연근해에서의 선박 전복사고는 소형 어선에서 많이 발생한다. 소형 어선의 전복사고를 예방하기 위해서는 초기설계 단계에서 부터 복원성을 평가하는 것이 매우 중요하다. 하지만 초기설계 단계에서 확보할 수 있는 정보는 제한적이어서 신뢰성 있는 복원성을 평 가하는 데 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 초기설계 단계에서 추정할 수 있는 KM, KG, 트림을 활용하여 소형 어선의 횡메타센터(GM) 를 추정하고, 표준어선형의 안전성 평가 기준에서 제시된 최소횡메타센터(GMmin)와의 차이를 비교하여 복원성을 평가하는 방안을 제안 하였다. 한국해양안전교통공단에서 제공하는 복원성 평가프로그램인 K-SHIP을 사용한 Hydrostatics 특성 계산에서 요구되는 트림을 도출하 기 위해 상용 CFD 프로그램인 STAR-CCM+를 이용하여 어선 선형에 따른 초기 상태 트림을 추정하였으며, K-SHIP을 사용하여 어선 선형 에 대한 Hydrostatics 특성을 계산하여 GM을 추정하였다. 그리고 GM과 GMmin의 비교를 통해 만재출항상태의 복원성을 비교하였다. 실적 선을 기준선으로 선정하여 본 연구에서 제안한 복원성 평가 방안을 적용해 복원성을 평가하고 그 타당성을 검증하였다. 결과적으로 4.99 톤 어선의 대표적인 선형과 이를 활용해 도출한 모듈 선형 9개의 복원성을 평가하였고, 이중 상대적으로 복원성이 우수한 선형을 선정하 였다.

최근 5년간 발생한 해양사고를 분석한 결과, 소형선박은 전체 좌초사고의 77.0 %를 차지하고, 인명사상도 66.1%로서 매우 높았 다. 목포지방해양안전심판원은 2021년 72건을 재결하였고, 이중 좌초사건은 10건이었다. 그리고 좌초사건 중 8건은 소형어선에서 발생하 였다. 본 논문은 2021년 목포지방해양안전심판원에서 재결하였던 소형어선에서 발생한 8건의 좌초사고에 대해 분석하였다. 이 소형어선 의 좌초사고는 맑은 날씨에 시정이 2~4마일로 양호하고, 파고 1미터 이내로 양호한 해상상태에서 발생한 것을 파악되었다. 그리고 좌초사 고의 주요 원인은 피로에 따른 졸음 운항, 경계 소홀, 선위확인 소홀, GPS Plotter 과신, 해도도식 및 조석간만의 차에 대한 이해부족 등인 것으로 나타났다. 이에 소형어선의 좌초사고 저감을 위해 다음의 방안을 제시하였다. 첫째, 갑판부 항해당직 부원교육을 이수한 선원이 선장을 보좌하도록 하여야 한다. 둘째, 졸음 방지용 경보장치는 조타실에 설치하여야 한다. 셋째, GPS Plotter의 성능기준과 최신화를 위해 제도는 마련되어야 한다. 마지막으로, 소형어선 선장은 주기적으로 해도도식과 기초 지문항법을 숙지할 수 있도록 교육을 받아야 한다.

최근 10년간 국내에서 발생한 해양사고현황에 따르면, 총톤수 10톤 미만의 소형어선이 차지하는 비중은 전체 해양사고 중 47.51%로 높게 확인되었다. 또한 해양사고의 증가추세 역시 다른 선종/크기(총톤수)에 비해 매우 가파르게 증가하고 있어 이에 대한 대책마련이 시급한 실정이다. 한국해양교통안전공단에서는 소형어선의 선박검사제도 개선방안으로 자체검사제도의 도입을 제안한 바 있으며, 해양수산부에서는 최근 비대면 검사방법의 도입을 위해 ‘원격방식에 의한 선박검사 지침’을 마련하여 시행하였다. 본 연구에 서는 소형어선의 해양사고 감소 방안으로서 자체검사승인제도를 제시하고, 원격방식의 선박검사제도의 정형화 방안마련을 위해 모바 일 애플리케이션을 개발하여 실효성을 분석하였다. 그 결과 어선소유자의 자발적인 안전관리를 유도하기 위한 자체검사승인제도의 도 입과 함께 모바일 애플리케이션 기반 선박검사제도 도입의 필요성이 확인되었으며, 자체검사승인제도는 선박소유자의 안전의식을 고 취시켜 해양사고 감소에 대한 실효성이 있음을 확인하였다.

본 연구는 최근 해양사고가 점차 증가하고 있는 10톤 미만 소형어선의 규칙파 중 운동응답 특성에 대하여 수치해석을 통하여 분석하였다. 10톤 미만의 소형선박들을 크기별로 구분하여 해양사고 분석에 이용되고 있기 때문에 본 연구에서도 서로 다른 크기의 소형 어선 3척을 대상으로 운동응답 해석을 이행하였다. 선수파인 경우 장파장 영역에서 속력이 높아질수록 상하동요 및 종동요 응답도 커지고 있는 현상을 확인하였다. 가장 작은 3톤급 어선의 운동응답이 다른 크기의 어선보다 더 크게 나타나는 특성을 보여주었다. 선수사파 상태에서의 횡동요 운동은, 선박의 크기와 관계없이 점차 속력이 높아질수록 운동응답의 최대값이 장파장 영역으로 이동되는 특성을 확인할 수 있었다. 선수사파와 횡파에서 3척의 소형어선 모두 속력이 가장 높은 15노트에서 횡동요 운동이 가장 크게 나타나는 것을 알 수 있었다. 선수파 및 선수사파를 받으면서 항행할 경우 속력을 낮추는 것이 종운동과 횡운동 영향을 감소시킬수 있는 방법이라고 보여진다. 횡파에 의한 횡동요는 속력 및 선박의 크기와 관계없이 특정 파장에서만 급격히 커지는 경향을 보여 주었다. 전진속력이 있을 경우 선수 사파에 비해서 선미사파에서의 확연한 횡동요 감소 현상을 확인할 수 있었다. 선박의 크기 및 속력에 따라 선체운동응답의 최대값이 나타나는 특정 영역이 있으므로 이 운동 영향을 최소화 시킬 수 있는 운항방법이 고려되어 실행되어야 한다.

4차 산업혁명시대에 해운산업에서는 자율운항 선박의 출현이 예상되고 있다. 이와 관련된 충돌회피 시스템 연구는 활발하지만 대부분 상선을 중심으로 추진되고 있다. 자율운항 선박이 조우하게 될 모든 선박을 고려하였을 때 어선과의 충돌회피 시스템 연구 또한 반드시 필요하다. 본 연구에서는 어선의 점용면적(Ship’s domain) 반영한 충돌회피 모델의 연구를 위하여 부산항과 인근 해역의 중·소형 어선과 모든 선박과의 통항 이격거리를 조사하였다. 통항량이 가장 많은 기간의 AIS 데이터 중에서 조우관계에 있는 어선과 모든 선박간 상대위치를 원형산포도로 나타내었고, 이를 대상선박으로부터 방위별 평균 이격거리 및 최다 통항 이격거리로 분석하였다. 분석 결과, 어선의 속력이 증가할수록 평균 이격거리는 방위별 4L에서 8L 정도로 증가하였고, 선박 길이가 증가할수록 10L 이상이던 평균 이격거리가 약 6L 정도로 감소하는 경향이 나타났다. 추후 어선의 점용면적 일반화를 통한 충돌회피 모델에 연구에 본 기초결과가 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

2016년 3월 6.67톤 어선이 크레인 작업을 하던 중 복원성 상실로 인한 전복 사고가 발생하였다. 전복은 충돌, 접촉, 좌초, 화재 및 폭발의 결과로 발생한 사고는 제외하고 선박이 뒤집힌 것을 말한다. 지난 9년동안(2010-2018), 전복 사고는 전체 해양사고의 2.34%를 차 지하고 있으며 증가와 감소를 반복하고 있다. 10톤 미만 소형어선의 주된 전복사고 원인은 부적절한 선적에 따른 복원성 상실이다. 어선 법에 따르면 소형 어선은 복원성과 1톤 미만 제한 하중 크레인에 대해서 복원성과 예비검사를 면제해 주고 있다. 본 연구는 고성에서 발 생한 소형 어선의 전복 사고 재결서의 원인으로 언급된 사항 중 크레인 증량에 따른 복원 모멘트 감소에 대해 실제 제원이 비슷한 어선 을 모델링하여 이를 통해 사고 전·후의 어선 상태를 가상하여 복원성을 비교하였다. 그 결과 기존 보다 무거운 크레인으로의 교체 시에는 복원 모멘트 감소와 현단몰입각의 감소로 전복의 위험성이 증가되었다. 표준재화 상태에서는 입·출항시 보다는 어로 활동을 하고 있는 상황에서의 복원 모멘트가 감소되는 것을 확인하였다.

대한민국 정부는 해양사고 예방 및 해양안전 확보를 위해 지속적으로 법제도를 개선하고 있다. 그럼에도 불구하고 최근 해양사고는 계속적으로 증가하고 있어, 그동안 정부의 해양안전관련 법제도 개선방안 실효성은 미흡했음을 시사하고 있다. 최근 해양사고의 발생현황을 살펴보면, 전체 해양사고 건수 중 총톤수 10톤 미만의 소형어선이 차지하는 비중은 5년(’13~’17년)평균의 44.9%를 차지하고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 해양사고 비중이 높은 소형어선의 해양안전 확보방안을 모색하기 위해, 관련 국내외 법제도의 현황과 특징을 조사 및 분석하였다. 그 결과, 국내 소형어선 관련 법제도는 어선과 비어선의 관련법이 통합(’97)되고 분법(’09)된 이력에 따라 접목교잡(接木交雜)의 현상을 보이고 있으며, 제도의 개선방안은 안전설비의 비치강화라는 단편적인 개선만 이루어 졌다는 문제점이 식별되었다. 또한, 해외 관련 법제도에서는 어선 소유자 및 운항자의 책임강화 및 자율검사제도 도입 등의 특징이 확인되었다. 본 연구에서는 이를 바탕으로 국내 해양안전 확보를 위해 실효성 있는 소형어선 법제도 개선방안을 제시하였다.

Marine casualties of small fishing vessels (SFV) of less than 20 tons are frequent in Korea. The analysis was conducted to identify the cause and then prepared reduction plan using the marine casualty statistics of fishing vessels for the last five years from 2012 to 2016 by the Korean Maritime Safety Tribunal to reduce the marine casualties of SFV. According to the analysis of the type of whole vessels occurring marine casualty, fishing vessels accounted for an average 68.0 %; moreover, except for 2014 when M/V SEWOL ferry capsizing occurred, the rate of death and missing due to marine casualties occurred from 68.3 % to 91.2 % in fishing vessels, and an average 79.5 % was found to be urgent need of a measure. Marine casualties occurrence depending on the gross tonnage of fishing vessel was found that the most occurred at less than 5 tons, followed by the order of 5 to 10 tons or less. However, crews who boarded on SFV do not have any training program for them, except for the fishing safety training of fisher who carry out fishing for shipowners and crew of the coastal and offshore fishing vessel in accordance with the safety regulations for fishing vessels in the Fisheries Cooperative Association. Therefore, it is necessary to revise the training program so as to improve the preventive action and then emergency response including the fishing safety compliance with each fishery, safe navigation, machinery inspection and emergency response. Also, an SFV of less than 5 tons of 56,000 vessels is boarded by unqualified fishers. It would also be possible to consider subdividing small boat operator’s certificate to enhance their qualifications. It is expected that marine casualties of SFV will be reduced if active efforts are made to improve the safety consciousness of fisher and shipowners as well as the reorganization of fishing safety training and the small boat operator’s certificate system.

본 연구에서는 소형어선 및 예인선단의 해양사고 사례를 통해 선박의 규정된 등화 및 형상물로 오인할 수 있거나 그들의 특성식별을 방해하는 등화 및 형상물 또는 적절한 경계(警戒)를 방해하는 등화 및 형상물의 문제점을 살펴보았다. 그리고 다음과 같이 선박의 등화 및 형상물에 관한 규칙을 규정하고 있는 국내법의 개정 필요성을 제시하고자 한다. 먼저「총톤수 10톤 미만 소형어선의 구조 및 설비기준」은 소형어선이 「국제해상충돌예방규칙」제26조 및「해사안전법」제84조에서 규정하고 있는 “어로에 종사하고 있는 선박”이 표시하여야 하는 등화 및 형상물을 비치하도록 개정하여야 한다. 둘째 소형어선의 항해등 및 레이더반사기에 관한 면제 규칙을 규정하고 있는「어선설비기준」은「해사안전법」제20조의 규정을 충족하도록 개정하여야 한다. 셋째 「해사안전법」제2조에서 규정하고 있는 “예인선열”의 정의는 「국제해상충돌예방규칙」제24조의 규정을 충족하도록 개정하여야 한다. 또한 모든 항해사에게 해양사고 예방을 위하여 적절한 등화 및 형상물 표시의 중요성을 강조하고자 한다.

본 연구에서는 해상에서의 저체온증 사망위험을 감소시키기 위해, 배의 길이 20미터 미만의 우리나라 소형어선에 비치하기 적합한 구명뗏목의 성능기준을 제안했다. 우리나라에는 소형어선용 구명뗏목이 사용되고 있지 않으며 관련 성능기준도 없다. 국내외 및 국제표준의 성능기준을 비교하고, 외국산 구명뗏목 및 본 연구로 개발된 가방형 시제품(2·4인승)의 성능 평가결과를 분석했다. 그 결과, 근해어선의 구명뗏목에는 ISO 9650-1 기준을 적용하고, 연안어선의 구명뗏목에는 ISO 9650-2보다 기준을 낮추어 적용하는 것이 적절할 것으로 판단된다.

소형어선 검사제도와 관련하여 최근에 정부에서는 선박검사대상에 제외되었던 선외기등 총톤수 2톤 미만의 선박(이하 소형어선)에 대하여 선박안전법 적용대상으로 확대하여 어민들의 안정적인 조업활동을 지원하여야 한다는 근거하에 선박안전법 개정(제3조)에 관한 입법이 추진중에 있다. 소형어선의 검사여부 문제에 대해 어선의 안전확보 차원에서 검사를 해야 된다는 측면과 영세민과 노년층으로 현행 검사비 및 검사수수료의 비용 부담 및 어선검사를 받는데 소요되는 많은 시간 등의 문제로 종전과 같이 검사대상에서 제외되어야 한다고 주장하고 있다. 이러한 상반된 의견에 대한 대안으로 영세어민의 생업에 사용하거나 소형어선에 대한 검사는 원칙적으로 선박의 소유 또는 사용자가 자발적으로 수행하여야 하며 행정적인 규제는 이러한 목적 달성을 위한 최소한의 정책수단으로 제한되는 것이 바람직한 것으로 나타났다. 또한, 주요 수산국들 처럼 우리나라도 소형어선 검사를 위한 다양한 프로그램개발이 필요하다. 특히, 소형어선에 대한 검사를 실시하는 경우, 어선검사료 정부 지원, 최소한의 안전확보 검사, 어선건조시 검사, 검사기간을 연장하는 방안을 고려하여 정책을 추진할 필요가 있는 것으로 파악되었다.

연근해 소형 어선에 널리 탑재되어 있는 소형 레이더 장치에 radar target extractor를 인터페이스하여 레이더 선호를 수록, 처리 및 해석하기 위한 PC based radar system 을 구축하고, cell averaging CFAR 처리장치를 통해 실제의 레이더 echo 신호를 처리하여 오경보 확률의 설정치 변화에 따른 echo영상의 변화패턴을 레이더 스코프상에서 직접 비교, 분석한 결과 및 레이더 영상신호의 음영구역의 발생대역폭을 추정한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 레이더 선호의 해석을 통해 추출된 표적의 운동벡터 및 방위, 거리, 속력, CPA, TCPA 등과 같은 ARPA 정보를 실시간으로 이동 궤적과 함께 PC 모니터상에 구현하고 있기 때문에 소형 레이더 시스템에 이 장치를 부착하면 저가의 비용으로써 ARPA 정보의 취득이 기능하다. 2. ideal threshold 에 의한 표적검출성능을 개선시키기 위해 cell averaging CFAR processor 의 CUT전후에 각각 3 개의 guard cell과 이 cell의 좌.우측에 각각 20개씩, 총 40개의의 reference cell를 설치하여 레이더의 video 신호를 입벽한 후, 오경보 확률 10-0.25/∼10-1.0/의 범위에 대하여 설정치를 점차증가시켜 갈 때, 레이더 영상신호는 10-0.75/ 의 설정치에서 가장 양호한 clutter 제거효과를 나타내었다. 3. 레이더 스코프상에서 영상신호를 관찰하면서 cell averaging CFAR 의 오경보 확률을 적정하게 제어하면 지금까지의 ideal threshold level 에 의한 잡음억제기법에서 나타나는 선박영상의 과도한 레벨약화현상을 보완할 수 있을 것으로 판단한다. 4. 부산 용호만에 정박중인 예인선의 레이더 신호를 해석하여 영상의 음영패턴과 음영 대역폭을 추정한 결과, 예인선의 유효높이는 약 1.2 m 이었고, 이들 음영효과의 정량적 해석을 통한 해상표적의 형상정보는 향후 3차원 레이더 영상을 구현하는 데 그 기초자료가 될 것으로 판단된다.

레이더 정보의 수록 및 정량적 해석을 위한 시도로써 타선의 위치정보를 자선의 전자해도 및 radar 화변상에 모니터링하여 두 선박의 간격을 측정할 수 있는 양선거리측정시스템과 ARPA radar가 탐지한 표적의 추적정보를 자선의 전자해도 화면상에 실시간으로 모니터링하기 위한 시스템을 구축함과 동시에 이들 레이더 정보를 필요에 따라 수록 및 재생할 수 있는 레이더 정보수록 및 해석 시스템을 개발하고, 실용화 실험을 행한 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 목포 인근해역에서 레이더 신호를 수록하고, 이 레이더 영상에 위치발생시뮬레이터에 의해 생성한 타선 위치를 RS232C interface를 통해 전송 및 중첩시켜 타선의 위치를 추적하면서 실시간으로 본선과 타선의 양선 간격을 산출한 결과, 양선 거리 및 방위의 실시간 측정이 가능하여 이 시스템을 양선 거리계로써 활용할 수 있음이 입증되었다. (2) 타선의 레이더 신호를 수신한 후, α-β tracker를 이용하여 타선 영상의 중심 위치를 실시간으로 추적하면서 침로, 속력, 방위, 거리 등을 예측한 결과, 매우 안정된 평활화 추정치를 얻을 수 있었다. (3) ARPA 시뮬레이터를 이용하여 표적의 추적정보를 TTM sentence 등으로써 생성한 후, 이 코드를 전자해도상에 전송 및 중첩 표시시킨 결과, 추적표적의 위치, 속력, 침로, 방위, 거리 등의 추적정보의 실시간 모니터링이 안정적으로 실현된 바, 선내의 여러 장소에서 ARPA 정보를 공유하기 위한 멀티 모니터링 장치의 개발이 기대된다.