1. 서 론

1.1 연구의 배경

Kang(2020)은 그의 연구에서 해양사고를 예방하기 위한 끊임없는 노력에도 불구하고 해양사고는 지속해서 발생하 고 있음을 언급한 바 있으며, 이는 2022년 3월 24일 공표된 중앙해양안전심판원의 5년간 해양사고 통계자료에서도 확 인할 수 있다.

Fig. 1은 해양사고 종류 중 상위빈도 6개 종류의 5년간 추 세 변화를 보여주며, 매년 비슷한 수치로 발생하고 있음을 알 수 있다. 이 중 선박의 조종성능과 관련 있는 충돌은 기 관손상과 부유물 감김에 이어 3번째로 높다(KMST, 2022).

한편 국제해사기구(International Maritime Origination, 이하 IMO)에서는 해상에서의 선박의 충돌 방지와 그로 인한 해양 환경의 보호를 목적으로 선박의 조종성능에 대한 지침을 채 택하게 된다(IMO, 1993;Woo, 2007).

선박의 조종성능에 대한 IMO 지침은 1993년 11월 4일 잠 정지침이 채택되어 이 지침을 5년간 상용하여 축적된 자료 를 근거로 기준의 개정을 논의하기로 하였고(IMO, 1993;Sohn, 2002), 2002년 12월 4일 마침내 선박의 조종성능에 대 한 확정된 지침이 채택되었다(IMO, 2002a).

1.2 선행연구 분석

선박의 조종성능에 관해서는 이미 많은 연구가 진행되었 다. Sohn(2002)은 선박조종시뮬레이터(Ship Handling Simulator, 이하 SHS)를 활용하여 세 가지 형태의 선박을 대상으로 스 파이럴루프폭을 변화시키면서 선박조종성능을 분석하는 연 구를 진행하였고, Lee(2005)는 대형선박에 대한 최초 설계단 계에서의 자료를 이용하여 침로안정성에 관한 수치계산을 수행하였으며, Jeong(2020)은 선박의 조종성능지수를 이용하 여 효율적인 익수자를 구조하는 조선법에 관한 연구를 시행 하기도 하였다.

어선의 조종성능에 관한 연구로는 Kim et al.(2020b)이 설 계단계에서의 트롤어선 조종성능의 추정 정확성을 향상시 키는 연구를 진행하였고, Lee et al.(2018)은 상선과 다른 어선 의 조종성능 특성에 관한 연구를 진행하였으며, Kim et al.(2020a)은 트롤어선 선종의 선형 특성 계수에 관한 연구를 진행하였다.

한편 계층화분석(Analytic Hierarchy Process, 이하 AHP분석) 을 이용한 우선순위에 대한 연구도 다양하게 진행되었다.

Cho(2007)는 AHP분석을 활용하여 의복평가기준의 우선순 위를 분석하는 연구를 진행하였고, Kim and Shim(2018)은 2017년 부산국제광고제 애드텍 2017 사례를 중심으로 디지 털 마케팅 구성요인의 중요도를 분석하는 연구를 진행하였 으며, Song(2004)은 영남권 신 국제공항건설을 중심으로 공 항 입지선정의 중요도를 분석하여 최종 후보 대안지를 도출 하기도 하였다.

1.3 연구의 목적 및 방향

살펴본 바와 같이 선박의 조종성능에 관한 연구 및 다양 한 주제에 관한 AHP분석을 활용한 우선순위 선정에 대한 연구는 많이 진행되었지만, IMO에서 채택한 선박조종성 기 준에 관한 항해사의 인식조사나 실제 항해 조건에서 필요한 선박의 조종성능 식별에 관한 연구는 부재하다.

따라서 본 연구에서는 선행연구와 달리 다음과 같은 내용 과 순서로 연구를 진행하였다.

연구기법으로 빈도분석과 AHP분석을 사용하였고, 사용된 프로그램은 SPSS 28.0.1 및 AHP분석이 가능하도록 코딩된 Microsoft Excel 2021을 이용하였다.

2. IMO 선박조종성 기준

2.1 IMO 선박조종성 기준 주요 내용

전술한 바와 같이 IMO 선박조종성 기준은 1993년 잠정지 침이 채택된 후(IMO, 1993), 축적된 데이터를 바탕으로 일부 수정을 거쳐 2002년 12월 4일 제76차 해사안전위원회(Maritime Safety Committee, 이하 MSC)에서 확정된 지침이 채택되었고 (IMO, 2002a), 회람문서인 MSC/Cirl.1053에 세부기준 및 각 기 준에 대한 테스트 방법 등이 기술되어 있으며(IMO, 2002b) 주요 내용은 Table 1과 같다.

현 지침의 적용대상은 위험 선박인 케미컬운반선과 액화 가스운반선 및 선종과 관계없이 길이가 100 m 이상인 선박 이다. 주요 테스트 항목은 4가지로 선박의 선회성능, 초기선 회성능, 선수요 저지 및 보침성능과 정지성능으로 구분된다.

선회성능은 최대 전타각(35°)을 사용하여 선박을 좌우로 각각 360° 선회시켜 측정된 선회권의 횡거(Advance) 및 선회 경(Tactical diameter)의 크기를 가지고 판단한다. 초기선회성 능은 10°의 타를 사용하여 선박을 선회시켜 선수각이 10° 변 할 때까지 선박이 이동한 거리로 판단한다.

선수요 저지 및 보침성능은 10°/10° 및 20°/20° Zig-zag test 를 시행하고, 이때 측정된 선수 과도각(Overshoot angle, 이하 OA)을 가지고 판단한다. 여기서 10°/10°는 10°의 타를 사용하 여 10°만큼 선수각이 변했을 때 반대타 10°의 조타명령을 준 뒤 OA를 측정하는 것을 의미하며, 20°/20°는 타각 20°를 사용 하여 20°만큼 선수각이 변했을 때 반대타 20°의 조타명령을 준 뒤 OA를 측정하는 것을 의미한다.

마지막으로 정지성능은 테스트 스피드에서 기관을 전속 후진하여 이때 측정된 항적(Track reach)을 가지고 판단한다.

2.2 IMO 선박조종성 기준의 실무 적용상 한계점

살펴본 바와 같이 2002년 채택된 IMO 선박조종성 기준은 선박의 건조단계에서 선박조종에 필요한 최소한의 조종성 능을 충족하도록 하여, 긴급 상황에서 그 능력을 발휘하여 해양사고 방지에 도움을 준다는 점에서 큰 의미가 있다.

하지만 현 지침의 테스트 조건은 Table 1과 같이 만재상 태, 등흘수 및 항해속력(이하, sea speed)으로 동 조건에 기반 을 둔 선박조종성능 결과를 실제 선박의 항해조건에서 적용 하여 사용하는 데 한계를 가진다.

예를 들어 선수요 저지 및 보침성능을 위한 Zig-zag test는 변침 중 선박을 정침할 때 OA를 알고, 선박의 정침을 위한 반대타 사용 시점을 결정할 때 사용된다. 하지만 동 지침의 적용대상인 중·대형선박들은 긴급 상황을 제외하고, sea speed에서 10°, 20°등의 대각도 타를 사용하여 변침하거나 정 침을 하지 않는 것이 일반적이다.

또한 최대전타각에서 선회권 정보에 대한 활용도도 매우 낮다. 선회권은 선박이 선회 시 필요한 공간에 대한 정보를 제공함으로써 현 상태에서 선박을 선회할 때 안전한지를 판 단할 수 있는 근거를 제공한다. 하지만 실제 선박을 조선할 때 sea speed 상태에서 최대전타각으로 선박을 회두할 경우 도 드물고, 실제 항해사들은 선회권 정보에서 변침에 필요 한 선회반경, 전심(Reach) 등의 정보를 얻는 데 활용하는 것 이 일반적이다.

동 지침에 따른 정지성능에 관한 결과도 선박이 sea speed 상태에서 기관을 역진시킬 경우가 매우 드물어서 활용도는 매우 낮다고 판단되며, 항해사들이 선박을 조선할 때 필요 한 엔진성능에 대한 정보는 감속타력, 가속타력, 정지타력 등이라고 사료된다.

Kang et al.(2021)과 Kang and Lee(2022)는 각각 그의 연구에 서 선박에 제공되는 시운전 결과(Result of Sea trial) 및 Maneuvering booklet의 정보가 실제 선박운항에 필요한 정보 를 제공하는 데 한계가 있음을 지적하기도 하였다.

이처럼 IMO 선박조종성 기준은 선박을 조선하는 항해사 에게 필요한 정보를 제공하기보다는 선박의 건조단계에서 선박의 운항에 필요한 최소한 지침만을 제공하고 있어 실제 선박을 조선할 때 필요한 정보제공에는 한계를 가지고 있으 므로 실제 선박의 항해조건에서 필요한 선박조종성능에 대 한 정보제공이 필요하다고 판단된다.

3. 전문가 설문

3.1 설문의 설계 및 시행

IMO 선박조종성 기준에 대한 객관적인 인식분석 및 실제 선박조종에 필요한 정보의 우선순위 식별을 위하여 현재 선 박에 승선하고 있는 항해사, 선장 및 선박조종에 대한 전문 가를 대상으로 설문을 시행하였다. 설문은 한국해양수산연 수원 및 한국해양대학교의 전문가 7인을 대상으로 Brain storming을 시행하여 설계하였고, 설문의 대상 및 주요 내용 등 설문 개요는 Table 2와 같다.

빈도분석은 선박에 제공되는 선박조종성능에 대한 정보 현황 및 필요정보에 대한 경향분석을 위해 시행되었고, 원 양선 직무 항해과정 등 한국해양수산연수원의 상위 교육에 참여한 교육생을 대상으로 15분 정도의 소요시간으로 진행 되었다. AHP분석은 항해사에게 필요한 선박조종성능 정보 의 우선순위를 식별하기 위하여 개인 심층 면담 형식으로 인당 1시간 정도 진행하였다.

설문 내용의 전문성으로, 모든 설문대상자는 선박을 잘 이해하는 2등 항해사 이상의 경력을 갖춘 자를 대상으로 하 였고, 특별히 AHP분석은 답변의 일관성 확보를 위하여 전문 식견을 갖춘 자로 선장경력 또는 1급 항해사 면장을 소유한 한국해양대학교, 목포해양대학교, 한국해양수산연수원의 교 수가 포함되었다.

3.2 빈도분석 결과

빈도분석에 참여한 사람은 2등 항해사 이상의 경력을 갖 춘 자로 총 103명이며, 2급 항해면허 이상 소지자가 99명으 로 전체 응답자의 96.1 %를 자치하고, 응답자의 선종은 10개 선종으로 Container 24명, LPG tanker 21명, Car carrier 14명 순 으로 container에 승선한 사람이 가장 많았다.

선박조종성능 정보제공현황에 대한 빈도분석은 선회권에 대하여 11가지 항목, 지그재그 테스트에 관하여 9가지 항목 그리고 엔진의 성능을 알 수 있는 관성에 관하여 10가지 항 목을 질문하였고, 결과에 대한 예는 Fig. 2와 같으며 질문 내 용은 공선상태에서 엔진 RPM 구간별 감속에 대한 정보를 알 수 있는 감속타력에 대한 정보가 제공되느냐'는 질문으로 응답자의 79.6 %인 82명이 제공되지 않는다고 응답하였다.

항해사에게 필요한 선박조종성능 정보에 대한 경향분석 은 5점 척도로 하였고, 선회권에 대하여 11가지 항목, 지그 재그 테스트에 관하여 8가지 항목 그리고 엔진의 성능을 알 수 있는 관성에 관하여 9가지 항목을 질문하였다. 결과에 대 한 예는 Fig. 3과 같으며 질문 내용은 '만선상태, 등흘수, Sea speed 상태에서 타각 10도에 대한 선회권 정보의 필요여부' 로 응답자의 84.4 %인 87명이 필요하다고 응답하였다.

동일한 요령으로 진행한 정보제공현황 및 항해사에게 필 요한 선박조종성능 정보에 대한 빈도분석 결과 요약은 Table 3과 같다.

정보제공현황에 관한 결과를 살펴보면 IMO 선박조종성 기준에 대한 정보 외에 실제 선박의 운항 조건에 맞는 선회 권, zig-zag, 타력에 대한 정보가 제공되지 않는다는 부정적 인 응답이 가장 높게는 96.1 %까지 조사되어 전반적으로 운 항에 필요한 선박조종성능 정보제공이 매우 미흡한 것으로 조사되었다.

항해사에게 필요한 선박조종성능 정보에 대한 경향도 유 사한 것으로 분석된다. 응답자의 빈도가 높은 응답은 96.1 ~ 98.1 %로 조종속력(이하, Maneuvering speed)에서의 zig-zag 정 보, 감속타력, 가속타력 등 현재 선박에 대부분 제공되지 않 는 정보로, 실제 선박의 조선에 적용 가능한 항목이 상위빈 도를 나타내었다.

3.3 AHP 분석을 위한 설계

AHP분석은 Saaty에 의하여 개발된 분석기법으로 의사결 정의 계층구조를 구성하고 있는 요소간의 쌍대비교에 의한 판단을 통하여 평가자의 지식, 경험 및 직관을 포착하고자 하는 하나의 의사결정방법론이다. AHP는 이론의 단순성, 명 확성, 적용의 간편성 및 범용성이라는 특징으로 여러 의사 결정분야에서 응용되어 왔다(Choe et al., 2003;Cho, 2007).

AHP분석 순서는 첫째 최종 목표의 설정과 평가요인들의 계층화, 둘째 평가요인들 간의 쌍대비교를 통한 상대적 가 중치 추정, 셋째 평가에 대한 논리적인 일관성 검증, 넷째 가중치를 종합하는 과정으로(Song, 2004;Kim and Shim, 2018), 본 연구에 적용하면 다음과 같다.

평가척도는 Saaty가 제안한 9점 척도가 가장 많이 이용되 므로(Saaty, 1980), Table 4와 같이 항목별 점수를 구분하였고, 비교 항목 대비 중요도가 가장 높다고 판단되면 9점을 부여 하며, 1점은 비교항목 간 중요도가 동일함을 의미한다.

만약 A항목이 B항목보다 7만큼 중요하다고 생각하면 7점 을 부여하고, 반대로 B항목이 7만큼 중요하다고 생각하면 1/7점을 부여하는 식이다.

유효한 설문 응답자 30명에 대하여 이와 같은 방법으로 비교항목 간 부여된 점수를 Fig. 5와 같이 비교행렬로 풀 어내었고, 작성된 행렬의 대각을 중심으로 역수의 형태를 취하게 되고, 평가항목에 대한 응답자의 가중치 합 ( Σ W 1 n ) 은 1이 된다.

따라서 Table 2와 같이 AHP분석에 참여한 45명 중 CR값이 0.1보다 큰 15명의 응답자는 유효하지 않은 값으로 간주하여 설문 집계에서 제외하였다.

CI는 일치성의 정도를 나타내는 것으로 값이 0이면 완전 한 일관성을 갖는 것으로 구하는 식은 (1)과 같다.

RI는 1에서 9까지 수치를 임의로 설정하여 역수행렬을 작 성하고, 이 행렬의 평균 일관성 지수를 산출한 값으로 일관 성의 허용 한도를 나타내며, Table 5는 n이 1에서 15까지 변 화할 때의 RI를 나타낸다.

3.4 AHP 분석 결과

Fig. 6은 상위계층의 AHP분석결과이며, 타력, 지그재그 및 선회권의 순으로 중요도가 분석되었다.

Fig. 7은 하위계층 중 zig-zag 항목에 대한 AHP분석결과를 그래프로 나타낸 예이며, Table 6은 AHP분석결과를 전체적 으로 요약한 표이다.

가중치 종합 결과 f_I9(D.I., Full load, E.V.)가 가장 우선순위 가 높았고, 이는 만재상태, 등흘수에서의 감속타력에 대한 정보이다.

지그재그의 경우 f_Z5(Half ahead, Full load, E.V.)의 우선순 위가 전체 4위로 가장 높았고, 이는 Half ahead 속력, 만재상 태, 등흘수에서의 10°/10°, 20°/20° zig-zag 정보이다.

선회권의 경우 f_T5(Full load, E.V., rudder 10˚)의 우선순위 가 전체 6위로 가장 높았고, 이는 Sea speed, 만재흘수, 등흘 수상태에서 타각 10°도를 사용한 선회권 정보이다.

이와 같이 AHP분석결과 중요도 상위 항목은 현 지침에서 제공하는 선박조종성능 정보가 아닌 실제 항해 조건에서 필 요한 선박조종성능인 것으로 분석되었다.

4. 결 론

2002년 선박의 충돌방지 및 해양환경의 보호를 목적으로 IMO 선박조종성 기준이 채택되었지만 동 지침은 선박의 건 조단계에서 선박의 운항에 필요한 최소한 지침만을 제공하 고 있어 항해사의 운항에 필요한 정보제공에는 한계가 있다.

이를 확인하기 위하여 먼저 IMO 선박조종성 기준을 분 석하였고, 둘째 전문가 대상으로 설문을 진행하여 선박조 종성능에 대한 정보 제공현황 및 실제 선박조종에 필요한 정보와 우선순위를 식별하였다. 연구결과를 요약하면 다음 과 같다.

본 연구는 항해사에게 필요한 선박조종성능에 관한 기초 연구로 현 IMO 선박조종성 기준과는 별도로 추후 SHS 및 실선 등을 활용하여 실제 항해조건에 부합한 선박조종성능 제공 필요성에 관한 추가 연구가 진행된다면 실 운항에 도 움을 주는 연구로서의 가치가 더욱 높을 것으로 사료된다.