[논문]도선 관점에서 본 초대형 컨테이너 선박의 부산신항 내 안전대책 연구

김정환; 박영수; 김대원

doi:10.5394/kinpr.2020.44.3.174

도선 관점에서 본 초대형 컨테이너 선박의 부산신항 내 안전대책 연구
A Study on the Safety Measure for Mega Container Ships Calling at Busan New Port from the Perspective of Pilotage 원문보기

한국항해항만학회지 = Journal of navigation and port research, v.44 no.3, 2020년, pp.174 - 180

김정환 (부산항) , 박영수 (한국해양대학교 해사수송과학부) , 김대원 (한국해양대학교 해사글로벌학부)

초록
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최근 부산신항은 항계 내의 장해물 제거 공사와 함께 부두 부근 항내 수심을 17m까지 확보하여 컨테이너 선박의 대형화 추세에 지속해서 대응하고 있다. 한편, 2020년도에는 24,000TEU급 초대형 컨테이너 선박이 입항하고 있으며, 이와 같은 흐름에 맞추어 추후 항내 수심을 23m까지 확보하는 것을 계획 중이다. 이처럼 대형선박 입항 시 상황에 따라 주의하여야 할 요소에 대한 사전 점검이 필요하며, 이를 위한 이해관계자 간의 정보 공유가 필요할 것으로 판단된다. 본 논문에서는 초대형 컨테이너 선박의 통항에 따른 해당 항로의 영향을 파악하기 위하여 선박 입·출항 통계자료 및 선박 운항 성능 자료를 바탕으로 통항 안전성 평가를 시행하였으며, 4,000 TEU선박 통항시와 비교하여 최대 8.4%높은 위험도가 발생하였다. 또한, 초대형 컨테이너 선박의 부산신항 내 안전한 통항을 위한 도선 관점에서의 운항 특성 의견을 취합하여 최소안전수심과 예선 운용 방안 등의 안전대책을 함께 제시하였다. 이를 통하여 초대형 컨테이너 선박의 부산신항 입·출항시 사고 예방에 이바지할 수 있을 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

With the removal of underwater obstacles in the Busan New Port, the water depth of the pier has been secured up to 17m, and the port authority is constantly responding to the trend of container vessels becoming larger. Also, in 2020, 24,000TEU class container ships are entering to the port, and it is planned to secure the depth in the port to 23 m later in line with this trend. Mega container ships must check in advance the factors to be considered depending on the situation at the time, and for this, it is judged that information sharing among stakeholders is necessary. In this paper, to understand the effect of the corresponding route because of the mega container ships, a transit safety evaluation was conducted based on statistical data on ship entry and departure and maneuver characteristics of corresponding ships. The result showed that the transit of the mega container ships has increased up to 8.4% comparing to the risk of 4,000TEU class container ships. Additionally, safety measures such as minimum safety depth and tug operation plans were presented by gathering opinions on operational characteristics from the perspective of pilotage for safe transit in the Busan New Port area. Through this, it is considered that it will be possible to contribute to the prevention of accidents when entering and leaving the Busan New Port.

주제어

표/그림 (15)

그림 Fig. 1 Vessel arrival trend for mega container ships
표 Table 1 Busan New Port: Vessel arrival trend in the last 10 years (Unit: No.)
그림 Fig. 2 Turning ability comparison regarding to water depth
표 Table 2 Specification of 24,000TEU class container ships
표 Table 3 Turning ability of 24,000TEU class container ships in deep water depth
표 Table 4 Turning ability of 24,000TEU class container ships in shallow water
그림 Fig. 3 Gate lines and ships' transit area
표 Table 4 Details of vessel traffic data collection
표 Table 6 Traffic volume according to days and routes
그림 Fig. 4 Traffic flow simulation for arrival and departure of container ships
그림 Fig. 5 Busan Marine Pilot embarks at D buoy (red circle), and Masan Marine Pilot disembarks near east breakwater (red square)
표 Table 7 Scenarios for traffic flow simulation
표 Table 8 Risk of traffic flow simulation by scenario
표 Table 9 Wind area and force at each draft condition
표 Table 10 Calculation of minimum safety depth according to draft conditions

AI 본문요약
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문제 정의

부산신항은 컨테이너 선박의 대형화 추세에 대응하는 차원에서 항계 내의 장해물 제거 공사 및 준설을 시행하였고,최근에는 24,000TEU급의 초대형 컨테이너 선박이 기항하기시작하였다. 본 논문은 부산신항 항계 내에서의 초대형 컨테이너 선박의 안전한 운항을 위한 고려사항을 도선 관점에서살펴보았으며 다음과 같이 연구의 결과를 요약 정리 하였다.
앞서 살펴본 고려사항들을 종합하여 다음과 같이 부산신항에 기항하는 초대형 컨테이너 선박의 도선을 위한 안전대책을 제안하고자 한다.
이번 연구는 초대형 컨테이너 선박의부산신항 입항이 정상적으로 운용되기 이전에 안전한 선박 통항을 위한 도선 관점에서의 고려사항을 조사·분석하여 선제적으로 제시하고자 함에 그 목적이 있다.

제안 방법

4,000 TEU급 선박의 경우 현재 부산신항을 운항하는 컨테이너 선박 중 국내·외 주요 항로 폭 설계기준을 모두 충족하는 선박인 관계로 비교군으로 설정하였다.
4,000 TEU급 선박의 경우 현재 부산신항을 운항하는 컨테이너 선박 중 국내·외 주요 항로 폭 설계기준을 모두 충족하는 선박인 관계로 비교군으로 설정하였다. 교통 흐름은 현시점기준 100% 및 130%,통항 조건은 대상 선박의 단독 입항 및 단독 출항 조건으로설정하고 이들을 조합하여 시나리오를 작성하였다. Fig.
부산신항의 최근 10년간 입항 현황 자료와 초대형 컨테이너 선박의 제원상 운항 성능 자료를 바탕으로 하여 해당 선박의 입출항에 따른 통항 안전성 조사를 시행하였다.
최근 10년간의 부산신항 입항 척수 현황을 부산항 항만정보 통계를 사용하여 조사하였다. Table 1은 최근 10년간의 부산신항 입항 척수를 톤급별로 구분하여 나타내고 있으며, Fig.
초대형 컨테이너 선박의 통항 위험도를 평가하기 위하여해상교통류 시뮬레이션을 사용하였다. 해상교통류 시뮬레이션은 기존 교통 흐름을 반영한 모델을 이용한 모의실험을 통하여 현실의 해상교통 문제점을 식별하고 여러 가지 보완 대책을 제시하는 방법의 하나로, 본 연구에서는 모의실험을 통하여 기존 선박과 초대형 컨테이너 선박의 통항 위험도를 비교하였다. Fig.

대상 데이터

24,000TEU급의 초대형 선박의 입출항에 따르는 위험도 평가에 현재 교통량을 반영하기 위하여 2018년에 조사한 해상교통 현황 조사 자료를 참고하였다 (KMOU, 2018). 해당조사는 현장 관측 조사 및 해양수산부 해양안전종합정보시스템 (GICOMS) 자료 조사로 구성되며 Table 5는 해당 자료수집 기간을 보여준다.
Table 7은 교통류 평가를 위한 설정 시나리오를 나타낸다.대상 선박은 4,000TEU급 및 24,000TEU급의 컨테이너 선박으로 한정하여 평가를 수행하였다. 4,000 TEU급 선박의 경우 현재 부산신항을 운항하는 컨테이너 선박 중 국내·외 주요 항로 폭 설계기준을 모두 충족하는 선박인 관계로 비교군으로 설정하였다.
3은 교통류 시뮬레이션을 위한 자료 조사 구역 및 게이트 라인을 나타낸다. 선박 항적 데이터를 고려하여 총 11개의 게이트 라인을 설정하였다. Table 6은 조사 기간 동안의 요일별 및 경로대별 통항 척수를 나타내며, 이 중컨테이너 부두로의 입출항을 위한 I-F-E(남)/D(북) 경로대의 통항 선박이 전체 통항 척수에서 높은 비율을 차지하는것을 알 수 있다.
도선 당시 환경은 15kts의 서풍 및 해상 상태 4 정도의 양호한 상태였으며,주변 교통량은 보통 수준이었다. 입항 당시 공선 상태로 선박평형수만으로 조정된 흘수는 선수 4.95ｍ, 선체 중앙 7.50ｍ 및 선미 10.55ｍ로 선수 bow thruster가 90% 정도만 잠기어 사용이 불가한 관계로 예선을 한 척 더 추가하여 선수미에서 작업하는 6,000 마력급의 예선 두 척과 함께 총 세 척의예선을 사용하였다.

이론/모형

Table 8은 해상교통류 시뮬레이션에 의한 위험도를 제시하고 있다. 위험도는 조선 부담감이 발행하는 상황을 설정하여 선박 운항자의 부담감을 정량적으로 표현한 모델인 환경스트레스모델을 적용하여 계산하였다 (Park and Kim, 2008).시뮬레이션 결과 4,000TEU급 선박보다는 24,000TEU급 선박이 입출항 시에 ES값이 높아짐을 알 수 있다.
초대형 컨테이너 선박의 통항 위험도를 평가하기 위하여해상교통류 시뮬레이션을 사용하였다. 해상교통류 시뮬레이션은 기존 교통 흐름을 반영한 모델을 이용한 모의실험을 통하여 현실의 해상교통 문제점을 식별하고 여러 가지 보완 대책을 제시하는 방법의 하나로, 본 연구에서는 모의실험을 통하여 기존 선박과 초대형 컨테이너 선박의 통항 위험도를 비교하였다.

성능/효과

1) 부산신항 내 전체가 24,000TEU급 초대형 컨테이너 선박이 만재 상태에서 입출항을 자유로이 할 수 있도록 조속히충분한 수심을 확보하여야 한다. 다만, 이를 위한 과다한 준설 및 유지비용이 예상되므로 해당 선박이 접안하는 부두 및제반 항로로 그 대상을 한정하여 준설작업을 진행하여야 할것이다.
1) 최근 10년간의 부산신항 입항 척수 현황 통계를 조사한결과 총톤수 75,000t 이상 선박으로 분류되는 길이 300ｍ 이상의 선박은 지속적인 증가 추세를 보임을 알 수 있었다.
2) 대상 해역에 대한 해상교통류 시뮬레이션 결과4,000TEU급 컨테이너 선박보다는 24,000TEU급 컨테이너 선박이 입·출항할 경우 최대 8.4%의 위험도 상승이 예상되었다.
2) 여유 수심이 적은 항 내에서 기관 사용 시 해저의 mud등이 배수류에 의해 이동하여 퇴적됨에 따라 해도에 표기된수심의 위치 변화가 예상된다. 이에 국립해양조사원의 측심주기를 줄이는 것과 함께 본선 Echo Sounder로 측심한 수치가 현저히 낮게 표시되는 의심구간에 대한 긴급 측심으로 정확한 현재 수심을 관련 수로서지에 조속히 개정하여야 한다.
3) 신조선 인도 후 바로 부산항에 기항하는 초대형 컨테이너 선박의 운항특성 파악을 위하여 해당 선박의 도선에 직접참여한 전문가 의견을 취합한 결과, bow thruster 사용 불가,위험한 환경에서의 짧은 도선 등의 문제점을 식별할 수 있었다. 또한, 해당 선박의 최소 안전수심을 확보하고 통항하기위해서는 준설, 측량 및 항로표지 추가 설치 등의 통항 안전보완 대책이 요구되었다.
시나리오별 교통량의 차이에 의해 상이할 수는 있으나 전체적으로24,000TEU급 컨테이서 선박의 입·출항시의 위험도가4,000TEU급 선박의 위험도 대비 약 8.4%까지 상승하는 것으로 계산되었다.
위험도는 조선 부담감이 발행하는 상황을 설정하여 선박 운항자의 부담감을 정량적으로 표현한 모델인 환경스트레스모델을 적용하여 계산하였다 (Park and Kim, 2008).시뮬레이션 결과 4,000TEU급 선박보다는 24,000TEU급 선박이 입출항 시에 ES값이 높아짐을 알 수 있다. 시나리오별 교통량의 차이에 의해 상이할 수는 있으나 전체적으로24,000TEU급 컨테이서 선박의 입·출항시의 위험도가4,000TEU급 선박의 위험도 대비 약 8.
1은 전체 입항 척수와 총톤수 75,000t 이상 선박의 입항 추세를 보여주고 있다. 전체 입항 척수의 경우 2019년을 제외하면꾸준하게 증가 추세를 이루고 있으며, 이 중에서도 총톤수75,000t 이상 선박으로 분류되는 길이 300ｍ 이상의 선박은 더욱 높은 증가율을 보인다.
해당 선박은 유사 선형의 외국 해운선사 컨테이너 선박보다 입항 흘수가 얕아 회두 성능을 포함한 조종 성능이 양호한 것으로 판단되며, 승선 이후 반속 전진(Half ahead)에서미속 전진(Slow ahead)으로 감속 시 선교가 다소 출렁이는진동이 발생하는 점을 고려하면 해당 구간에 critical RPM이존재하는 것으로 판단된다.

후속연구

4%의 위험도 상승이 예상되었다. 다만, 물동량 증가보다 선박의 대형화가 더 빠르게 이루어질 경우 전체 교통량은 줄어들 수 있기 때문에 추후 보다구체적인 기준을 적용한 위험도 평가가 요구된다.
부산항 도선사로서는 도선 구역이 짧고 승선 직후 변침하여 입항하게 되므로 VTS 통보, 감속, 변침, tug 및 lineparty 등 관련 당사자의 준비 여부를 미리 확인하여 안전한도선 작업이 될 수 있도록 상호 확인이 필요하다. 또한, 공선상태에서는 선수 흘수가 얕은 관계로 bow thruster를 사용할수 없으므로 이를 대체할 수 있는 추가 예선 1척이 필요하다.
이번 연구는 초대형 컨테이너 선박의부산신항 입항이 정상적으로 운용되기 이전에 안전한 선박 통항을 위한 도선 관점에서의 고려사항을 조사·분석하여 선제적으로 제시하고자 함에 그 목적이 있다. 또한, 처녀 항해 또는수리 이후 첫 항해 기항 시에 주의하여야 할 내용을 식별하여둠으로써 선박 운항의 안전확보가 가능할 것이다.
3) 신조선 인도 후 바로 부산항에 기항하는 초대형 컨테이너 선박의 운항특성 파악을 위하여 해당 선박의 도선에 직접참여한 전문가 의견을 취합한 결과, bow thruster 사용 불가,위험한 환경에서의 짧은 도선 등의 문제점을 식별할 수 있었다. 또한, 해당 선박의 최소 안전수심을 확보하고 통항하기위해서는 준설, 측량 및 항로표지 추가 설치 등의 통항 안전보완 대책이 요구되었다.
본 연구에서 제시한 초대형 컨테이너 선박 도선 안전대책은 향후 부산항에 최초 기항하는 동형선들의 안전한 입·출항에 도움이 될 것으로 판단되며, 지속적인 도선 의견 수집을통하여 개선된 안전대책 마련이 필요할 것으로 사료된다.
이를 통하여 초대형 컨테이너 선박과 관련되는 모든 관계자에게 사전 정보를 제공하여 안전대책을 마련함으로써 사고예방에 이바지할 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	해상교통류 시뮬레이션이란 무엇인가?	초대형 컨테이너 선박의 통항 위험도를 평가하기 위하여해상교통류 시뮬레이션을 사용하였다. 해상교통류 시뮬레이션은 기존 교통 흐름을 반영한 모델을 이용한 모의실험을 통하여 현실의 해상교통 문제점을 식별하고 여러 가지 보완 대책을 제시하는 방법의 하나로, 본 연구에서는 모의실험을 통하여 기존 선박과 초대형 컨테이너 선박의 통항 위험도를 비교하였다. Fig.
	부산신항개발의 목적은 무엇인가?	부산신항은 부산시와 창원시 진해구의 경계에 있는 항만으로, 1997년 10월에 착공하여 총 3단계 사업을 통하여 최대 56개 선석 규모로 개발되고 있으며, 연간 3천 7백만TEU 컨테이너 화물처리 능력을 갖추게 되는 항만으로 건설 중이다(MOF, 2019). 본 항만은 동북아 게이트 물류 중심 항만, 고효율 스마트 항만 등의 선박 대형화 및 4차 산업혁명 기술에 대비한 동아시아 최첨단 물류 허브 항만 육성을 목적으로 개발되고 있다.
	부산신항에서 토도 제거 공사를 진행한 이유는 무엇인가?	최근 부산신항의 항계 내의 통항의 장해물로 간주하던 토도 제거 공사 완료와 함께 부두 수심을 17ｍ까지 확보하여 부산신항을 통항하는 선박들이 안전하게 이용할 수 있도록 하였다 (MOF, 2017). 한편, 2020년도 들어서는 24,000TEU의 초대형 컨테이너 선박(이하 초대형 컨테이너 선박)의 입항이 이루어지기 시작하고 있으며, 이와 같은 흐름에 맞추어 추후 항 내수심을 23m까지 확보하는 것을 계획 중이다.

참고문헌 (14)

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Park, Y. S. and Kim, K. T.(2008), "A Study on Danger Degree Analysis for the Adjacent Waterway of Main Ports in the Korean Southern Area", Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety, Vol. 14, No. 1, pp. 71-76.
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Yoon, B. W., Park, J. S. and Park, Y. S.(2015), "An Empirical Study on the Improvement of Marine Traffic System at the Pyeong-taek Adjacent Areas", Journal of the Korean Society of Marine Environment and Safety, Vol. 21, No. 5, pp. 507-514.

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