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ISSN : 1229-3431(Print)
ISSN : 2287-3341(Online)
Journal of the Korean Society of Marine Environment and Safety Vol.31 No.2 pp.276-284
DOI : https://doi.org/10.7837/kosomes.2025.31.2.276

Analysis of Operating Cost Reduction through Adjustment of Dry-dock Inspection Cycles on Coastal Passenger Ships

Seung-Woo Lee*, Soyeong Lee**, Woo-Seok Jeon***, Ik-Hyun Youn****†
*Graduate Student, Department of Maritime Transportation System, Mokpo National Maritime University, Mokpo 58628, Korea
**Researcher, MASS Remote Operation Simulation Center, Mokpo National Maritime University, Mokpo 58628, Korea
***Graduate Student, Department of Marine Engineering, Mokpo National Maritime University, Mokpo 58628, Korea
****Professor, Division of Navigation & Information Systems, Mokpo National Maritime University, Mokpo 58628, Korea

* First Author : , 061-240-7283


† Corresponding Author : iyoun@mmu.ac.kr, 061-240-7283

April 3, 2025 April 24, 2025 April 25, 2025

Abstract


This study aims to analyze the potential for reducing operational costs—including fuel expenses—by adjusting the dry-docking cycle of coastal passenger ships. According to the Ship Safety Act, coastal passenger ships are required to undergo either special survey or Class 1 intermediate survey through dry-docking to maintain seaworthiness and ensure safety. These surveys, conducted at least once a year, involve the removal of existing biofouling such as barnacles, which are known to cause propulsion inefficiency and increase of fuel consumption. In this study, AIS data, log books, and operational cost records were collected from three coastal passenger ships in service, and annual operating costs including fuel and repair costs were calculated. Consequently, MATLAB-based simulations were performed to assess cost trends according to varying repair cycles, and the optimal economic repair cycle was identified for each ship. The results indicate that while the optimal cycle varies across ships, a balance point exists between fuel cost savings and extra-expenditure for repars. This research provides empirical, data-driven insights to offers practical implications for shipping operators' planning and maintenance strategies.


Coastal Passenger Ship , Ship performace evaluation , Marine biofouling , Propulsion Performance , Fuel Efficiency

내항여객선 상가 주기 조정을 통한 운항 비용 절감 효과 분석

이승우*, 이소영**, 전우석***, 윤익현****†
*국립목포해양대학교 해상운송시스템학과 박사과정
**국립목포해양대학교 자율운항선박 원격운항시뮬레이션센터 연구원
***국립목포해양대학교 기관시스템공학과 박사과정
****국립목포해양대학교 항해정보시스템학부 교수

초록


연구는 내항여객선의 상가 주기를 조정함으로써 연료비를 포함한 운항비용의 절감 가능성을 분석하는 데 목적이 있다. 선박의 연료 효율에 영향을 미치는 요소 중 하나인 선체부착생물은 선박과 해수 간 마찰을 증가시켜 더 많은 연료 소모를 유발하는 것으로 알려져있다. 선박안전법에 따라 감항성 유지 및 운항 안전을 위해 매년 정기검사 또는 제1종 중간검사를 받아야 하는 내항여객선은 일반적으로 이러한 검사에 대비하여 연 1회의 상가 수리를 통해 선체부착생물을 제거한다. 이에 본 연구에서는 실제 운항 중인 3척의 내항여객선을 대상으로 AIS 데이터, 항해일지 및 상가 수리 비용 등의 자료를 수집하고, 연간 표준운항비용을 산정하였다. 이를 바탕으로 MATLAB 기반의 시뮬레이션을 통해 각 선박의 상가 주기별 운항 비용 산출하여 비용 절감 효과를 분석하였다. 분석 결과, 선박별로 최대 비용 절감 효과가 나타나는 시점이 상이하였으나, 연료비 절감과 추가 상가 비용 간의 균형점이 존재함을 확인하였다. 본 연구는 내항여객선의 선체 유지관리에 있어 상가 주기 조정이라는 운영 전략을 정량적으로 분석하였으며, 선사의 유지보수 계획 수립에 실질적인 근거를 제공 한다는 점에서 실무적 의의가 있다.


내항여객선 , 선박성능평가 , 선체부착생물 , 추진 성능 , 연료 효율

    1. 서 론

    1.1 배경

    우리나라의 대중교통수단 중 하나인 내항여객선은 도서민은 물론 관광객을 포함하여 도서 지역과 육지 간 인적·물적 수송 기능을 이행하는 측면에서 중요한 역할을 한다(Chang, 2010). 2025년 4월 기준으로 총 108개의 항로가 운항 중이며 관할 지방해양수산청을 기준으로 목포와 인천 지역의 항로가 총 56개로 전체 내항여객운송 항로의 절반 이상을 차지하는 것으로 나타났다(Ministry of Oceans and Fisheries, 2025).

    우리나라는 연안여객선의 운항과 관련하여 안전 및 경제적 측면에서 다양한 제도적 장치를 마련하여 이행하고 있다. 먼저 안전측면에서는 선박안전법에 근거하여 주기적으로 정기검사, 중간검사 및 임시검사 등을 실시하여 선박이 감항성을 확보하도록 한다. 또한, 해운법에 따라 내항여객운 송사업자는 운항관리규정을 작성하여야 하며, 운항관리자를 배치하여 안전관리책임자 및 선원 등의 종사자에게 안전관 리교육 등 안전운항과 관련한 지도 및 감독을 실시해야 한다. 한편 경제적인 측면에서는 해양수산부에서 연안여객선의 항로 단절을 예방하고 주민의 이동 편의를 제공하기 위해 적자로 인해 단절 우려가 있는 일부 항로 등을 대상으로 운항손실액의 일부를 지원하는 사업을 추진하고 있다(Ministry of Oceans and Fisheries, 2024).

    일반적으로 선박의 운항비용은 수리비, 선원 인건비, 연료비, 보험료 등으로 구성되며, 이 중 연료비는 약 50~60%를 차지한다고 알려져있다(Kim, 2009). 따라서, 연료 사용량을 낮춰 전체 선박 운항비용을 저감할 수 있을 것으로 기대된다.

    1.2 선체부착생물과 연료 효율에 관한 선행 연구

    다양한 연구(Kim et al., 2013;Zhou et al., 2022;Balaman et al., 2024;Yang et al., 2024)에서 밝혀진 바와 같이 선박의 연료 효율은 다양한 요인에 의해 영향을 받는데 크게 선박 외부요인과 내부요인으로 분류할 수 있다. 외부요인으로는 계절 영향을 받는 풍향, 풍속, 파고부터 해양생물의 선체부착에 의한 외판 오손 등 주로 저항과 밀접하게 관계된 요인들이 포함되며, 내부요인으로는 연료유 가열 온도나 피스톤 정비시기 등이 해당한다.

    특히, 선체부착생물은 연료 소비량을 증가시키는 주요 요인 중 하나로 작용한다. 국제청정교통위원회(International Council on Clean Transportation, ICCT)의 해운산업 온실가스 배출에 관한 보고서와 국제해사기구(International Maritime Organization, IMO)가 발간한 제4차 온실가스 연구 보고서에 따르면, 선체 부착생물이 선박과 주변 해수 사이의 마찰을 증대시킴에 따라 선박이 동일한 속력을 유지하기 위해서는 주기관의 출력을 약 7% 증가시켜야 하며, 선박의 선령과 정비 일정에 따라 그 범위가 2%에서 11%까지 변동될 수 있다(Olmer et al., 2017;IMO, 2020). Jung(2015)은 선체 외판 청소를 포함한 수리 작업을 마친 선박의 출거부터 입거까지 약 2.5년 간 동일한 주기관의 분당 회전수(Revolution Per Minute, RPM) 조건에서 시간당 연료소모량과 선속을 추적하여 분석한 결과, 출거 후 시간이 경과할수록 선체 마찰 증가로 인해 시간당 연료소모량은 증가하고 선속은 감소한다는 결론을 제시했다.

    한편, 수온은 선체부착생물의 성장에도 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. Gu(1983)의 연구에서 선박의 선체부착 생물의 성장이 수온이 20℃ 이상인 환경에서 활발하다고 밝혀진 바 있으며, 뉴질랜드 농림부에서 발간한 선박의 생물 오손에 대한 위험성 결과 보고서(NEW ZEALAND Ministry of Agriculture and Forestry, 2011)에서도 수온이 따개비 종의 정착 및 성장에 중요한 요소로 작용하며, 해수온도가 높은 따뜻한 여름철에 해양생물의 성장 속도가 가장 빠르다는 점이 강조되었다. 2013년부터 5년간 국내 연안 해역의 기상요소를 조사하여 분석한 Park et al.(2020)의 연구를 통해 7월부터 10월 전후까지 수온이 20℃ 이상으로 유지되는 것으로 나타났다. 이를 바탕으로, 우리나라는 여름철 선체부착생물의 성장이 가장 활발하며 이에 따라 해당 기간 동안 연안여객선의 연료 소비량이 증가할 가능성이 높을 것으로 추정된다.

    오늘날 선체부착생물에 의해 유발되는 선박의 연료효율 저하 문제를 해결하기 위한 방법으로는 사전 예방 차원과 사후 대응 차원의 조치가 있다. 먼저, 예방 차원의 조치로 선체 표면에 방오도료나 코팅을 적용함으로써 선체부착생물의 부착을 지연시키는 방식이 활용되고 있으나, 현재의 기술로는 해양 생태계를 보호하는 동시에 생물의 부착을 원천 차단하기는 어려운 실정이다(Champ, 2000;Almeida et al., 2007;Jang et al., 2022;Lee et al., 2024). 이미 부착된 생물에 대한 사후 조치로는 수중에서 다이버나 로봇 의한 수중 제거 방식과 입거 또는 상가를 통해 스크래퍼나 고압세척 통해 물리적으로 제거하는 방식이 있다(Chambers et al., 2006). 그러나, 수중 작업의 경우 세척액이 그대로 바다에 유입되며, 제거된 도료 파편으로부터 용출된 독성 영향이 해양생태계에 부정적 영향을 초래할 수 있다는 연구 결과가 제시된 바 있다(Seo et al., 2021;Park et al., 2022;Mun and Jung, 2024). 현재 대부분의 국내 내항여객선은 선박안전법에 따라 연 1회 정기검사 또는 중간검사를 위해 상가 또는 입거하며, 이 기간 중 고압 세척을 통해 선체부착생물을 제거하는 것으로 조사되었다.

    구체적으로 선체부착생물과 연료 효율의 관계를 조사한 연구 사례도 검토하였다. Park et al.(2023)은 선체 세척 전후의 추진 성능을 비교 분석하여, 세척 조치가 연료 효율 개선에 기여함을 정량적으로 입증하였다. Park and Cho(2014)의 연구에서 대형 화물선이 주기적으로 선저 오염물을 제거하여 선박 운항비용을 절감할 수 있다는 결과를 제시하0다. 그러나, 이러한 선행 연구 검토를 통해 연안여객선 또한 선체부착생물 제거를 통해 선체 마찰 저항을 저감하고 연료 효율을 개선할 가능성을 확인하였다. 그러나, 선행연구들은 주로 항행 수역이 국내 연안에 한정되지 않은 대형 화물선을 대상으로 하였으며, 경제적 측면을 고려하지 않거나 구체적인 선체부 착물 제거 조건을 확인할 수 없다는 한계를 가지고 있었다.

    따라서, 해당 연구는 실제 운항 중인 국내 연안여객선을 대상으로 자료를 수집하고 상가 주기 조정을 통해 연료소비량과 추가 상가 수리 비용 등을 고려하여 전체 운항 비용의 절감 효과를 분석하는 것을 목표로 한다.

    2. 방법론

    2.1 연구 대상 및 자료 수집

    국내 연안여객선의 상가 수리 주기별 경제적 효용성을 분석하기 위하여, Table 1과 같이 연안여객선 운항이 활발한 서남해 해역을 운항하는 3척을 선정하고 해당 연구에서 다루는 운항비용의 범위를 연료비, 상가 수리 비용 그리고 상가 수리 기간 중 대체선 투입을 위한 임차비로 정하였다. 상가 수리으로 인한 운항수익 감소는 대체선 투입을 전제하면 변화가 없는 것으로 가정하였다. 운항비용 분석을 위해 각 선박별로 2021년 이후 처음 진행된 상가 수리 시작일을 기준으로 1년간의 선박자동식별시스템(Automatic Identification System, AIS) 정보, 항해일지 및 관계자 인터뷰 등을 통해 운항 거리, 연료 사용량, 상가 수리 비용 및 대체선 활용 여부 등을 조사하였으며, 국립수산과학원을 통해 각 선박이 운항하는 해역의 같은 기간 중 일별 표층 수온 정보를 수집하였다. 이는 과거 AIS 항적 정보와 수온 등 환경적 요소를 바탕으로 선박 운항의 효율을 추정한 Kim et al.(2020)의 연구와 고정밀 센서가 장착되지 않은 선박에 대해 로그북 기반의 운항 자료를 활용해 유의미한 성능 분석이 가능하다는 것을 제시한 연구(Marioth and Julien, 2023)에 근거하여 수집하였다.

    상가 주기 조정을 통한 연료비 변화를 파악하기 위해 먼저 조사 대상 선박의 연간 연료비 현황을 분석하였다. Table 1과 같이 각 선박별 분석 범위에 해당하는 1년 간 실제 사용된 연료비는 목포A호(Mokpo-A) 5억 7,300만원, 안산B호(Ansan-B) 4억 8,694만원 그리고 인천C호(Incheon-C) 4억 6,710만원으로 파악되었으며, Fig. 1은 운항 기간에 따른 일간 연료비를 보여준다. 해양수산부 고시(Ministry of Oceans and Fisheries, 2025)에 따라 각 항로별 길이가 명시되어 있으나, 실제 선박의 일간 연료비에서는 통상적인 운항 범위를 크게 벗어나는 수준의 오차가 불규칙적으로 관찰되었다. AIS를 통해 수집된 실제 항적과 함께 항해일지를 비교 검토한 결과, 이는 주로 기상 악화로 인한 휴항 또는 여객 수요를 맞추기 위한 추가 운항에 의해 발생한 것임을 확인할 수 있었다. 이와 같은 한계에 따라, 본 연구에서는 상가 주기에 따른 운항비용을 객관적으로 비교하기 위해 표준연료비를 산출하였다.

    2.2 표준연료비 산출

    표준연료비 산출을 위해 수집된 정보를 바탕으로 각 선박의 실제 운항한 일자별 실제 연료 사용량과 이동 거리를 활용 하였다. 이때, 효율 계산에 필요한 거리나 연료 소모량의 정보가 없는 경우 가까운 날짜의 정보를 활용하여 전처리한 뒤, 각 선박이 연중 휴항일 없이 예정대로 운항한다는 가정을 두고 일간 평균 효율을 계산하였다. 이렇게 계산한 일간 평균 효율을 바탕으로 고시된 항로 길이와 면세 단가(1L당 900원) 를 적용하여 표준연료비를 산출하였다(Mak et al., 2014). 또한, 상가 수리 기간 중에는 동형의 대체선을 투입하여 연료 소모량은 동일한 것으로 조건을 설정하여 전 기간에 대해 일간 표준연료비를 적용하였다.

    2.3 시뮬레이션 설정

    2.3.1 상가 주기

    선박안전법 제2장에 따라 선박은 정기검사 또는 중간검사는 직전 검사기준일로부터 12개월 이내에 받아야 하므로 해당 시뮬레이션에서는 상가 수리 주기를 12개월을 기준으로 점진적으로 단축하여 9개월, 6개월, 4개월 및 3개월 총 다섯 가지로 설정하였다. 이러한 설정을 바탕으로 각 주기의 최소 공배수인 시간적 범위를 36개월(3년)으로 정하였으며, 해당 기간 중 사용되는 연료비, 상가 수리비 및 상가 수리 기간 중 대체선 투입을 위한 임차비를 각각 산출하였다(Sogihara et al., 2021). 이를 통해 상가 주기 변화에 따른 비용 절감 효과를 객관적으로 비교 및 분석하였다.

    2.3.2 연료비

    시뮬레이션 상 연료비는 상가 수리 종료 시점부터 다음 상가 시작 전까지 1회 주기에 해당하는 일간 표준연료비가 총 3년간 반복되는 것으로 가정하였으며, Fig. 2는 상가 주기 가 9개월일 때의 연료비 적용 방식을 시각적으로 보여준다. 이러한 반복 구조는 선체가 상가 수리 종료 시점에서는 선체부착생물이 제거된 상태이며, 시간 경과에 따라 해양 생물의 선체 부착 및 성장으로 인해 마찰 저항이 증가하는 환경이 반영된 것이라고 볼 수 있다.

    2.3.3 상가 수리 및 대체선 임차 비용

    현재 내항여객선의 상가 수리는 선박안전법에 따라 1년 이내에 선박 검사를 받기 위해 선체 외판 고압세척, 도장, 주기관 수리 등 다양한 항목이 포함한 작업이 진행된다. 본 연구에서는 법적 요건에 해당하는 검사 시기가 도래하거나 선박이 수온 20도 이상인 해역에서 1개월 이상 운항한 경우, 선체 하부에 대한 고압 세척과 전체적인 도장을 포함한 전체 수리 작업(Full repair)을 수행하는 것으로 설정하였다. 반면, 1개월 미만으로 고수온 해역을 운항한 경우에는, 선체에 부착된 생물을 스크래퍼 등으로 수동 제거한 뒤 부분 도장을 병행하는 방식의 부분 수리 작업(Half repair)을 적용하였다. 각 선사를 통해 조사한 작업 종류별 1회당 상가 수리 비용 및 소요 기간은 Table 2과 같다.

    내항여객선의 상가 작업 수리 기간 중에는 이용객의 편의를 위해 타 선박이 수리 중인 선박의 항로를 대체 운항하는 것이 요구된다. 분석 대상 선박 중 목포A호와 안산B호의 경우 소속 선사 소유의 다른 선박을 투입하는 것으로 파악된 반면, 인천C호의 경우 별도로 대체선을 임차하여 투입하는 관계로 각 선박의 조건에 따라 실제 소요되는 임차 비용을 반영하였다.

    해당 시뮬레이션에서는 위와 같은 방법으로 표준연료비, 상가수리비 그리고 대체선 임차비를 반영하고 3척의 선박 모두 휴항일 없이 12개월 운항하는 환경을 가정하였으며, 물가상승률은 고려하지 않았다. 본 연구의 시뮬레이션은 MATLAB R2022b 환경에서 구현되었으며, 상가 주기별 운항 비용은 자동 반복 연산을 통해 정량적으로 산출되었다.

    3. 연구결과

    3.1 표준 연료비 산출 결과

    Fig. 3는 연간 선박별 실제 연료비와 수집 정보를 통해 산출된 표준연료비를 함께 보여준다. 전반적으로 표준연료비는 상가 작업 종료 후 시간이 경과할수록 증가하는 경향으로 나타났다. 이는 우리나라의 계절적 특성은 물론 다수의 연구 결과(Oliveira et al., 2018;Han et al., 2022;Sfiris et al., 2023)와 같이 상가 수리 후 선박 운항 시간이 지속됨에 따라 선체부착생물로 인한 마찰이 증가한 영향을 받은 것으로 볼 수 있다. 한편, Fig. 3에서 목포A호의 표준연료비가 상가 시작 전에 감소하는 경향이 관찰되는데 이러한 감소는 선사 관계자 확인 결과 주기관의 출력 지속 증가함에 따라 심한 진동이 발생하여 선박 보호와 승객 편의 등을 위해 의도적으로 주기관 출력을 낮춘 결과인 것으로 확인되었다.

    3.2 상가 주기에 따른 운항 비용 시뮬레이션 결과

    각 선박별 상가 주기 조정에 따른 비용 시뮬레이션 결과를 3년간 상가 작업 종류별 횟수와 이에 따른 연료비상가 수리 비용, 대체선 임차비용을 포함한 총 운항비용으로 나누어 제시하여 분석하였다.

    3.2.1 목포A호

    목포A호의 실제 상가 수리 작업 종료일인 2021년 1월 30일을 기준으로 3년간 주기별 상가 수리 작업의 횟수를 산정한 결과는 Table 3에 요약되어 있다. 또한, Fig. 4는 주기별 상가 작업이 시간의 흐름에 따라 어떻게 진행되었는지를 시각적으로 보여준다.

    목포A호가 운항하는 해역에서는 4월 말부터 9월 초까지 수온이 20℃를 상회하는 고수온 현상이 지속됨에 따라, 12개월, 9개월, 6개월 주기의 경우 각 직전 수리 작업 종료 후 다음 수리 작업까지 수온 20℃ 이상으로 운항한 기간이 1개월을 초과하여 모든 상가 수리 작업이 전체 수리 작업으로 적용되었다. 반면, 4개월 및 3개월 주기에서는 전체 수리 작업 횟수가 6회로 6개월 주기와 동일했으나, 일부 수리 작업이 각각 3회, 6회 추가되었다.

    한편, 목포A호는 상가 수리에 의해 운항이 불가한 경우 소속 선사의 타 선박이 대체 선박으로 투입되고 있어 상가 수리 기간 동안 별도의 대체선 임차비가 발생하지 않는 조건을 반영하였다.

    목포A호의 상가 주기 조정 시뮬레이션을 통해 도출된 각 주기별 운항비용은 Table 4에 제시되어 있다. 연료비는 상가 주기가 단축될수록 선체 저항 증가에 따른 추진 효율 저하가 감소하여, 현행 12개월 주기 대비 꾸준한 하락세를 보였다. 그 중 3개월 주기에서 20억 1,493만원으로 가장 낮은 연간 연료비가 관측되었다. 이는 상가 주기 단축에 따라 선체 부착생물이 더디게 증가한 영향에 의한 것으로 해석된다.

    반면, 상가 수리 비용의 경우, 상가 횟수가 증가함에 따라 상가 비용이 누적으로 상승하는 경향을 보였으며, 특히 3개월 주기에서는 높은 작업 빈도로 인해 총 상가 수리 비용 부담이 2억 1,000만원으로 크게 증가하였다. 특히 6개월 주기에서는 연료비 절감 효과가 상가 수리 비용 증가분보다 커서 전체 운항비용이 가장 크게 줄어드는 결과가 나타났으며, 4개월 주기의 경우에도 비용 절감은 확인되었지만, 절감 폭은 오히려 감소하는 양상이 나타났다.

    Fig. 5는 시뮬레이션을 통해 도출된 연료비, 상가 수리 비용, 대체선 임차비용을 모두 포함한 목포A호의 3년간 총 운항비용을 나타낸다. 해당 선박은 상가 수리 주기를 단축할 수록 수리 횟수 증가로 인해 전반적인 상가 수리비가 상승함에도 불구하고 총 운항비용이 감소하다 반등하는 결과가 나타났다. 특히 6개월 주기 조건에서는 3년간 총 운항 비용이 총 21억 7,336만원으로 나타났으며, 이는 현행 12개월 주기 대비 약 6.7% 감소한 수준이다. 따라서 목포A호의 경우, 상가 주기를 6개월로 단축할 때 운항비용 절감 효과가 최대치에 도달하는 것으로 해석된다.

    3.2.2 안산B호

    안산B호의 실제 상가 수리 종료일인 2021년 3월 16일을 기준으로 3년간 주기별 상가 수리 작업 종류 및 횟수는 Table 5와 같으며, Fig. 6은 이를 시간 흐름에 따라 나타낸다.

    Fig. 6에서 보이는 것과 안산B호가 운항하는 해역의 경우 같이 표층 수온이 20℃ 이상인 시기는 7월 중순부터 10월 말 초까지 해당한다. 이에 따라 3개월 주기를 제외하고 3년 간 이행되는 상가 수리 작업 중 전체 수리 작업이 3~4회 수준으로 나타났다. 반면, 일부 수리 작업의 경우 6개월, 4개월 및 3개월 주기에서 각각 3회, 6회, 6회 순으로 적용되어 목포 A호에 비해 일부 수리 작업의 비율이 높은 것을 확인할 수 있다.

    안산B호의 상가 주기 조정에 따른 운항비용 시뮬레이션 결과는 Table 6과 같다. 현행 12개월 주기 대비 상가 수리 작업의 주기가 짧아질수록 선체 저항 감소하여 연료 효율이 향상됨에 따라 연료비가 점진적인 하락 경향을 나타냈다. 반면, 상가 수리 비용은 검사 주기 단축으로 인해 연간 상가 횟수가 증가하면서 모든 주기 조건에서 총 운항비용이 12개월 기준 대비 절감되었으나 4개월 이하의 짧은 주기에서는 상가 수리 비용이 급격히 증가하며 연료비 절감 효과보다 상승 폭이 작아 전체 절감 폭은 감소하는 경향이 확인되었다. 안산B호 또한 목포A호와 같이 소속 선사 소유의 타 선박을 대체 운항 자원으로 활용할 수 있는 관계로 별도의 대체선 임차비용이 적용되지 않았다.

    Fig. 7은 시뮬레이션 결과를 통해 도출된 안산B호의 연료비, 상가 수리 비용, 대체선 임차비용을 모두 포함한 3년간 총 운항 비용을 보여준다. 운항비용은 상가 주기가 짧아질수록 점진적으로 감소하였다. 특히, 상가 주기 6개월 적용 시 3년간 총 운항비용이 12억 5,159만원으로, 12개월 주기에 비해 약 7.4%인 9,944만원이 절감된 수준을 보였다. 그러나 상가 주기를 4개월로 더 단축하는 경우, 6개월 주기 대비 운항비용이 다시 소폭 증가하는 현상이 나타났다. 모든 상가 주기 조건에서 총 운항비용은 12개월 기준 대비 감소하는 양상을 보였으나, 상가 주기를 6개월보다 더 짧게 설정한 경우에는 총 운항비용이 반등하였다. 이는 상가 주기의 과도한 단축으로 인해 수리 비용이 빠르게 증가하면서, 연료 효율 개선에 따른 절감 효과가 둔화되어 전체 비용 절감 폭이 오히려 줄어드는 결과로 해석할 수 있다.

    3.2.3 인천C호

    Table 7은 인천C호의 2021년 상가 수리 작업 종료일인 4월 6일을 기준으로 3년간의 주기별 상가 수리 작업의 횟수를 요약한 것이며, Fig. 8은 해당 기간 중 진행되는 상가 수리 작업의 종류와 시기를 시각적으로 보여준다.

    인천C호의 상가 수리 주기 조정 시뮬레이션을 통해 도출된 각 주기별 운항비용은 Table 8과 같다. 연료비는 상가주기가 짧아질수록 선체부착생물의 증식이 지연되어 추진 효율이 향상됨에 따라, 12개월 주기 기준 16억 5,594만원에서 3개월 주기 14억 3,695만원까지 점진적으로 감소하는 추세를 보였다.

    반면 상가 수리 비용은 주기가 줄어들수록 횟수가 증가함 에 따라, 3개월 주기에서는 1억 8,390만원으로 현행 12개월 주기 6,690만원 대비 약 2.75배 수준까지 상승하였다. 인천C호는 상가 수리 기간 중 1일당 250만원의 대체선 임차비용이 추가로 반영되었다.

    Fig. 9는 인천C호에 대해 시뮬레이션을 통해 산출한 상가 주기별 총 운항비용의 변화를 시각화한 결과이다. 총 운항 비용은 상가 주기를 단축함에 따라 6개월 주기까지는 감소하는 경향을 보였으며, 상가 주기 6개월 조건에서 최솟값인 16억 5,500만원을 기록하며 12개월 주기 대비 약 5.2% 절감 된 수준을 보였다. 그러나, 상가 주기를 6개월에서 4개월로 더 단축할 경우, 상가 수리 비용과 대체선 임차비용이 급격히 증가하면서 총 운항비용이 16억 7,634만원으로 반등하는 양상이 나타났다. 따라서 인천C호의 경우, 상가 주기를 6개월로 적용하는 것이 비용 절감 측면에서 가장 효율적인 것으로 판단되었다.

    4. 결 론

    본 연구는 선체에 부착된 해양생물이 선체와 해수 간 마찰을 증가시켜 연료 사용량을 증가한다는 문제의식에서 출발하여, 상가 주기 조정을 통해 선박 운항 비용의 절감효과를 분석하였다. 실제 운항기록에서는 휴항, 우회 등으로 인해 일간 연료소모량에 편차가 존재했다. 이를 보정하기 위해 각 선박의 일일 연료 효율(리터당 이동 거리)을 산출한 뒤, 해당 선박이 정상 운항 시 이동하는 평균 거리(예: 목포 A호 86마일)를 곱하여 표준연료비를 재구성하였다. 실제 연료비와 비교한 결과, 표준연료비가 운항 편차에 의한 변동을 제거한 대표값으로 작용함에 따라 시뮬레이션을 위한 타당성을 충분히 확보하였다.

    시뮬레이션 결과, 목포A호, 안산B호, 인천C호 모두 12개 월보다 짧은 상가 수리 주기를 적용하였을 때 비용 절감 효과를 확인할 수 있었다. 특히, 각 선박이 6개월 주기에서 가장 큰 운항비용 절감 효과를 나타으며, 목포A호는 약 1억 5,539만원(6.7%), 안산B호는 약 9,944만원(7.4%), 인천C호는 약 9,134만원(5.2%)이 절감된 것으로 확인되었다.

    따라서, 내항여객선의 상가 주기를 현행 12개월보다 짧게 조정하여 선체부착생물 제거 작업을 시행할 경우, 주기에 따라 비용 차이가 있으나 추가로 발생하는 수리비와 대체선 임차비용보다 연료비 절감 효과가 더 큰 관계로 전체 운항 비용을 줄이는 데 효과적인 것으로 나타났다.

    추가로, 정량적인 운항비 절감 효과 외에도, 상가 수리 이후 운항 시간이 증가할수록 일부 여객선에서는 도착 지연과 강한 진동에 따른 승객·선원의 불쾌감이 반복적으로 발생하는 사례가 현장에서 언급되고 있다. 이와 같은 품질 저하 문제를 예방한다는 점에서도 상가 주기 조정은 실용적인 관리 전략으로 해석될 수 있다.

    그러나, 해당 연구에서는 기상 특보 등 기상 및 해상 상태으로 인한 휴항하는 환경이나 물가상승률 등을 고려하지 않았다. 또한 데이터 수집 기간이 1년으로 향후 보다 장기간의 데이터 수집과 폭넓은 요소를 반영한 추가 검증이 필요하다.

    Figure

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    Fuel costs for each ship in one year.

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    Example of application a 9-month cycle on fuel cost for a three-year period.

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    Comparison of actual fuel cost and standard fuel cost of Mokpo-A.

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    Timeline and types of repair work over a three-year period by repair cycle for Mokpo-A.

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    Total operating costs over a three-year period by repair cycle for Mokpo-A.

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    Timeline and types of repair work over a three-year period by repair cycle for Ansan-B.

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    Total operating costs over a three-year period by repair cycle for Ansan-B.

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    Timeline and types of repair work over a three-year period by repair cycle for Incheon-C.

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    Total operating costs over a three-year period by repair cycle for Incheon-C.

    Table

    Ships selected for analysis

    Cost and duration by type of repair work on each ship (Unit: Cost - KRW 10,000, Duration - days)

    Repair operation counts by type and cycle over a threeyear period for Mokpo-A (Unit: times)

    Operating costs over a three-year period by repair cycle for Mokpo-A (Unit: KRW 10,000)

    Repair operation counts by type and cycle over a three-year period for Ansan-B (Unit: times)

    Operating costs over a three-year period by repair cycle for Ansan-B (Unit: KRW 10,000)

    Repair operation counts by type and cycle over a three-year period for Incheon-C (Unit: times)

    Operating costs over a three-year period by repair cycle for Incheon-C (Unit: KRW 10,000)

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