묘박 선박의 안전을 고려한 정박지 용량 설계에 관한 연구

Abstract

최근 국내에서는 정박지 이용선박 척수 증가로 인하여 정박지 부족이 심화되고 있다. 이에 따라 정박지 내에서의 해양사고 비율도 높아지고 있어 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로서 정박지 확장 요구의 목소리가 더욱 커지고 있다.

그러나 정박지 규모에 대한 설계기준은 정박지 용량에 대한 기준이 없어 정량적인 정박지 설계가 이루어지지 못하고 있다. 이에 본 연구에서는 정박지 용량 설계기준을 제시하고 적용하기 위해 다음과 같은 연구를 수행하였다.

첫 번째로 정박지 점유 용량 및 필요 정박지 용량에 대한 개념을 제시하였다. 그리고 시뮬레이션 방법을 통해 정박지 용량을 도출하기 위한 알고리즘을 개발하고 MATLAB-SIMULINK 프로그램을 이용하여 정박지 용량 분석을 실시하였다.

시뮬레이션 결과, 현재 정박지 면적 대비 필요 정박지 용량 비율이 가장 큰 항만은 울산항으로 그 비율이 114.29%인 것으로 나타나 울산항 정박지의 확장 필요성을 밝혔다.

두 번째로 필요 정박지 용량을 종속변수로 정의하고, 항만의 입항선박 척수, 정박지 입항선박 척수, 항만 물동량, 안벽길이, 접안능력을 독립변수로 설정하여 다중회귀분석을 실시하였다. 그 결과 도출된 회귀모델은 다중공선성 문제로 인하여 설계기준으로 사용할 수 없음을 밝혔다.

세 번째로 항만을 A, B, C 그룹으로 분류하고 종속변수로서 필요 정박지 용량, 독립변수로서 항만 물동량을 설정하여 곡선추정 단순 회귀분석을 실시하였다. 그 결과 항만 그룹별로 유의미한 정박지 용량 설계기준 모델을 제시하였다

마지막으로 정박지 용량 설계기준을 적용하여 항만 개발계획에 따른 필요한 정박지 용량을 예측하였다. 그 결과, 울산항 및 동해항의 경우 2030년의 현행 정박지 면적 대비 필요 정박지 용량은 각각 149.5%, 183%로 예측되어 점진적인 정박지 확대를 위한 정책적인 뒷받침이 필요할 것으로 분석되었다.

본 연구는 시뮬레이션을 이용하여 정박지 용량을 분석하고, 회귀분석을 실시하여 정박지 용량에 대한 설계기준을 제시하는데 있다.

여기서 시뮬레이션을 이용한 정박지 용량 분석 모델은 실제 정박지에서 이루어지는 선박의 해상교통시스템을 유사하게 구현하여 정박지 용량 분석 방법을 시도하였다는 점에서 그 의의가 있다. 또한 정박지 용량이 항만 물동량과 인과관계가 있다는 것을 밝혀 항만개발단계에서부터 정박지 용량에 대한 검토를 가능하게 하였다. 그리고 항만 설계 시 필요 정박지 용량을 쉽게 산출할 수 있도록 간단한 설계기준을 제시함으로서 그 활용성 측면에서 가치가 있다고 본다.

이번 연구는 필요 정박지 용량 결정을 위한 설계기준으로서 처음으로 시도된 연구이다. 향후 이 모델을 타 항만에도 적용해 타당성을 검증해 볼 예정이다. 또한 정박지 용량 분석 시뮬레이션 알고리즘과 회귀분석에 있어 다양한 변수를 고려함으로서 정박지 용량 설계가 이루어질 수 있도록 할 예정이다.

In recent years in Korea, there is a shortage of anchorage due to increased number of ship incoming harbour. Consequently maritime accident rate increase in anchorage therefore in order to solve this problem, there is an expansion of anchorage is being urged. However, the design criteria for anchorage capacity does not have a standard for quantitative anchorage design.

Accordingly, this research conducted following experiment in order to offer and apply the anchorage volume design criteria.

First, presented the concept of occupancy volume of anchorage and necessary occupancy volume of anchorage. In addition, through the simulation method, developed algorithms to derive an anchorage capacity and used program called MATLAB-SIMULKINK to conduct anchorage volume analysis.

As a result of the simulation, a port that had highest necessary volume of anchorage rate over current anchorage volume as Ulsan port and its ratio was 114.29%. Hence it demonstrated that enlargement of anchorage in Ulsan is essential.

Secondly, defined necessary volume of anchorage as a dependent variable and the number of ship incoming harbor, the number of ship incoming anchorage, cargo volume, piper length of harbor, berthing capacity as an independent variables then conducted multiple regression analysis.

As a result, it is confirmed that there is a problem with multicollinearity and it is not applicable to be used as design criteria.

Thirdly, classified ports as A, B, C group, and set the necessary occupancy volume of anchorage as a dependent variable and cargo volume as an independent variable then conducted curve fitting simple regression analysis. As a result, the research presented anchorage capacity design criteria for significant port groups.

Lastly, predicted necessary volume of anchorage by applying anchorage volume design criteria to harbor development plan. Consequently, in year 2030 for Ulsan and accompanied port, it is predicted that necessary occupancy volume of anchorage over current anchorage volume is 149.5% and 183% which analyzed that political support is required for gradual enlargement of anchorage.

This study was to present anchorage volume design criteria though utilizing simulation to analyze anchorage volume and conducting regression analysis.

With this, the anchorage volume analyzing model using simulation is significant in that this research tried to analyze the volume of anchorage by similarly embodying the actual ship’s harbor traffic system.

Also this research made it possible to review the volume of anchorage from the planning stage for harbour development by revealing the fact that the capacity of the anchorage and cargo volume has a causal relationship.

Furthermore, by presenting a simple design criteria to make it easier to determine the necessary occupancy volume of anchorage in harbor development planning, it is believed to have a value in availability side.

This research is the first to attempt to investigate the design criteria for determining necessary occupancy volume of anchorage. It is scheduled to determine validity of the model applied to other ports in days to come. Moreover, this research plan on designing anchorage volume by considering the various variable when operating anchorage volume analyze simulation algorithm and regression analysis in the future.