본 연구는 해양에서 선박 운항 시 발생할 수 있는 항행장애물, 특히 부유물과의 충돌 위험성을 예측하기 위해 몬테카를로 시뮬 레이션을 적용한 항행안전 충돌 확률 모델을 개발하는 데 중점을 두고 있다. 항행장애물은 해양에서 선박의 운항을 방해하거나 위험을 초 래할 수 있는 물체로, 선박 사고의 주요 원인 중 하나이다. 연구는 부유물 감김 사고와 관련된 최근 5년간의 해양사고통계 정보와 7년간 사 고 데이터를 분석하여 사고 발생 패턴을 파악하고, 이를 기반으로 위험성 평가 방법론을 검토하였다. 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 임의 의 제한된 해상 공간 내에서 표류하는 부유물과 이동 중인 선박이 접촉할 확률을 도출하였으며, 다양한 변수(부유물의 크기, 개수, 속도, 이 동하는 선박의 개수, 선박의 통항 패턴 등)가 충돌 확률에 미치는 영향을 분석하였다. 연구 결과, 표류하는 장애물의 속도보다는 장애물의 크기와 이동하는 선박의 개수에 따라 충돌 확률이 영향을 받음을 확인할 수 있었다. 이 연구는 해양과 선박 데이터 기반 실행 가능한 모델 을 제안하며, 이를 통해 선박 운항의 안전성을 높이고, 사고 예방을 위한 효과적인 관리 방안을 제공하는 것을 목표로 하고 있다.

본 연구는 상선과 어선의 충돌사고를 예방하기 위한 인공지능(AI) 기반 충돌 회피 시스템의 도입을 위하여 해외 사례를 조사하 고 도입에 필요한 기술적 요소 고찰을 통해 구체적인 도입 방안을 제안하였다. 최근 10년간 발생한 상선의 해양사고 통계를 분석한 결과, 약 87%가 인적 과실에 기인함을 확인하였다. 기존의 충돌 예방 대책은 주로 선원 교육과 항해 규칙 준수에 초점을 맞추었으나, 인적 오류 를 완전히 배제하는 데에는 한계가 있었다. 이에 따라 AI 기반 충돌 회피 시스템의 도입이 해상 안전을 위한 효과적인 해결책으로 주목받 고 있다. 본 연구에서는 AI 기반 충돌 회피 시스템의 기술적 개념과 핵심 요소를 고찰하고, 해외 사례를 통해 시스템의 실효성을 검증하 였다. 또한 우리나라 해운업계의 현황을 분석하여 도입을 위한 절차와 방법을 제시하였으며, 기술 도입이 미치는 긍정적인 영향을 평가하 였다. 연구 결과, AI 기반 충돌 회피 시스템은 실시간 데이터 분석과 자율적 회피 기능을 통해 충돌 위험을 효과적으로 줄일 수 있음을 해외 사례 연구를 통해 확인하였다. 그러나 기술 개발, 법적 규제 정비, 산학연 협력 강화 등 도입을 위한 다양한 과제가 존재하며, 이를 해결하기 위한 정책적 지원이 필요함을 강조하였다. 본 연구는 선박 충돌사고 예방 등 해상 안전에 기여할 수 있는 실질적인 방안을 제시 함으로써 관련 분야의 학술적 및 실무적 발전에 이바지하고자 한다.

선박의 안전운항에서 충돌회피는 핵심적인 요소이며, 자율운항선박의 출현과 인공지능 기술의 발전에 따라 충돌회피 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 충돌회피 기준 설정에는 객관적인 기준이 없어 어려움이 있으며, 국제해상충돌예방규칙 17조에서도 유지 선박의 충돌회피협력 동작 시점이 명확히 정의되지 않아 실무적인 어려움이 존재한다. 이를 해결하기 위해 Lee and Furukawa(2022)는 새로 운 충돌평가 모델인 CDC(Computed Distance at Collision)를 제안하였으며, 이 모델은 두 선박 간의 충돌 위험을 정확하게 평가하는 데 기여 하였다. 본 연구는 기존 CDC의 한계를 보완하고 실용화를 목표로, 선박의 기준좌표를 GPS 안테나 위치로 개선하여 충돌평가의 실용성을 높이고자 한다. 시나리오로 부산 신항과 통영 입항 구간을 선택하여 개선된 CDC를 적용한 결과, 두 선박 간 충돌 회피의 구체적인 시점 을 정량적으로 도출하였다. 본 연구의 결과는 VTS의 선박 관제에 실질적인 도움을 제공할 수 있는 데이터로 활용될 수 있으며, 향후 선박 운항 안전성을 높이는 데 기여할 것이다.

IMO에서는 자율운항선박의 자율화등급을 제1단계부터 제4단계까지 분류하 였고, 등급이 올라감에 따라 선박조종의 주체는 선원, 원격운항자, 인공지능으 로 바뀐다. 한편, 현행 해상법에서는 선박충돌사고가 발생했을 때, 직접적인 선 박충돌의 행위자는 선원이지만 그 책임은 과실과 관계없이 선원을 고용한 선박 소유자가 진다. 그런데, 선원과 원격운항자는 법인격을 가진 사람이지만 인공지능은 사람도 아니고 선박소유자의 피용자도 아니다. 따라서 내적요소인 인공 지능과 외적요소인 선박이 결합된 완전자율운항선박의 충돌사고에서는 손해배 상책임을 선박소유자에게 이전시킬 수 없을 뿐만 아니라 직접적인 선박조종을 실행하여 사고를 일으킨 인공지능에게 피해자는 손해배상책임을 물을 수도 없다. 이러한 이유로 완전자율운항선박 충돌사고에서 손해배상책임을 어떻게 적용 할 것인가를 다각적으로 검토하였다. 그 방안으로 인공지능에 대한 법인격 부 여, 제조물책임, 공작물책임, 위험책임주의가 검토되었고, 그 중에서 위험책임 주의가 가장 적합한 것으로 보인다.

본 논문은 선박이 조우하는 상황에서 충돌의 위험에 대한 판단을 지원하여 충돌사고를 예방하기 위하여 선박충돌위험성을 평 가하는 방법을 제안하고자 한다. 선박의 항해는 불확실성이 다수 내포되어 있기 때문에 충돌의 위험을 평가할 때 선박충돌위험성이 가진 불확실성을 고려할 필요가 있다. 본 논문은 불확실성을 처리하고 각 상대 선박의 충돌의 위험을 실시간으로 평가하기 위하여 Dempster－ Shafer 이론을 적용한다. 선박충돌위험의 평가 요인으로 DCPA(distance at closest point approach), TCPA(time to closest point approach), 상대 선 박과의 거리, 상대방위, 속도비율 등이 사용되며, 각 평가 요인별 멤버쉽 함수로 계산된 기본확률배정함수(basic probability assignment)는 Dempster－Shafer 이론의 융합 규칙을 통하여 융합된다. 선박들이 실제로 조우하는 상황에서 수집된 선박자동식별장치 데이터를 사용하여 제안된 방법을 실험한 결과 평가의 적합성이 검증되었다. 선박간 조우 상황에서의 실시간으로 충돌위험성을 평가함으로써 인적오류로 인 한 충돌사고를 예방할 수 있으며, 해상교통관제시스템과 자율운항선박의 충돌회피시스템에도 활용될 것으로 기대된다.

신안군 해역의 섬을 통한 관광사업이 활발해지면서 도서 간을 연결하는 해상교량은 현재까지 총 13개가 완공되었다. 그러나 통항로에 설치된 해상교량은 선박통항에 있어 위험성을 주며, 특히 섬과 섬을 연결하는 연도교의 경우 수로의 폭이 매우 좁아 그 위험도 는 더욱 높다. 본 연구는 신안군 해역의 연도교에 대한 해상교통조사를 토대로 교각과 선박의 충돌위험도를 항만수로의 위험도 평가 모 델인 IWRAP(IALA Waterway Risk Assessment Program)을 활용하여 평가하였다. 그 결과 신안1교가 충돌확률이 가장 높은 것으로 분석되었으 며, 통항선박의 대부분은 연안 여객선으로 나타났다. 또한, 신안1교는 대상해역의 교각 중 가장 충돌사고가 많이 발생한 곳으로 본 연구 에서는 그 원인을 분석하고자 하였다. 신안1교 해역환경의 위성사진을 영상처리기법으로 분석한 결과 해도에는 볼 수 없는 장애물이 교 량 근처에 존재하는 것을 확인할 수 있었다. 이로 인해 장애물을 피해 교량의 통항유도방식인 양방향 통항과 달리 한 방향으로 통항이 집 중되는 것을 알 수 있었다. 본 연구의 영상처리기법을 활용한 위험원인 분석방법은 향후 연도교의 위험요인 분석을 하는데 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

선박 간 충돌사고의 원인 분석에서는 해당 사고에 적용되는 항법에 따라 책 임관계가 달라질 수 있으며, 이는 해당 사고와 관련한 민사나 형사소송에까지 영향을 미치게 된다. 따라서 선박충돌사고에 있어 항법 적용의 기본적인 원칙 은 중요하다. 현재 우리 해양안전심판원에서는 양 선박이 상당한 시간과 여유를 가지고 접근하여, “항행 중인 한 선박의 입장에서 상대 선박이 어떤 동작을 취하고 있 는지 파악하고 다음에 어떤 동작을 취할 것인지 예상할 수 있을 정도로 상당기간 침로 및 속력을 유지한 상태”에 한하여 항법규정에 명시되어 있는 일반적 인 항법을 적용하고 있다. 이러한 조건에 맞지 아니하여 일반적인 항법을 적용 하는 것이 적절하지 아니한 경우 선원의 상무 규정이 적용되고 있다. 한편, 사고 수역이 무역항의 수상구역 등인 경우 ｢선박의 입항 및 출항 등에 관한 법률(이하 “선박입출항법”이라 한다)｣의 항법규정이 우선 적용되며, ｢선박 입출항법｣에서 따로 정하지 않는 부분은 ｢해사안전법｣상의 항법규정을 적용하 게 된다. 무역항의 수상구역 등을 제외한 우리 영해와 이와 접속한 수역에서는 ｢해사안전법｣상의 항법규정이 적용될 것이며, 이 법률에 명시적 규정이 없는 경우에는 선원의 상무 규정이 적용될 것이다. 항법의 적용에 있어 항법 적용의 시점(始點) 문제는 중요하다. 항법 적용의 시점은 어느 지점에서 충돌의 위험성이 존재하기 시작하였는지에 대한 판단을 기준으로 하여, 최근접점까지 도달하기 15분전이 되는 지점 및 양 선박 간의 거 리가 3마일 이내가 된 지점을 함께 고려하여 결정하여야 할 것이다. 양 선박 간의 항법변경에 대한 합의는 양측이 시간적 여유를 두고 충분히 항 법변경을 약속한 상태에서만 인정할 수 있을 것이고, 이러한 합의의 효과는 ｢ 선박입출항법｣과 ｢해사안전법｣에 명시된 항법에 우선한다.

한·중 무역거래가 날로 증가함에 따라 한·중 양국의 해상운송 규모가 빠르게 확대되고 있다. 하지만 이는 선박충돌문제를 초래 하고 있으며, 특히 한·중 양국 선박이 밀집한 황해와 동해 수역에 집중되어 있다. 선박충돌 사고가 해상 교통안전과 해상 환경에 부정적인 영향을 미치는 동시에 선적국, 충돌발생지 등 섭외적 요인으로 인한 복잡한 법적 문제를 야기하고 있다. 한·중 양국의 국내법 규정이 서로 다르기 때문에 양국은 같은 문제에 대해 서로 다른 의견을 보이고 있다. 국제적으로도 일부 관련 선박충돌에 관한 국제조약들이 있으며 이러한 국제조약들은 모두 각국의 이익균형의 결과물이며 궁극적인 목적은 글로벌 선박충돌과 관련한 법률의 통일에 있다. 한중 양국은 선박충돌 방면에서 모두 국제조약을 참조하여 국내법을 국제조약에 접목하였으며 이는 동시에 해사국제법의 통일에도 적극적인 작용을 하였다. 침권책임법의 발전은 선박충돌의 침해에 대한 이론적 뒷받침을 제공하였다. 중국 해사법원이 발표한 보고서에 따르면 과학기술 수준의 제고에 따라 자연환경과 객관적 영향요인이 선박 충돌사고 위험을 크게 낮췄으나 해안에서 상선과 어선이 충돌하는 사고가 자주 발생하므로 이를 중시해야 한다. 국제조약과 중국국내의 입법에서는 선박충돌에 대한 세부적인 법적 규정을 두고 있지만 선박충돌침해 이론에 대하여 여전히 이를 보완하고 발전해 나가야 한다. 본 글은 선박충돌 적용에 있어서 중국입법 및 사법사례의적용을 검토하는 동시 에 한국의 법률규정을 참조하여 선박충돌문제에 대한 한중 양국의 법률규정에 대하여 비교하고자 한다.

본 논문에서는 한국의 서남해상에 건설예정인 해상풍력발전타워의 지지구조물로 고려되고 있는 세발구조와 자켓구조의 선박충 돌 거동을 비선형동적해석을 통하여 비교‧분석하였다. 이 구조물은 3MW용량의 풍력타워를 지지하기 위하여 설계되었다. 두 지지구 조는 쉘요소를 이용하여 비선형 거동을 고려할 수 있도록 모델링하였고, 발전기를 포함하는 상부의 타워구조물은 탄성재료를 이용하 여 보요소와 집중질량으로 모델링하였다. 전체 질량은 세발구조가 자켓구조에 비하여 약 1.66배 정도였다. 바지선과 상선을 충돌선박 으로 선정하여 모델링하였다. 조수차의 조건을 고려하여 충돌선박의 충돌위치를 평균해수면의 상하로 3.5m변동하는 것으로 고려하 였다. 또한 각 선박의 최소충돌속도(=2.6m/s)에서의 충돌에너지를 각각 4배까지 증가시키면서 충돌거동을 산정하였다. 해석결과 지 지구조 충돌부위의 강성이 클수록 선박의 소성에너지 소산량이 상대적으로 증가하였다. 충돌조건에 따라 풍력타워의 변형은 진동에 서 붕괴까지 발생하였다. 세발구조가 자켓구조에 비하여 큰 충돌저항력을 보였다. 이는 중앙부에 강성이 집중된 구조적 특성과 상대 적으로 많은 강재의 사용량에 기인한 것으로 판단된다.

선박과 교각이 충돌하면 생명과 안전에 큰 위협이 될 수 있다. 따라서 선박-교각 충돌력 영향 인자를 식별하고 다양한 충돌 조 건에서의 충돌력에 대한 연구의 필요성이 있다. 본 논문에서는 선박-교각 충돌의 유한요소 모델을 설정하고, 수치 시뮬레이션을 통해 선 적상태, 운항속도, 충돌 각도의 세 가지 입력조건을 조합하여 50가지 케이스에서의 선박-교각 최대 충돌력을 계산하였다. 계산된 유한요 소해석 결과를 사용하여 신경망 추정 모델을 학습하고 최대 충돌력을 추정함으로써 빠른 시간에 최대 충돌력을 추정하는 프로세스를 제 안하였다. 신경망 예측 모델은 가장 기초적인 역전파 신경망과 시간정보를 고려할 수 있는 순환신경망인 Elman 신경망 2가지 모델을 사 용하였다. 10가지 케이스의 테스트 데이터로 시험한 결과 Elman 신경망을 사용했을 경우에 평균상대오차가 4.566%로 역전파 신경망보다 나은 최대 충돌력 추정이 가능함을 확인하였고 8가지 케이스에서 5%이하의 상대오차를 보여 주었다. 본 신경망을 이용한 최대 충돌력 추 정법은 유한요소해석을 수행하지 않아도 되므로 계산 시간이 짧아 선박 항해 중 충돌을 회피할 수 없는 경우 피해를 최소화하는 의사결 정의 기초 방법으로 사용할 수 있다.

중앙해양안전심판원(2019)에서 발표한 최근 5년의 해양사고통계자료에 따르면 충돌사고의 대부분은 20톤 미만의 어선에서 발 생하고 있으며 전방 부주의, 경계 소홀 등의 운항과실로 인한 사고가 주요 원인으로 나타나고 있다. 이러한 사고 방지를 위해 운항자를 대상으로 훈련 및 교육을 강화하고 있지만 충돌사고는 빈번히 발생되고 있으며 충돌 사고를 줄이기 위한 기술적인 방안 또한 지속적으로 개발중에 있다. 본 연구에서는 고속 활주형 소형 선박에 WAVE 통신 기술을 적용하여 선박 간 거리, 속도, 방위에 기반한 조우 상황을 고 려하여 충돌 회피 동작이 가능한 제어 알고리즘을 개발하였으며, WAVE 통신-제어기를 결합하여 충돌 회피 시스템을 구축하였다. 그리고 충돌 회피 동작의 검증을 위해 두 소형 선박간의 정면, 추월, 교차의 3가지의 조우 시나리오에 대해서 시뮬레이션을 수행하고 실선 시험 을 통해서 충돌 회피 알고리즘을 검증하였다.