1.서 론

항로 등 수역시설의 수용도에 대한 평가는 해양사고 예방 에 매우 중요한 요소가 되고 특히, 항만 및 수로의 해상교통 혼잡 여부를 평가하는 해상교통혼잡도 평가(Park et al., 2013) 는 해사안전법 상 해상교통안전진단제도의 안전진단항목에 포함되는 등 중요한 평가기법으로 사용되고 있다(Cho et al., 2010). 평가의 정밀성을 높이기 위해 관련 연구도 활발하게 진행 되고 있으며 해상교통안전진단제도 내 해상교통혼잡 도평가 관련 기술기준 개선에 관한 연구(Um et al., 2012), 해 상교통혼잡도 평가의 기준이 되는 표준선박 길이에 관한 연 구(Lee and Ahn, 2013) 및 선박점용영역 분석에 관한 연구 (Park and Jeong, 2014), 그리고 Port-MIS 통계자료와 실측조사 자료에 의한 혼잡도를 비교·검토한 연구(Yoo et al., 2013) 등 이 있다.

선행연구 결과와 같이 표준선박 길이, 점용면적 및 실용 교통용량 등 각각의 요소들이 혼잡도 평가 결과에 영향을 미치지만 결국 평가에 가장 영향을 많이 미치는 것은 선박 통항량 기초데이터의 신뢰성이라고 할 수 있다. 정확한 교 통량 분석을 위해 1년 이상의 연속 실측이 필요하나 현실적 으로 매번 반영하기가 어렵기 때문에, 최소 3일 이상의 교통 량 조사가 필요하며, 7일 정도의 조사 기간이 유효성을 갖는 다는 연구 결과(Inoue, 1973) 등에 따라 우리나라 해상교통안 전진단제도에서는 최소 1주일 이상의 GICOMS 자료와 최소 72시간 이상의 현장 관측 자료를 요구하고 있다.

그러나 주요 통항패턴은 유사하게 볼 수 있지만 계절별 및 시기별로 선박통항량 자체에 차이를 보이기 때문에, 특 정 3일간의 실측데이터로 항로의 혼잡여부를 판단하는 것이 그 항로 및 항만의 현재와 장래 혼잡에 대한 대표성을 가지 고 있는지에 대하여는 많은 의문점이 발생한다. 특히, 해상 교통안전진단과 같이 평가 결과를 바탕으로 안전대책 및 위 험성 저감 방안 등을 수립하는 경우에는 더욱 정밀한 결과 가 요구된다.

본 연구에서는 왜곡된 결과를 바탕으로 한 안전대책 수립 을 방지하고 보다 정밀한 안전진단 평가·분석을 위해, 주요 연안통항로 및 항만 입출항로를 대상으로 계절별 통항량에 따른 혼잡도 평가를 실시하고, 다양한 해역의 혼잡도 평가 를 통해 각 항로별 평균 혼잡도 및 피크시간 혼잡도의 계절 별 혼잡도 차이점을 분석하여 이에 대한 시사점을 제시하도 록 한다.

2.혼잡도 이론 및 평가 현황

해사안전법에는 해상교통안전에 영향을 미치는 사업을 하려는 경우에 사업으로 인해 발생할 수 있는 항행안전 위 험요인을 전문적으로 조사·평가 하도록 하고 있으며 평가 대상항목 중 해상교통혼잡도 평가는 수역의 설정과 항만 또 는 부두의 개발 시 필수적으로 수행하여야 한다.

한편, 2009년 해상교통안전진단제도가 도입된 이후에 수 행된 대부분의 안전진단에서는 범퍼모델을 통하여 혼잡도 를 평가하고 있으며, 본 장에서는 범퍼모델에 따른 혼잡도 평가 이론과 평가 현황을 살펴보고자 한다.

2.1.해상교통혼잡도 평가 이론(범퍼 모델)

해상교통혼잡도 평가는 대상항로가 수용할 수 있는 최대 의 교통용량과 실제 해상교통량의 비교로 이루어진다. 현재 또는 장래에 대상항로를 통항하는 선박의 척수와 크기를 조 사하고 이를 토대로 실제 해상교통량(Q_T )을 추정하여 항로 가 수용할 수 있는 최대교통용량(Q_P Practical Traffic Volume, 실용교통용량)과 비교한 후 해상교통혼잡도를 평가한다. 해 상교통혼잡도(T_C )를 구하는 식은 다음 식(1)과 같다.

교통용량은 기본교통용량과 실용교통용량으로 구분하는 데 기본교통용량은 일정한 크기의 선박이 일정한 속력으로 일정 폭의 직선 모양 수로를 통항할 수 있는 최대 척수를 의 미한다. 실용교통용량은 기본교통용량에서 해상 및 기상상 태, 선박 항행의 자유성, 해상교통관리 방식 등을 감안하여 실제 통항 가능한 교통용량을 말하며 일반적으로 실용교통 용량은 기본교통용량의 20 ~ 25 %로 적용(Gong and Kim, 2005) 하고 있다.

한편, 선박의 운항자는 안전한 운항을 위해 타 선박, 장애 물, 천수구역 등으로부터 본선이 일정한 거리를 유지하려고 노력하는데 본선 주위의 그 일정한 영역을 선박의 폐색영역 이라고 한다. 기본교통용량은 항로 폭과 항로에서의 평균 선속을 곱한 값을 선박의 폐색영역의 크기로 나누어 구하는 데 기본교통용량을 산출하는 방법은 다음 식(2)와 같다(Busan Port Construction Office, 2016).

폐색영역(점용면적)은 통상적으로 넓은 수역은 표준선박 길이의 전후방 8 L, 측면 3.2 L을, 좁은 수역에서는 6 L과 1.6 L 을 적용하고 있으며, 표준선박은 통상적으로 선박의 길이 70 m 를 기준으로 하고 있다(Um et al., 2012).

2.2.혼잡도 평가 현황

2009년 11월 해상교통안전법 개정 이후 시행되고 있는 해 상교통안전진단제도는 본격적으로 안전진단이 수행된 2010 년부터 2015년까지 약 100여건 이상 시행되고 있다. 안전진 단제도 상 혼잡도 평가는 2012년 해상교통안전진단시행지침 개정 이전에 ‘해상교통현황측정’ 항목에 포함되어 필수적인 안전진단항목으로 수행되었고, 2012년 지침 개정이후에는 ‘수역의 설정’과 ‘항만 또는 부두 개발’에 해당되는 사업에 만 필수적으로 수행되어야 하는 항목으로 변경되었다. 그러 나 필수항목이 아님에도 불구하고 거의 대부분의 안전진단 에 수행되고 있을 정도로 활용이 되고 있다.

2.2.1.기존 혼잡도 평가 분석

안전진단의 주요 항목으로 혼잡도 평가가 활용되면서 사 업이 시행되는 다양한 해역에서 혼잡도 평가가 이루어지고 있다. 지금까지의 대부분의 연구는 거의 대부분 범퍼모델을 적용하고 있다. 실용교통용량은 기본교통용량의 1/4 또는 1/5을 적용하는데 각 적용기준에 따라 혼잡도 값에 차이가 발생(Um et al., 2012)하므로 지속적인 연구 등을 통해 기준을 통일할 필요가 있다. 표준선박의 길이는 과거 30년 전 기준 에 따라 길이 70 m 선박을 표준선박으로 하여 사용하거나, 선박의 대형화 등을 반영하여 표준선박길이를 100 m로 적용 (Lee and Ahn, 2013)하는 등 각 기관마다 다르게 적용하고 있 다. 표준선박길이가 결과에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 검토(Um et al., 2012)되고 있으나, 표준선 길이에 대한 현실 화는 필요할 것으로 생각된다. 점용면적은 대부분의 보고서 에 충분한 수역인 경우 장직경 8 L, 단직경 3.2 L을, 교행이 이뤄지지 않는 좁은 수로 및 항내의 경우 6 L, 1.6 L을 적용 (Um et al., 2012)하고 있다. 하지만, 교행이 이루어지는 수역임 에도 항내에서 6 L, 1.6 L을 적용하여 결괏값이 왜곡되어 도출 되는 경우도 있어 점용면적 적용에 대해서는 충분한 논의와 검토가 필요할 것으로 판단된다. 일례로, Park and Jeong(2014) 은 우리나라 진해만 피항시 해상교통관측조사를 통해 선박 점용영역을 3 L × 2 L로 제안하였다.

혼잡도에 적용하는 교통량의 경우 1주일 GICOMS Data 또 는 72시간 현장교통조사 자료를 활용하거나 Port-MIS 입출항 통계자료를 이용하여 혼잡도를 평가하고 있는데 각각 반영 하는 교통량 측정 방법에 따라 혼잡도 결과가 확연한 차이 를 보이고 있다.

2.2.2.혼잡도 평가 교통량 적용에 관한 고찰

해상교통안전진단 기준에서는 혼잡도 평가에 적용하는 교통량을 Port-MIS 통계 또는 교통조사 결과를 기초로 적용 하도록 하고 있다. 하지만, Port-MIS 통계를 활용하여 혼잡도 를 평가할 경우 각 항로별 혼잡도 평가가 어렵고 교통특성 을 왜곡하며 피크시간 혼잡도 산출에 한계점이 있어 Yoo et al.(2013)는 실측조사를 바탕으로 한 혼잡도 산출이 좀 더 실 질적인 교통상황을 반영할 수 있어 실측조사를 기반으로 평 가하는 것이 타당한 것으로 제시하였다.

그러나, 실측조사 자료를 바탕으로 한 통항량은 지역특성 및 해역특성 등으로 인해 시기별로 분명한 차이가 발생한 다. 가령 여객선이 다수 통항하는 관광산업 위주의 도서지 의 경우 관광 시즌에 통항이 집중적으로 발생할 수 있다. 또 한, 발전소 인근 부두 등에서는 연료 공급량이 늘어나는 시 기에 선박의 통항이 더 많을 수 밖에 없다.

혼잡도에 적용하는 교통량은 Port-MIS 통계를 활용하는 것 보다 실측자료를 이용하는 것이 타당하나 실측조사 기간 이 해역 통항량을 모두 반영하였는지에 대한 검증에 한계 (Yoo et al., 2013)가 있으므로, 이를 보완하기 위해 시기별·계 절별 선박의 통항량이 실질적으로 어느 정도 차이를 보이는 지 세부적인 연구가 필요할 것이다.

3.주요 통항로의 계절별 혼잡도 평가

실측조사 자료에 의한 계절별 혼잡도 평가 차이를 분석하 기 위해 평가 대상 해역을 선정하고 교통량 및 혼잡도 분석 기간을 설정한다. 평가대상 해역은 결과의 정밀도를 높이기 위해 항로가 지정이 되어 있고 항로의 폭을 명확하게 알 수 있는 수역을 대상으로 하며 1년간의 데이터 중 각 계절별 1 주일의 GICOMS Data를 바탕으로 교통량을 분석하고 혼잡도 를 평가하였다.

3.1.평가 대상해역

다양한 해역에 대한 계절별 혼잡도 변화를 알아보기 위해 Fig. 1과 같이 대상해역은 우리나라 주요 항만 입출항로 뿐 만 아니라 해사안전법 상 교통안전특정해역 및 통항분리방 식 항로, 지방청 고시 항로 등 주요 연안통항로도 포함하여 선정하였다.

3.1.1.연안 해역

교통안전특정해역은 해사안전법 제10조에 인천, 부산, 여 수, 울산 및 포항구역 등 5개소로 지정이 되어 있다. 그 중 인천, 부산 및 여수구역에만 항로가 지정이 되어 있으며, 교 통안전특정해역의 항로 현황은 Table 1과 같다.

해사안전법 제68조제1항 관련하여 우리나라 통항분리방 식(Traffic Separation Scheme, TSS) 해역은 보길도항로, 거문도 항로, 홍도항로이며 항로 현황은 Table 2와 같다.

그 밖에 해사안전법 제31조에 따라 각 지방해양수산청에 서 지정·고시하고 있는 항로 중 항로 폭을 명확하게 산정하 기 어려운 추천항로와 평균 혼잡도가 1 % 이하로 항로 폭에 비해 통항량이 적어 혼잡도 평가의 유의한 결과를 얻기 어 려운 항로는 평가에서 제외하고, 항로 폭을 명확하게 산정 할 수 있으면서 평가에 유효한 장안서(인천, 평택), 옹도, 목 포구, 마산, 안정, 부산신항 입출항로 등의 지방청 고시항로 를 평가대상으로 선정하였다. 항로 현황은 Table 3과 같다.

3.1.2.항계 내 항로

우리나라 주요 항만은 선박의 입항 및 출항 등에 관한 법 률 제10조에 따라 선박교통안전에 필요한 수로를 항로로 지 정·고시하고 있다. 본 연구에서는 우리나라 주요 항만 중 해 상교통이 집중되어 있는 부산항, 인천항, 여수광양항 및 울 산항 등 대형 항만의 항계 내 항로를 선정하여 혼잡도 평가 를 수행·분석 하고자 한다.

부산항은 본항이 교통안전특정해역 내의 항로로 지정되 어 있고 신항 가덕수도 인근 수역이 지방청 고시항로로 평 가에 포함되어 있으므로 신항 항계 내 항로(제5항로)를 평가 대상으로 추가한다. 인천은 교통안전특정해역에 서수도 및 동수도 등이 포함되어 있으므로 기 평가 대상을 제외하고 인천항으로 접근하는 수역 중 선박 통항이 집중되는 인천대 교를 대상으로 평가한다. 여수광양항의 경우에도 교통안전 특정해역을 제외하고 항계 내에서 통항이 집중되는 제1항로 를 대상으로 평가하고 울산항도 선박의 통항이 가장 많은 울산 1항로를 대상으로 평가한다.

평가 대상으로 분석한 부산 신항, 인천항, 여수광양항, 및 울산항 등 우리나라 주요 항만의 항로 폭 등 현황은 Table 4 와 같다.

3.2.교통량 분석

3.2.1.교통량 분석 개요

해상교통혼잡도는 선박의 통항량에 의해 차이가 많이 발 생하기 때문에 실측자료에 의한 혼잡도를 분석할 때는 통상 적으로 통항이 가장 많은 날을 대상으로 교통량을 분석·평 가한다. 해상교통안전진단시행지침 제14조의 안전진단항목 별 기술기준에서는 교통조사 수행 시 최소 1주일 이상의 GICOMS 자료를 활용하고 현장관측 조사는 교통량이 최저 인 요일을 제외한 최소 72시간 동안 수행하도록 하고 있다.

본 연구는 우리나라 전체 해역에 고루 퍼져있는 연안 통 항로와 인천, 울산, 여수광양, 부산 등 다양한 지역을 대상으 로 한다. 연구의 지역적 특성상 2014년 전체기간의 GICOMS Data를 확보하여 우리나라 전체해역 통항량에 대해 월별로 통항척수를 분석하였다. 그리고 계절별로 가장 통항척수가 많은 달을 선정하여 기상특보가 발효되지 않은 1주일간의 GICOMS Data를 대상으로 교통량 분석 및 혼잡도를 평가하 고자 한다.

3.2.2.계절별 교통량 분석

2014년 우리나라 전체해역에는 총 83,477척의 선박이 통항 한 것으로 분석되고. 월별 통항척수는 최저 6,136척에서 최대 7,831척까지 통항한 것으로 분석된다(Ministry of Oceans and Fisheries, 2015).

Fig. 2는 월별 통항량을 계절별로 묶어서 각 계절 당 통항 이 가장 많은 달을 선정하여 표시한 것이다. 봄철은 5월에 6,900척, 여름철은 8월에 7,131척, 가을철은 10월에 7,831척, 겨울철은 12월에 7,616척으로 가장 많이 통항하였다.

Table 5는 선정된 각 계절(5월, 8월, 10월, 12월) 중 기상특 보가 발효되지 않은 1주일 동안 각 항로에 통항한 선박의 척수를 나타낸 것이다. 평가 기간은 계절별로 각각 봄철은 5 월15일~21일, 여름철 8월5일~11일, 가을철 10월5일~11일, 겨 울철은 12월17일~23일이다.

장안서 인천항로 등은 봄철, 거문도항로 등은 여름철, 인 천대교 등은 가을철, 보길도항로 등은 겨울철에 각각 통항 이 가장 많은 것으로 분석되었으며, 인천대교 등 주로 항만 입출항로에서 선박의 통항이 밀집되는 것으로 나타났다.

4.혼잡도 평가 분석

혼잡도 평가는 실용교통용량 산출, 표준선박 기준, 점용영 역 및 선박속력 등 결괏값에 영향을 미치는 요소들이 있으 나 본 연구는 특정지역의 계절별 혼잡도 차이를 비교·분석 하는데 목적이 있기 때문에 최근 수행된 혼잡도 평가에 가 장 많이 쓰인 기준을 위주로 평가에 적용하기로 한다.

4.1.각 항로별 실용교통용량

선속은 각 항로 특성에 따라 교통안전특정해역 및 항만 내 항로는 10 kts, 통항분리방식 및 지방청 고시항로는 12 kts 등으로 적용한다. 실용교통용량은 기본교통용량의 1/4로 적 용하고 표준선박 길이는 70 m, 점용면적은 장직경 8 L, 단직 경 3.2 L을 적용한다. 단, 해역특성 상 좁은 수로 및 항만 내 항로로 구분되는 부산 신항 항로(제5항로), 여수광양 제1항 로, 울산 제1항로는 장직경 6 L, 단직경 1.6 L을 적용한다. 각 항로의 기본교통용량 및 실용교통용량은 Table 6과 같다.

4.2.각 항로별 혼잡도 평가 분석

계절별 해상교통혼잡도 평가 결과, 각각의 통항로에서 혼 잡도는 유사한 패턴을 나타내었다. 통항분리방식 항로와 지 방청 고시 항로의 시간당 평균 혼잡도는 Fig. 3과 같이 부산 신항 입출항 항로 및 주의해역에서 여름철에 최대 26.23 %로 가장 높게 나타났다. 장안서(평택) 항로가 가을철에 10.30 %, 마산항로가 겨울철 8.75 % 순으로 나타났으며 나머지 항로 는 대부분 5 % 이하로 평가되었다.

통항분리방식 항로와 지방청 고시 항로의 피크시간 혼잡 도는 Fig. 4와 같이 안정항로에서 가을철에 144.04 %로 가장 높게 나타났으며 이는 LNG선 등 대형선이 일시적으로 집중 되어 나타나는 현상으로 분석되었다. 부산 신항 입출항 항 로 및 주의해역에서 여름철에 127.77 %, 장안서(평택) 항로에 서 여름철에 100.83 % 순으로 평가되었다.

교통안전특정해역 내 항로와 주요 항만 항계 내 항로의 시간당 평균 혼잡도는 Fig. 5와 같이 부산 신항 항로(제5항 로)에서 여름철 38.23 %로 가장 높게 나타났으며 인천대교에 서 겨울철 33.67 %, 울산 항로(제1항로)에서 봄철 27.20 % 순 으로 나타났다.

교통안전특정해역 내 항로와 주요 항만 항계 내 항로의 피 크시간 혼잡도는 Fig. 6과 같이 인천대교에서 겨울철 227.00 % 로 높은 수치를 보이는데 실제 인천대교는 5만톤 이상 선박 등에는 교행이 금지되고 1천톤 이하의 여객선 및 위험화물 운반선 등이 측경간 항로(140 m)를 이용할 수 있으므로 세부 적으로 평가하면 피크시간 혼잡도는 그보다 낮을 것으로 판 단된다. 그 다음으로 부산 신항 항로(제5항로)에서 봄철에 167.26 %, 여수항로(제1항로)에서 가을철에 147.94 % 순으로 나타났다.

4.3.계절별 혼잡도 변화 분석

혼잡도 평가 결과에 따라 계절별로 혼잡도의 변화와 차이 를 분석하였다. 시간당 평균 혼잡도는 Table 7과 같이 가장 높은 혼잡도와 낮은 혼잡도 비율의 차이가 인천대교에서 약 11 %로 가장 높게 나타나고 5 % 이상의 차이를 보이는 항로 는 지방청 고시 마산항로, 부산 신항 입출항 및 주의해역, 교통안전특정해역 여수지역 및 부산 신항, 울산항로 등으로 나타났다.

반면, 피크시간 혼잡도는 Table 8과 같이 시간당 평균 혼 잡도에 비해 차이의 정도가 심한 것으로 나타났는데 안정항 로에서 80 % 이상, 여수광양항로에서도 70 % 가까이의 차이 를 보이는 등 평가 대상 17개 항로 중 11개 항로에서 혼잡도 차이가 20 % 이상 나타나는 것으로 분석되었다.

이상으로 계절별 혼잡도 변화를 분석해 본 결과, 시간당 평균 혼잡도는 인천대교 주경간 항로에서 최대 11.67 %의 혼 잡도 차이를 보이고 있으며, 전체적으로 보면 0.24 ~ 11.67 %, 평균적으로 약 3.5 %의 차이를 보이고 있다.

반면 피크시간 혼잡도는 안정항로에서 최대 82.33 %의 차 이를 보이고 있으며, 여수광양항로에서도 약 70 % 정도의 혼 잡도 차이를 보이고 있다. 전체적으로 보면 4.04 % ~ 82.33 %, 평균적으로 약 30 % 정도의 차이를 보이고 있는 것을 알 수 있어 실측자료에 의한 혼잡도 평가 시 이러한 계절별 차이 가 발생 할 수 있음을 감안하여야 할 것이다.

5.결 론

본 연구에서는 해사안전법 및 지방해양수산청에서 고시 된 주요 연안 통항로 및 주요 항만 입출항로를 대상으로 봄, 여름, 가을, 겨울 계절별로 선박통항량이 가장 많은 달을 선 정하여 기상특보가 발효되지 않은 1주일간의 GICOMS Data 를 바탕으로 혼잡도 평가를 실시하였다.

그 결과 시간당 평균 혼잡도는 최대 11.67 %, 피크시간 혼 잡도는 최대 82.33 %의 혼잡도 차이를 보이고 있으며, 평균 적으로 볼 때 시간당 평균 혼잡도는 약 3.5 %, 피크시간 혼잡 도는 약 30 % 정도의 차이를 보이고 있는 것을 알 수 있다.

물론 특정항로에서 대형선이 특정시간에 집중되면서 혼 잡도가 일시적으로 급격하게 늘어나거나 줄어들 수 있겠지 만 시기별로 피크시간 혼잡도가 차이를 보이고 있으므로 향 후 해상교통안전진단 등에서 실측자료를 활용하여 혼잡도 를 평가할 때 이러한 계절별 차이에 대한 주의가 요구된다.

후 기

본 논문은 해양수산부 “2015년 선박통항로 안전성평가” 연구의 일환으로 수행되었습니다.