을 예측하고 장래의 교통량을 추정하는 중요한 기초 자료로 이용된다.
AIS 정보를 분석하는 목적은 무엇인가?
본 연구에서는 해양시설물과 선박간 이격거리를 정량적으로 분석하기 위해 AIS(Automatic Identification System)정보를 분석하였다. 데이터 수집방법은 Lee et al.
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