어선의 점용영역 도출을 위한 기초 연구

Abstract

해운업에서 새로운 4차 산업혁명 시대가 도래함에 따라 선박의 자동화, 무인화 기술들이 발전하며, 자율운항 선박의 도입이 가시화되고 있다. 자율운항 선박이 자동화 및 무인화되면, 가장 기본 목표인 안전성 측면에서 선박 간 충돌사고가 발생할 수 있다. 우리나라의 전체 해양사고는 최근 5년간 지속적으로 증가하고 있으며, 그 중 약 68%가 어선 사고이다. 어선의 안전관리 강화를 위해 어선원에 대한 교육 강화 및 국제협약 수용 등 제도적 노력이 계속되고 있지만, 어선의 해양사고는 증가하고 있는 추세이다. 이러한 배경에서 자율운항 선박의 상용화를 위해 충돌 회피시스템에 관한 연구가 활발히 진행되고 있지만, 대상 선박이 대부분 상선 중심이고, 어선을 대상으로 한 연구는 부족한 실정이다. 이를 해결하기 위해 소형선박으로 수행한 충돌 회피 연구에서는 주로 TCPA와 DCPA 값이 활용된다. 하지만 이러한 값은 충돌 위험도 및 충돌위험 지수를 제시에 유용하지만, 선박 간 진입 각도에 따른 타선의 방위와 방향이 반영되지 않는 결정적인 한계점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 어선의 점용영역을 도출하여 어선의 해상교통 위험성 평가에 활용하고자 하였다. 본 연구의 조사해역은 상선의 출입항 횟수가 가장 많고 어선 통항량이 많은 부산항 인근으로 해역으로 정하였다. 어선의 점용영역을 도출하기 위해 항만별 통항 이격거리 및 최다 통항 이격거리를 조사하여 통계적 기법을 통해 통항 분포의 정규성을 검증하였다. 일정 범위 내에서 어선을 중심으로 식별된 타선의 상대 위치를 좌표화하여 어선의 점용영역을 도출하였고, 이를 어선의 크기별 및 속력별, 시간대별, 항만별 구분하여 분석하였다. 분석 결과 어선은 크기에 상관없이 평균 약 240m 이상 일정한 거리를 두고 통항하였다. 반면, 어선은 속력이 향상될수록 평균 약 230m로 통항하지만 10 knots 이상에서는 약 250m로 점용영역이 증가하였다. 시간대별 분석 결과 어선은 일출 기준으로 조업시간을 구분하기 때문에 주간 및 야간으로 구분하였다. 통항 이격거리 분석을 위한 대푯값인 중앙값으로 분석한 통항 이격거리는 야간이 주간보다 크게 분석되었다. 하지만, 최빈값으로 분석한 결과는 주간의 통항 이격거리가 야간보다 더 이격한 것으로 분석되었다. 마지막으로 항만별 어선의 점용영역은 항만이 가지는 지리적 특성에 따라 점용영역이 달라지는 경향이 나타났다. 본 연구에서 제시한 어선의 항만별 점용영역은 어선의 해양사고 예방 및 자율운항 선박과 어선의 충돌 회피모델 개발에 기초자료로써 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 이러한 관점에서 어선의 점용영역 모델 개발 필요성에 대한 의식과 관심 증가에도 기여할 수 있을 것이다

With the advent of the new era of the Fourth Industrial Revolution in the shipping industry, automation and unmanned technologies of ships are developing, and the introduction of maritime autonomous surface ships is becoming visible. When autonomous ships are automated and unmanned, collision between ships may occur in terms of safety, which is the most basic goal. Korea's total marine accidents have been steadily increasing over the past five years, of which about 68% are fishing vessel accidents. Institutional efforts such as strengthening education for fishermen and accepting international agreements to strengthen the safety management of fishing vessels continue, but marine accidents of fishing vessels are on the rise. Against this background, research on collision avoidance systems is actively underway for the commercialization of autonomous ships, but most of the target ships are centered on merchant ships, and research on fishing vessels is insufficient. To solve this problem, TCPA and DCPA values are mainly used in collision avoidance studies conducted by small ships. However, these values are useful for presenting collision risk and collision risk indices, but there is a decisive limitation in that the orientation and direction of the batters according to the entry angle between ships are not reflected. Therefore, in this study, the ship domain of fishing vessels was derived and used to evaluate the risk of marine traffic of fishing vessels. The investigation area of this study was designated as the sea area near Busan Port, where the number of entrances and exits of merchant ships was the largest and fishing vessels had a large amount of passage. In order to derive the ship domain of fishing vessels, the normality of the passage distribution was verified through statistical techniques by examining the median distance and the mode distance by port. The ship domain of the fishing vessel was derived by coordinating the relative position of the fishing vessel identified around the fishing vessel within a certain range, and it was analyzed by classifying it by size and speed, time zone, and port. As a result of the analysis, regardless of the size, the fishing vessel sailed at an average distance of about 240m or more. On the other hand, fishing vessels pass at an average of about 230m as the speed improves, but the ship domain increased to about 250m at more than 10 knots. As a result of the analysis by time zone, fishing vessels were classified into day and night because they classified operating hours based on sunrise. The distance analyzed by the median value, which is a representative value for the analysis of the distance, was analyzed larger at night than during the day. However, as a result of the analysis with the mode value, it was analyzed that the distance during the week was more spaced apart than at night. Finally, the ship domain of fishing vessels by port tended to vary depending on the geographical characteristics of the port. It is judged that the ship domain of fishing vessels by port presented in this study can be used as basic data for preventing marine accidents of fishing vessels and developing a collision avoidance model between autonomous ships and fishing vessels. In addition, from this point of view, it will be possible to contribute to an increase in awareness and interest in the necessity of developing a model for the ship domain of fishing vessels.