본 연구는 유선, 어선 등이 관제대상으로 확대됨에 따라 해당 선박이 VTS(Vessel Traffic Service) 관제사에게 미치는 충돌사고 위험도를 분석하는 데 목적이 있다. 이를 위해 VTS 관제사를 대상으로 설문을 하고 소형선박의 범위를 정하여 부산 VTS 관제 구역을 항해하는 일반상선과 소형선박의 침로 등을 3일간 조사하였다. 이를 VTS 관제사 관점에서의 충돌위험 평가모델(CoRI)로 위험도를 구한 결과, 침로 편차에 따른 위험도의 증가․감소 패턴은 비슷하였고, 최댓값과 최솟값은 큰 차이가 없었다. 또한 대부분 VTS 관제사는 선박근접상황에 대해 안전하게 관제할 수 있는 최소 시간으로 3분이 필요하다 응답하였는데, 소형선박의 충돌위험도는 3분의 시간 동안 매우 급격하게 위험도 변화를 보 여 VTS 관제사의 업무량 증가와 집중도 저하 우려가 있다고 판단된다. 본 연구는 소형선박의 관제대상 포함 여부가 VTS 관제사에게 미치는 영향을 충돌위험도로 검토한 것으로, 향후 다양한 사례를 통한 CoRI 모델의 각 지수에 대한 분석과 검증을 통해 관제 대상 선박의 적절한 범위 설정을 위한 방안 마련에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

일반적으로 VTSO(Vessel Traffic Service Operator)는 양 선박의 충돌위험 정도를 판단할 때, 선박들의 침로와 속력, DCPA(Distance to CPA)와 TCPA(Time to CPA) 그리고 양 선박의 조우 상황 등을 종합적으로 고려한다. 이에 본 연구에서는 VTS(Vessel Traffic Service) 관점에서의 선박충돌위험을 예측하는 방법으로 위험지수(Risk Index, RI)를 선박 조우 상황에 따른 위험, 선박 간 근접거리에 따른 위험 그리고 접근시간에 따른 위험으로 나누어 구하고, VTSO의 위험 태도를 반영한 충돌 위험도를 제안하였다. 위험지표의 각 계수와 위험 태도는 VTSO 설문을 실시하여 구하였고, 제안한 위험도의 타당성 검증을 위하여 부산항의 실제 사고 사례에 ES(Environmental Stress) 모델의 교통 환경 스트레스치(ESS) 을 함께 적용하여 유효성을 확인하였다.

해상교량의 선박충돌 문제는 기본적으로 선박의 충격력에 의한 부가 하중의 빈도를 추정하는 것이므로 특정한 수용 기준을 만족하 도록 설계하는 것도 중요하지만 공용기간동안 이러한 충돌 위험의 증가분을 어떻게 유지관리 해야 하는지도 매우 중요하다. 본 논문에서는 인 천대교를 대상으로 선박충돌 문제에 대한 중간점검을 위하여 관련 계획, 주경간장, 형하고 및 충돌 위험도를 검토하였다. 특히, 충돌 위험의 증 가분에 대하여 근시적인 해결방안으로 관련 연구결과 및 운항관련 지침 등을 검토하여 최적화된 운항 속도를 8노트로 제시하였으며, 근본적인 해결방안으로 설계 단계에서 대상선박 및 통행량의 합리적인 예측을 위한 기본 절차를 수립하고 예측의 불확실성을 수용할 수 있는 확률론적 예측 기법을 제안하였다. 향후 선박충돌 관련 유지관리에 대한 추가적인 연구와 공용중인 다른 해상교량의 즉각적인 중간점검이 필요할 것으 로 판단된다.

Damage by ship collision is related to the frequency of loads due to impact, and ships accordingly must be designed to satisfy related requirements. Another important aspect is the management of collision risks during the service period. This study performed an interim assessment of Incheon Bridge focusing on the risk of ship collision, and proposed solutions to the identified problems. It is necessary to conduct further research on collision risk management and promptly carry out interim assessments of other marine bridges.

일반적으로 VTSO(Vessel Traffic Service Operator)는 양 선박의 충돌위험 정도를 판단할 때, 선박들의 침로와 속력, DCPA(Distance to CPA)와 TCPA(Time to CPA) 그리고 양 선박의 조우상황 등을 종합적으로 고려한다. 이에 본 연구에서는 CPA에서 의 양 선박 상대방위에 따른 충돌위험도 계산 알고리즘을 제안하고, 알고리즘의 타당성을 검증하기 위하여 다양한 조우상황별 충돌위험 도 측정에 대한 VTSO의 설문조사를 실시하였다. 그 결과, 제안한 알고리즘에 의한 위험도 평가 결과와 VTSO의 설문결과 사이에 높은 상관관계가 있음이 확인되어 제안한 알고리즘의 유효성을 검증하였다.

우리나라 항구 주변에는 입․출항하는 선박으로 인하여 해상교통흐름이 복잡하다. 이러한 선박통항의 안전과 효율성을 증진하기 위 해 우리나라에서는 해상교통관제 서비스를 시행하고 있다. 24시간 쉴 틈이 없는 해상교통 관제사들의 노력에도 불구하고 관제구역 내에서의 충돌사고는 지속적으로 발생하고 있으며, 위험 상황이 약 20분에 1회씩 발생하고 있는 것으로 분석되어 그 위험성은 크다고 할 수 있다. 이러한 사고는 선박운항 및 해상교통관제 정보 제공 시 충돌 위험에 대한 안전 기준을 적시에 제공함으로써 사고를 감소시킬 수 있을 것으로 조사되었 다. 이에 본 연구는 선박의 충돌위험도를 선박운항자의 관점에서 평가할 수 있는 모델을 이용하여 그 위험을 선박의 속도, 침로 등을 조정하여 각 교통 상황별 충돌 위험도를 사전에 예측 할 수 있는 위험도 예측 모듈을 개발하였다. 이 모듈을 이용하여 선박운항자 및 관제사는 복잡한 교통 상황에서 위험요소를 쉽게 식별 할 수 있어, 가까운 장래의 위험 정도의 변화를 선박침로 및 속력변경 등을 제시할 수 있는 등의 적절한 피항조치를 취할 수 있다. 이 모듈의 효용성을 검증하기 위해 부산항 해역을 대상으로 조우 상황별 위험도를 예측 후 구체적인 침로 및 속력 변경에 따른 위험도 변화를 식별할 수 있는 것으로 확인되었다.

해상에서의 충돌사고 예방을 위한 충돌회피 원칙 및 각종 항법 등을 규정하고 있는 국제해상충돌예방규칙은 선박 간 충돌회피를 위한 초기대응 기준에 대해 대부분 선박 운항자 경험 및 주관적 판단에 의해 결정하도록 명시되어 있다. 그러나 초임 해기사나 학생들은 선박 운항 환경을 종합적으로 판단할 수 있는 경험 및 능력이 부족하므로, 충돌방지를 위한 최소한의 정량적인 초동조치 기준을 제시해 줌으로써 충돌사고를 효과적으로 예방할 수 있을 것으로 사료된다. 본 연구에서는 해상충돌예방규칙 및 기존 충돌위험 관련 연구 동향을 분석하였으며, 다양한 승선경력을 가진 선박 운항자들을 대상으로 설문을 실시하여 선박 간 조우관계에 따라 주관적으로 판단하는 최소 안전 이격거리와 초 기대응의 개시 거리 및 변침각도를 조사하였다. 이러한 분석 결과를 기초로 선박 조우 관계별 충돌회피를 위한 초기 동작이 필요한 거리, 안 전 이격거리 및 변침각도를 제시한다. 초기대응 기준은 해양사고 예방뿐만 아니라 점진적인 운항 기술의 향상에 기여할 것이다.

The investigation has been carried out for the design criteria of ship impact protection which installed for the off-shore bridge in Iksan regional Construction and Management Administration. From these investigation, it has been found out that various design criteria are applied for the off-shore bridges in Korea. However some bridges do not have clear design criteria on the fender for bridges.

1998년 12월 개정 해양사고의 조사 및 심판에 관한 법률은 제4조 제2항에 “심판원은 제1항의 규정에 의한 해양사고의 원인을 규 명함에 있어서 해양사고의 발생에 2인 이상이 관련되어 있는 경우에는 각 관련자에 대하여 원인의 제공 정도를 밝힐 수 있다”는 규정을 신설 하여 선박충돌사고 원인제공비율 산정제도를 마련하고 1999년 2월에 이를 시행하였다. 그러나 선박충돌사고 원인제공비율 산정제도가 시행 된 지 12년이 지난 현재에도 원인제공비율 산정제도 시행과 관련하여 긍정적인 측면을 강조하는 찬성론과 이 제도를 폐지해야 한다는 반대 론이 대립하고 있는 상황이다 .따라서 이 논문에서는 선박충돌사고 원인제공비율 산정제도의 도입배경과 찬반론의 내용을 검토하고, 실증적 인 측면에서 원인제공비율 산정제도에 대한 이해관계자들의 만족도를 조사·분석한 후, 향후 원인제공비율 산정제도 개선을 위한 정책제언을 제시하고자 한다.

해양사고에서 선박간의 충돌사고가 많은 부분을 차지하고 있으며, 상당수가 인적오류에 의해 발생되고 있다. 본 논문에서는 선박에서 항해사의 안전운항을 효과적으로 지원하고 충돌사고를 방지하기 위해 다중선박의 충돌 위험도를 추정하는 알고리즘을 개발하였다. 선박 충돌위험도 추정 알고리즘은 선박들의 항행정보로서 AIS 정보를 사용하고 퍼지 이론을 이용하여 충돌위험도를 계산한다. 지난 연구에서는 고안된 알고리즘의 성능을 검증하기 위해 울산항 해상교통관제(VTS) 센터로부터 실제 울산항에서 운행된 선박들의 AIS데이터를 수집하였고, 이를 기반으로 검증 시뮬레이션을 수행한 바 있다. 본 논문에서는 선박 충돌위험도 추정 알고리즘을 좀더 정밀하게 검증하기 위해 실제 해상충돌사고 데이터에 적용해 보고자 하였다. 이를 위해, 2009년 부산항에서 발생한 석유제품 운반선과 화물선간의 충돌사고에 대한 AIS 데이터를 수집하였고 이를 이용하여 선박운항 시뮬레이터 기반 재생 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과, 실제 사고 상황에 적용할 경우 충돌 사고가 일어나기 전에 충돌 위험을 표시하여 충돌사고를 경고할 수 있음을 확인할 수 있었다.

본 논문에서는 목포 대교와 통항 선박 사이의 충돌 확률 계산에 필요한 통계 변수 추정에 관해 기술했다. 먼저 목포대교 통항 선박들의 AIS(Automatic Identification System) 정보를 입수한 후, 선박들의 통항 궤적 분포를 분석하고, 목포대교 중심으로 부터의 이격 거리와 목포대교 통항시의 침로 및 속력 등에 대한 평균과 표준편차를 추정하였다. 궤적 분포 분석 결과, 이격 거리와 통항 침로에 대한 궤적 분포는 정규 분포 형태로 나타났고, 통항 속력 분포는 서로 다른 두 종류의 정규 분포 형태를 나타냈다. 그리고 궤적 분포와 이들의 정규 확률분포와의 상대 비교를 통해서 추정한 확률 변수 값의 유용성을 확인하였다.

본 논문에서는 현재 건설 중인 목포 대교와 통항 선박 사이에 발생 가능한 충돌 위기를 평가하기 위한 선박-교량 충돌 모델(Real-Time Bridge-Vessel Collision Model, RT-BVCM)을 제안하였다. RT-BVCM의 수학 모델은, 항행환경으로 선박이 이탈하게 되는 원인 확률과, 선박의 크기와 교량 구조로 인한 기하학적 확률, 선박의 충돌 침로와 정지거리에 기인한 충돌 회피 실패 확률 등으로 구성하였다. 그리고 이러한 확률적인 수학 모델은 1부터 5까지의 위기수준을 갖는 위기지수로 나타냈다. 본 연구에서 제안한 RT-BVCM은 기존 AASHTO(American Association of State Highway and Transportation Officials)에 제시된 선박-교량 충돌 모델과 달리, 충돌 회피를 위한 충분한 시간을 확보할 수 있는 장점이 있다. 3,000 GT와 10,000 GT 실험 선박에 다양한 항행환경을 적용한 시뮬레이션 실험 결과, 제안한 모델이 목포 대교와 통항 선박 사이의 충돌위기 평가 모델로 타당함을 확인하였다.

최근 해양사고가 날로 증가되고 있으며, 특히, 인적과실로 인한 충돌사고의 비중은 70%에 이르고 있다. 본 연구에서는 실시간 충돌 위험도 표시 시스템을 개발하였는데, 충돌위험도를 사전에 인지함으로써 비상상황에 효과적으로 대처하고, 인적과실로 인한 충돌위험도를 줄이고자 하였다. 충돌위험도 추정을 위해, 선박들 간에 충돌위험도를 평가하는 퍼지알고리즘을 이용한 방법과 항해사가 느끼는 환경스트레스를 이용하여 충돌위험도를 평가하는 방법의 두 가지를 비교 검토하였다. 실시간 충돌위험도 추정 알고리즘을 검증하기 위해 선박운항 시뮬레이터에 설치하고 다양한 시뮬레이션을 수행하였다.

본 논문에서는 선박충돌사고의 주요한 원인이 되는 인적운항과실의 감소 및 효과적인 선박충돌회피를 지원하기 위해 새로이 제안된 '속력을 고려한 선박충돌회피지원 모델'을 기반으로 한 선박충돌회피지원 프로그램 개발에 관하여 연구하였다. 이 프로그램은 선행 연구에서 고려되지 않은 상대선박의 속력이 고려되었으며, 자선의 선회특성을 이용하여 상대선박의 침로, 속도에 대한 충돌회피 가능영역과 방법을 표시함으로써, 근접상황에서도 효과적인 충돌회피 조종을 지원할 것이다.

선박의 충돌회피 방법을 제시하는 관점에 있어, 두 선박의 조우각도에 따라 속력이 충분히 고려되어야 할 것이다. 하지만 선박의 충돌회피를 위해 새롭게 연구된 근접상황 선박충돌회피지원 모델의 안전경계영역(Safe-Guard Ring) 설정은 본선과 상대선박의 속력비가 약 1.7이하로 제한되어 있으므로 제한된 범위 이외의 경우에서 충돌 위험이 존재 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 두 선박이 조우하는 각도 및 속력을 고려한 안전경계영역 설정을 연구함으로써 안전한 충돌회피 조종을 위한 선박충돌회피모델을 제시하고자 한다.

선박충돌에 따른 동적특성을 분석하기 위하여 선박의 질량 및 속도에 따른 변화와 구조물의 재료 및 형상에 따른 유한요소 해석을 수행하였다. 해석을 통하여 선박과 구조물의 손상과 충돌하중-시간이력을 얻었다. 본 연구에서는 유한요소해석의 결과를 미국과 일본 및 유럽의 일부 국가에서 연구된 자료와 비교하였다. 동적특성들은 선박과 구조물의 상호작용에 따라 서로 달랐다. 선박-구조물 상호작용에 대해 많은 요소들이 영향을 미치는 것으로 보인다. 선박의 충격과 관련된 동적충격이 가해지는 동안의 재료와 구조물에 있어서의 비탄성거동에 대해서는 극히 미비한 정도의 정보만이 가용하기 때문에, 경험과 올바른 공학적 판단에 기반한 가정들을 사용하여야 한다. 따라서 선박과 구조물의 상호작용에 대한 보다 많은 연구가 필요하다.

항내 혹은 협수로와 같은 제한수역에서 근접하여 항해중인 두 선박간의 상호 유체력 및 모멘트가 선박조종운동에 상당히 크게 영향을 준다는 것은 잘 알려져 있다. 두 선박간의 상호간섭력은 종방향 거리, 횡방향 거리 및 두 선박의 속도의 함수로서 가정될 수 있다. 본 연구에서는 근접 항해중인 추월선박과 피 추월선박간의 상호유체력을 계산하고, 두 선박간의 횡방향 및 종방향 거리와 속도, 그리고 타 사용으로 인한 접근상황 및 충돌시간에 대해서 검토, 고찰하였다.

본 연구에서는 해상교량의 선박충돌 해석을 위한 설계선박을 결정하기 위한 선박충돌 위험도 분석을 수행하였다. 확률기반 해석과정을 포함하는 Method II를 이용하여 선박충돌 위험도 해석결과로부터 선박충돌에 대한 설계선박을 선정하였다. 계산연간파괴빈도와 허용기준을 반복 비교하는 해석과정에서는 연간파괴빈도 허용기준의 분배방법이 포함된다. 주탑집중 분배방법이 주탑에 비해 과대평가되는 교각의 설계 수평내하력을 적절히 수정할 경우에는 보다 경제적인 결과를 가져오지만, 교량부재의 중요도를 고려한 가중치에 의한 분배방법이 설계인자의 특성들을 정량적으로 고려하기 때문에 보다 합리적인 것으로 보인다. 선박충돌에 노출된 교각 각각에 대한 선박충돌위험도 평가로부터 교량의 대표 설계선박이 선정되었다. 설계선박은 같은 교량에서도 선박통행량 특성에 따라 많은 차이가 있다.

본 연구는 근접상황 선박충돌회피지원시스템 개발을 위한 기초연구로써, 근거리 조우상황에서 항해사의 부적절한 조선으로 발생하는 선박충돌사고를 감소시키기 위한 선박충돌회피지원모델을 제시한다. 이 모델은 선박의 다양한 조우상황을 비교하고, 자선의 선회특성을 이용하여 상대선박의 침로, 속도 유지에 대한 충돌회피 가능영역과 방법을 나타냄으로써 근접상황에서도 신속한 피항동작 검토 및 결정을 가능케 하며 효과적인 충돌회피 조선을 지원할 것이다.