자동차운반선의 목포신항 도선 비율이 증가하고 있으며, 선박이 대형화되고 있다. 본 연구에서는 목포신항에 입항하는 7,500 unit 자동차운반선의 안전한 접이안을 위한 예선의 소요마력을 산출하기 위해 풍압력과 유압력을 계산하였다. 목포신항 자동차부두는 부 두로부터 1.0 km 떨어진 지점에서 최대 창조류와 최대 낙조류가 각각 1.6 kts와 0.7 kts이며, 조류가 최대인 조건에서는 ‘낙조류와 서풍’인 경우의 일부 구간에서만 예선사용기준을 만족하고 나머지 상황에서는 만족하지 못하는 것으로 평가되었다. 조류가 0.5 kts인 조건에서는 ‘낙조류와 동풍’인 경우 외력의 방향이 상호 일치하여 작용한 일부 구간에서 예선사용기준을 만족하고, ‘창조류와 서풍’인 경우에는 풍속 18 kts 이상에서 만족하지 못하는 것으로 평가되었다. 또한, 조류가 없는 상황에서는 풍속이 21 kts 이상이 되면 현행 예선사용기준을 만족 하지 못하는 것으로 평가되었다. 따라서 목포신항에 입항하는 70,000 G/T 전후의 대형 자동차운반선은 선박의 접이안 시점을 유속 0.5 kts 미만인 시점으로 계획하거나, 조류가 0.5 kts 이상인 경우와 풍속이 20 kts를 초과할 경우에는 예선의 사용마력을 적절히 상향해야 할 것으 로 판단된다.

연안여객선 현대화계획에 따라 건조된 카페리여객선이 제주항 입항 시 다른 선박과 충돌 또는 부두와 접촉한 사고가 2020~2022년 사이에 4건 발생하였다. 사고는 주로 예선 없이 선수 및 선미 스러스터를 이용한 자력도선 중 조선 부주의와 바람에 의한 선 박의 압류로 발생하였다. 이에 본 연구에서는 카페리여객선 H호를 중심으로 충돌사고를 분석하고, 선박이 접안 중 발생하는 외력과 모멘 트에 따라 선박이 예선 없이 자력으로 부두와 평행하게 접안하기 위한 스러스터 및 엔진의 소요출력을 기반으로 자력으로 선박을 제어할 수 없는 한계풍속과 풍속 증가에 따른 추가적인 예선의 운영방안을 제시하였다. H호의 적재상태, 접안속도에 따른 자력 또는 예선 사용 시 한계풍속을 상대풍향별로 분석한 결과, 제주항 접·이안 시 횡방향 풍속이 10m/s 이상일 때 예선 1척을 선미에 사용하고, 횡방향 풍속이 14m/s 이상일 때에는 예선 2척을 사용 것이 타당할 것으로 판단된다.

부산 신항에 2020년부터 24,000 TEU급 초대형 컨테이너선이 입항하기 시작하였다. 본 연구에서는 부산 신항을 대상으로 24,000 TEU급 초대형 컨테이너선의 안전한 접․이안을 위한 예선의 소요마력을 산출하기 위해 선체에 작용하는 풍압력과 유압력을 계산하였다. 풍속이 10m/s(20kts)일 때, 13,000 TEU 컨테이너선의 경우에는 현행 「부산항 예선 운영세칙」의 예선의 소요마력 기준을 만족하나, 16,000 TEU 및 24,000 TEU 컨테이너선의 경우에는 그 규정을 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 따라서, 현행 예선사용 기준의 최대선박인 ‘G/T 15만톤 이상’의 선박 규모를 2단계로 분할하여 예선 사용기준을 상향하는 방안을 제시하였다. 14만톤은 12,100마력, 17만톤은 14,500마력, 23만톤은 18,000마력의 예선이 요구되므로, 15만톤 이상~20만톤 미만은 16,000마력, 20만톤 이상은 18,000마력으로 예선의 사용기준 개선안 을 제시하였다.

선박의 안전한 접·이안을 담당하는 예선은 항만의 안전하고 효율적인 운영을 위한 여러 요소들 중 무엇보다 중요한 사항이라 고 할 수 있다. 그러나 항만의 특징에 따라 보유해야 하는 적정 예선 척수 및 규모에 대한 연구가 부족한 상황이고, 이로 인하여 관계자 간 분쟁이 자주 발생하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 울산항을 중심으로 시뮬레이션 기법을 사용하여 예선의 적정 척수 및 예선 마력 비율을 제시하였다. 먼저, 시뮬레이션 구축을 위한 첫 번째 과정으로 항만 입·출항 및 예선 운영 시스템을 설계하였다. 다음으로, 모델링 시 정의한 입력 변수는 울산항의 2019년 선박 입·출항 데이터를 조사하여 도출하였으며, ARENA 소프트웨어에 입력 가능한 형태로 표준화하였다. 그리고 선박의 입·출항 프로세스를 설계하고, 이를 ARENA 모델로 구현하였다. 마지막으로 6가지의 시나리오에 대한 시뮬 레이션 수행 결과, 울산항의 예선 척수를 42척으로 조정할 경우 효과적인 예선 운영이 가능한 것으로 도출되었다.

해상에서의 안전한 예인 업무를 수행하기 위해서는 정확한 예인력의 추정이 필요하며, 이를 위해서는 예선의 저항성능 특성에 대하여 정확히 파악해 두어야 할 필요가 있다. 본 연구에서는 먼저 정수중 예선 주위의 유동 특성 및 예선의 저항추진 성능을 파악하고자 회류수조에서 예선 모형을 이용하여 실험을 실시하였다. 모형실험은 무한수심 조건에서의 1/33.75 축척으로 제작된 예선 모형을 이용하였으며, 설계속도를 7노트로 선정하고 역조와 순조의 조류 영향을 고려하여 5~10노트의 속도 구간에서 각 속도별로 실행하였다. 또한 파랑에 의한 예선의 운동응답 함수와 부가저항을 추정하기 위하여 수치계산을 실행하였으며, 이에 대한 결과를 정수중에서의 실험을 통하여 얻게 된 데이터와 비교하였다. 이와 같은 해석 결과 파랑중 부가저항은 선수파 및 속도가 높아질수록 증가하며, 유효마력은 정수중에 비하여 70 % 정도 증가하고 있는 현상을 확인할 수 있었다.

경인아라뱃길 이용 선박에 대한 예선운용 세칙을 선종별 및 톤수별로 제시하고자, 각 공구별 해당 해역에 탁월한 풍속 및 조류 조 건을 기초로 대상선박에 작용하는 풍압력과 유압력을 계산하였다. 또한 예선운영 및 업무처리 요령(국토해양부 고시, 2008)에서 제시하는 예선 의 예인력을 바탕으로 예선의 소요마력을 검토한 후에 대상선박별로 산출된 예선의 소요마력을 인천항의 예선사용기준과 비교·검토하여 아라 뱃길 대상선박별 예선사용 기준을 최종적으로 제시하였다.

국내 주요 무역항에서는 예선운영 및 업무처리요령에 근거하여 지방해양항만청장이 예선의 사용기준을 정하여 운영하고 있다. 그러나 예선의 사용기준 및 소요마력에 대한 산출 방식이 각 항만마다 상이하고, 일부 항만의 경우 예선 사용마력에 대한 사용척수와 총 사용마력이 달라 예선 운용에 혼선이 예상된다. 본 연구에서는 국내 주요 무역항의 예선 사용기준을 상호 비교하여 문제점을 도출하고, 예선의 총 소요마력 산출 근거를 기초로 선박규모별 예선 사용에 대한 일원화된 기준을 제안하였다. 또한, 현행 예선사용기준은 풍속이 10m/s 미만인 통상적인 경우에 해당되므로 갑작스런 돌풍 및 태풍 등으로 인한 재난대비 차원에서 그 이상의 풍속에 대한 기준도 제시하여 예선 운영세칙에 포함할 젓을 제안하였다.