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해양환경안전학회지 KCI 등재 Journal of the Korean Society of Marine Environment and Safety

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권호

Vol.18 No.5 (2012년 10월) 16

1.
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동해 영덕 연안의 저염수를 보기 위하여 지난 2010년 격월별(2월 23일, 4월 6일, 6월 8일, 8월 19일, 10월 6일, 12월 20일)로 20개의 정점에서 CTD 관측을 수행하였다. 혼합층은 여름에 약 10 m 깊이로 얕았으며, 겨울에 약 20 m 깊이에서부터 저층까지 혼합층을 나타내었다. 연중 5℃ 이하의 찬 물이 수온 약층 이심을 점하고 있었다. 염분 약층은 8월에는 깊이 20 m에, 10월에는 깊이 40 m에 분포하였으며 연중 가장 뚜렷하였다. 뚜렷한 저염수는 10월에 깊이 10 m에서 나타났는데, 10월에 강수량-증발량의 값이 음을 보였다, 이것은 10월에 영덕 연안에서 나타나는 저염수가 이류되어 온 것임을 시사하였다. 동해의 영덕 연안에서 나타나는 저염수는 동한 난류가 주요한 역할을 하는 것으로 보여진다.
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2.
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본 연구에서는 3차원수치파동수조에 규칙파뿐만 아니라 안정적인 불규칙파가 조파될 수 있는 새로운 조파시스템 3D-NIT(3-Dimensional Numerical Irregular wave Tank)모델을 제안한다. 그의 타당성을 검증하기 위하여 1) 조파지점에서 계산파형과 목표파형을 비교 검토하고, 2) 경사수심역에 설치된 호안구조물을 대상으로 산정된 기존 월파량에 대한 실험치와 비교 검토하며, 3) 연직원주 구조물에 작용하는 파력 및 구조물에 의한 파랑변형의 해석에 적용하여 기존의 수치 및 수리실험결과와 비교한다. 이상의 결과를 기초로 3D-NIT모델을 경사수심역에 설치된 원주구조물에 작용하는 쇄파력의 해석에 적용하여 입사파고, 구조물의 이격거리 등에 따른 작용쇄파력의 특성을 규명하고, 더불어 국내현장의 특수방파제에 적용하여 반사율, 월파량 등을 검토하였다. 그 결과 본 연구에서 제안하는 3D-NIT모델을 이용한 수치실험결과는 기존의 수리모형실험을 잘 재현하고 있음을 확인하였고 복잡한 형상을 갖는 해안구조물의 해석에 적용할 수 있음이 확인되었다.
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3.
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PAHs(다환방향족탄화수소) 화합물은 연안역과 하구역에서 도시화와 산업활동 중 연소에 의하여 발생되어 주로 대기와 하천을 통하여 유입된다. 본 연구는 울산만으로 유입되는 하천과 하수처리장 배출수에서 PAHs 화합물의 분포특성을 평가하기 위해 2008년 갈수기인 6월과 풍수기인 8월에 수행되었다. 분석하기 위한 수시료는 울산만으로 유입되는 주요 8개 하천과 용연 하수처리장에서 채취하였다. 용존 PAHs 화합물의 농도범위와 평균값은 갈수기에 10.30~87.88(평균 39.39) ng/L, 풍수기에 10.30~69.57(평균 24.37) ng/L를 나타내었다. 용존 PAHs 화합물의 농도분포는 도심과 산업지역을 흐르는 궁천천에서 높은 값을 나타내었다. 용존 PAHs 화합물의 유입부하량 범위와 평균은 갈수기에 0.04~8.27(평균 2.05) g/day, 풍수기에는 0.03~4.77(평균 1.61) g/day로 산정되었다. 유입부하량은 많은 유량과 도시 활동의 영향을 크게 받는 태화강에서 가장 많은 양을 나타내었다. PAHs 화합물의 조성 형태는 고분자량 PAHs 화합물보다는 저분자량 PAHs 화합물이 대부분을 차지하는 경향을 보였다. 이러한 결과는 PAHs 화합물의 물리화학적 성질에 의한 것으로 다른 연구와 유사하게 나타났다. 본 연구에서 용존 PAHs 화합물의 농도는 다른 연구들의 결과보다 낮은 농도로 나타나 울산연안의 하천에서 PAHs 화합물의 오염정도가 심각하지 않은 것으로 나타났다.
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4.
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본 연구는 현재 지방자치단체에서 개발 예정중인 마리나와 관련하여 우리나라에 필요한 마리나의 적정수요와 마리나 개발시 입지의 중요도를 심층적으로 분석한 후 정부 및 각 지방자치단체에게 연구의 결과를 제공하고자 하는데 목적을 두며 연구의 결론은 다음과 같다. 첫째, 국내의 마리나 개발 시 적정 수요는 대략적으로 49개 정도로 나타났다. 자세하게 언급하면 지역을 광역권으로 구분한 후, 마리나를 구간별로 네트워크화시켜 연안역 마리나의 개념으로 개발을 하여야 하며, 반드시 대형, 중형, 소형 마리나의 구분을 하여야 한다. 권역별로 10개는 대형(리조트형)마리나를 수도권(2), 충청권(1), 전라권(2), 경상도(3), 강원권(1), 제주권(1) 등에 개발하고, 17개는 중형(레포츠형)마리나를 수도권(3), 충청권(2), 전라권(2), 경상권(6), 강원권(2), 제주권(2) 등에 개발을 하여야 한다. 그리고 22개의 소형(지역 거점형)마리나는 수도권(2), 충청권(1), 전라권(6), 경상권(9), 강원권(2), 제주권(2) 등에 개발해야 한다. 둘째, 국내에 적합한 마리나 개발 입지의 중요도는 마리나 관련 전문가 그룹이 제시한 5개(접근성, 시장성, 이용성, 타당성, 자연환경)요인을 대상으로 종합적인 중요도를 분석한 결과 1순위는 이용성으로 나타났고, 2순위는 접근성, 3순위는 자연환경, 4순위는 시장성, 5순위는 타당성 요인으로 나타났다.
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5.
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잠재적인 해양사고의 위해요소 제거를 통한 중대 해양사고를 예방하기 위하여 해상교통안전진단제도가 2009년 도입 시행되었다. 법 도입 이후 초기 시행과정에서 현행 안전진단제도의 대상사업의 범위, 수행방법 등 법 제도적인 측면뿐 아니라, 진단항목별 세부적 기술기준의 개선 보완 필요성이 대두하였는데, 그 중 해상교통혼잡도 평가는 해상교통현황 측정항목으로 모든 안전진단의 필수진단항목으로 설정되어 수행되었으나, 평가과정에서 선박의 대형화 및 고속화 추세를 반영하지 못하는 것으로 분석되었다. 이에 본 연구에서는 그동안 해상교통안전진단을 통해 수행된 해상교통혼잡도 평가현황 분석 및 관련 전문가 의견수렴을 통한 현행 진단기술기준의 문제점을 도출하여 혼잡도 평가명칭의 변경, 실용교통용량 표준화 및 선택적 진단항목으로의 평가 변경 등 제도개선을 위한 해상교통혼잡도 평가 기술기준(안)을 제시하였다.
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6.
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해상에서 제한속력은 항만 정온도(Calmness) 유지와 원활한 교통흐름 유도, 해양사고 방지에 목적이 있다. 우리나라는 현재 19개 항만에서 제한속력을 지정하여 사용 중에 있으나, 제한속력 적절성과 설정 기준에 대하여 문제가 제기되고 있다. 본 연구는 현재 시행중인 제한속력에 대한 검토와 제한속력 설정 기준과 표준 모델 개발의 필요성을 확인하기 위한 기초 연구로서, 우리나라 항만과 접근수로에 대한 제한속력과 선박 통항 실태를 조사 분석하였다. 조사 분석 결과 전체 평균 48 %의 위반율을 보이고 있었으며 여객선과 5.000톤 이상의 중 대형 선박에서 위반율이 높았다. 또한 평균속력이 제한속력 보다 높은 지역이 있었으며 선박간의 속력 편차도 4.2-5.2노트로 조사되었다. 평균속력과 속력 편차가 높은 항만일수록 해양사고율도 높았다. 따라서 선박 통항속력 관리에 대한 제도적 검토와 개선이 필요한 실정이다.
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7.
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해상교통환경의 위험도를 평가하기 위한 기술로는 대표적으로 FSA, PAWSA, IWRAP 등이 있으며, 이러한 기술의 개발을 위해서는 해상교통환경에 적합한 위험요소를 선정하고 이에 대한 평가기준이 마련되어야 한다. 기존 기술에서 위험도는 사고의 출현빈도와 이로 인한 영향의 곱으로 정의되어 이에 따라 사고의 출현빈도 및 영향에 해당되는 위험요소들이 각각 구분되어 선정되고 있었다. 그러나, 본 연구는 각 위험요소에 요소별 출현빈도와 영향을 포함하여 이들의 합으로 위험도를 정의함으로써 기존 기술에서 사고의 영향에 해당되었던 위험요소들을 제외하는 한편, 위험요소 분류체계에 관한 기존 연구의 사례 검토를 통하여 위험도를 구성하는 위험요소를 20가지로 추출한 후 유사한 성격에 따라 5가지 카테고리로 분류하였다. 또한, 선정된 각 위험요소에 대하여 관련 통계자료 등을 이용 실용적으로 용이하게 평가할 수 있는 기준을 제시하여, 향후 국내 해상교통환경에 적합한 위험도 평가모델의 개발을 위한 기초를 마련하였다.
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모래운반선은 호퍼도어를 갖는 경우 제한된 범위내에서 창구덮개의 설치를 면제 받을 수 있으나, 현재 국내에는 호퍼도어를 갖고 있는 선박이 단 한척도 없어 창구덮개를 면제받는 선박이 없는 실정이다. 따라서 모래운반선의 창구덮개 관련 현행 규정의 검토와 사고사례 조사 그리고 현재 운항하고 있는 모래운반선에 대한 설비현황, 복원성능 및 내항성능 평가를 통하여 모래운반선에 대한 창구덮개 면제 조건을 검토하였다. 그 결과, 모래운반선의 경우 창구덮개를 면제 받기 위해서는 화물창의 크기를 조정하여 모래를 화물창 상단부까지 가득 싣더라도 흘수가 만재흘수선을 넘지 않도록 하고, 적절한 풍우밀 조치를 취함으로써 충분한 예비 부력과 복원력 확보가 요구된다. 또한, 배수펌프의 용량은 화물창의 액상상태인 모래를 1시간 이내에 소성상태가 될 수 있도록 배수하기에 충분한 용량이어야 하며, 모든 운항상태에서 작동 가능하여야 한다. 본 연구는 모래운반선의 작업 특성상 창구덮개의 설치작업이 현실적으로 상당히 어렵고, 특히 기상악화시 인명사고로 이어질 수 있는 현실적인 문제점을 항해안전과 관련된 시설기준을 보다 강화함으로써 개선한 것이다.
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해상에서 위법행위를 한 외국선박의 단속과 관련하여 자국의 형사관할권을 영역 외까지 확대하는 것은 많은 국가의 관심사이다. 국제 해상테러와 해적행위의 단속에 있어 영해 외 해역에서 자국의 형사관할권을 행사하는 문제도 새로이 주목을 받고 있다. 미국과 일본의 경우 국경에서의 혐의자 또는 혐의선박에 대한 수색과 관련하여 일반적인 형사소송법상의 강제처분의 요건과는 다른 완화된 요건을 기초로 하는 수색권을 인정하려 하기도 한다. 이러한 시도는 모두 자국의 영역 외 또는 국경에서 자국의 관할권 행사를 강화하여 자국의 이익을 수호하려는 움직임들이다. 본 논문은 이러한 최근의 변화되고 있는 국제적인 동향에 대한 고찰을 통해 영해 외 해역에서 우리 형사관할권의 영역적 한계와 범위의 확대 문제에 대하여 실체법과 절차법의 측면에서 고찰하고 효율적인 형사관할권 행사 방안에 대해서 논하고 있다. 더불어 최근 입법된 해양경비법의 내용을 해양검문검색과 추적 및 나포에 관한 규정을 중심으로 관련하여 고찰하였다.
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10.
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이 연구에서는 정사각 단면을 갖는 덕트 내부에 원심력의 영향을 받는 유동의 천이특성을 실험 및 수치적으로 규명하였다. 실험적 연구로서 레이저도플러 속도계를 이용하여 축방향속도를 측정하였고, 상용소프트웨어인 플루언트를 이용한 전산유체 시뮬레이션으로 천이특성을 고찰하였다. 유동의 발달은 딘수와 굽힘각에 의존한다는 사실을 알 수 있었으며 덕트의 중앙에서의 속도분포는 원심력 때문에 내외벽보다 낮은 값을 나타내었다.
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11.
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500μm의 수력직경을 가진 마이크로 채널에서 유동 비등 시 물에 대한 마찰 압력 강하를 측정하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 실험은 열 유속 100-400kW/m2, 증기건도 0-0.2 그리고 질량 유속 200-600kg/m2s의 범위에서 이루어졌다. 유동 비등 시 마찰 압력 강하는 두 가지 모델을 사용하여 예측된다. 즉, 두 상의 속도가 동일하다고 가정한 균질 모델과 두 상 사이에 서로 다른 속도를 가지는 분리류 모델로 분류된다. 실험결과 이상 마찰 승수는 질량 유속이 증가함에 따라 감소한다는 것을 알 수 있었다. 측정된 압력 강하 데이터는 매크로 스케일과 미니/마이크로 스케일에서 제안된 기존의 여러 상관식들과 비교하였다. 균질 모델은 본 연구에서 고려한 실험 조건에서 29.4 %의 평균 오차내에서 마찰 압력 강하를 예측하였다.
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12.
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이 연구에서는 친환경 선박용 재료로 각광받는 탄소나노물질에 대하여 실험적 연구를 수행하였다. 탄소나노물질의 합성을 위한 열원으로서는 대향류 메탄 화염을 이용하였다. 탄소나노물질 합성을 위한 촉매로서는 페로센을 사용하였다. 합성 특성을 파악하기 위한 주요 파라메타로는 대향류 메탄 화염에 수소의 혼합 비율과 샘플링 위치를 변화시켰다. 탄소나노물질의 성향은 SEM과 TEM 이미지를 이용하여 결정되었다. 실험 결과로서는 수소의 혼합 비율이 증가할수록 탄소나노물질의 생성이 잘 이루어졌다. 또한 대향류 메탄 확산화염 내 탄소나노튜브의 생성을 위한 적정 온도로는 1500 K 정도가 적당하다는 것을 알 수 있었다.
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13.
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해안 및 항만에 설치되는 항로표지 시설에 3색 LED를 적용하여 야간에 식별을 용이하게 하는 감성적 시각의 조명과 항만 진입등의 점멸제어 방식에 대하여 연구하였다. 항만 양측에 홍등, 백등의 항로표지를 주변의 조명과 차별화하여 식별을 쉽게 하였고, GPS에 의한 시각동기와 타이머를 통하여 항만 진입등을 좌우 및 일렬순차 점등으로 동기시키는 통합형 콘트롤러를 설계하였다. LED에 의한 AtoN(Aids to Navigation) 시설을 높이에 따른 층별 색상으로 조화시키고 감성조명으로 표현하여 항해사의 표지식별에 대한 혼란을 방지하며 야간항만의 경관을 미화시키는 효과를 얻었다. 또한 선박의 항만진입을 인도하는 메시지를 전달하는 모르스 부호 발광의 기능을 부가적으로 구현하였다. 등명기는 반영구적인 고휘도 LED로 대체되므로써 수명과 소비전력에 대한 효율성을 증대하였다.
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14.
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최근 FRP 선박의 폐선 처리문제, 환경 규제의 강화, 자원 재활용 등의 관점에서 소형 알루미늄 합금 선박의 건조가 증가하는 추세이다. 그러나 알루미늄은 가볍기 때문에 해양에서 고속으로 운행 가능한 알루미늄 선박은 캐비테이션이 발생되어 기포붕괴에 따른 큰 충격압력에 의해 캐비테이션 침식이 일어남으로서 재료의 수명에 있어 문제점을 드러내고 있다. 따라서 본 연구에는 캐비테이션에 의한 손상을 방지하여 내구 수명을 연장시키기 위한 방법으로 워터 캐비테이션 피닝 기술을 선박용 알루미늄 합금에 적용하였다. 이를 위하여 워터 캐비테이션 피닝을 실시하여 내캐비테이션 특성이 가장 우수한 적용 시간을 규명하였다. 선박용 알루미늄 합금 5456-H116, 5083-H321 그리고 5052-O는 워터캐비테이션 피닝을 실시함으로써 내캐비테이션 특성이 워터 캐비테이션 피닝을 하지 않은 시편보다 무게감소량이 각각 42.11 %, 50.0 % 그리고 25.7 % 개선되었다.
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전파를 이용한 실내 위치인식 기술은 현재 다양한 환경에서 연구되고 있다. 그 중 철골구조로 이루어진 선박은 전파의 반사에 의해 수신율은 높지만 레인징 오차가 크게 발생한다. 이러한 환경에서 발생하는 위치측정 오차를 줄이기 위하여 본 연구에서는 IEEE 802.15.4a의 CSS 기반으로 변형 이변측위와 초전센서를 이용한 선내 위치인식보정 알고리즘을 제안한다. 제안한 시스템은 선내 복도와 같은 좁은 통로에서 CSS의 특성분석을 통하여 이동노드와 고정노드 사이의 적합한 수신거리를 추정하여 고정노드의 수를 줄이고 또한 전파의 반사와 회절에 의한 레인징 오차가 크게 변동하는 코너영역에서 제안한 변형 이변측위기법과 초전센서를 이용하여 이동구간을 추적하여 위치를 인식하였다. 실험결과 제안한 알고리즘이 일반적인 방법 대비 86.2 %의 선내 위치인식 정확도와 효율이 향상됨을 확인하였다.
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16.
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환경보호 분야에서는 국제협약의 원활한 이행을 위해 당사국 간의 긴밀한 협조가 요구되며, MARPOL 73/78 상 보고의무는 해양환경보호를 위한 국제협력의 일환으로서 중요한 역할을 하고 있다. 이 연구에서는 MARPOL 73/78 상 보고요건의 국제법적 의미에 대하여 살펴보고, 당사국들의 보고의무 이행현황을 조사하였다. 이를 위하여 2001년부터 2010년까지 지난 10년간의 MEPC/Circ.318의 각 항목에 따른 MARPOL 73/78 상 보고의무의 이행현황을 분석하였다. 또 다른 한편으로는 이러한 이행현황에 대한 분석을 통해 당사국의 보고의무 준수율을 향상할 수 있는 개선방안을 제시하였다.
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