컨테이너 선박 및 고속선 동과 같이 고속인 선박의 등장으로 해상에서의 평균 통항 선박 속력은 이전보다 더욱 높아지고 있다. 그러나 우리나라의 특정해역으로 지정되어 있는 현행 교통 밀집해역에서의 속력규제는 수십년전의 규정으로 현재의 교통상황에 잘 부합되지 않는 제도라고 사료된다. 특히 그 해역을 항행하고 있는 선박운항자의 주장으로 인천항의 속력규제 폐지, 광양항의 속력규제 완화 등 속력규제에 관하여 논의가 계속되고 있지만 이러한 협수로에서의 속력규제에 대하여 수치화, 정량화한 연구는 드물다. 본 연구에서는 직선항로에서의 통항선박의 흐름을 재현한 후, 선박운항자의 선박운항 부담감을 정량화한 환경스트레스 모델 (ES Model)을 이용하여 속력규제에 대하여 분석하여 최대속력규제의 효과 여부에 대하여 알아보고자 한다.
컨테이너 선박 및 고속선 동과 같이 고속인 선박의 등장으로 해상에서의 평균 통항 선박 속력은 이전보다 더욱 높아지고 있다. 그러나 우리나라의 특정해역으로 지정되어 있는 현행 교통 밀집해역에서의 속력규제는 수십년전의 규정으로 현재의 교통상황에 잘 부합되지 않는 제도라고 사료된다. 특히 그 해역을 항행하고 있는 선박운항자의 주장으로 인천항의 속력규제 폐지, 광양항의 속력규제 완화 등 속력규제에 관하여 논의가 계속되고 있지만 이러한 협수로에서의 속력규제에 대하여 수치화, 정량화한 연구는 드물다. 본 연구에서는 직선항로에서의 통항선박의 흐름을 재현한 후, 선박운항자의 선박운항 부담감을 정량화한 환경스트레스 모델 (ES Model)을 이용하여 속력규제에 대하여 분석하여 최대속력규제의 효과 여부에 대하여 알아보고자 한다.
Recently, vessel's average speed in the sea becomes fast because of the increasing of high-speeds vessel like a container ship and ferry. So, it is considered that speed control in the korean narrow waterway isn't the proper vessel traffic management, now. And, there is a rare paper studied about sp...
Recently, vessel's average speed in the sea becomes fast because of the increasing of high-speeds vessel like a container ship and ferry. So, it is considered that speed control in the korean narrow waterway isn't the proper vessel traffic management, now. And, there is a rare paper studied about speed control quantitatively and numerically, especially speed control is discussing continuously, as abrogation of Incheon Port's speed control and alleviation of Kwangyang Port's speed control a according to navigating mariner's request. After this paper replayed the navigation traffic flow in the straight waterway using marine traffic flow simulation, the Environmental Stress Model is introduced to evaluate difficulty of each vessel's traffic.
Recently, vessel's average speed in the sea becomes fast because of the increasing of high-speeds vessel like a container ship and ferry. So, it is considered that speed control in the korean narrow waterway isn't the proper vessel traffic management, now. And, there is a rare paper studied about speed control quantitatively and numerically, especially speed control is discussing continuously, as abrogation of Incheon Port's speed control and alleviation of Kwangyang Port's speed control a according to navigating mariner's request. After this paper replayed the navigation traffic flow in the straight waterway using marine traffic flow simulation, the Environmental Stress Model is introduced to evaluate difficulty of each vessel's traffic.
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문제 정의
해소하기 위하여 피항동작 과정을 거친다. 이 연구에서는 대상해역에서의 통항에서 선박간 마주치는 경우의 충돌위험에 대한 부담감을 알기 위하여 각 선박이 피항조치를 하지 않는다고 전제한다. 즉 선박간의 마주침이 시작하여 통과할 때까지의 과정에서 본래의 침로로 통항할 때까지 어느 정도의 부하가 가해졌는지를 계산하여 각 마주침에 가해진 잠재적 부하를 정량적으로 표현하기 위하여 피항동작을 고려하지 않은 시뮬레이션을 실시하였다(박, 2005).
이 연구에서는 일정시간당 통항하는 선박의 교통흐름에 대하여 환경스트레스 모델을 적용함으로써 통항하는 선박이 항행함에 있어서 어느 정도의 조선 곤란성이 선박 운항자에 가해지는 가를 평가하였다. 즉, 시뮬레이션 시간동안 항행한 모든 선박을 대상으로 가해진 환경스트레스 값의 시계열 데이터를 수집하여, 선박 운항자가 허용할 수 없는 상황, 즉 환경스트레스 값이 750이상이 가해지는지에 대하여 분석하였다.
2 참조) 안을 통항한 15초 단위의 선박 항적을 시간으로 나누어 계산하였다. 이는 단순한 통항선박척수로 표현하지 않고 시간당 이 해역의 혼잡정도를 시간당 밀도로 표현하고자 함이다.
왜냐하면 선박은 자기가 가고자 하는 목적지에 될 수 있는 한 항법을 어기지 않고 최단 항로를 취하려고 하기 때문이다. 이러한 교통흐름의 패턴 차이로 인한 속력규제의 효과를 분석하고자 한다.
해역의 넓이를 나타내주는 항행폭의 변화 및 해역의 혼잡여부를 나타내는 밀도를 의미하는 발생척수의 변화를 계산상의 파라미터로 설정하여 분석하였다. 이러한 분석을 위하여 이 연구에서는 시뮬레이션에서 발생한 통항 선박의 최대속력을 24ktL15kts—12kts로 변화시켜 발생척수별로 최대속력의 효과를 선박 운항자의 조선 부담감의 변화와 관련하여 알아보기로 한다.
구간을 설정하여 운용하고 있다. 이러한 항행선박에 대한 속력규제는 협수로에서의 사고발생 방지를 위하여 선박을 일정한 속력 이하로 하여 선박 교통흐름을 정류하는 효과를 기대하여 제안된 것이다.
할 것이다. 이런 경우에 선박 운항자의 운항 부담감이 얼마나 변화할 것인가에 대하여 알아보고자 한다. 해역의 넓이를 나타내주는 항행폭의 변화 및 해역의 혼잡여부를 나타내는 밀도를 의미하는 발생척수의 변화를 계산상의 파라미터로 설정하여 분석하였다.
제안 방법
교통흐름의 패턴은 시뮬레이션 시작점으로부터 끝점까지 통항을 자유자재로 할 수 있는 랜덤한 교통흐름과 시작점이 정해지면 시작점과 끝점과의 교통흐름이 평행하게 통항하는 방법인 평행 교통흐름 2가지로 설정하여 시뮬레이션을 수행한다.
3과 같다. 그리고 통항로 상에서 선박 운항자가 허용할 수 없는 상황인 종합환경스트레스치가 750이상이 가해지는 비율을 기초로 최대속력에 따른 분석을 실시하였다. Fig.
이는 각 항만의 특성인 항로의 길이, 항행선박의 교통량, 항행 선박의 크기 등에 의하여 영향을 받을 것으로 예상된다. 본 연구에서는 속력규제의 최대속력이 어느 정도가 되어야 적정한지에 대하여 검토하기 위하여 항로의 길이와 항행선박의 크기는 일정하다는 전제하에서 항행선박의 교통량 및 이 항행선박의 교통 패턴을 파라메터로 하여 항로의 최대속력을 3가지로 설정하였다.
이 모델은 조선환경과 교통환경이 선박조종자의 행동을 제약할 때, 선박조종자에게 가해지는 부하의 크기를 행동 제약에 따른 조선 곤란감에 기초하여 정량화하였다.
환경스트레스 값은 지형이나 시설물 등 조선환경에 기인하는 스트레스의 크기인 「조선환경스트레스 값 (ES value for Land, ES3」, 타 선박에 기인하는 스트레스의 크기인 「교통환경스트레스 값(ES value for Ships, ESs치)」 으로 구성되며, 두 스트레스 값을 종합하여 「종합환경 스트레스 값(Aggregation of ES value, ESaA치)」이라 한다. 이 연구에서는 선박만을 고려하기 때문에 ESs치를 사용한다. 환경스트레스 값과 선박 운항자의 허용기준에 대하여는 참고문헌 (Kinzo Inoue, 2000)에 명시되어 있다.
이 연구에서는 해상교통류 시뮬레이션에서 재현된 통항 선박을 대상으로 환경스트레스 모델을 적용하여 직선항로에서의 방파제 및 타선박의 영향으로 인한 선박운항자의 부담감을 정량적으로 표현한 종합환경 스트레스치가 가해지는 정도를 계산하였다.
이 그림에서 횡축은 평균 플롯팅 수를 나타내고 있다. 이 평균 플롯팅 수는 대상해역을 250m로 나눈 정사각형(Fig.2 참조) 안을 통항한 15초 단위의 선박 항적을 시간으로 나누어 계산하였다. 이는 단순한 통항선박척수로 표현하지 않고 시간당 이 해역의 혼잡정도를 시간당 밀도로 표현하고자 함이다.
이 연구에서는 대상해역에서의 통항에서 선박간 마주치는 경우의 충돌위험에 대한 부담감을 알기 위하여 각 선박이 피항조치를 하지 않는다고 전제한다. 즉 선박간의 마주침이 시작하여 통과할 때까지의 과정에서 본래의 침로로 통항할 때까지 어느 정도의 부하가 가해졌는지를 계산하여 각 마주침에 가해진 잠재적 부하를 정량적으로 표현하기 위하여 피항동작을 고려하지 않은 시뮬레이션을 실시하였다(박, 2005).
평가하였다. 즉, 시뮬레이션 시간동안 항행한 모든 선박을 대상으로 가해진 환경스트레스 값의 시계열 데이터를 수집하여, 선박 운항자가 허용할 수 없는 상황, 즉 환경스트레스 값이 750이상이 가해지는지에 대하여 분석하였다.
지금까지는 랜덤한 교통흐름이 존재할 경우에 대하여 분석하였다.
통항 선박의 속력 중 과연 제한최대속력을 몇 노트로 할 것인가에 대하여 통항교통량 및 항행폭을 파라미터로 하여 해상교통류 시뮬레이션으로 재현된 선박에 대하여 선박운항자의 운항부담감을 정량적으로 수치화한 모델을 이용하여 평가하였다.
이런 경우에 선박 운항자의 운항 부담감이 얼마나 변화할 것인가에 대하여 알아보고자 한다. 해역의 넓이를 나타내주는 항행폭의 변화 및 해역의 혼잡여부를 나타내는 밀도를 의미하는 발생척수의 변화를 계산상의 파라미터로 설정하여 분석하였다. 이러한 분석을 위하여 이 연구에서는 시뮬레이션에서 발생한 통항 선박의 최대속력을 24ktL15kts—12kts로 변화시켜 발생척수별로 최대속력의 효과를 선박 운항자의 조선 부담감의 변화와 관련하여 알아보기로 한다.
대상 데이터
그리고 시뮬레이션에서 통항한 선박 A~C와 같이 선박이 처해진 교통환경에 의한 주위 환경에 따라 종합 환경스트레스치의 변화 상황을 나타내고 있다. 실선으로 나타낸 통항선박 A의 길이는 250m이고, 점선으로 나타낸 통항 선박 B의 길이는 100m, 일점쇄선으로 표현한 통항선박 C의 길이는 50m이다. 통항선박 A 및 B는 선박 운항자가 허용할 수 없는 범위인 환경스트레스치 750을 넘어 가장 높은 수치인 1,000에 도달하는 것을 알 수 있다.
이론/모형
이 연구에서는 항행선박의 속력규제 중 과연 최대속력을 몇 노트로 할 것인가에 초점을 맞추려 한다. 통항하는 선박교통량을 고려하고 해상교통류 시뮬레이션을 이용하여 재현된 선박 흐름에 환경 스트레스 모델(Kinzo Inoue, 2000)을 적용하여 선박 운항자의 운항부담감의 관점에서 정량적으로 해석하여 평가하고자 한다.
성능/효과
(1) 통항척수가 증가할수록 모든 항행 폭에서는 선박운항자의 조선 부담감이 높아지는 것을 알 수 있다. 또한 동일한 통항척수일 경우에서는 항행폭의 증가로 인하여 종합환경 스트레스치가 낮아지는 것을 알 수 있다.
(1) 항행폭이 400m인 경우에는 모든 통항척수에서 최대제한 속력이 15노트가 바람직하고, 1000m의 경우에는 시간당 통항 척수가 20척까지는 15노트, 40척은 12노트가 바람직하다. 그리고 1852m인 경우에는 시간당 통항척수가 10척일때는 15노트, 20척 이상일 때는 12노트가 바람직하다.
(2) 시간당 통항척수가 10척인 경우에는 모든 항행폭에서, 20척인 경우에는 1000m까지, 40척인 경우에는 400m까지는 최대제한 속력이 12노트보다는 15노트가 바람직하다.
(3) 시간당 통항척수가 적은 경우(10척/시간)에는 모든 항행폭에서 최대제한속력이 12노트보다는 15노트가 바람직하다.
(4) 항로폭이 좁은 해역 (400m)의 경우에는 모든 통항척수에서 최대제한속력이 12노트보다는 15노트가 바람직하다.
(5) 랜덤한 교통흐름보다 평행한 교통흐름의 경우가 선박운항자가 허용할 수 없는 범위(ESAN750)의 감소율도 증가하고 선박운항자가 허용할 수 있는 범위(ESAV750)의 증가율도 증가함으로 속력규제의 효과가 전체적으로 뛰어난 것을 알 수 있다.
또한 시간당 통항척수가 40척인 경우에는 항행폭 400m일 경우에는 12kts보다 15kts 속력규제 효과가 뚜렷하지만, 400m를 초과하는 항행폭에서는 12kts 속력규제 효과가 약간 뛰어난 것으로 나타났다. 그리고 항행폭이 아주 넓은 1852m인 경우에는 속력규제의 효과는 극히 미미한 것으로 나타나고 있는 것을 알 수 있다.
4는 항행폭 1, 000m일 경우에 제한최대속력 3종류별로 선박운항자가 허용할 수 없는 범위의 비율과 평균 플롯팅 수와의 관계를 나타내고 있다. 이 그림에서 횡축의 플롯팅 수는 시뮬레이션 실시 후 1시간이 지난 시점에 수집한 결과로 대상해역의 밀도가 증가(시간당 플롯팅 수 50 이상)하면 선박 운항자가 허용할 수 없는 범위의 비율이 증가하는 것을 알 수 있다.
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