[논문]회색관계분석 및 엔트로피법을 이용한 항만하역근로자의 재해위험성 평가

장운재

doi:10.5394/kinpr.2020.44.4.291

회색관계분석 및 엔트로피법을 이용한 항만하역근로자의 재해위험성 평가
An Evaluation of Accidents Risk for Cargo Handling Workers in Korean Ports Using the Grey Relational Analysis & Entropy Method 원문보기

한국항해항만학회지 = Journal of navigation and port research, v.44 no.4, 2020년, pp.291 - 297

초록
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최근 항만하역근로자의 인명사고가 지속적으로 발생함에 따라 사고관리에 대한 필요성이 증대되고 있다. 이 연구는 GRA법과 Entropy법을 이용하여 우리나라 항만에 대해 하역근로자의 재해 위험성을 평가하고 위험성이 높은 항만을 결정하기 위한 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위해 먼저 우리나라 항만을 11개의 대상항만으로 구분하고, 브레인스토밍법으로 항만하역근로자 재해 위험성 평가를 위한 평가항목을 추출한다. 두번째는 GRA법을 이용하여 대상항만의 회색관계계수를 산정한다. 마지막으로 엔트로피법을 이용하여 산출한 평가항목의 중요도와 GRA법의 회색관계계수를 결합하여 회색관계등급을 산정하여 재해 위험성의 우선순위를 결정한다. 따라서 제안된 모델에서는 항만하역근로자수, 50세 이상 항운노조원수, 총근로시간, 하역장비수, 철재화물량, 총화물량, 사상자수, 사망자수 등 8개의 평가 항목을 추출되었다. 그 결과 부산항의 재해 위험성이 가장 높게 나타났으며 이에 따라 우선적으로 재해위험성을 경감하는 방안이 검토되어야 할 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

In recent years, an increase in deaths and injuries of port cargo handling workers, has raised the need for more effective accident management. The purpose of this study was to evaluate the accident risk for port cargo handling workers and assess ports with high accident risk within the Korean alternative ports using the Entropy & GRA (Grey Relational Analysis). To achieve this purpose, first, 11 Korean ports were selected and the evaluative factors for their outranking evaluation by brainstorming were extracted. Second, the Grey Relational Coefficient of 11 alternative ports was calculated using the GRA. This paper, finally, determined the priority orders of accident risk through calculation of the Grey Relational Grade as the link Grey Relational Coefficient method and the weights of the evaluative factors were calculated by using the Entropy method. In the proposed model, eight criteria such as cargo worker, old cargo worker, work hours, facilities environment, steel cargo volumes, cargo volumes, injury numbers, and death numbers were collected. Busan port was identified as highest accident risk port, and so it should be a top priority to develop a plan to mitigate the risk.

주제어

표/그림 (12)

그림 Fig. 1 The evaluation model of accidents risk for cargo handling worker
표 Table 2 Accidents rate by each category
표 Table 3 Recent studies on Maritime safety and risk
표 Table 4 Criteria of accidents risk for cargo handling worker
표 Table 5 Details in alternative port
표 Table 6 Determined initial data for analysis (Units: People; Number; 1,000hour; 10,000R/T)
표 Table 7 Normalization
표 Table 8 Calculation of entropy and weight
표 Table 9 Grey relational coefficient
그림 Fig. 2 Sensitivity analysis by changing ’s value
표 Table 10 Grey relational grade by al1 criteria
표 Table 11 Grey relational grade by criteria of risk cause

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구의 항만하역근로자의 재해위험성 평가의 평가항목에는 주관적인 데이터가 없고, 자료의 불확실성이 존재하므로 엔트로피법을 이용하여 중요도를 산출하고자 한다. 따라서 본 연구의 항만하역근로자의 재해위험성 평가는 불확실하고 불완전한 자료를 평가에 반영하기 위해 엔트로피법과 GRA법을 이용하고자 한다.
5%로 가장 높게 나타났다. 따라서 사고의 주요한 원인이 되는 항만장비, 가장 높은 빈도로 사고가 나고 있는 철제화물, 사망사고 중 비교적 높은 빈도를 나타내는 50세 이상의 항운노조원을 재해 위험성 평가의 평가항목으로 포함하고자 한다.
본 연구는 우리나라 11개 항만을 대상으로 항만하역근로자의 재해위험성을 평가한 연구이다. 이를 위해 평가항목은 객관적인 평가를 위해 정량적으로 자료 확보가 가능한 자료로 선정하였다.
중요도를 객관적으로 산출하는 방법에는 AHP법(Saaty, 1977)과 엔트로피법 등이 널리 이용되는데 AHP법은 전문가의 주관을 반영하여 일관성 검증을 통해 중요도를 객관화하고, 엔트로피법은 주어진 데이터에 의해서만 중요도를 계산하며 엔트로피자체가 불확실성을 고려하는 객관적으로 검증된 방법이다. 본 연구의 항만하역근로자의 재해위험성 평가의 평가항목에는 주관적인 데이터가 없고, 자료의 불확실성이 존재하므로 엔트로피법을 이용하여 중요도를 산출하고자 한다. 따라서 본 연구의 항만하역근로자의 재해위험성 평가는 불확실하고 불완전한 자료를 평가에 반영하기 위해 엔트로피법과 GRA법을 이용하고자 한다.

제안 방법

1. 평가항목은 항만하역근로자수, 50세 이상 항운노조원수, 총근로시간, 하역장비수, 철재화물량, 총화물량, 사상자수, 사망자수 등 8개의 항목을 선정하였다.
두 번째는 엔트로피법을 이용하여 엔트로피를 산출하고 평가항목의 중요도를 산출한다.
USCG(2015)는 VTS설치를 위해 수로관련 당사자를 소집하여 미국해안에 대한 평가를 수행하면서 항만과 수로의 안전성 평가(PAWSA)모델을 개발하였고, LA항만 등 미국 항만을 평가하였다. 이 평가에서 평가항목은 선박구성요건, 교통조건, 항행기상조건, 항로조건, 직접피해요인, 간접피해요인 등을 구성하였다.
Table 2의 사고 원인분석에 따른 주요 요인과 Table 3의 선행연구의 요인 등을 고려하여 Criteria가 구성된다. 이에 따라 본 연구에서 Criteria는 항만하역근로자수, 50세 이상 항운노조원수, 총근로시간, 하역장비수, 철재화물량, 총화물량, 사상자수, 사망자수 등 6개의 원인과 2개의 결과 등 총 8개로 구성하였다. 이들 요인의 객관적인 평가를 위해서는 평가항목에 대하여 현실적으로 자료 수집이 가능해야 하는데 현재 항만하역 근로자의 재해통계는 항만물류협회의 통계가 유일하므로 이 자료를 이용하여 각 Criteria의 항목을 Table 4와 같이 정의하였다.
최근 해양수산부에서는 항만근로자의 재해 위험성을 예방하기 위하여 항만물류 안전사고 예방 종합대책을 발표하였고 부두운영회사에 안전 평가 제도를 도입하였다. 이에 따라 본 연구에서는 항만근로자의 재해 위험성을 체계적으로 평가할 수 있도록 불확실성을 고려한 Entropy법 및 GRA법을 이용한 위험성 평가 모델을 개발하였고 우리나라 11개 항만에 적용하여 재해 위험성 순위를 결정하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.

대상 데이터

대상항만은 Table 5와 같이 한국항만물류협회의 재해통계시 집계하는 항만분류 자료를 이용한다.
사상자수는 군산/대산항이 15명으로 가장 높고, 제주항이 0명으로 가장 낮은 것으로 나타났다. 사망자수는 부산, 인천, 울산, 군산/대산, 제주항이 각각 1명이며 여수/광양, 포항, 평택/대산, 마산, 목포, 동해항이 0명으로 나타났다. 근로시간은 부산항이 14,142천 시간으로 가장 높고, 제주가 1,235천 시간으로 가장 낮은 것으로 나타났다.
본 연구는 우리나라 11개 항만을 대상으로 항만하역근로자의 재해위험성을 평가한 연구이다. 이를 위해 평가항목은 객관적인 평가를 위해 정량적으로 자료 확보가 가능한 자료로 선정하였다. 그러나 항만하역근로자의 재해 위험성 평가에는 평가요소와 평가항목간의 중복성 또는 자료자체가 가지는 한계성 등으로 인하여 불확실하고 불완전한 자료들이 포함되어 있다.

이론/모형

본 연구에서는 Brainstorming법을 이용하여 평가항목의 추출 및 선정하기 위해 안전성 평가에 대한 선행연구를 Table 3과 같이 검토하였다.
마지막 단계에는 GRA법을 이용하여 대체안의 순위를 결정한다. 이때 GRA법을 이용하여 참조배열 정의 및 회색관계계수를 산출한다. 그리고 엔트로피법에 의한 중요도와 회색관계계수를 결합하여 회색관계등급을 결정하고 가장 높은 값으로 순위를 결정할 수 있다.
그러나 항만하역근로자의 재해 위험성 평가에는 평가요소와 평가항목간의 중복성 또는 자료자체가 가지는 한계성 등으로 인하여 불확실하고 불완전한 자료들이 포함되어 있다. 최근 이러한 불확실성과 불완전성이 포함된 자료를 평가하는 도구로 회색관계분석(Grey Relational Analysis)이 경영학, 공학 등에서 많이 사용되고 있어 본 연구에서도 이용한다(Chan and Tong, 2007; Sarraf and Nejad, 2020). 또한 평가문제에 있어 대부분 평가항목별 중요도가 다르다.

성능/효과

11개의 항만중 부산항이 사망자수, 근로시간, 항만근로자 수, 50세 이상 항운노조원수, 화물량, 하역장비 등의 항목에서 가장 높은 값을 나타내고 있다. 모든 평가항목은 숫자가 높을수록 위험성이 높기 때문에 참조배열은 1이 된다.
2. 평가항목의 불확실성을 고려한 엔트로피법을 이용하여 평가항목의 중요도를 산출한 결과 사망자수 0.226, 하역장비 0.181, 철재화물 0.158, 화물량 0.115, 항만하역근로자수 0.102, 근로시간 0.091, 부상자수 0.075, 50세 이상 항운노조원수 0.051 순으로 중요도가 높게 나타났다.
3. 엔트로피법의 중요도와 회색관계분석법을 이용하여 재해 위험성 순위 평가결과 부산항 0.887, 울산항 0.621, 인천항 0.572, 군산/대산항 0.557, 포항 0.517, 제주 0.487, 평택/대산 0.423, 목포항 0.374, 여수/광양 0.374, 마산항 0.369, 동해항 0.347 순으로 높게 나타났다. 특히 부산항은 6개의 원인으로 평가항목을 재구성하여 GRA로 평가한 결과에서도 위험성이 가장 높게 나타났다.
051 순으로 높게 나타났다. 8개의 평가항목 중 사망자수의 중요도가 가장 높게 나타났는데 PAWSA 모델에서도 각 항만별 다양한 결과가 도출되었지만 로스앤젤레스항의 2015년 결과에서 사고로 인한 항만의 피해규모의 중요도가 다른 평가 항목의 중요도보다 가장 높게 나타났다. 또한 Keum et al.
본 연구는 우리나라 항만의 항만근로자의 재해 위험성을 평가하기 위해 평가항목을 추출하고, 엔트로피법 및 GRA법을 이용하여 재해 위험성 순위를 평가하였다는데 의의가 있다. 다만 자료의 제약으로 다양한 원인요소를 평가에 반영하지 못한 한계가 있다.
사상자수는 군산/대산항이 15명으로 가장 높고, 제주항이 0명으로 가장 낮은 것으로 나타났다. 사망자수는 부산, 인천, 울산, 군산/대산, 제주항이 각각 1명이며 여수/광양, 포항, 평택/대산, 마산, 목포, 동해항이 0명으로 나타났다.
이상의 연구를 종합하면 항만근로자나 선박운항자 등 인적 요인, 선박이나 장비 등 물적요인 및 인적/물적 요인을 제외한 기업외부환경인 항로복잡성, 기상조건 등 외부 환경적 요인, 사고 결과 또는 사고로 인하여 발생되는 인명피해 등의 피해정도 요인 등 4가지의 요인으로 구분된다. Table 2의 사고 원인분석에 따른 주요 요인과 Table 3의 선행연구의 요인 등을 고려하여 Criteria가 구성된다.
347 순으로 높게 나타났다. 특히 부산항은 6개의 원인으로 평가항목을 재구성하여 GRA로 평가한 결과에서도 위험성이 가장 높게 나타났다.
화물에는 철제화물 사고가 22.2%로 가장 높고, 산적화물 17.2%, 컨테이너 8.1%, 잡화 8.1%, 냉동 8.1% 등으로 나타났다. 사고의 원인으로는 하역장비에 의한 사고가 28.

후속연구

특히 항만운송사업법을 개정하여 부두운영회사 안전평가 제도를 도입하여 항만근로자의 산업재해발생정도(산재급여일수)를 평가에 반영함으로써 항만하역근로자의 안전성이 점진적으로 높아질 것으로 예상된다. 그러나 항만하역근로자의 재해발생을 감소시키기 위해서는 재해발생의 원인에 대한 정확한 진단과 그에 따른 해결책의 제시하는 미시적 관점의 접근과 함께 항만하역근로자의 재해 위험성을 종합적으로 평가하기 위한 지표를 개발하고 전체 항만을 대상으로 평가하여 취약점을 도출하는 등 체계적인 관리하는 거시적 관점의 접근이 필요하다. 그동안 항만하역근로자의 재해 위험 요인의 인자를 선정하고, 주요요인의 우선순위를 선정하는 연구는 다수 이루어 졌다(Kim et al.
이상의 연구와 모델은 본 연구의 항만하역근로자의 재해위험성평가를 위한 평가항목의 구성에는 유용한 참고자료가 되지만 실제 항만을 평가한 본 연구와는 근본적으로 차이가 있다. 또한 본 연구에서 이용한 GRA법 및 엔트로피법을 이용한 평가는 국내 및 해외 해양분야에서의 적용사례가 부족하므로 유용한 평가기법이 될 것이다.
다만 자료의 제약으로 다양한 원인요소를 평가에 반영하지 못한 한계가 있다. 향후 연구에서는 항만별 근로자의 안전의식을 반영하고 취급 화물별로 재해 위험성을 평가하는 등으로 연구를 확장할 필요가 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	항만하역근로자의 인명사고가 지속적으로 발생함으로 발표한 것은?	최근 항만하역근로자의 인명사고가 지속적으로 발생함에 따라 해양수산부에서는 항만하역 시 발생하는 사고위험을 줄이고자 2019년 항만물류 안전사고 예방 종합대책을 발표하였다. 이 대책의 주요내용은 화종별 특수성을 반영한 맞춤형 안전대책의 마련과 항만 안전 통합관리·평가체계 구축, 근로자 안전교육 강화 등이다.
	의사결정과정에서 회색이론이 제안된 배경은?	의사결정과정에는 많은 고려요소가 있어 이들 모든 정보를 고려한다는 것은 불가능하므로 회색과정을 만들어야 한다고 Deng(1989)이 주장하고, 회색이론을 제안하였다. 이 이론에 따르면 모든 시스템은 모든 것을 알고 있는 흰색시스템, 완전히 모르는 검정색시스템, 완전하게 명확하지 않은 회색시스템 등 3개의 시스템으로 구성된다.
	회색이론에서 제시하는 시스템은?	의사결정과정에는 많은 고려요소가 있어 이들 모든 정보를 고려한다는 것은 불가능하므로 회색과정을 만들어야 한다고 Deng(1989)이 주장하고, 회색이론을 제안하였다. 이 이론에 따르면 모든 시스템은 모든 것을 알고 있는 흰색시스템, 완전히 모르는 검정색시스템, 완전하게 명확하지 않은 회색시스템 등 3개의 시스템으로 구성된다. 이 시스템을 평가하는 회색관계분석(GRA)는 불확실하고 불완전한 자료가 있는 경우에 평가하는 도구로 알려져 있다.

참고문헌 (11)

Cha, S. H. and Noh, C. K.(2016), "The Accidents analysis for safety training in the container terminal", Journal of Navigation and Port Research, Vol. 40, No. 4, pp. 197-205.

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Chan, J. W. K. and Tong, T. K. L.(2007), "Multicriteria material selections and end-of-life product strategy: Grey relational analysis approach", Materials and Design, Vol. 28, pp. 1539-1546.

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Deng, J.(1989), "Introduction to grey system theory", The Journal of Grey Systems, Vol. 1, pp. 1-24.
Keum, J. S., Youn, M. O. and Jang, W. J.(2001), "Assessment of the navigational safety Level in the korean coastal waterway, Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety", Vol. 7, No. 2, pp. 39-48.
Kim, B. H., Park, S. H., Gong, J. M. and Yeo, G. T.(2018), "A Study on the safety factor analysis of bulk cargo handling using fuzzy-AHP : focused on steel cargo", Journal of Digital Convergence Vol. 16. No. 2, pp. 179-188.
Korea Port Logistics Association(2019). Statistics and accident case for port cargo handling, KPLA.
Korea Occupational Safety and Health Agency (2005), Risk evaluation and method for 4M, KOSHA.
Sarraf, F. and Nejad, S. H.(2020), "Improving performance evaluation based on balanced scorecard with grey relational analysis and data envelopment analysis approaches: case study in water and wastewater companies", Evaluation and Program Planning, Vol 79. pp. 1-11.
Saaty, T. L.(1977), "A scaling method for priorities in hierarchical structure", Journal of Mathematical psychology, Vol. 15, No. 3 pp. 234-281.

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Seong, J. Y. and Byun, Y. S.(2016), "A Study on the weights of the condition evaluation of rock slope used in Entropy and AHP Method", Journal of the Korean Society of Safety, Vol. 31, No. 5, pp. 61-66.
USCG(2015), Ports and waterways safety assessment workshop report, Los Angeles/Long Beach, PAWSA.

저자의 다른 논문 :

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].

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