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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

손우주 (한국해양대학교, 한국해양대학교 대학원)

지도교수
조익순
발행연도
2020
저작권
한국해양대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수10

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2020

통항 확률분포에 기반한 선박과 해양시설물간 안전이격거리에 관한 연구
손우주 해양플랜트운영학과 2020.01 학위논문

2019

AIS 기반 해양시설물과 선박간 권고 안전이격거리 선정에 관한 연구
손우주 ,  이정석 ,  이보경 외 1명 한국항해항만학회지 2019.01 학술저널

초록· 키워드

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선박의 통항 안전성 관점에 있어 해양시설물은 선박의 통항에 직접적으로 간섭을 미치는 위험요소로써 사고의 개연성을 높이는 원인으로 작용하고 있으나, 현재 국내 법령, 규정 및 항만 및 어항설계 기준에는 해양시설물과 선박 간의 안전이격거리에 대한 직접적인 기준은 없는 상황이며, 일반적으로 그 이격거리는 선박 운항자의 경험적인 판단을 통해 결정되었다.
국제적으로도 선박과 해양시설물간의 이격거리에 대하여 UN해양법협약에서 명시하는 500m를 제외하고는 별도의 통일된 규정이 없고, 이는 통항 여유수역이 제한적인 교량 하부통항 상황에서는 적용하기에 무리가 따른다. 본 연구에서는 우리나라의 해양시설물 중 동해가스전과 인천대교, 부산항대교를 선정하여 각 해역의 서로 다른 특성 및 통항여건에 대해 분석하였다.
동해가스전은 동해의 EEZ에 위치한 국내에서 가장 큰 규모의 자원생산시설이다. 본 연구에서는 동해가스전 인근 2마일 반경을 통항하는 선박의 통항분포를 대상으로 적정 안전이격거리 기준을 제시하기 위해 동해가스전 인근에서 수집된 약 13주간의 AIS 정보를 활용하였다.
인천대교는 주경간장이 800m로 국내에서 가장 큰 규모의 교량이다. 부산항은 항구 동측 선석이 서측 선석에 접안능력이 높은 특징을 가지고 있으며 이러한 항만 특성으로 인해 항로는 동측 부두와 이격하여 비대칭 배치되어있다. 본 연구에서는 서로 다른 항만의 특성을 고려하여 교량과 선박 간의 안전이격거리를 제시하기 위해 인천항과 부산항의 한 달간 수집된 AIS 데이터를 활용하였다. 수집된 AIS 데이터는 전처리 작업을 통해 결측치와 이상치를 정제하였다. 미가공 데이터는 이격거리 분석에 활용하는 데이터를 필터링 하였다. 필터링 된 데이터는 동해가스전의 경우에는 선박의 길이를 기준으로, 항만횡단 해상교량의 경우에는 입항, 출항별 선박의 총톤수를 기준으로 분류하였다.
본 연구에서는 인천대교, 부산항대교의 통항분포 정규성 검정 및 신뢰구간 분석을 통해 최적이격거리를 추정하였다. 그 결과, 인천대교와 부산항대교의 경우 신뢰구간 95%의 범위 내에서 대부분의 선박이 통항하는 것으로 분석되었다. Z-score에 따른 통항분포에 대한 교각과 선박의 입, 출항 이격거리 차이를 분석한 결과, 이격거리 차이는 신뢰구간 95%~99%에서 가장 차이의 변화량이 크게 증가하였다. 이를 바탕으로 교량과 선박간의 안전 구간을 입, 출항 분포의 신뢰구간 95%범위로 선정하였으며, 신뢰구간 95%외측에서부터 항로 양측 끝단까지의 거리를 주위 구간으로 선정하였으며, 위험 구간을 항로 양측 끝단에서부터 교각까지의 범위로 설정하였다.
동해가스전의 경우, PIANC에서 제시한 6L+500m을 활용해 설정값을 5L에서 7L로 설정을 하여 현행 해상교통흐름을 가장 잘 반영한 범위를 분석하였다. 그 결과, 5.5L+500m가 가장 현행 해상교통흐름을 잘 반영한 적정이격거리로 분석되었다. 통계적 검증력이 가장 높은 Medium 구간에서의 신뢰구간의 적합한 신뢰구간을 분석한 결과, 95%를 현행 교통흐름을 가장 잘 반영하는 안전이격거리 기준으로 선정하였다.
본 연구를 통해서, 선박 운항자 및 관제사에게 각 항만의 통항특성에 맞는 정량적인 안전이격거리를 제안하여 해양시설물에 대한 사고 발생률을 낮출 수 있을 것으로 판단되며, 해양시설물 설계 시에 있어 설계자에게 선박과의 이격거리를 고려한 해양시설물의 설계 기준을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

목차

1. 서 론 1
1.1 연구 배경 및 목적 1
1.2 연구 내용 3
2. 국내 해양사고 및 국내외 이격거리 현황 조사 5
2.1 국내 해양사고 조사 5
2.1.1 선박-해양구조물간 해양사고 조사 5
2.1.2 선박-교량간 해양사고 조사 5
2.2 국내외 이격거리 관련 기준 조사 7
2.2.1 해사안전법 7
2.2.2 UN해양법협약 8
2.2.3 일본 국토교통성 9
2.2.4 영국 해사연안경비청 10
2.2.5 영국 그레이터 가바드 해상풍력단지 10
2.2.6 네덜란드 보셀 해상풍력 발전단지 11
2.2.7 미국 뉴욕 에너지 연구 개발국 12
2.2.8 국제수상교통시설협회 13
3. 대상 해양시설물 부근 통항특성 분석 14
3.1 대상 해역 특성 분석 14
3.1.1 지리적 위치 분석 14
3.1.2 통항량 분석 15
3.1.3 해양사고 현황 조사 17
3.2 대상 해양시설물 통항특성 분석 19
3.2.1 동해가스전 19
3.2.2 인천대교 23
3.2.3 부산항대교 25
3.3 데이터 처리 과정 27
3.3.1 데이터 수집 절차 27
3.3.2 데이터 전처리 과정 29
4. 항만횡단 해상교량의 선박 안전이격거리 분석 34
4.1 선박 통항분포 분석 34
4.1.1 통계적 검증력 분석 34
4.1.2 통항분포 정규성 검정 38
4.2 신뢰구간에 따른 이격거리 분석 48
4.2.1 Z-score에 따른 이격거리 분석 48
4.2.2 신뢰구간에 따른 입, 출항 이격거리 차이 조사 54
4.3 항만횡단 해상교량의 안전이격거리 제안 61
4.3.1 인천대교 62
4.3.2 부산항대교 63
5. 동해가스전의 선박 안전이격거리 분석 64
5.1 선박 통항분포 분석 64
5.1.1 통계적 검증력 분석 64
5.1.2 선박 길이별 통항분포 정규성 검정 65
5.2 선박 길이별 안전이격거리 분석 70
5.2.1 적정 이격거리 범위 분석 70
5.2.2 Z-score에 따른 선박 안전이격거리 분석 72
5.2.3 동해가스전의 안전 통항범위 제안 74
6. 결론 76
6.1 결론 76
6.2 향후 과제 79
참고문헌 80

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