1.서 론
해양수산부는 2015년에 위험화물운반선의 출입과 선박 통항량이 많은 울산항, 여수·광양항, 인천항의 항로와 정박 지에 대해 종합적인 진단평가를 실시하였다. 이 진단평가 를 통해 여수·광양항의 경우 교통안전특정해역(이하 특정 해역) 내 삼여 암초와 인공어초 제거에 대한 필요성이 선 박운항자와 항만시설관계자들을 통해 제기되었다(Kim et al., 2015).
여수·광양항 특정해역 입항항로에는 삼여 암초와 인공어 가 있어 입항항로의 활용에 많은 제약을 주고 있다. 여수· 광양항은 위험물운반선과 거대형선의 비중이 높은 항만으 로 대형 해양사고 발생 가능성이 다른 항만에 비해 상대적 으로 높다. 또한 대형선의 야간 도선 금지로 주간시간대 교 통혼잡상황이 빈번히 발생한다. 출항선박이 흘수 제약을 받게 되는 경우 깊은수심항로를 이용할 수 밖에 없으므로 깊은수심항로를 이용하여 입항하는 선박과 마주칠 수 있는 상황이 불가피하게 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서는 특정해역 내 삼여 암초와 인공어초를 제거하여 입항항로를 비롯한 깊은수심 항로와 출항항로 모두를 가용할 수 있어야 한다. 그러나 66.3 ㎢에 이르는 수중 암초와 인공어초를 제거하기 위해서 는 막대한 예산 소요와 주변 어민들의 민원 발생 우려가 있으므로 과학적인 검토가 필요하다.
이 연구는 여수․광양항 특정해역 내 삼여 암초 제거 전· 후 항로 안전성과 효과적인 항로 운용 방안에 대한 것으로 환경스트레스 모델(Inoue, 2000)을 이용하여 해상교통류시뮬 레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 실험을 통해 얻어진 결 과를 바탕으로 삼여 암초 제거가 해상교통안전에 미치는 영향을 분석하였고, 이 결과를 바탕으로 효과적인 항로 운 영방안을 제시하였다.
2.항로 현황 및 교통 특성
2.1항로 현황
특정해역은 해상교통량이 폭주하거나 거대선이나 위험 화물운반선, 고속여객선 등의 통항이 빈번하여 대형 해양 사고가 발생할 우려가 있는 해역에 지정된다(MOF, 2015). 여수·광양항 특정해역은 1988년부터 추천항로 형태로 운영 되다가, 2005년 이후 Fig. 1과 같이 통항분리방식을 이용한 3개 항로(입항항로, 출항항로, 깊은수심항로)로 운용되고 있다. 또한 특정해역 진입부와 출구부, 중간부에는 선박 진 출입 및 횡단선박에 대한 주의해역(precaution area)이 설정 되어있다(Yeosu Regional Office of Ocean & Fisheries, 2005). 이 특정해역의 항로 길이는 10.4 km, 항로 폭은 1,700 ~ 2,100 m, 수심은 13 ~ 41 m이다. 특정해역 제3주의해역 부근 해역에 는 삼여라는 암초가 면적 약 66.3 ㎢에 걸쳐 존재하며, 입항 항로의 죽도에서 남해도 상탄등대까지 해역에는 인공어초 가 부설되어 중·대형 선박의 통항에 장애를 주고 있다.
2.2교통 특성
Fig. 2는 2014년 9월 1일부터 3일까지 72시간 동안 수행한 특정해역 내 선종별 통항선박들의 교통흐름과 교통량을 나 타낸 것이다. 72시간 동안 특정해역 내 입항항로를 따라 통 항하는 선박은 없었으며, 입항선박 대부분이 선박의 크기 에 관계없이 깊은수심항로를 이용하고 있었고, 출항선박은 출항항로를 이용하고 있었다. 이러한 교통흐름은 삼여 암 초와 인공어초의 영향으로 판단되며 해상교통관제실(VTS) 에서도 입항항로 이용을 자제시키고 있는 실정이었다.
Table 1과 Table 2는 선박의 종류와 크기별로 교통량을 분 석한 것으로 72시간 동안 총 494척이 통항하였으며, 1일 최 대 180척, 1일 평균 165척이 통항하는 것으로 조사되었다. 선박의 종류별로는 위험물운반선이 46 %로 가장 많았으며, 컨테이너선과 같은 일반화물선이 35 %, 예부선 16 % 순으로 조사되었다. 선박의 크기별로는 총톤수 500 ~ 3,000톤 선박이 27 %로 가장 많았으며, 100 ~ 500톤 26 %, 3,000 ~ 5,000톤 9 % 순이었다. 조사 기간 중 50,000톤 이상 선박은 31척으로 전 체 선박에서 7 %를 차지하고 있었다.
조사 기간 중 시간대별 평균 통항척수는 6.9척이었으며, 통항량이 가장 많았던 시간대는 15~16시로 시간당 10.7척이 통항하고 있었다. 주간과 야간시간대 통항선박 비율은 1.6 : 1 로 주간시간대 통항량이 많았다.
2.3삼여 암초에 대한 근접도
Fig. 3은 72시간 동안 깊은수심항로를 따라 통항한 선박 들을 대상으로 통항선박과 삼여 암초와의 이격거리를 분석 한 결과이다. 평균이격거리는 306.6 m이었으며, 표준편차 83.6 m로 분석되었다.
삼여 암초 부근 해역에서 통항선박들의 항적분포가 표준 정규분포를 보인다고 가정할 때, 삼여 암초와 충돌확률은 1.224×10-4으로 산출되었다. 이는 해양수산부 해상교통안전 진단시행지침에 명시된 기준 1.0×10-4 이상의 값으로, 통항 선박들을 위해 충분한 안전학보가 다소 어렵다고 판단할 수 있다(MOF, 2014a). 이러한 문제점은 Yoo et al.(2015)의 해 상교통혼잡도 분석과 Gwon et al.(2015)의 선박조종시뮬레이 션 결과에서도 지적된 바 있다.
3.삼여 암초 제거 전․후 효과에 관한 해상교통류 시뮬레이션 평가방법
3.1실험 방법
1)항로 설정
이 연구는 삼여 암초 제거가 항로 안전성에 미치는 영향 과 효과적인 항로 운영 방안을 분석하기 위한 것으로 항로 설계는 Fig. 4과 Fig. 5와 같이 2개 항로만을 운용할 때(삼여 암초 존재)와 삼여 암초 제거 후 3개 항로 모두를 운용할 때로 구분하여 간략하게 설계하였다. 항로의 폭은 현재 설 정된 항로 폭을 바탕으로 650m로 설계하였다.
시뮬레이션은 선박운항자의 선박운항 부담감을 정량화 한 환경스트레스 모델(Environmental Stress Model, 이하 ES 모델)을 이용하였다. ES 모델은 선박을 둘러싸고 있는 주변 환경이 선박운항자에게 얼마나 위험감(스트레스)을 주는지 를 정량적으로 표현한다. ES모델은 선박 침로를 중심으로 ± 90도 범위를 탐색하여 장애물과의 방위/거리, 선박간의 속력 등을 감안하여 시간적 여유를 산출하며, 이 시간적 여 유를 선박운항자가 느끼는 스트레스 치로 재표현된다. ES 스트레치는 4단계(0 ~ 500, 500 ~ 750, 750 ~ 900, 900 ~ 1,000)로 분류되는데, 스트레스 치가 750 이상이면 허용한계, 900 이 상이면 허용불가로 평가하고 있다.
2)선박 통항량 설정
선박통항량 척수, 선박 속력, 선박크기 등은 교통조사 결 과를 기반으로 하여, 교통량은 통항이 가장 많았던 시기(1 일 최대 180척)의 피크타임(peak time) 시간대를 설정하여 재현하였으며, 선박 크기별 비율은 Table 2와 같이 현재 실 정과 동일하게 적용하였다.
통항경로대 설정은 소형선박과 중대형선박과의 통항경로 대가 다소 상이하여 각각 설정하였다. Fig. 6와 같이 삼여 제 거 후 3개 항로를 모두 사용할 수 있을 때에는 깊은수심항 로를 이용할 수 있는 선박을 50,000 DWT 이상 선박으로 설 정하였다. 50,000 DWT 선박의 최대 흘수는 선종에 따라 다 소 차이가 있으나, 유조선을 기준할 때 12 m 정도이다(MOF, 2014b). 광양항 입항항로의 최저수심은 13.3 m로 50,000 DWT 선박이 이 항로를 이용하기에는 무리가 있다.
아울러 장래교통량을 고려해 현재보다 1.5배 교통량이 증가 한 경우에 대하여 시뮬레이션을 실시하여 비교 분석하였다. 1.5배 교통량은 현재보다 교통량이 증가할 것이라는 가정에서 현재와 미래의 항로 안전성을 비교하기 위한 단순 수치이다.
3)해상교통류 시뮬레이션 시나리오 조건 설정
해상교통류 시뮬레이션을 위한 시나리오는 크게 2가지로 나누어 시행하였다. 첫째, 현재와 같은 교통량에서 2개 항 로만을 운영하는 경우와 삼여 암초 제거 후 3개 항로를 이 용하는 경우, 둘째, 교통량이 현재보다 1.5배 증가한 상황에 서 2개 항로와 3개 항로를 운용하는 경우로 구분하였다. 세 부적인 시뮬레이션 시나리오 조건은 Table 3과 같다.
4.해상교통류 시뮬레이션 평가 결과
4.1현재 교통량에 대한 위험도 평가 결과
2개 항로만을 운용하는 경우
Fig. 7은 현재와 같은 교통량에서 2개 항로만을 운용하는 경우에 대한 해상교통류 시뮬레이션 결과에 따른 위험도 분포 현황을 나타낸 것이다(Case 1). Fig. 7에서 보는 바와 같이 우측 항로(현재 광양항 항로 지정 상, 깊은수심항로) 에서 위험도(ES value)가 높은 것을 알 수 있다. 위험도는 전체에서 4.01 %를 보였다.
3개 항로를 운용하는 경우
Fig. 8과 Fig. 9는 삼여 암초 제거 후 3개 항로를 운용하는 경우에 대한 해상교통류 시뮬레이션 평가 결과이다.
Fig. 8(Case 2)은 50,000 DWT 이상 선박은 깊은수심항로를 따라 항행하게 하고 50,000 DWT 미만 선박은 입항항로를 이용하게 한 경우로, 위험도는 전체에서 2.15 %를 보였고 3 개 항로 중에서 입항항로에서 다소 높은 위험빈도가 나타 났다. 이 결과는 Case 1보다 1.86 % 감소한 수치로, 현재 위 험도 즉 Case 1을 100 %로 볼 때 46.4 % 위험 감소 효과가 있는 것을 알 수 있다.
Fig. 9(Case 3)은 10,000 DWT 이상 선박은 깊은수심항로를 이용하게 하고 10,000 DWT 미만 선박은 입항항로를 이용하 게 한 경우에 대한 시뮬레이션 결과로, 이 경우 위험도는 전체에서 1.72 %를 보였다. 현재 위험도 즉 Case 1을 100 % 로 볼 때 57.1 % 위험 감소 효과가 있는 것을 알 수 있다.
Case 1에서 Case 3까지의 결과를 종합하여 항로 운영 측 면에서 분석할 때, Case 2보다 Case 3가 안전 측면에서 더 효과적임을 알 수 있다. Case 3과 같이 항로 운영을 하게 되 면 어느 특정 항로에 위험도가 집중되는 것을 분산시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
4.2장래 교통량이 현재보다 1.5배 증가한 경우에 대한 위 험도 평가 결과
2개 항로만을 운용하는 경우
Fig. 10(Case 4)은 2개 항로만을 이용하되 교통량은 현재 보다 1.5배 증가한다고 가정하여 수행한 시뮬레이션 결과 이다. 교통량이 1.5배 증가에도 불구하고 위험도는 4.06 % 로, Case 1의 위험도와 비교하여 1.25 % 소폭 증가함을 알 수 있다. 이는 광양항 특정해역의 항로 폭이 넓어(평균 650 m) 통항선박 간의 이격 거리가 충분하기 때문으로 해석된다.
3개 항로를 운용하는 경우
Fig. 11(Case 5)은 교통량이 현재보다 1.5배 증가한 상황에 서 3개 항로를 이용하되 50,000 DWT 이상 선박은 깊은수심 항로를 따라 항행하게 하고 50,000 DWT 미만 선박은 입항 항로를 이용하게 한 경우로, 위험도는 전체에서 3.69 %로 나타났다. 이는 Case 4와 비교하여 0.37 % 감소한 수치로, Case 4 위험도를 100 %로 볼 때 9.11 % 감소 효과가 있음을 알 수 있다. 그러나 Case 5의 경우, 3개 항로 중에서 입항항 로에 위험도가 집중되는 경향을 보였다.
Fig. 12(Case 6)는 교통량이 현재보다 1.5배 증가한 상황에 서 3개 항로를 이용하되 10,000 DWT 이상 선박은 깊은수심 항로를 따라 항행하게 하고 10,000 DWT 미만 선박은 입항 항로를 이용하게 한 경우로, 위험도는 전체에서 3.05 %로 나타났다. 이는 Case 4와 비교하여 1.01 % 감소한 수치로, Case 4 위험도를 100 %로 볼 때 24.88 % 감소 효과가 있음을 알 수 있다. 그러나 Case 6의 경우 3개 항로 중에서 입항항 로의 위험도는 다소 감소하나 깊은수심항로에 위험도가 집 중됨을 알 수 있다.
4.3시뮬레이션 결과에 대한 고찰
위 6가지 상황에 대한 시뮬레이션 결과를 위험도와 항로 운영측면에서 정리하면 다음과 같다.
교통량이 현재와 같다고 가정했을 때, 3개 항로를 운영하 는 것이 2개 항로를 운영할 때보다 위험도를 낮출 수 있었 으며 10,000 DWT 이상 선박을 깊은수심항로로 통항하게 하 는 것이 어느 특정 항로에 위험이 집중되는 것을 분산시킬 수 있었다. 한편 교통량이 현재보다 1.5배 증가한 상황에서 는 50,000 DWT 이상 선박을 깊은수심항로로 통항하게 하는 것이 더 효과적임을 알 수 있었다. 이를 상황별 효과적인 방법을 정리하면 Table 4와 Table 5와 같다.
5.결 론
현재 광양만 교통안전특정해역은 3개 항로(입항항로, 출 항항로, 깊은수심항로)로 구분되어 있다. 그러나 입항항로 의 경우 삼여라는 암초와 인공어초 때문에 선박들이 이 항 로를 이용하지 못하고 모든 선박이 깊은수심항로를 이용하 여 입항을 하고 있다. 이 때문에 광양항을 출입해 본 선박 운항자와 부두 운영사는 이 지역을 출입하는 선박들의 안 전을 위해 삼여 암초와 인공어초 제거를 항만당국에 요구 하고 있는 실정이다.
이 연구는 광양만 교통안전특정해역 내에 있는 삼여 암 초를 제거 후 3개 항로를 운영한다고 가정했을 때 위험 감 소효과에 대한 것으로, 선박운항자 위험도 기반 모델을 이 용한 해상교통류 시뮬레이션 결과이다.
현재와 같은 교통량에서 2개 항로를 3개 항로로 운영했 을 때, 46.4 %(50,000 DWT 이상 선박은 깊은수심항로를 이 용)와 57.1 %(10,000 DWT 이상 선박은 깊은수심항로를 이 용) 위험 감소 효과가 있는 것으로 나타났다. 어느 특정 항 로에 위험도가 집중되는 것을 피하기 위해서는 50,000 DWT 이상 선박을 깊은수심항로로 통항하게 하는 것이 더 효과 적이었다.
한편 현재 교통량보다 1.5배 증가한 상황에서는 10,000 DWT 이상 선박을 깊은수심항로로 유도하는 것이 위험 분 산 측면에서 더 효과적임을 알 수 있었다. 이러한 결과는 광양항을 출입하는 선박들의 크기별 비중으로, 50,000 DWT 이상 선박이 전체의 7 % 수준을 차지하고 있기 때문으로 분석된다.
이 연구는 선박운항자 위험도 기반 모델에 의한 분석 결 과로, 삼여 암초와 인공어초 제거 등에 소요된 비용 대비 효과를 검토한 것이 아님을 밝혀둔다. 본 연구의 결과는 삼 여 암초 제거 후 항로 설정과 항로 운영 방안(특히 깊은수심 항로 통항선박 제한) 등에 활용이 가능할 것으로 기대된다.
