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ISSN : 1229-3431(Print)
ISSN : 2287-3341(Online)
Journal of the Korean Society of Marine Environment and Safety Vol.27 No.6 pp.798-807
DOI : https://doi.org/10.7837/kosomes.2021.27.6.798

Analysis of the Minimum Distance of Small and Medium-Sized Fishing Vessels near Busan Port

Hyungoo Park*, Hyundong Kim**, Young-soo Park***, Dae-won Kim***, Sangwon Park****
*Researcher, Korea Maritime Consulting Co., Ltd.
**Officer, Research Vessel NARA, Pukyong University
***Professor, Division of Convergence Studies, Korea Maritime and Ocean University, Busan 49112, Korea
****Senior Researcher, Korea Maritime Institute, Busan 49111, Korea
*

First Author : kmcphg@naver.com


Corresponding Author : youngsoo@kmou.ac.kr, 051-410-5085
August 23, 2021 October 12, 2021 October 28, 2021

Abstract


In the era of the fourth industrial revolution, Maritime Autonomous Surface Ship(MASS) are expected to emerge in the shipping industry. There has been much active research on collision avoidance systems regarding MASSs, but most of it has focused on merchant ships. A study of collision avoidance systems in fishing vessels is also essential, because Maritime Autonomous Surface Ships will encounter all type of vessels. In this study, the minimum passage distance between small-medium-sized fishing vessels and other vessels was investigated for the Ship’s domain analysis. Based on the AIS data of Busan port and the adjacent area, the separation distances of fishing vessels were analyzed. The results indicated that as the speed of fishing vessels increased, the distance increased from 4L to 8L, and as length of the fishing vessels increased, the distance decreased from 10L to 6L. It is believed that the results of this study can be applied in the future to collision avoidance models for MASSs that reflect the domain of fishing vessels.



어선 점용면적 기초 연구를 위한 부산항 중·소형 어선의 통항 이격거리 조사 및 분석

박 현구*, 김 현동**, 박 영수***, 김 대원***, 박 상원****
*한국해사컨설팅(주) 연구원
**부경대학교 탐사선 나라호 항해사
***한국해양대학교 항해융합학부 교수
****한국해양수산개발원 연구원

초록


4차 산업혁명시대에 해운산업에서는 자율운항 선박의 출현이 예상되고 있다. 이와 관련된 충돌회피 시스템 연구는 활발하지만 대부분 상선을 중심으로 추진되고 있다. 자율운항 선박이 조우하게 될 모든 선박을 고려하였을 때 어선과의 충돌회피 시스템 연구 또한 반드시 필요하다. 본 연구에서는 어선의 점용면적(Ship’s domain) 반영한 충돌회피 모델의 연구를 위하여 부산항과 인근 해역의 중·소형 어 선과 모든 선박과의 통항 이격거리를 조사하였다. 통항량이 가장 많은 기간의 AIS 데이터 중에서 조우관계에 있는 어선과 모든 선박간 상 대위치를 원형산포도로 나타내었고, 이를 대상선박으로부터 방위별 평균 이격거리 및 최다 통항 이격거리로 분석하였다. 분석 결과, 어선 의 속력이 증가할수록 평균 이격거리는 방위별 4L에서 8L 정도로 증가하였고, 선박 길이가 증가할수록 10L 이상이던 평균 이격거리가 약 6L 정도로 감소하는 경향이 나타났다. 추후 어선의 점용면적 일반화를 통한 충돌회피 모델에 연구에 본 기초결과가 활용될 수 있을 것으 로 기대된다.



    1. 서 론

    4차 산업혁명 시대에 자율운항 선박(Maritime Autonomous Surface Ship, MASS)은 현재 세계적으로 활발히 연구되고 있 다. 국제해사기구(International Maritime Organization, IMO)에서 는 자율운항 선박의 논의(IMO, 2018)를 이미 시작하였고 주요 해운 선진국에서는 이에 따른 기술상용화에 박차를 가하고 있 다. 우리나라 또한 2025년까지 자율운항 선박 기술개발 사업 (MOF, 2020) 등을 통해 자율운항선박 연구에 힘을 쏟고 있다.

    자율운항 선박은 기술 단계에 따라 부분적 자동화에서 완 전 자율운항화까지 4단계로 구분된다(IMO, 2021). 단계에 따 라 자율운항선박이 선박 운항자를 대신하여 충돌회피업무 까지 수행하게 되므로 높은 성능의 충돌회피기술는 자율운 항선박의 핵심 중 하나라고 할 수 있다. 이러한 기술확보를 위해서 많은 연구가 선행되었다. Kim et al.(2021)은 해상충돌 예방규칙(COLREGs, 1972)에 근거한 충돌회피 알고리즘을 연 구하였고, Shi and Liu(2020)은 GRU 인공신경망을 이용한AIS 딥러닝 기법의 충돌회피 알고리즘을 제시하였다. 국내에서 는 5가지 알고리즘 및 10가지 지표에 따른 자율운항 선박 충 돌회피 알고리즘을 비교 분석한 연구(Kim, 2021), 실제 충돌 사례를 기초로 알고리즘 실증 가능성을 검토한 연구(Kim and Lee, 2018) 등이 있다.

    기존부터 선박 점용면적(Ship’s domain)은 선박의 충돌 위험 도를 평가하는데 활용되어 왔다(Im and Luong, 2019). 최근에 는 자율운항 선박 연구가 진행되고 있음에 따라 점용면적이 충돌회피 알고리즘의 적용 변수로 고려되고 있다. 이에 더하 여 AIS 현황 데이터를 활용한 연구 사례도 증가하고 있다. Shi and Liu(2020)은 Tianjin해역의 AIS 데이터를 바탕으로 선 박의 점용면적을 산출한 뒤 충돌회피 알고리즘 모델을 제시 하였고, Hansen et al.(2013) 역시 Fehmarnbelt 해역의 AIS 데이터 를 통해 경험적 접근방법의 점용면적을 제시하였다. Zhang and Meng(2019)은 AIS 데이터를 통해 확률기반의 점용면적이란 개념으로 선박충돌위험성을 평가하기도 하였다.

    하지만 이러한 연구들은 모두 상선을 대상으로 수행되었 다는 공통점이 있다. 현재 우리나라에 등록된 어선은 2019년 기준으로 약 6만 척(MOF, 2019) 이상이다. 해양안전심판원에 따르면 국내 전체 해양사고의 약 68 %가 어선사고이고 그 중 약 74 % 이상이 운항 부주의로 인해 발생하고 있다. 발생 건수는 2016년 1,646건에서 2020년 2,100건으로 계속 증가하 고 있다(KMST, 2020). 이러한 배경에서 국내 자율운항선박이 도입되면 상선간뿐만 아니라 중·소형선박 및 어선 간 통항 문제도 발생할 것으로 예상된다. 국내에서는 소형선박의 조 종 및 운항 특성을 고려한 충돌 예방 알고리즘 개발(Lee et al., 2019)과 이를 개선한 사용자 의견 요소 기반 알고리즘 개 선 연구(Park et al., 2021)가 수행되었다. 하지만 이들 연구는 DCPA와 TCPA만을 고려하였고 점용면적은 반영하지 않았다.

    현재까지 어선의 점용면적을 충돌 위험 평가로 연구한 사 례는 많지 않은 것으로 검토된다. 그러므로 자율운항선박과 중·소형 어선간의 충돌회피 문제를 해결하기 위해 어선의 점용면적을 규명하는 연구는 반드시 필요하다.

    본 연구에서는 어선 점용면적 분석을 위해 중·소형 어선 의 통항시 이격거리를 조사하였다. 연구 분석 범위는 어선 과 상선이 동시에 통항하고 있고 교통량이 많은 부산항 인 근 해역으로 하였다. 이를 세분화하여 감천항, 남항, 다대포 항, 민락항 일대, 대한해협으로 구분하였다. 데이터는 교통 량이 가장 많은 기간인 10월의 모든 선박 AIS 데이터를 활 용하였다. 그 후 일정 범위 안으로 조우하는 두 선박의 상대 위치를 플로팅하는 방법으로 분석하였다. 분석 결과에 따라 어선을 둘러싼 타 선박 상대위치가 해역별, 선박 길이별 및 속력별 차이가 있는지 검토하였다.

    본 연구의 결과를 통해 추후 어선 점용면적의 일반적 모 델을 제시하고 어선 점용면적 기반의 충돌회피모델 개발 방 안을 검토하고자 한다.

    2. 연구 방법

    본 연구에서는 어선의 점용면적 분석을 위해 AIS 데이터 의 범위를 결정하고 기준에 맞는 데이터 전처리 후 변수별 결과를 제시하였다. 이를 위해 첫째로 교통량이 가장 많은 기간을 선정하였고, 둘째로 상대좌표 산출방식에 따른 분석 (Plotting)을 수행하였으며, 마지막으로 변수별 분석 결과를 고찰하였다. 데이터의 범위는 속력 5 kts 이상으로 통항 중이 면서 400 m 이내에서 조우하는 두 선박 데이터로 한정하였 다. 이에 대한 세부적인 사항은 2.3절에 서술하였다. Fig. 1은 본 연구의 절차를 도식화하여 나타낸 것이다.

    Table 1은 본 연구의 대상 및 범위, 취급변수, 데이터, 연구 목표를 나타낸 것이다. 연구의 목적은 어선의 점용면적 확 인과 변수별 경향 파악으로, 공간적 범위는 부산항 인근 4곳 의 항만과 대한해협, 시간적 범위는 선박 통항량이 최다인 10월로 선정하였다.

    2.1 AIS 데이터의 분석 범위

    본 연구의 분석 자료로 AIS 데이터와 어선의 V-pass 데이 터를 검토하였다. V-pass 데이터는 선박의 길이 정보를 포함 하지 않고 어선을 제외한 선박과의 조우 관계를 식별할 수 없다는 한계점을 가지고 있다. 이에 반해 AIS 데이터에는 모 든 선박에 대한 동적 및 정적 정보가 포함되어 있다. 자율운 항 선박과 어선과의 조우 관계에 기반한 충돌회피시스템 모 델을 고려하였을 때, AIS 데이터 활용이 가장 적절하다고 판 단하였다. 해당 AIS 데이터를 통해 총 981척의 어선, 어선과 조우한 1,677척의 모든 종류의 선박, 그리고 총 529,377개의 유효한 동적 데이터가 분석되었다. Table 2는 본 연구에 활 용된 AIS 데이터 중 분석된 어선 척수와 어선과 조우한 타 선박의 조우 관계별 데이터 척수를 나타낸 것이다.

    1) 공간적 범위 선정

    공간적 분석은 앞서 언급한 바와 같이, 부산항 중에서도 감천항, 남항, 다대포항, 민락항 일대를 범위로 하였다. 이들 항만은 어선과 상선의 교통흐름이 동시 혼재하고 어선이 항 로를 통항하며 마리나 항만과의 관계가 있는 등 특수한 어 선 통항 여건을 가지고 있다. Fig. 2는 부산항 인근 해역의 전체 선박 통항 항적이고, Fig. 3은 그중 어선의 통항 항적을 나타낸 것이다. 추가로 항만을 이용하는 어선과 항계 밖을 통항하는 어선의 점용면적을 비교하기 위해 교통흐름상 밀 집도가 높은 대한해협을 추가 분석하였다.

    2) 시간적 범위 선정

    선박 AIS 데이터의 시간적 범위는 선박 통항량이 가장 많 은 기간으로 선정하고자 하였다. Table 3은 해양경찰청의 2018년 부산항 어선 출어현황을 감천항, 남항, 다대포항, 민 락항으로 나타낸 것이다. 조사 결과 10월의 어선 출어량이 12,061척으로 2018년 중 가장 높아 2018년 10월 1일부터 10월 31일까지를 시간적 범위로 선정하였다.

    2.2 분석 방법

    공간평면 상의 조우 관계가 형성된 두 선박 OS (Own Ship), TS (Target Ship)의 위치가 OS (xo s, yo s ), TS (xts , yt s ) 일 때, OS 를 중심원점(0, 0)으로 하는 상대좌표 TS (xts , yt s ) 의 집합(Relative Position, RP )은 식(2.1)과 같다.

    선박 좌표 TS (xts , yt s )와 좌표 OS (xo s , yo s )와의 관계 에 따라 식(2.2)와 같이 나타낼 수 있으므로(Park and Jeong, 2014), 모든 좌표 OS n (xos , yos )의 침로를 000°(North 방향) 으로 보정한 후 타 선박의 상대좌표 집합을 표현할 수 있다.

    R . P = { | x t s x o s | , | y t s y o s | }
    (2.1)

    x t s = x o s + R sin θ , y t s = x o s + R cos θ
    (2.2)

    여기서,

    • θ : OS (Own Ship)을 중심으로 한 TS (Target Ship)의 상대 방위

    • R : OS (Own Ship)와 TS (Target Ship)의 거리(m)

    본 연구는 AIS 데이터 중에서 어선과 조우한 데이터를 대 상으로 하였다. 어선을 OS (xos , yos )로 정의하고 위치를 중 심원점(0, 0 ), 침로를 000°(North 방향)으로 보정한 후 타 선 박의 위치를 상대좌표로 나타내었다. Fig. 4는 조우하는 두 선박의 좌표 관계와 상대좌표 보정 방법을 나타낸 개념도 이다.

    2.3 데이터 처리

    1) 분석 범위 및 제외 대상

    분석범위는 두 선박간 거리가 400 m(약 0.2마일)인 데이터 만으로 하였다. 이는 조우관계가 성립한다고 판단되는 경우 중 가장 넓은 범위를 고려한 것이다. 국립수산과학원 우 리나라 연근해 어선도감(NFRI, 2018)에서 제시한 어선의 최대 선박 길이는 50 m로 조사되었고 이를 Fujii 이론(Fujii and Tanaka, 1971)의 선박길이 8배(장직경 8 L, L은 선박 길이) 수치를 착안하였다. 즉 본 연구에서 선박길이의 8배를 초과 하여 통항하는 두 선박은 조우관를 형성하지 않는 것으로 전제하였다. 또한 두 선박이 같은 시간대에서 조우관계를 형성해야 하므로 두 선박 데이터의 시간차가 0을 만족하는 데이터로 하였다.

    또한 정박 중이거나 조업 중이라고 간주한 선박은 분석에 서 제외하였다. 어선의 조업방식별 선속이 상이함에 따라 국립수산과학원우리나라 연근해 어선도감(NFRI, 2018) 을 참조하여 연구데이터 범위를 결정하였다. 조사결과 저인 망 어선의 투망선속은 1.5 ~ 2 kts이고 근해형망 어선의 투망 선속은 3.5 ~ 5 kts인 등 조업 중 5 kts를 초과하지 않는 것으로 나타났다. 이에 따라 AIS 데이터 중 선속 5 kts 미만의 데이 터를 정박 중이거나 조업 중인 선박으로 간주하여 제외하였 다. Table 4는 국립수산과학원에서 제시한 국내 어선 표준 제원과 조업 중 속력을 나타낸 것이다.

    Engler et al.(2021)의 연구에 따르면, AIS와 같은 위치식별 데이터는 PNT 데이터 오차가 존재하므로 이를 고려해야 한 다고 명시하고 있다. AIS의 위치 데이터는 DGPS와 연동하고 있으므로 1m 정도의 오차를 포함하고 있고 송신간격은 선박 의 속력과 상태에 따라 2초에서 최대 180초까지 차이를 보 인다(Lee et al., 2013). Table 5는 분석 해역별 평균 속력과 표 준편차, AIS의 송신주기에 따른 예상오차를 나타낸 것이다.

    2) 평균 이격거리와 최다 통항 이격거리 식별

    Fig. 5는 분석 결과 중 평균값과 최빈값의 개념을 도식화 한 것이다. 본선(Own Ship, OS)과 조우관계가 형성된 타선 (Target Ship, TS)의 상대위치 집합은 OS를 중심으로한 원형 산포도로 표현된다. 본 산포도에서 방위 1도에 해당하는 이 격거리들을 본선(OS)으로부터의 거리순으로 나열하면 일정 한 분포를 갖게 된다. 본 연구에서는 이러한 분포를 평균화 한 평균 이격거리(Mean distance)와 분포의 빈도가 가장 많은 최다 통항 이격거리(Mode distance)의 2가지 지표를 분석하 였다.

    3. 평가 결과 및 고찰

    3.1 평가 결과

    1) 해역별 통항 밀도 분석 결과

    Fig. 6은 각 해역별 어선과 전체 선박 간 이격거리를 밀도 히트맵으로 나타낸 것이다. 전체적으로 선·수미 방향으로 통 항 밀집이 현저함에 따라, 분석 해역에서 발생하는 조우관 계는 마주침 관계(Head-on) 및 추월 관계(Overtaking)가 주요 한 것으로 보인다.

    Fig. 7은 해역별 어선과 전체 선박 간 이격거리를 방위별로 나타낸 것이다. (a)는 감천항의 이격거리, (b)는 남항의 이격거 리, (c)는 다대포항의 이격거리, (d)는 민락항의 이격거리, (e) 는 대한해협의 이격거리를 나타내고 있다. 이격거리는 앞서 언급한 바와 같이 평균 이격거리와 최다 통항 이격거리로 나 타내었다. Table 6은 Fig. 7에서 나타난 해역별 평균 이격거리 와 최다 통항 이격거리를 전체 평균하여 나타낸 것이다.

    평균 이격거리를 평균하여 나타낸 값의 경우 감천항은 7.55 L, 다대포항은 10.15 L, 남항은 7.17 L, 민락항은 12.0 L, 대한해협은 10.34 L로 나타났다. 상선 및 항로가 설정되어 있 는 감천항과 남항의 경우 평균 이격거리의 평균값이 8 L에 근사한 것에 반하여 어선 및 소형선박이 통항하는 다대포항 과 민락항, 그리고 넓은 수역인 대한해협의 평균값는 10 L 이상인 것으로 분석되었다. 표준편차는 민락항과 대한해협 이 4 L 이상으로 항만 해역에 비하여 크게 나타났다. 최다 통항 이격거리를 평균한 것의 경우, 감천항은 3.82 L, 다대포 항은 4.70 L, 남항은 5.14 L, 민락항은 3.08 L, 대한해협은 2.22 L로 나타났다.

    민락항과 대한해협의 경우 평균 이격거리의 평균값이 상 대적 크지만 최대 통항 이격거리의 평균값은 오히려 타 항 만에 비하여 작은 것으로 나타났다.

    2) 어선 크기별 점용면적 분석

    어선과 타선의 이격거리를 어선 크기별로 구분하여 분석 하였다. Fig. 8은 길이 10 m 이하와 11 ~ 20 m 사이 어선의 분 석결과, Fig. 9는 길이 21 ~ 30 m 사이와 31 ~ 40 m 사이 어선 의 분석결과, Fig. 10은 길이 41 ~ 50 m 사이와 50 m 이상 어선 의 분석결과를 나타낸 것이다. 앞 절의 항만별 이격거리 분 석과 마찬가지로 방위별 평균 이격거리와 최다 통항 이격거 리로 나타내었다. Table 7은 Fig. 8, Fig. 9, Fig. 10에서 나타난 크기별 평균 이격거리와 최다 통항 이격거리를 전체 평균하 여 나타낸 것이다.

    평균 이격거리를 평균하여 나타낸 값의 경우, 길이 10 m 이하는 9.51 L, 11 ~ 20 m는 15.02 L, 21 ~ 30 m는 7.34 L, 31 ~ 40 m 는 5.84 L, 41 ~ 50 m는 4.75 L, 50 m 이상은 3.06 L로 나타났다. 최다 통항 이격거리를 평균한 것의 경우, 길이 10 m 이하는 6.11 L, 11 ~ 20 m는 9.89 L, 21 ~ 30 m는 7.76 L, 31 ~ 40 m는 6.21 L, 41 ~ 50 m는 5.11 L, 50 m 이상은 2.45 L로 나타났다. 선박 길이 가 증가할수록 평균 이격거리의 평균 값은 감소하는 경향이 나타났다.

    3) 선박 속력별 어선 선박 점용면적 분석

    어선과 타선의 이격거리를 어선 통항 속력별로 구분하여 분석하였다. 속력의 구분은 해상교통혼잡도의 점용면적이 속력 8 kts와 10 kts를 기준으로 좁은 수역의 점용면적, 넓은 수역의 점용면적으로 구분(Um et al., 2012)되고 있다. 이러 한 기준에 착안하여 5 kts 이상의 선박 통항 데이터를 5 ~ 6 kts, 6 ~ 8 kts, 8 ~ 10 kts, 10 ~ 16 kts로 구분하였다. Fig. 11은 속력 5 ~ 6 kts로 통항한 어선과 속력 6 ~ 8 kts로 통항한 어선의 분 석 결과를 나타낸 것이고, Fig. 12는 속력 8 ~ 10 kts로 통항한 어선과 속력 6 ~ 8 kts로 통항한 어선의 분석 결과를 나타낸 것이다. 이격거리는 방위별 평균 이격거리와 최다 통항 이 격거리로 각각 나타내었다. Table 8은 Fig. 11, Fig. 12에서 나 타난 속력별 평균 이격거리와 최다 통항 이격거리를 전체 평균하여 나타낸 것이다.

    평균 이격거리를 평균하여 나타낸 값의 경우, 5 ~ 6 kts에서 는 5.47 L, 6 ~ 8 kts에서는 5.40 L, 8 ~ 10 kts에서는 7.56 L, 10 ~ 16 kts 에서는 8.43 L로 나타났다. 최다 통항 이격거리를 평균한 것 의 경우, 5 ~ 6 kts에서는 2.42 L, 6 ~ 8 kts에서는 2.02 L, 8 ~ 10 kts 에서는 4.31 L, 10 ~ 16 kts에서는 6.10 L로 나타났다. 속력이 증 가할수록 평균 이격거리의 평균 값과 최다 통항 이격거리의 평균 값은 증가하는 경향으로 나타났다.

    3.2 결과 고찰

    1) 항만 특성 및 교통 현황

    Fig. 13과 Table 9는 분석 해역의 교통량을 분석한 것이다. 항만 및 해역의 교통환경에 따라 통항 흐름의 특성은 다르 므로 이격거리 분석결과와 해역의 교통 현황을 비교하고자 하였다.

    다대포항은 국가 어항으로 어선과 기타 소형선박의 통항 이 90 % 이상인 것으로 분석되었다. 최다 통항 선박의 길이 는 50 m 미만으로, 대부분 다대포항을 입·출항하는 어선과의 항만 수역 내 조우 관계가 형성되는 것으로 나타났다.

    감천항은 100 m 이상의 화물선, 탱커, 예부선 및 수산물도 매시장을 이용하는 어선과의 통항이 혼재되어있다. 또한, 수 산물도매시장을 이용하는 어선은 출항 시 부산항 항법 등 에 관한 규칙 제10조에 따라 제4호 부표를 우회해서 출항 해야한다. 이에 더하여 감천항에는 부산항 제3항로가 설정 되어 있다. 감천항의 평균 이격거리의 평균값이 7.55 L로 타 해역에 비하여 비교적 크지 않은 것은 부산항 항법과 항로 가 설정되어 있고 가항수역이 약 250 m로 비교적 협소하기 때문으로 추정된다.

    남항의 이격거리분포는 선·수미 방향의 평균 이격거리가 9 ~ 10 L, 좌우현 방향의 평균 이격거리 8L 정도로 형성되는 것으로 나타나 다른 해역에 비하여 가장 상선의 점용면적과 흡사한 형상인 것으로 확인되었다. 이는 부산항 제2항로가 설정되어 있고 모든 선박이 남항대교의 중앙부를 통항해야 한다. 또한 항로 주위로 선박 묘박지(Anchorage)가 형성되어 있어 중·소형선 및 선종에 관계없이 모두 항로를 통항하기 때문으로 추정된다.

    민락항과 대한해협의 평균 이격거리는 12 L과 10.34 L로 상대적으로 큰 편이다. 방위별 그래프 형상 또한 타 해역에 비하여 편차가 큰 것으로 나타났다. 이는 넓은 수역의 선박 들은 좁은 해역보다 넓은 점용면적을 가질 것이라는 가설을 뒷받침해준다고 할 수 있다. Fig. 14는 각 해역 분석에서 도 출된, 방위별 상대 선박의 빈도수를 그래프로 나타낸 것이 다. 전체적으로 횡단 관계가 형성되는 방위의 조우빈도 보 다 0도, 180도 방향의 선박 조우빈도가 더 많은 편이지만 민 락항과 대한해협은 타 항만에 비하여 편차가 월등히 많은 것으로 확인되었다. 평가해역 중 남항의 평균 이격거리가 비교적 원형을 보이고 있음에 반하여 민락항과 대한해협의 평균 이격거리 모습은 원형과는 거리가 멀다는 사실이 이를 뒷받침한다.

    2) 전체 어선의 속력 및 선박 길이별 어선 점용면적 비교

    본 절에서는 5개 평가해역을 통항하는 전체 어선의 평균 이격거리를 분석하였다. Fig. 15는 5개 해역의 속력별 평균 이격거리를 그래프로 나타낸 것이고 Fig. 16은 선박 길이별 평균 이격거리를 나타낸 것이다. 분석 결과 속력이 높아질 수록 어선을 중심으로한 타선의 이격거리는 대체로 증가하 는 것으로 나타났다.

    선박 길이별 분석에서 20 m 미만의 어선은 평균적으로 선 박 길이 10 ~ 20배 이상의 여유 수역을 두고 통항하고 있으 며, 선박의 길이가 증가할수록 점용면적의 크기는 감소하는 경향을 보이는 것으로 나타났다. 이는 선박이 대형화할수록 한정된 해역에서의 물리적 거리가 감소한다는 점과 타선과 조우 시 CPA나 여유 수역에 대한 선박 운항자의 의식이 반 영되기 때문으로 해석된다. 즉 선박의 크기가 대형화될수록 충분한 이격거리를 확보하기보다는 한정된 공간에서 일정 한 거리를 유지하려는 특성으로 추정된다.

    3) 속력에 따른 항만별 최다 통항 이격거리 비교

    Table 10은 항만별 속력에 따른 최다 통항 이격거리의 평 균값을 나타낸 것이다. 민락항과 대한해협의 경우 일부 AIS 데이터의 속력 정보가 누락되어 속력에 따른 유의미한 분석 이 어려움에 따라 비교 분석에서 제외하였다. 감천항 분석 에서, 속력이 증가할수록 최다 통항 이격거리의 평균값은 2.32 L에서 5.89 L까지 증가하였다. 다대포항의 경우도 마찬 가지로 속력이 증가할수록 최다 통항 이격거리의 평균값은 증가하였다. 남항의 경우는 6 ~ 8 kts 통항 선박의 최다 통항 이격거리 평균값이 가능 큰 것으로 나타났다.

    4. 결 론

    자율운항 선박에 대한 도입이 본격화되고 있다. 이에 대 한 통항 안전성 확보 연구는 계속되고 있으며 어선 조우관 계에 따른 충돌회피 모델에 대한 개발도 필요한 시점이다. 이를 위해 본 연구에서는 부산항을 통항하는 어선과 타선의 이격거리를 조사하였다. 연구 방법으로는 부산항 인근 5개 해역의 선박 AIS 데이터를 이용해 어선을 중심으로 한 타 선박의 상대위치를 플로팅하여 방위별 이격거리를 나타내 었다. 이에 따른 분석 결과의 시사점은 다음과 같다.

    첫째, 본 연구 결과로 어선의 점용면적이 존재한다고 일 반화할 수는 없으나 한정된 범위 및 데이터를 분석한 결과 상선과 같은 점용면적 경향은 있는 것으로 보인다.

    둘째, 항만별 통항환경에 따라 이격거리 분석 결과는 상 이하였다. 넓은 해역의 이격거리 분석결과는 항만내 이격거 리 분석결과보다 평균값이 크고 표준편차가 크게 나타났다. 또한 상선의 통항 비율이 큰 해역일수록 표준편차는 작아지 는 것을 확인하였다. 이는 각 해역이 지니는 항법이나 항로, 통항 선박 종류와 크기, 통항 흐름의 조우 지점 등 통항 여 건이 이격거리에 영향을 주었다고 판단된다.

    셋째, 속력이 증가할수록 점용면적의 크기는 증가하는 경 향이 확인되었다. 이는 어선 또한 타선과의 안전 여유 거리를 속력에 따라 다르게 느끼고 있음을 시사한다고 볼 수 있다.

    넷째, 어선 길이가 증가할수록 이격거리는 감소하는 경향 이 나타났다. 이는 일정 해역 내 선박 간 조우시 CPA나 여 유수역에 대한 안전거리 인식이 생김에 따라 상선에서 연구 된 점용면적과 유사해지려는 경향으로 해석된다.

    본 연구의 한계점은 다음과 같다. 첫째, 부산항 해역의 AIS 데이터 31일만을 분석하였다는 점이다. 감천항, 남항, 다대포 항, 민락항, 대한해협으로 세분화하였으나 중·소형 어선에 한 정한 연구방법도 보완이 필요하다. 둘째, 데이터 선정에 대 한 한계점이다. 어선의 V-pass 데이터는 타선박간 조우관계 를 확인할 수 없다는 점에서 제외하였으나, AIS 데이터는 모 든 어선에 탑재되어 있지 않고 송신주기에 따라 오차가 존재 하므로 이를 개선할 방법이 필요하다. 셋째, 조우관계가 형 성된 것으로 간주한 분석 범위위를 400 m로 전제하였다는 점 이다. 이러한 한계점을 종합적으로 고려하였을 때, 현 단계 에서 어선 점용면적을 일반화하기는 어려울 것으로 보인다.

    본 연구 결과를 통해 어선의 운항요인에 따른 점용면적의 조사 및 분석 방안은 확인되었다. 추후 모든 어선과 타선박 간 점용면적을 연구할 예정이다. 이에 따라 자율운항 선박의 충돌회피 기초 연구 중 중·소형어선과의 충돌회피 알고리즘 개발의 적용 데이터로 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.

    Figure

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    Procedure of Study.

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    AIS track of all ships in Busan.

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    Track of fishing vessel in Busan.

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    Concept of analyzing method.

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    Summary mean distance and mode distance.

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    Traffic Density Analysis Via Fishing Vessel And All Ships.

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    Results of Fishing Vessels Domain in each Port.

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    Results of Fishing vessels domain in length less than 10 m (left) and 11 ~ 20 m (right).

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    Results of Fishing vessels domain in length 21 ~ 30 m (left) and 31 ~ 40 m (right).

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    Results of Fishing vessels domain in length 41 ~ 50 m (left) and more than 50 m (right).

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    Results of Fishing vessels domain in speed 5 ~ 6 kts (left) and 6 ~ 8kts (right).

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    Results of Fishing vessels domain in speed 8 ~ 10 kts (left) and 10 ~ 16 kts (right).

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    Description of Analysis Gate.

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    The number of Relative Position Via Bearing.

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    Domain of Fishing vessel by speed.

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    Result of Domain of Fishing vessel by length.

    Table

    Summary of Study

    The number of analyzed data

    Traffic volume for arrival & departure of fishing vessel in Busan and 2018 Unit : Fishing vessel traffic volumes

    Standard Specifications and Speed in Fishing of Fishing Vessels

    Average Speed and Standard Deviation and Expected Error each Port

    Average of mean & mode distance by Busan Port

    Average of distance by length of Fishing vessels

    Average of mean & mode distance by length of Fishing vessels

    Result of traffic analysis

    Average value of mode distance by Speed of Fishing Vessels

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