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.

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.

인천대교는 인천국제공항과 송도국제도시를 연결하는 길이 13.38 km, 경간 800 m의 대형 교량으로 시간당 73.8(vessel/hour)척의 선박이 통항하고 있다. 본 연구에서는 인천대교 건설 시 설계되었던 인천대교 충돌방지공의 안전기준을 바탕으로 인천대교를 통항하는 선박의 중량에 따른 안전한 통항 속력을 제시하고자 한다. 연구방법은 AASHTO LRFD에서 제시한 선박 충돌에너지와, 선박 충돌 속도, 수리동적질량계수를 고려하여 통항 선박의 안전 속력을 제시하고자 한다. 인천대교의 충돌방지공은 10만DWT급 선박이 10노트로 통항 할 수 있도록 설계되었다. 본 연구에서는 대상선박(30만DWT급)의 선속조건 및 화물 상태의 비교 분석을 통하여 각각의 충돌에너지에 따른 제한 속력을 산정하는 방식으로 통항 선박의 안전 속력을 제시하였다. 또한 해당 수역의 조위에 따른 통항 선박의 안전 속력을 추가적으로 분석하였다. 대상선박(30만DWT급)을 통한 연구 결과 최대 15만DWT급 선박이 평균조위 이상의 수심에서 최대 7노트 속력으로 운항이 가능한 것으로 나타났으며, 경하상태(Ballast condition)에서는 최대 8노트의 속력으로 인천대교를 통항할 수 있는 것으로 분석되었다.

묘도-광양간 현수교는 광양항에 진입하는 항로에 위치해있으므로 큰 배들에 대하여 충돌 방지공이 필요하다. 본 논문은 선박충돌을 고려하여 위험도 분석과 비선형 수치해석을 실시하였다. 위험도 분석 결과 충돌 방지공 설치 이전에는 연간 파괴확률이 기준치인 0.0001을 초과하여 충돌 방지공이 필요한 것으로 분석되었다. 따라서, 선박의 충돌을 방지하기 위해서 인공섬과 콘리트트 블록으로 만든 방파제 벽을 사용하여 설계하였다. 계획된 충돌 방지공 설치 후 비선형 수치해석 결과 교량에 미치는 하중이 교량의 내하력 이내로 나타나 선박 충돌시에도 교량의 안정성이 확보되는 것으로 나타났다.

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.