최근 우리나라의 해상에서는 육상과 섬 또는 섬과 섬을 연결하는 해상교량이 건설 중이거나 건설 예정이다. 선박의 통항로에 해상교량이 설치되면 선박통항의 안전성은 당연히 위해가 되지만, 국가 및 지역의 경제발전을 위해서 설치가 불가피한 경우도 있다. 이러한 선박통항 안전성과 지역 경제성 간에 트레이트 오프(trade off) 관계가 있는 해상교량을 설치하기 위해서는, 선박통항 안전성 면에서 고려되어야 할 요소를 해상교통공학적인 측면에서 조사ㆍ검토하고, 그 요소들을 평가하여 교통 흐름을 원활하게 하고 해역의 안전을 보장하기 위한 것이 이 연구의 목적이다. 주교각폭이 넓은 교량을 설치하면 선박의 통항 안전성 측면에서는 유리하겠지만, 지형적인 영향이나 경제성 측면 때문에 충분한 항로폭을 확보할 수 없는 경우도 있을 수 있다. 따라서 이 논문에서는 해상교통류 시뮬레이션 기법을 이용하여 선박통항의 안전성을 확보하기 위한 통항량 규제와 같은 대안을 검토한다.
최근 우리나라의 해상에서는 육상과 섬 또는 섬과 섬을 연결하는 해상교량이 건설 중이거나 건설 예정이다. 선박의 통항로에 해상교량이 설치되면 선박통항의 안전성은 당연히 위해가 되지만, 국가 및 지역의 경제발전을 위해서 설치가 불가피한 경우도 있다. 이러한 선박통항 안전성과 지역 경제성 간에 트레이트 오프(trade off) 관계가 있는 해상교량을 설치하기 위해서는, 선박통항 안전성 면에서 고려되어야 할 요소를 해상교통공학적인 측면에서 조사ㆍ검토하고, 그 요소들을 평가하여 교통 흐름을 원활하게 하고 해역의 안전을 보장하기 위한 것이 이 연구의 목적이다. 주교각폭이 넓은 교량을 설치하면 선박의 통항 안전성 측면에서는 유리하겠지만, 지형적인 영향이나 경제성 측면 때문에 충분한 항로폭을 확보할 수 없는 경우도 있을 수 있다. 따라서 이 논문에서는 해상교통류 시뮬레이션 기법을 이용하여 선박통항의 안전성을 확보하기 위한 통항량 규제와 같은 대안을 검토한다.
Recently, bridge design and／or construction works on marine traffic route are undertaking in Korean waters. Naturally the ship-handling difficulty and hazardous to navigation should be increased when the bridge is constructed on the shipping route. Unfortunately, however, it is impossible or ...
Recently, bridge design and／or construction works on marine traffic route are undertaking in Korean waters. Naturally the ship-handling difficulty and hazardous to navigation should be increased when the bridge is constructed on the shipping route. Unfortunately, however, it is impossible or not desirable to secure wide enough bridge span width due to geographical condition or economic point of view. Therefore this study aims to propose the consideration factors during the bridge design process, and the traffic volume control, speed limit and other alternative measures to secure traffic safety using marine traffic flow simulation technique.
Recently, bridge design and／or construction works on marine traffic route are undertaking in Korean waters. Naturally the ship-handling difficulty and hazardous to navigation should be increased when the bridge is constructed on the shipping route. Unfortunately, however, it is impossible or not desirable to secure wide enough bridge span width due to geographical condition or economic point of view. Therefore this study aims to propose the consideration factors during the bridge design process, and the traffic volume control, speed limit and other alternative measures to secure traffic safety using marine traffic flow simulation technique.
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문제 정의
이러한 선박통항 안전성과 지역 경제성 간에 트레이느 오프(trade off) 관계가 있는 해상교량을 설치하기를 위해서는:, 선박 통항 안전성 면에서 고려되어야 할 요소를 해상교통 공학적인 측면에서 조사 . 검토하고, 그 요소들을 평가하여 교통 흐름을 원활히 하고 안전한 해역을 보장하기 하기 위한 것이 이 연구의 목적이다.
따라서 본 연구에서는 교량을 통항하는 선박의 안전성을 평가하기 위하여 상기 요소들을 평가하고자 한다. 그 첫 번째로 통항 교통량과 선박의 크기를 검토요소로- 주교각폭을 파라메터로하여 평가한다.
따라서 이 논문에서는 해상교통류 시뮬레이션 기법을 이용하여 선박통항의 안전성을 확보하기 위한 통항량 규제와 같은 대안 등을 검토한다. 이 대안의 효과를 검토하기 위하여 환경 스트레스 모델(Kin心o Inoue, 2000)을 적용하여 정량적으로 평가한다.
본 연구에서는 통항로상의 교통류에 대하여 항행 선박 1척 별로 환경스트레스 모델을 적용함으로써 그 해역을 통과하여 소뎔될 때까지 통항 루트상에 있어서 개개의 선박에 어느 정도의 조선 곤란성이 가해지는가를 평가하였다. 즉, 시뮬레이션 평가대상 해역을 항행한 선박을 대상으로 각 선박에 가해진 환경스트레스치의 시계열 데이터를 수집하여, 그 통항로상에 있어서 선박 조종자가 허용할 수 없는 상황 즉 종합 환경스트레스치가 750이상이 가해지는 비율 [P(ESa兰750)]을 구하였다.
본 연구에서는 피항 조선을 고려하지 않은 해상교통류 시뮬레이션을 실시하였다. 이는 각 선박사이의 마주침에 따른 잠재 부하의 크기를 명확하게 하기 위한 것이다.
선박의 통항코에 해상교량이 설치되면 선박통항의 안전성은 당연히 위해가 되지만, 국가 및 지역의 경제발전을 위해서 설치가 불가피한 경우도 있다. 이러한 선박통항 안전성과 지역 경제성 간에 트레이느 오프(trade off) 관계가 있는 해상교량을 설치하기를 위해서는:, 선박 통항 안전성 면에서 고려되어야 할 요소를 해상교통 공학적인 측면에서 조사 . 검토하고, 그 요소들을 평가하여 교통 흐름을 원활히 하고 안전한 해역을 보장하기 하기 위한 것이 이 연구의 목적이다.
가설 설정
2절에서 소형선박의 조선 곤란성 감소 경향은 작지만, 소형선박의 통항량이 많기 때문에 공간적으로 분리함으로써 얻을 수 있은 효과에 대하여 분석하였다. 소형선박의 대상 크기는 항구별로 다소 차이는 있겠지만 본 연구에서는 총톤수 1,000톤 이하의 선박이 측면 보조항로만을 이용하는 것으로 설정하였다.
제안 방법
2) 이미 건설되거나 또는 건설중인 주교각폭과 관련하여 통항 교통량을 공간적으로 분산시키는 방법(교통류 분리제도)을 제시하여 주교각폭의 확장과 동일한 효과를 가지는 것을 정량적으로 평가하였다. 본 연구에서 제시한 방법 중 교통류 분리제도는 완전한 PTMS 지원하에서 가능하리라 사료된다.
방안을 생각할 수 있다. 5.2절에서 소형선박의 조선 곤란성 감소 경향은 작지만, 소형선박의 통항량이 많기 때문에 공간적으로 분리함으로써 얻을 수 있은 효과에 대하여 분석하였다. 소형선박의 대상 크기는 항구별로 다소 차이는 있겠지만 본 연구에서는 총톤수 1,000톤 이하의 선박이 측면 보조항로만을 이용하는 것으로 설정하였다.
① 원침로 좌우 ±90°에서 각 침로별로, 본선의 선수를 그 방향으로 향할 때에 잠재하는 장애물에 대한 충돌 위 험감(SJL)과, 그 방향으로 향할 때에 잠재하는 타 선박 과의 충돌 위험감(SJS)을 비교한다
④ 각 침로별로 구한 위험 가시화까지의 시간적 여유에 대하여 선박조종자가 느끼는 위험의 정도를 설문 조사하여 산출한 회귀식을 이용하여 치환한다.
교량을 항행하는 선박의 크기에 따른 조선 곤란성 정도에 대하여 분석하였다.
교통류 시뮬레이션의 실행에 있어서 목표 발생선박 척수는 1 시간당 10, 20, 30척의 3종류로 하였고 L환산교통량으로 기준화할 때의 표준선의 길이는 70m로 하였다.
위하여 상기 요소들을 평가하고자 한다. 그 첫 번째로 통항 교통량과 선박의 크기를 검토요소로- 주교각폭을 파라메터로하여 평가한다.
선행 연구에서는 본선 주위의 환경이 어느 정도이면 선박조종 자에게 어느 정도의 부하가 가해지는지, 그 부하가 어느 정도이 면 선박조종자가 허용할 수 없는지를 표현하는 지표와 기준은 없었다. 그러나 이 연구에서의 환경스트레스치는 부하수준과 허용관계를 적용하여 환경이 선박조종자에게 가하는 부하의 크기를 정량화하여 환경요소가 조선곤란성에 어느 정도 영향을 주는가를 지표로서 표현하였다. 2) 교통환경스트레스치의 계산법
5와 같이 나타내었다. 그리고 선박의 크기를 소형선(총톤수 20톤~1,000톤), 중형선(총톤수 1,000톤~10, 000톤), 대형선(총톤수 10, 000톤 이상)의 3종류로 나누어 정리하였다.
공간적으로 분리하는 방법을 들 수 있다. 본 연구에서는 Fig. 1의 주교각의 측면 항로(Route 3—Route 4)에 소형선박의 통항이 가능한 수역(예를 들면 인천 제 2연육교)이 존재할 때, 교통류를 분리함으로써의 통항 교통량을 시간적 공간적으로 분리하는 방법을 채용하였다.
평가하여야 한다. 본 연구에서는 그 첫 번째 단계로 통항 교통량과 선박 크기를 검토 요소로 하여 주 교각 폭을 변수로 조선 곤란성 측면에서 선박의 크기별로 평가하였다.
이 모델은 조선환경과 교통환경이 선박조종자의 행동을 제약할 때 선박조종자에게 가해지는 부하의 크기를 행동 제약에 따른 조선 곤란감에 기초하여 정량화하였다.
곤란성이 가해지는가를 평가하였다. 즉, 시뮬레이션 평가대상 해역을 항행한 선박을 대상으로 각 선박에 가해진 환경스트레스치의 시계열 데이터를 수집하여, 그 통항로상에 있어서 선박 조종자가 허용할 수 없는 상황 즉 종합 환경스트레스치가 750이상이 가해지는 비율 [P(ESa兰750)]을 구하였다.
대상 데이터
정규분포로 발생하였다. 선박의 크기 구성과 항행 속력은 현재 교량이 설치되어 있고 많은 선박이 통항하고 있는 일본의 備讚세토해협의 해상교통조사 자료(일본해난방지협회, 1999)를사용하였다. 선박의 길이를 일반화한 L환산교통량을 선박의 크기 구성 비율이 다른 항만에서도 L환산교통량으로 표현할 수 있다는 선행연구(丿F 上欣二 2000)에 의해 우리나라 해역에서도 적용할 수 있다.
선박의 길이를 일반화한 L환산교통량을 선박의 크기 구성 비율이 다른 항만에서도 L환산교통량으로 표현할 수 있다는 선행연구(丿F 上欣二 2000)에 의해 우리나라 해역에서도 적용할 수 있다. 시간당 선박 발생척수는 장래 통항량 증가를 예상하여 시간당 10척, 20척, 30척으로 설정하였다. 선박의 항행 속력에 대하여도 Table 1에 나타낸 각각의 평균과 표준편차를 갖는 정규분포로 통항 선박 의 속력을 설정하였다.
이러한 현실을 반영하여 본 연구에서는 200m~1,000m의 주 교각 폭을 해상교통류 시뮬레이션의 대상 주교각폭으로 설정하였다. 시뮬레이션 대상해역은 항행폭의 길이를 7마일로 설정하였다.
한편 거제도와 가덕도를 연결하는 거가대교의 경우 주교각폭이 230m와 475m로 계획 중이다. 이러한 현실을 반영하여 본 연구에서는 200m~1,000m의 주 교각 폭을 해상교통류 시뮬레이션의 대상 주교각폭으로 설정하였다. 시뮬레이션 대상해역은 항행폭의 길이를 7마일로 설정하였다.
이론/모형
등을 검토한다. 이 대안의 효과를 검토하기 위하여 환경 스트레스 모델(Kin心o Inoue, 2000)을 적용하여 정량적으로 평가한다.
성능/효과
(1) 주교각폭이 좁을수록 선박의 크기에 관계없이 조선 곤란성의 값이 높다.
(1) 통항 교통량이 동일한 경우에, 주교각폭이 넓을 수록 선박 조종자에 가해지는 조선 곤란성은 작다. 예를 들면 시간당 L환산 통항 교통량이 10척일 경우에느 주교각폭 40(而는 [P(ES点 750)] 의 값이 12.
(2) 동일한 주교각폭일 경우 대형선박의 경우가 조선 곤란성이 높고, 조선 곤란성 감소 효과도 높다. 구체적으로 주 교각 폭이 400m일 경우, 대형선박에서 통항 교통량 10척당 [P(ESae750)]S] 20% 감소가, 중형선박에서 15% 감소, 소형선박에서 5% 감소 효과가 있다.
(2) 통항 교통량이 동일한 조건에서는 주교각폭을 확장 변경할 경우의 조선 곤란성의 완화 효과는 주교각폭이 넓은 경우보다 좁은 경우가 주교각폭의 확장 효과가 크다. 예를 들면, L환산 시간당 통항량이 1。척일 경우, 주교각폭이 800m를 1,000m로 확장할 경우는 [P(ESa兰疋叫의 값이 1.
(3) 주교각폭 확장 변경에 의한 조선 곤란성 감소 효과는 통항 교통량이 적을 경우보다 통항 교통량이 많을 경우兀 더욱 효과가 크다. 예를 들면 주교각폭이 400m에서 600m로 확장할 경우는 L환산 통항 교통량 10척에서는 [P(E5a启 750)] 의 값이 약 3%의 감소 효과가 있고, L환산 통항 교통량 20척에서는 [P(ESa兰乃0)]의 값이 약 5%의 감소 효과가 있다.
1) 동일한 교량의 주교각폭에서도 통항 교통량의 증감에 따라 조선 곤란성에는 큰 차이를 보이는 것을 정량적으로 평가할 수 있었다. 그래서 교량 건설시 주교각폭 통항 안전성 평가에는 반드시 통항 교통량을 고려하여야 한다.
즉, 대형선박의 조선 곤란성은 통항 교통량이 증가함에 따라 높아지는 것을 알 수 있고, 주교각폭이 좁을수록 더욱 조선 곤란성이 높아지는 것을 알 수 있다.
후속연구
평가하였다. 본 연구에서 제시한 방법 중 교통류 분리제도는 완전한 PTMS 지원하에서 가능하리라 사료된다.
아울러, 이러한 해상교통류 시뮬레이션에서 재현된 교통 상황 중 가장 위험한 선박 마주침 형태를 선박 조종 시뮬레이터에 적용하여 평가하는 것이 더욱 바람직하리라 생각된다.
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