Analysis of Decision-making Factors for Ship and Passenger Evacuation Using AHP

동협 윤; 일식 신; 남균 임

doi:10.5394/KINPR.2018.42.3.195

요 약

여객선은 선박사고가 발생을 하게 되면 인명의 피해로 직결되기 때문에 선장의 순간적인 결정이 매우 중요하다. 본 연구에서는 선 박의 이상증후가 발생하였을 때 선박 및 승객대피 의사결정을 위한 주요요인을 정량적으로 분석하고 의사결정에 있어 기초 자료를 제공하고 자 하였다. 8개의 주요요인에 대하여 전문가 설문조사를 실시하였으며 계층분석방법(Analytic Hierarchy Process: AHP)을 이용하여 가중치 를 선정하고 우선순위를 결정하였다. 그 결과 가중치가 가장 높은 주요요인은 전복(횡경사 발생)이었으며, 그다음이 화재/폭발로서, 의사결정 에 있어서 가장 큰 영향을 미칠 수 있다. 추후 세부 설문조사를 실시하여 유효수를 높여 신뢰도를 향상시킬 것이며, 본 결과는 선박과 승객대 피 의사결정의 주요요인을 결정하는 기초자료로 활용 될 것이다.

핵심용어: 선박사고, 승객대피, 의사결정, 계층분석 방법, 주요요인

ABSTRACT

When a ship accident occurs, it is imperative that the captain makes a prompt decision because the accident directly leads to the loss of human lives. The purpose of this study is to quantitatively analyze the main factors and to provide basic data for making decisions in case of ship related contingencies. Experts were surveyed using questionnaires containing eight main factors. The priorities based on relative importance of those factors were determined using the analytic hierarchy process (AHP). As a result, the main priority factors were capsizing (heeling occurs), and fire/explosion, which could have the greatest impact on decision making. We plan to do a larger, more detailed scale survey to improve the reliability of the results. The results above will be used as a basis for the main factors of ships and passenger evacuation decision-making procedures.

Keywords: Ship Accident, Passenger Evacuation, Decision Making, Analytic Hierarchy Process(AHP), Main Factor

서 론

정보통신과 조선기술의 발달은 선박의 고속화, 선종의 다양 화 및 대형화를 시켰으며 해상운송의 비율을 크게 증가 시켰 으나 동시에, 선박사고의 발생도 같이 증가되었다. 선박사고를 예방하기 위하여 e-Navigation 기술 개발이 진행 중이며 , 해 기교육과 안전에 대한 규제가 국내외적으로 강화되고 있음에 도 선박사고는 지속적으로 증가하고 있다. 선박사고의 발생 은 생명과 재산의 손실뿐만 아니라 환경재해까지 일으키기 때 문에 막대한 경제적, 환경적인 영향을 끼치게 된다. 해양안전 심판원에서는 IMO Res. MSC.255(84)(IMO, 1997)에 근거한 ^「해양사고의 조사 및 심판에 관한 법률 제 5809호_『(MOF, 2013)에 의거하여 해양사고를 조사 및 분석하고 있다. 분석 결 과는 다양한 해양사고 통계자료(KMST, 2014)와 재결서 및 재결요약서 등으로 요약하여 제공하고 있다. 해양심판원에서 는 주요한 원인을 3~4개의 대표적인 문장으로 기록하고 있는 데 이를 주제어(key word)로 칭하고 있다. 하지만, 사고의 원 인에 대하여 기록하고 있을 뿐 선박 및 승객대피를 위한 사전 경고의 의미로 활용하기에는 쉽지 않다. 일반적으로 선박사고 는 이상증후 포착 후 적절하고 신속한 초기 대응 여부에 따라 사고 이후 다양한 사건 전개 양상을 보이게 된다(Na et al., 2016). 하지만 Kim(2014)에서 언급 되었듯이, 선박사고가 발 생하였을 때 현장의 책임 지휘관 즉, 의사결정권자는 불명확 하고 매우 한정된 정보 속에서 긴박하게 의사결정과 대응활동 을 해야 하는 것이 대부분의 현실이다.

따라서, 본 연구는 선박의 이상증후가 발생하였을 때 선박 및 승객대피 의사결정을 하기 위한 주요요인에 대하여 분석하 고 동시에 발생하였을 경우 우순순위에 따라 대응을 하고자 하였다. 해양사고의 종류로는 충돌, 접촉, 좌초, 화재폭발, 침 몰, 기관손상, 추진축계 손상, 조타장치 손상, 속구손상, 인명 사상, 안전저해, 운항저해 및 행방불명으로 나누어져 있다. 그 러나 이러한 분류는 정성적인 평가를 통하여 분석을 하며 사 고요인간의 중요도를 파악할 수 없어 선박 및 승객대피 의사 결정을 하기 위한 우선순위를 정하기에 어려움이 있다. 이에 본 연구는 의사결정에 필요한 주요요인을 각 그룹별로 정량적 으로 판단하여 우선순위를 도출함으로써 선박 및 승객대피 의 사결정에 주요항목을 제안하는 것을 목적으로 한다.

전체적인 연구의 흐름은 설문을 통하여 계층분석을 위한 기초자료를 수집 후 계층분석 방법을 사용하여 주요요인의 우 선순위를 도출하였다. 설문은 선박 및 승객 대피를 위한 결정 사항에 영향을 미치는 주요요인이기 때문에 선박을 직접 탑승 하여 운항을 하는 항해사와 승무원, 선박을 설계하거나 안전 도를 평가하는 연구기관, 선박의 운항 상태를 확인하고 최종 적인 구조 등의 활동을 할 수 있는 관련 기관 그리고 선박의 건조 후 선박의 상태를 점검하는 시운전 팀 등으로 각 그룹별 로 각 요인들 간의 쌍대 비교 설문을 하여 최종적으로 계층 분석 방법을 적용하였다.

연구 방법

2.1 선행연구

선박사고의 원인요인을 분류하기 위하여 많은 선행연구가 있었으며 Table 1에 정리하였다. 선행연구들의 분류는 요인분 석연구, 초기대응연구, 우선순위 연구 등의 진행여부에 대하여 분류하였다. Byun(2001)에서는 선박사고의 원인을 인적요인, 선박적 요인, 자연적 요인, 교통환경적 요인, 관리요인 등으로 분류하는 것에 초점을 맞추었으며, Yim(2009)은 데이터를 활 용하여 주제어를 압축, 그리고 Yim(2017)은 공통단어의 축소 에 관한 연구를 하여 각 주제어를 제시하여 초기대응과 우선 순위 관저보다는 요인의 세부항목 및 정의를 내리는 것에 집 중하였다. 추가적으로, 선박 사고의 80% 이상이 인적 오류와 조직의 문제에 의해 발생한다고 보고하였으며 초기대응에 대 한 언급과 추후 연구로 남겨두었다(IMO, 2000; Kim et al., 2011; Kim et al., 2016). 인적 오류를 구체화하기 위하여, Geijerstam(2008)은 선박과 해양 구조물의 충돌에 대한 인적 오류에 대해서 연구를 수행하면서 초기대응에 대한 연구를 수 행하였으며, Kim(2011)은 국내 해양선박사고의 인적 오류의 요인을 바탕으로 초기대응의 연구까지 진행하였다. Youn(2017)은 선박 간 충돌에서도 인적요인으로 사고발생이 많다는 것을 밝혔으며, 해양사고 초기 대응의 방향을 제시하 였다. Na(2016)에서는 위험도기반 초기 대응에 대해서 연구를 수행하면서 초기 대응을 위한 요인의 우선순위를 언급하였다. 그러나 위의 연구는 선박사고를 바탕(재결서)으로 원인요인에 대한 항목을 도출의 연구에 초점이 맞추어져 있으며 선박사고 가 일어나기 전 선장이 선박 및 승객대피 의사결정을 하기 위 한 주요요인으로 고려하기에는 부족하며 우선순위를 결정하 기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 주제어를 바탕으로 계층분 석 방법을 이용하여 각 주요요인들을 분석하고 주요요인을 수 치화하여 우선순위를 결정, 추후 선박 및 승객대피 의사결정 에서 요인에 대한 우선순위를 제안하는 것을 목적으로 한다.

Table 1

Comparative study

Author	Factor analysis	Initial response	Priority analysis
Byun(2001)	O	X	X
Yim(2009)	O	X	X
Yim(2017)	O	X	X
IMO(2000)	O	O	X
Gejjerstam(2008)	O	O	X
Kim(2010)	O	O	X
Youn(2017)	O	O	X
Na(2016)	O	O	O
Youn(2018)	O	O	O

2.2 계층 분석 방법 및 일관성 지수

Analytic Herarchy Process(AHP)방법은 1980년대에 Saaty 에 의해 개발된 의사결정기법이다. 이 기법은 해결해야 할 문 제를 몇 개의 계층으로 구성하여 분석을 통해 상대적인 우선 순위를 결정한다. 즉, 계층 분석 방법은 의사결정을 위하여 몇 가지의 기준 및 대안으로 구성된 계층 구조를 통해 복잡한 문 제를 해결하는데 최적의 기법이다. 쌍대비교의 신뢰도를 평가 하여 의사결정자의 논리적인 일관성을 검증하며 이에 대한 척 도는 일관성 비율(Consistency Ratio, CR)로 판단한다. 일관성 비율이 0.1이하라면 합리적인 평가라고 규정하고, 0.1을 초과 할 경우에 해당 의사결정자의 설문은 재평가 또는 제외해야한 다. 일관성을 검정하기 위해서 무작위지수(Random Index; RI) 또는 난수지수라는 것을 사용하는데 Saaty(1980)가 제시 하는 RI 값은 9점 척도를 이용하여 표본크기를 100으로 하여 무작위로 만들어낸 역행렬에서 일관성지수의 평균값으로 역 수행렬의 차원 1에서 15까지의 값을 Table 2에 제시하였다. 따라서 일관성을 검정하기 위해 일관성 지수를 평균무작위지 수로 나눈 일관성 비율(Consistency Ratio; CR)을 사용한다. 일관성에 대한 가설과 검정 통계량은 Table 3와 같다.

Table 2

Random index

n	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Random Index	0	0	0.58	0.90	1.12	1.24	1.32	1.41	1.45	1.49

Table 3

Test statistic

Section	Content
Null Hypothesis(H₀) Alternative	The evaluation of decision-makers were randomly
Hypothesis(H₀) Alternative	The evaluation of decision-makers were not randomly Consistency Ratio = CI / RI

2.3 계층분석 모델 수립

기존의 선행연구와 해양안전심판원, IMO, 관련법규 등을 바탕으로 9개의 사고 유형으로 나눌 수 있으며 이를 바탕으로 Table 4와 같이 총 8가지의 주요요인을 수집하였다.

Table 4

The main factors collected from literature

Code	Main factor	Note
A-1	Rolling	External Factor
A-2	Collisions/Contacts
A-3	Capsizing
A-4	Sinking
A-5	Fire/Explosion	Internal Factor
A-6	Machinery Failure
A-7	Passenger Causalities
A-8	Marine pollution

9개의 사고 유형은 다음과 같다. 충돌, 침몰, 기름유출, 전 복, 좌초, 화재, 폭발, 기관고장, 인명사고 등이다.

주요요인으로 사고 유형을 바탕으로 나누었을 경우 횡경사 발생(환경 영향), 충돌/접촉(선박과 선박간, 선박과 부유체 간, 선박과 해저면 간), 전복(복원성 상실), 침수(환경 영향), 화재/ 폭발(선박 내 화재 및 폭발), 기계고장(엔진, 러더 고장), 승객 사고(익사자), 해양오염(자선의 사고로 인한 기름 유출) 등이 다. 횡경사 발생, 충돌/접촉, 전복, 침수 등은 외부요인이며, 화 재/폭발, 조종불능, 승객 원인, 해양오염은 내부요인으로 1계 층을 나누었다. 횡경사 발생, 전복 및 침수의 경우 외부 환경 적인 요인(바람, 파랑, 조류)에 대해서만 고려를 하며 내부에 서 발생하는 요인(화물 및 중량물 이동, 운항 중 청수/유류 사 용 불균형 등)으로 인해 발생하는 경우는 제외한다. 충돌/접촉 은 외부로부터 발생하는 충돌/접촉에 대해서만 고려를 하였다.

따라서, 선박 및 승객대피 의사결정의 주요요인의 분석 모 델은 Fig. 1와 같이 구성하였다.

Fig. 1

Rate of survey respondents

의사결정 중요도 비교 분석

3.1 설문조사 개요 및 일관성 평가

본 연구에서는 쌍대비교를 통해 하위계층으로 구성된 주요 요인들의 중요도를 평가하고자 선박 안전 관련 전문가 집단들 에게 9점 척도의 쌍대 비교로 구성된 설문조사를 수행하였다. 2017년 7월∼8월까지 선박 설계와 안전 설계를 하는 연구기관 내의 연구자, 안전관리와 항해지원을 하는 유관기관 내의 관 리자, 직접 승선을 하여 항해 업무를 하는 승무원, 선박 건조 후 최종 점검을 하는 시운전 팀 등 총 52명에게 쌍대 비교 설 문을 진행하였으며, 설문비율은 Fig. 2과 같다.

Fig. 2

Rank of main factor each occupational group

쌍대비교의 신뢰도를 평가하고자 본 설문조사에 응답한 의 사결정자들의 일관성을 일관성비율을 척도로 하여 검증하였 다. 일관성 비율이 0.1이하라면 합리적 평가라고 할 수 있다. 총 52명 중, 35명의 설문이 유효하게 나타내었으며 각각의 설 문조사 대상에 대한 일관성 평가 결과는 Table 5에 나타냈었다.

Table 5

Result of consistency evaluation

Occupational Group	Valid	Invalid	Rate(%)
Researcher	7	2	77.8
Manager	4	4	50.0
Mate	16	8	66.7
Trial Team	8	3	72.7
Total	35	17	67.3

3.2 연구자 중요도 평가 결과

선박 설계와 안전 설계를 하는 연구기관 내의 연구자 7명에 대하여 설문을 받았으며 총 5명의 설문이 유효하였으며 선박 및 승객대피 의사결정 주요요인을 서로 쌍대 비교하여 요인의 중요도를 평가하였다. 연구자들은 선박 및 승객대피 의사결정 주요요인을 전복(가중치: 0.257) 이라고 응답하였다. 그 뒤로 화재/폭발(가중치: 0.172), 충돌/접촉(가중치: 0.157) 순으로 나 타났다. 다음 Table 6는 요인들 간의 쌍대비교 결과이다.