환경스트레스 모델을 통한 해양탐사·조사선의 격자형 운항방식과 운항요인 상관관계에 관한 연구 Correlation of Marine Exploration-Survey Vessel Operation Factors and Grid-Type Operation Method through ES Model Analysis원문보기
해양공간 이용 수요와 중요도의 지속적인 증가에 따라 국내에서의 해양탐사 및 해양조사활동이 활발히 수행중이다. 이러한 활동을 위해 운항되는 해양탐사조사선은 목적 및 탐사선박에 따라 특수한 운항패턴을 가지므로 해상교통위험도를 고려한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 해양탐사·조사선의 운항이 해상교통에 미치는 영향을 각 요인별 상관관계로 파악하고자 하였다. 우리나라에서 활동중인 해양탐사·조사선 현황을 파악하였고 일부 해양물리탐사선의 특수한 운항실태를 식별하였다. 운항자부담감의 결과를 비교하기 위해서 운항요인 중 각 2가지를 독립변수로하여 ES Model 기반의 해상교통류시뮬레이션을 수행하였다. 분석결과 교통량, 선박 길이, 속력 순으로 운항자 부담감이 두드러지게 변화하는 것을 확인하였다. 또한 인근 해상교통흐름과 선수방위(침로)가 거의 유사한 운항 침로를 설정할 경우 운항자 부담감이 다소 감소하는 것을 확인하였다. 이에 따라 해양탐사·조사선이 운항계획을 설정할 단계에서 인근 해상교통현황을 파악하여 운항방식에 반영한다면 운항자 부담감을 감소시키는데 기여할 것이다.
해양공간 이용 수요와 중요도의 지속적인 증가에 따라 국내에서의 해양탐사 및 해양조사활동이 활발히 수행중이다. 이러한 활동을 위해 운항되는 해양탐사조사선은 목적 및 탐사선박에 따라 특수한 운항패턴을 가지므로 해상교통위험도를 고려한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 해양탐사·조사선의 운항이 해상교통에 미치는 영향을 각 요인별 상관관계로 파악하고자 하였다. 우리나라에서 활동중인 해양탐사·조사선 현황을 파악하였고 일부 해양물리탐사선의 특수한 운항실태를 식별하였다. 운항자부담감의 결과를 비교하기 위해서 운항요인 중 각 2가지를 독립변수로하여 ES Model 기반의 해상교통류시뮬레이션을 수행하였다. 분석결과 교통량, 선박 길이, 속력 순으로 운항자 부담감이 두드러지게 변화하는 것을 확인하였다. 또한 인근 해상교통흐름과 선수방위(침로)가 거의 유사한 운항 침로를 설정할 경우 운항자 부담감이 다소 감소하는 것을 확인하였다. 이에 따라 해양탐사·조사선이 운항계획을 설정할 단계에서 인근 해상교통현황을 파악하여 운항방식에 반영한다면 운항자 부담감을 감소시키는데 기여할 것이다.
Because of the continuous increase in the demand for and importance of marine space, marine exploration and survey activities are being actively conducted in Korea actively. Because the marine survey vessels used for these activities have special operational patterns depending on the purpose and pro...
Because of the continuous increase in the demand for and importance of marine space, marine exploration and survey activities are being actively conducted in Korea actively. Because the marine survey vessels used for these activities have special operational patterns depending on the purpose and probe vessels, research on maritime traffic risk is required. In this study, an attempt was made to determine the correlation of each factor with the effect of marine exploration and survey vessel operation on maritime traffic. The status of ocean exploration and survey vessels in operation in Korea was identified, as well as the special operational conditions of some of the ocean physical probes. Generally, the number of exploration and survey vessels involved per hour, total vessel length(including exploration equipment), operation, interval distance of exploration as per plan, and marine traffic conditions(traffic volume and speed) can be classified as operating factors. To compare the results of the environmental stress, a maritime traffic flow simulation based on the "ES" Model was performed with each of the identified operating factors as independent variables. The results of the analysis confirmed that the environmental stress significantly changed in the order of traffic volume, ship length and speed. In addition, it was confirmed that the environmental stress is reduced when the operation course is set at an angle with the nearby maritime traffic flow. Accordingly, it can help reduce the operator's burden if the survey vessel operator understands nearby maritime traffic conditions and reflects them in the operation method when setting the operation plan.
Because of the continuous increase in the demand for and importance of marine space, marine exploration and survey activities are being actively conducted in Korea actively. Because the marine survey vessels used for these activities have special operational patterns depending on the purpose and probe vessels, research on maritime traffic risk is required. In this study, an attempt was made to determine the correlation of each factor with the effect of marine exploration and survey vessel operation on maritime traffic. The status of ocean exploration and survey vessels in operation in Korea was identified, as well as the special operational conditions of some of the ocean physical probes. Generally, the number of exploration and survey vessels involved per hour, total vessel length(including exploration equipment), operation, interval distance of exploration as per plan, and marine traffic conditions(traffic volume and speed) can be classified as operating factors. To compare the results of the environmental stress, a maritime traffic flow simulation based on the "ES" Model was performed with each of the identified operating factors as independent variables. The results of the analysis confirmed that the environmental stress significantly changed in the order of traffic volume, ship length and speed. In addition, it was confirmed that the environmental stress is reduced when the operation course is set at an angle with the nearby maritime traffic flow. Accordingly, it can help reduce the operator's burden if the survey vessel operator understands nearby maritime traffic conditions and reflects them in the operation method when setting the operation plan.
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문제 정의
이 연구를 통하여 해양탐사·조사선이 특정한 해역의 탐사활동 시 해상교통위험성을 감소시키기 위한 운항지침을 제공하고자 한다. 더 나아가 이러한 연구가 해상교통안전분야의 안전대책으로 간주되어 활용될 수 있도록 하는 기초 연구 자료로서 활용하고자 한다.
본 연구는 우리나라 해양물리탐사선 및 해양조사선의 운항형식에 따른 운항요인간의 상관관계를 연구하고자 하였다. 이를 위해 선박운항자의 환경스트레스치를 기반으로 한 ES 모델을 통하여 시뮬레이션 평가를 수행하였고 분석 결과는 다음과 같다.
본 연구에서는 국내 해양탐사·조사선 중에서 조사를 위해 특수하게 운항하는 선박을 중점적으로 다루었다.
평가의 지표는 환경스트레스치가 750 이상으로 발생하는 구간이 전체에서 차지하는 비율(Rate of ES over 750(%))로 나타내었다. 이 결과를 각 Case별로 수치화하여 Case에 따라 어떻게 변화하는지 추세를 파악하고자 하였다.
이 연구를 통하여 해양탐사·조사선이 특정한 해역의 탐사활동 시 해상교통위험성을 감소시키기 위한 운항지침을 제공하고자 한다.
제안 방법
±90도의 침로범위의 각 침로각 Δψ별로, 자선의 선수를 그 방향에 향한 때에 잠재하는 호안과 방파제등의 장해물과의 충돌에 대한 위험감과 그 방위에 향한 때의 잠재하는 타선과의 충돌에 대한 위험감과를 서로 비교하여 선박 통항범위에서 운항곤란감을 총계한다.
(2018)은 해저 동력케이블 대상선박 선정을 위해서 운항변수간 유의성을 위험도 수준(Risk level) 매트릭스로 제시한 바 있는데 본 연구에서는 격자운항패턴의 해양탐사·조사선의 운항특성 고려한 통항위험도를 조사·분석하였다.
ES 모델 평가를 위해서 조사선 투입 척수, 선박길이, 인근 해상교통의 교통량과 통항속력을 독립변수로 고려하여 각 변수간의 상관관계를 분석하였다. 해양탐사·조사선의 통항 경로는 동서방향으로 반복 통항하는 형태로 설정하였고 인근 해상교통흐름은 남북으로 통항하는 흐름과 북서남동방향으로 통항하는 흐름으로 각각 설정하였다.
본 장에서는 해양탐사·조사선이 가지는 운항요인을 일반화하여 ES 모델을 기반으로 한 해상교통류 시뮬레이션 평가를 수행하였다.
실제 해양탐사·조사선의 현황과 같이 왕복 흐름 사이 운항간격을 100 m, 500 m, 1,000 m로 구분하여 설정하였다.
앞서 언급한 운항요인을 최소값에서 최대값까지 변화를 주어 모든 경우의 수에 해당하는 Case 평가를 수행하였다. 평가의 지표는 환경스트레스치가 750 이상으로 발생하는 구간이 전체에서 차지하는 비율(Rate of ES over 750(%))로 나타내었다.
본 연구는 우리나라 해양물리탐사선 및 해양조사선의 운항형식에 따른 운항요인간의 상관관계를 연구하고자 하였다. 이를 위해 선박운항자의 환경스트레스치를 기반으로 한 ES 모델을 통하여 시뮬레이션 평가를 수행하였고 분석 결과는 다음과 같다.
해상교통안전진단의 위험도 평가방법인 환경스트레스(Environmental Stress, ES)모델을 사용하여 해양탐사·조사선의 격자형운항방식과 인근 해상교통의 운항요소를 변수로 하여 환경스트레스치의 변화량을 정량적으로 분석하였다.
해양탐사·조사선의 통항 경로는 동서방향으로 반복 통항하는 형태로 설정하였고 인근 해상교통흐름은 남북으로 통항하는 흐름과 북서남동방향으로 통항하는 흐름으로 각각 설정하였다.
대상 데이터
인근 교통흐름의 선박규모 및 출현빈도는 2015년에서 2019년까지 여수·광양항, 목포항, 부산항, 울산항, 인천항의 주요 통항로의 교통조사 결과를 반영하였다.
그리고 인근 교통흐름의 통항량은 1척, 5 척, 10척으로 변화를 주었다. 조사선박의 길이는 10 m, 64 m, 99.8 m로 변화를 주었는데 이는 소형 수로측량선에서부터 국내 해양탐사선의 최대 선박길이까지 검토2한 것이다. 또한 인근 교통흐름의 속력은 5 kts, 10 kts, 15 kts로 변화를 주었는데 이는 조선이 가능한 일반적인 최소 속력부터 국내 무역항 및 지정항로에 규정하고 있는 제한속력 이내로 설정한 것이다.
성능/효과
ES 모델을 기반으로 한 평가에서는 교통량과 선박길이의 통제가 위험도를 관리하는데 효과적인 것으로 나타났다. 이에 따라 조사선이 운항계획을 설정할 단계에서 인근 해상교통현황을 파악하여 조사운항 방식에 반영한다면 운항자 부담감을 의도에 따라 감소시킬 수 있을 것으로 판단된다.
남북방향 및 북서-남동방향평가 모두 조사선의 길이가 99.8 m인 경우에 750 이상의 ES가 전체 10 %를 초과하기 시작하는 것으로 나타났다. 전체적으로 조사선의 길이가 증가할수록 750 이상의 ES가 증가하는 것을 확인하였다.
다른 Case에서는 모두 10 %를 초과하지 않았다. 또한 운항간격이 증가할수록 750 이상의 ES 점유 비율은 감소하는 경향을 보이는 것을 확인하였다.
북서-남동방향 평가의 경우 운항간격이 증가할수록 750 이상의 ES 비율이 감소하는 것을 알 수 있다. 북서-남동방향 500 m 간격일 때 위험도가 100 m의 위험도 보다 약 0.5 % 감소하였고 1,000 m 간격일 때 위험도가 500 m일 때 위험도보다 최대 약 2.4 % 감소하였다.
북서-남동방향평가에서, 인근 해상교통량이 5척인 경우까지 조사선이 시간당 최대 3척까지 투입되어도 750 이상의 ES가 전체 10 %를 초과하지 않는 것으로 나타났지만 인근 해상교통량이 10척인 경우 모든 경우에서 10 %를 초과하는 것으로 나타났다.
8 m일 때이다. 일부 Case를 제외하고 조사선의 운항간격이 증가할수록 운항자 부담감은 전반적인 감소 경향을 가지는 것을 알 수 있었다. 이러한 경향을 조사선박의 길이가 클수록 두드러지지는 차이는 보인다.
8 m인 경우에 750 이상의 ES가 전체 10 %를 초과하기 시작하는 것으로 나타났다. 전체적으로 조사선의 길이가 증가할수록 750 이상의 ES가 증가하는 것을 확인하였다. 북서-남동방향 평가의 경우 운항간격이 증가할수록 750 이상의 ES 비율이 감소하는 것을 알 수 있다.
조사선 투입 척수와 인근 해상교통흐름 통항량간의 변수에서 남북방향 평가 결과가 북서-남동방향 평가에 비하여 운항자 부담감이 높게 나타났다. 이는 조사선의 침로가 인근 해상교통흐름과 평행하게 설정된 것이 원인으로 보인다.
조사선 투입 척수와 인근 해상교통흐름의 통항량, 조사선의 길이 증가할수록 운항자 부담감은 현저하게 증가하는 것을 알 수 있었다. 평가결과 위험도에 가장 크게 영향을 미치는 요인은 교통량, 선박길이, 속력 순으로 확인되었다.
조사선박길이가 99.8 m, 인근 해상교통속력 5 kts, 운항간격 100 m인 시나리오에서 750 이상의 ES가 10 %를 초과하는 것으로 나타났다. 다른 Case에서는 모두 10 %를 초과하지 않았다.
조사선박의 길이가 증가할수록 환경스트레스 평가결과도 증가하는 경향을 확인하였다. 또한 선박길이 99.
조사선박이 10 m에서 99.8 m까지 인근 해상교통량이 시간 당 10척인 경우 750 이상의 ES가 전체 10 %를 초과하는 것으로 나타났다. 이에 더하여 조사선박길이가 99.
평가결과 위험도에 가장 크게 영향을 미치는 요인은 교통량, 선박길이, 속력 순으로 확인되었다. 조우 관계의 발생과 해제시간의 감소측면에서 조사선의 운항 침로가 인근 해상교통 흐름과 평행하게 통항하기보다 비스듬이 운항할 경우 상대적으로 운항자 부담감이 감소한다는 사실을 확인하였다. 다만, 조사선박의 길이가 99.
조사선 투입 척수와 인근 해상교통흐름의 통항량, 조사선의 길이 증가할수록 운항자 부담감은 현저하게 증가하는 것을 알 수 있었다. 평가결과 위험도에 가장 크게 영향을 미치는 요인은 교통량, 선박길이, 속력 순으로 확인되었다. 조우 관계의 발생과 해제시간의 감소측면에서 조사선의 운항 침로가 인근 해상교통 흐름과 평행하게 통항하기보다 비스듬이 운항할 경우 상대적으로 운항자 부담감이 감소한다는 사실을 확인하였다.
후속연구
이를 위한 추가 연구가 필요하다. 더 나아가 해양탐사선 및 조사선 외의 특수한 운항 패턴을 보이는 선박이 운항계획 수립 시 활용할 수 있도록 기준마련도 필요할 것으로 보인다.
본 연구의 한계점으로는 2가지만의 운항요인을 평가하였다는 점이다. 실제로 선박이 통항하는데 해상교통안전에 영향을 주는 상황은 복합적이기 때문에 추후 2가지 이상의 운항 요인의 상관관계를 규명해야 할 것으로 보인다.
본 연구의 한계점으로는 2가지만의 운항요인을 평가하였다는 점이다. 실제로 선박이 통항하는데 해상교통안전에 영향을 주는 상황은 복합적이기 때문에 추후 2가지 이상의 운항 요인의 상관관계를 규명해야 할 것으로 보인다. 이를 위한 추가 연구가 필요하다.
실제로 선박이 통항하는데 해상교통안전에 영향을 주는 상황은 복합적이기 때문에 추후 2가지 이상의 운항 요인의 상관관계를 규명해야 할 것으로 보인다. 이를 위한 추가 연구가 필요하다. 더 나아가 해양탐사선 및 조사선 외의 특수한 운항 패턴을 보이는 선박이 운항계획 수립 시 활용할 수 있도록 기준마련도 필요할 것으로 보인다.
ES 모델을 기반으로 한 평가에서는 교통량과 선박길이의 통제가 위험도를 관리하는데 효과적인 것으로 나타났다. 이에 따라 조사선이 운항계획을 설정할 단계에서 인근 해상교통현황을 파악하여 조사운항 방식에 반영한다면 운항자 부담감을 의도에 따라 감소시킬 수 있을 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
해양탐사선과 일반선박의 차이는?
이러한 탐사활동을 수행하는 해양탐사선의 항행구역은 항만에서 연근해까지 넓은 범위에서 수행된다. 또한 일반 선박과 다르게 단순한 목적지를 향해 항행하지 않고 해역내에서 연구조사의 목적이 있기 때문에 운항방식이 일반적인 선박과는 차이가 있다. 그러므로 해상교통이 빈번한 해역에서 탐사 및 조사 업무를 수행할 경우 해상교통안전에 영향을 줄 수 있다.
물리탐사란?
우리나라는 한국해양과학기술원과 한국지질자원연구원에서 해양물리탐사활동을 활발히 하는 등 해양정책 수요와 중요도에 맞는 연구조사를 수행하고 있다. 물리탐사란 지구 구성물질의 물리학적 성질을 이용하여 지구내부의 지질학적 구조를 규명하는 기술을 일컬으며(Kim, 1987), 해저지질을 탐사하기위해서 관측선에 해양관측기기를 이용할 경우를 해양물리탐사라고 한다. 이러한 탐사활동을 수행하는 해양탐사선의 항행구역은 항만에서 연근해까지 넓은 범위에서 수행된다.
해양물리탐사란 무엇인가?
우리나라는 한국해양과학기술원과 한국지질자원연구원에서 해양물리탐사활동을 활발히 하는 등 해양정책 수요와 중요도에 맞는 연구조사를 수행하고 있다. 물리탐사란 지구 구성물질의 물리학적 성질을 이용하여 지구내부의 지질학적 구조를 규명하는 기술을 일컬으며(Kim, 1987), 해저지질을 탐사하기위해서 관측선에 해양관측기기를 이용할 경우를 해양물리탐사라고 한다. 이러한 탐사활동을 수행하는 해양탐사선의 항행구역은 항만에서 연근해까지 넓은 범위에서 수행된다.
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