1. 서 론
컨테이너터미널 하역작업은 사고 발생 시 심각한 인명피해로 이어질 가능성이 높아 안전수칙 준수를 위한 각별한 노력이 필요하다(Kim et al., 2022). 컨테이너터미널 내 사고 발생 시 피해자에 대한 조치, 경영진의 법적책임, 터미널 운영 중단 등 막대한 사회적·경제적 피해를 입게 된다. 2022년 1월부터 「중대재해처벌법」이 적용되는 가운데, 컨테이너터미널의 안전한 작업환경을 구현하기 위한 사업주 및 구성원의 다각적인 노력이 요구된다. 또한, 항만근로자 안전관리에 대한 중요성이 강조되는 상황에서 우리나라 컨테이너터미널 안전사고 예방을 위한 적절한 조치가 필요한 상황이다.
2019년 3월 해양수산부는 「항만물류 안전사고 예방 종합대책」을 통해 안전대책을 마련하였다. 2022년 8월부터 「항만안전특별법」이 제정 및 시행되면서 컨테이너터미널 안전관리가 강화되었다. 그리고 컨테이너터미널 내 안전을 중시하는 공감대와 분위기가 형성되면서 「컨테이너 하역 안전에 관한 기술지침」, 「안전보건 실무길잡이-항만하역업」등 재해 예방을 위한 각종 지침과 법안들이 제정되고 있다(Sim et al., 2023). 더 나아가, 국내 컨테이너터미널 운영사는 내부 안전조직 및 절차를 강화하고 있으며, 안전 관련 신기술 도입을 적극적으로 검토 중에 있다.
세계를 이끄는 선진항만들(네덜란드의 로테르담항, 미국의 롱비치항, 중국의 상하이항 등)은 지속적으로 증가하는 운영원가에 대응하고 작업 시 사람의 간섭을 최대한 배제하여 안전을 확보할 수 있는 완전무인자동화 컨테이너터미널을 운영 중에 있다. 완전무인자동화 컨테이너터미널은 신기술을 활용하여 스마트 항만의 모습을 갖추어가고 있다. 기존 컨테이너터미널은 항만하역작업의 많은 부분이 기계화·자동화가 진행되어 작업환경 및 운영 효율이 개선되었다. 그러나, 작업단계별 인력 의존도가 여전히 높아 작업 시 다양한 위험요인이 존재하고 사고도 꾸준하게 발생하고 있다. 전 세계 대다수의 컨테이너터미널은 유인 또는 반자동화 운영체제를 유지하고 있으며 신기술을 이용한 스마트 항만으로 변화를 도모하고 있다. 하지만, 기존 컨테이너터미널은 완전자동화 개조에 상당한 자본이 요구되고 개조기간에 따른 운영 중단 등 다양한 문제점 및 한계로 인하여 신기술 도입에 어려움이 따르고 있다. 특히, 국내 해운항만물류산업은 4차 산업혁명에 대응한 기술적 준비가 미흡하며, 항만 터미널의 혁신을 강하게 요구받고 있다(Kim et al., 2020). 더불어, 비완전자동화 컨테이터미널에 대한 신기술을 토대로 컨테이너터미널 안전관리 방안을 분석한 연구는 부족한 실정이다.
이에 본 연구에서는 국내 컨테이너터미널 안전관리를 강화하기 위하여 활용가능한 신기술을 조사하고, 컨테이너터미널 작업별 신기술의 도입가능성과 도입효과를 알아보고자 한다. 구체적으로 우리나라 항만 재해통계와 컨테이너터미널 작업별 유해·위험요인을 살펴보았다. 그리고 국내외 선진항만에서 컨테이너터미널 안전관리를 위한 신기술 적용사례 및 추진과제를 검토하고 컨테이너터미널 안전관리와 관련된 국내외 선행연구를 살펴보았다. 이후, 부산항 컨테이너터미널 종사자를 대상으로 컨테이너터미널 내 안전관리 방안으로 활용가능한 7가지 신기술(인공지능 CCTV, IoT 유지보수시스템, 감시드론, 유지보수 로봇, 파워슈트, 가상현실 안전교육, 증강현실 안경)의 도입가능성과 도입효과에 대하여 설문조사를 진행하였으며, 설문결과를 바탕으로 포트폴리오 분석을 진행하였다. 마지막으로, 부산항 컨테이너터미널 안전관리 강화를 위한 신기술 활용방안에 대하여 다양한 시사점을 제시하였다.
2. 부산항 컨테이너터미널 안전관리 신기술
2.1 컨테이너터미널 작업별 유해·위험요인
컨테이너터미널은 컨테이너 화물을 취급하기 위한 전용부두로 <Fig. 1>과 같이 선박에서 컨테이너를 양·적하하는 본선작업, 화물을 보관하는 야드작업, 컨테이너 내 화물을 적출입하는 CFS(Container Freight Station)작업, 안벽과 야드 사이에 컨테이너를 운송하는 이송작업, 화물의 반출입을 제어하는 Gate작업 등으로 구성된다.
컨테이너터미널 작업에 사용되는 장비로는 컨테이너 크레인, 트랜스퍼 크레인, 스트래들 캐리어, 야드 트랙터, 리치스태커, 트레일러, 지게차 등이 있으며 도구로는 스프레더, 라싱케이지, 벨트 슬링, 와이어 로프 등이 사용된다. 본 연구에서는 2020년 한국보건공단에서 발표한 「안전보건 실무길잡이 항만하역업」을 참고하여 컨테이너터미널 작업별 유해·위험요인을 정리하였다.
2.1.1 본선작업
본선작업은 선박과 컨테이너터미널이 주를 이루는 작업이기에 타 작업에 비해서 유해·위험요인이 많다. 본선작업에서는 선박 양·적하 작업, 컨테이너 상하차 작업, 특수 화물 작업, 신호와 운전 작업 등이 이루어진다. 본선작업의 유해·위험요인은 “컨테이너 차량 상하차 시 컨테이너 또는 스프레더와 차량 간 부딪힘”, “컨테이너 인양 시 섀시 콘 잠김으로 인한 섀시 들림”, “컨테이너 이동 중 컨테이너 하부에서 떨어진 라싱콘, 돌 등 물체에 맞음”, “위험물 컨테이너 누출로 인한 화재·폭발”, “현문 및 본선 사다리 승강 시 실족 등에 의한 떨어짐”, “난간 및 개방된 홀드 등으로 떨어짐”, “주행 중인 크레인 경로 상에 작업자·차량 부딪힘”, “크레인 주행 시 붐과 선박 구조물 부딪힘”, “태풍으로 인한 크레인 밀림 및 넘어짐”, “선박 홀드 가스 발생 및 산소 부족 등으로 인한 질식” 등이 있다. 컨테이너터미널에서 본선작업은 주요 장비들이 사용되며, 그에 따른 “장비 상태 점검”, “장비 운행 시 부주의하지 않은 장비 사용자의 주시”, “장비 사용에 따른 방해물 예방 처리” 등이 예방대책으로서 진행될 필요가 있다.
2.1.2 야드작업
야드작업에서의 주요 설비는 트랜스퍼 크레인, 리치스태커, 야드 트랙터가 있다. 컨테이너 보관하는 장소인 컨테이너 야드에서 컨테이너의 하역과 보관을 하기 위한 적재, 상하차, 운송 등의 작업이 진행된다. 야드작업의 유해·위험요인은 “이동 중인 컨테이너가 근처에 적재된 컨테이너와 부딪혀 떨어짐”, “컨테이너 스프레더와 차량 부딪힘”, “컨테이너 인양 시 섀시 콘 잠김으로 인한 섀시 들림(운전자 충격)”, “주행 중인 크레인 경로상에 작업자·차량 부딪힘”, “리치스태커에 부딪힘”, “위험물 컨테이너 누출로 인한 화재·폭발”, “돌풍 등으로 인해 날아온 빈 컨테이너에 맞음” 등이 있다. 야드는 컨테이너터미널에서 컨테이너가 가장 많이 쌓여있는 곳으로 보관, 상하차, 적재 작업이 이루어진다.
2.1.3 CFS작업
CFS작업은 터미널 내 창고인 CFS에서 컨테이너 속에 화물을 적입하거나 적출하고 필요 시 창고 내에 화물을 분류, 적재, 보관하며 비컨테이너 운송차량에 상하차작업 등을 수행한다. CFS작업의 주요 설비는 지게차, 리치스태커, 컨테이너, 차량이 있다. CFS작업에서의 유해·위험요인은 “지게차, 리치스태커, 차량 등에 부딪힘”, “취급 중인 화물에 끼임 및 부딪힘”, “적재함 등에서 상하차 작업 중 떨어짐” 등이 있다.
2.1.4 부두이송작업
부두이송작업은 본선작업을 위해 야드에서 터미널의 에이프런까지의 운송을 포함하며, 필요에 따라 이동 장비를 이용하여 야드에서 야드 등과 같이 터미널 내 컨테이너를 운송하는 작업이다. 부두이송작업의 주요장비는 야드트랙터, 리치스태커가 있다. 부두이송작업의 유해·위험요인은 “야간작업 시 졸음운전”, “차량에 부딪힘”, “에이프런 대기 중인 차량에 검수원 끼임 및 부딪힘” 등이 있다. 부두에서 컨테이너를 이송하는 작업이기에 컨테이너를 운송하는 기사들의 안전 운행이 중요하며 그에 따른 “차량에 관한 관리”, “안전장치 장착”, “운송 기사들의 상태(충분한 휴식시간, 졸음운전 여부 등) 점검”을 하는 것이 중요하다.
2.1.5 Gate작업
Gate작업은 컨테이너터미널의 주요 화물 출입구로 화주로부터 컨테이너의 인수와 화주에게 컨테이너를 인도하는 작업이 일어나며, 차량과 컨테이너 번호 확인, 컨테이너 외관 손상과 봉인의 상태 등을 확인한다. Gate작업의 주요 설비는 Gate, 차량, 번호인식기, 실(seal) 지급기가 있다. Gate작업의 유해·위험요인은 “차량에 부딪힘”, “대기 중인 차량에 검수원 끼임 및 부딪힘”, “Gate를 횡단 중인 보행자와 차량 부딪힘” 등이 있다. Gate에서 컨테이너 이송 차량이 운행 시 “서행”, “교통 통제”, “보행자 전용 통행로 확보”, “정차 시 주차 브레이크 체결”하는 것이 예방대책으로 강구된다.
2.2 컨테이너터미널 안전관리 강화를 위한 신기술 검토
부산항 컨테이너터미널에서 안전관리 강화를 위하여 적용할 수 있는 국내외 신기술을 검토하였다. 부산항 컨테이너터미널에서 현재 적용하고 있는 기술은 인공지능 CCTV(Closed Circuit Television)로 나타났다. 그리고 글로벌 주요 항만을 대상으로 뉴스기사, 논문 등의 자료를 통해 신기술을 추가 조사하였다. 조사결과, IoT(Internet of Things) 유지보수시스템(앤트워프항1)), 감시드론(샌안토니오 및 산티아고 내륙시설2), 앤트워프항3)), 유지보수 로봇(평택항, 군산항, 광양항4)), 파워슈트(리보르노항5)), 가상현실 안전교육(탕헤르 메드항6)), 증강현실 안경(로테르담항7)) 등의 신기술에 대한 적용 및 시범사례를 확인하였다. IoT 유지보수시스템, 감시드론, 가상현실 안전교육, 증강현실 안경 신기술은 부산항에서도 시범사업을 진행하였지만, 실제로 현장에 사용되고 있지 않은 상황이다.
2.2.1 인공지능 CCTV
인공지능이란 인간이 가지고 있는 지능을 컴퓨터나 기계 등에 인위적으로 구현하여 그 기계가 스스로 학습하고 판단할 수 있도록 만든 기술을 말한다. 부산항 내 위치한 A 컨테이너터미널은 인공지능 CCTV를 활용하여 항만 근로자들의 안전을 보장하고 있다. 야드 크레인 하부에 위치한 인공지능 CCTV는 24시간 모니터링하여 실시간으로 위험상황을 감지하게 된다. 크레인 공간 내 위험 탐지 기능은 컴퓨터 비전 기술을 통하여 인식한 물체의 움직임, 색 등을 인공지능이 분석하게 되며, 작업 중 긴급상황이 발생 시 신속한 대응을 가능하게 만든다.
2.2.2 IoT 유지보수시스템
IoT란 인터넷에 연결된 다양한 사물이 데이터를 수집하고, 이를 분석하거나 제어하는 기술을 말한다. IoT 기술을 항만에 적용 시 실시간 현장 데이터를 수집하고, 이를 빅데이터/인공지능으로 분석 및 학습시켜 지능화된 항만물류 프로세스를 구현할 수 있다. 벨기에 앤트워프항은 IoT 기반 디지털 생태계를 구축하기 위해 Capital of Things 프로젝트를 진행하고 있다. 앤트워프항의 추진과제 중 하나로 스마트유지보수 기술은 IoT와 연결된 갑문 Kallo를 설치하여 장기적으로 데이터를 분석하고 예방 정비를 실시하고 있다. 또한, 앤트워프항-브뤼헤항은 디지털 트윈을 구축하여 크레인 기계 부품 마모 등에 대한 실시간 상태 감지 및 예측 유지보수를 진행하고 있다.
2.2.3 감시드론
드론은 사람이 직접 타지 않고 조종 및 임무 수행이 가능한 비행체를 의미한다. 드론은 비행시간, 고도에 따른 한계로 실질적인 활용이 제한되었으나, 최근 획기적인 기술 개발로 인하여 물류산업에서 핵심기술로서 주목받고 있다. APM터미널은 미국 샌안토니오와 칠레 산티아고 내륙시설에 감시드론을 통해 안전감독관의 활동을 보다 효율적으로 모니터링할 수 있도록 지원하고 있다. 드론에는 지상에 위치한 인원과 소통할 수 있는 스피커가 내장되어 있어 즉각적이고 효율적인 비행이 가능하다. 그리고 드론은 사용자의 실시간 위치나 출입정보를 기록가능한 지오펜싱(Geofencing) 기술을 갖추고 있다. 조종사는 실시간 스트리밍 화면을 보며 필요한 사람들에게 전화를 걸거나 직접 트럭 운전자의 노선을 안내할 수 있다.
2.2.4 유지보수 로봇
로봇은 인간의 일을 대신하여 자동화된 방식으로 작업을 수행하는 기계로서 정확하고 빠르게 작업을 수행할 수 있다. 컨테이너터미널은 태풍과 같은 자연재해가 발생할 경우 경제적 피해, 운영 장애 등 직접적인 영향을 받게 된다. 국내 항만시설물 유지관리는 인력을 통한 조사와 점검을 중심으로 이루어져 많은 시간과 노력이 소모되고 있으며, 안전사고의 위험이 존재하는 상황이다. 「수중 항만구조물 점검용 로봇 사업화」국가 R&D 연구보고서에 따르면, 유지보수 로봇이 부유식 항만 구조물, 해상풍력, 해저케이블, 해양 플랜트 등의 점검/진단에 대한 활용이 가능할 것이라 설명하였다. 또한, 수중항만시설은 물론 내륙의 강, 하천, 댐, 저수지 등 감리 단계에서의 점검 및 진단 등 다양한 구조물 점검 분야에 대한 활용가능성을 언급하였다.
2.2.5 파워슈트
파워슈트란 사람이 착용가능한 외골격 구조의 프레임에 구동부가 장착되어 착용자의 운동 기능을 보조하거나 강화하는 이동식 로봇 장치를 말한다. 이탈리아 리보르노 항만에서는 근로자의 근골격계 질환 예방과 작업 효율성 향상을 위해 파워슈트(외골격)를 시범적으로 도입하였다. 6개월간 프로젝트를 실행한 결과, 해당 기술은 항만 작업자의 건강과 안전을 향상시키는데 효과적인 것으로 나타났다.
2.2.6 가상현실 안전교육
가상현실은 사용자를 가상 세계로 이동시키는 경험을 제공하는 기술이다. 가상현실 환경은 사용자의 시각, 청각, 촉각 등 다양한 감각을 모방하고 실제 세계와 유사한 경험을 제공한다. 가상현실 기술은 컨테이너터미널 내 현장을 구현하여 작업자들의 안전수준을 향상시킬 수 있다. APM 터미널 탕헤르 메드항에서는 2020년부터 터미널 종사자의 안전교육을 강화하기 위하여 가상현실 기술을 도입하였다. 가상현실 안전교육은 현장작업이나 화재, 심폐소생술과 같이 터미널에서 발생하는 다양한 안전사고를 다루고 있으며, 이를 통해 안전사고에 대한 종사자의 인식과 태도를 개선할 수 있다. Makransky and Klingenberg(2022)에 따르면, 가상현실 안전교육은 기존 안전교육 보다 재미, 안전에 대한 민감도, 행동 양상, 자각성 등에서 더 효과적인 것으로 나타났다.
2.2.7 증강현실 안경
증강현실 안경은 실제 세계에 가상적인 요소를 추가하여 사용자의 경험을 향상시키는 기술이다. 이를 통해 사용자는 실제 세계를 보면서 가상의 객체, 정보, 이미지 등을 인지하게 된다. 이에 따라 다양한 산업에서 증강현실 기술을 통한 안전관리 연구가 다양하게 진행되고 있다(Le et al., 2015; Tatić and Tešić, 2017). Choi et al. (2009)에 따르면 사용자가 증강현실을 통해 안전관리에 필요한 정보를 시공 전에 시각적으로 확인함으로써 이해도를 높이고, 발생가능한 안전사고에 대하여 대응방법을 알 수 있다고 설명하였다. 그리고 Jeon et al. (2021)은 증강현실 기술은 실제 현장에 3차원 모델 및 필요 정보를 투영시킬 수 있어 안전 점검에 적합하다고 설명하였다. 한편, 증강현실 기술은 항만 운영자들에게 다양한 오류에 대한 솔루션을 제공할 수 있다. 대표적으로, 로테르담항은 선박조사선에서 문제가 발생하였을 때 전문가들이 원격으로 상황을 해결할 수 있도록 증강현실 안경을 사용하기 시작하였다(ŞAKAR and SÜRÜCÜ, 2018).
2.3 선행연구 고찰
2.3.1 컨테이너터미널 안전관리 관련 선행연구
Kim(2016)은 광양항 컨테이너터미널의 5년 간 안전사고를 토대로 사고 확률과 피해에 대한 수치 추정시의 불확실성을 고려하고자 매트릭스 기법과 퍼지 기법을 적용하여 위험도 분석을 진행하였다. 분석결과, 사고 유형별로는 외부차량 손상, 컨테이너 및 화물 손상, 야드 장비 손상의 순으로 위험도가 높게 나타났다. 그리고 세부 사고 요인별로는 장비조작 실수, 장비 오작동, 스프레더와 컨테이너 충돌 순으로 나타났다. 동 연구는 사고 위험도 수치를 산정하여 위험 요소들 간의 위험 순위를 비교분석하고, 효율적인 사고 저감방안을 수립하였다는 점에서 의의가 있다.
Cha and Noh(2016)는 광양항 A 컨테이너터미널의 2012년부터 2015년 재해현황을 파악하고, 안전사고 교육을 실행 시 컨테이너터미널의 안전사고 변화를 분석하였다. 장비별 안전사고 분석결과, 안전교육을 강화한 뒤 컨테이너터미널 내 사고율이 떨어지는 것으로 나타났다. 컨테이너터미널의 안전교육은 법정 교육, 자체 교육으로 구분할 수 있으며, 안전사고를 미연에 예방하기 위해서는 안전교육의 중요성을 강조하였다.
Won et al.(2017)은 자동화 컨테이너터미널가 운영, 환경, 경제·재무 측면에서 다양한 장점을 가지고 있지만, 위험을 줄일 수 있는 운영기술에 대한 투자가 전제되어야 한다고 설명하였다. 그리고 오버헤드 셔틀 컨테이너터미널의 안전사고 대비 운영 전략으로 안전 요구사항, 안전 및 유지보수 요구사항, 안전사고 처리방안을 제안하였다. 동 연구는 오버헤드 셔틀 컨테이너터미널의 설계와 운영에 반영할 수 있는 실용적인 안전사고 예방방안을 제시하였다는 점에서 의의가 있다.
Pallis(2017)는 컨테이너터미널의 위험성을 평가하는 PRM(Port Risk Management) 방법론을 제안하였다. 2008년부터 2011년까지 그리스 피레아스 컨테이너터미널과 테살로니카 컨테이너터미널에서 발생한 사고를 바탕으로 PRM방법론의 적용가능성을 입증하였다. 그리고 위험성 평가결과를 바탕으로 경제적이고 효과적인 위험 통제 옵션(Risk Control Options)을 식별하여 관리방안을 결정하였다. 해당 방법론은 항만에서 발생하는 모든 위험과 요인들의 상호 간 관계를 고려할 수 있으며, 의사결정을 지원하여 전략 수립의 용이성을 더하여 준다고 설명하였다. 동 연구는 FSA(Formal Safety Assessment) 방법론을 변형하여 항만에 적합한 위험통제옵션을 식별하는 방안을 제시하였다는 점에서 의의가 있다.
Park et al.(2019)은 2015년부터 2017년까지 부산항 A 컨테이너터미널에서 발생한 사고 사례를 바탕으로 위험성 평가기법을 진행하였으며, 보우타이 기법을 통해 사고를 미연에 방지하기 위한 예방대책을 수립하였다. 분석결과, 컨테이너터미널 내 야드 트랙터의 충돌사고가 빈번한 것으로 나타났으며, 운전자 피로, 장비의 후진, 운전미숙 등 작업자의 불안전한 행동이 주요 원인으로 밝혀졌다. 이러한 결과를 바탕으로 야드 트랙터의 충돌사고에 대한 예방대책과 사고 발생 시 대처방안에 대하여 설명하였다.
Kim and Shin(2020)은 국내 컨테이너터미널이 물동량과 측면에서 급격한 성장을 이루어냈지만, 안전성 확보에 대한 객관적인 평가가 이루어지지 않고 있다고 설명하였다. 그리고 우리나라 컨테이너터미널 안전관리법·제도에 대한 효과적인 개선방안을 제공하여 부산항이 선진 안전항만으로 도약하기 위한 단초를 제공하였다. 이를 위해 컨테이너터미널 작업별 주요 유해·위험요인을 도출하였으며, 운영회사 자체적으로 개선이 어려운 요인들에 대해서는 해외 문헌들과 사례들과 비교분석하였다. 또한, 「한국표준산업분류표」의 개정 등 법률 및 제도 개선안을 도출하여 다양한 정책적 시사점을 제안하였다.
Kim et al.(2022)은 항만물류산업을 하역업, 보관업, 운수업으로 구분한 뒤 2016년부터 2020년까지 5년간 한국산업안전보건공단에서 집계된 사고사례를 바탕으로 위험성 평가를 진행하였다. 위험성 평가는 인적 피해, 평판 피해, 환경 피해, 재정적 피해로 구분하여 진행하였으며, 하역업의 주요 유해·위험요인은 떨어짐/무너짐, 보관업은 폭발, 운수업은 교통사고로 나타났다. 이후 보우타이기법을 사용하여 항만물류산업별 유해·위험요인에 대한 발생원인과 예방대책을 수립하였다.
Sim et al.(2023)은 한국산업안전보건공단에서 집계된 항만하역업 사고사례 1,039건을 바탕으로 예방대책에 대한 우선순위를 도출하고자 IPA분석, Borich 요구도 분석, The Locus for Focus 분석을 진행하였다. 분석결과, 세가지 분석에서 공통적으로 우선순위가 높게 나타난 항목은 안전교육, 장비의 주기적인 점검, 의사소통체계 확립으로 나타났다. 동 연구는 항만하역업의 사고사례를 바탕으로 안전사고 예방대책을 수립하는 것에서 더 나아가 다양한 분석기법을 통해 예방대책의 우선순위를 도출하였다는 점에서 의의가 있다.
2.3.2 선행연구와의 차별성
기존 선행연구를 살펴보면 컨테이너터미널 안전관리의 중요성을 강조하며 다양한 형태의 분석이 진행되었다. 하지만, 컨테이너터미널 안전관리를 위하여 새로운 기술들이 개발되고 있는 가운데 해당 기술들에 대하여 실제 컨테이너터미널 종사자들의 인식을 파악한 연구는 부족하다. 특히, 선진항만들이 앞다투어 스마트 항만을 추진하는 가운데 신기술을 통한 안전관리 방안은 더욱 중요해질 것이라 판단된다. 이에 본 연구에서는 국내외 컨테이너터미널 안전관리 강화를 위한 신기술 7가지를 조사한 뒤 포트폴리오 분석을 진행하여 컨테이너터미널 안전사고 예방을 위한 새로운 접근을 시도하였다. 또한, 컨테이너터미널 작업별 신기술의 도입가능성과 도입효과를 측정하여 다양한 시사점을 도출하였다.
3. 조사설계 및 분석방법
3.1 설문조사 개요
본 연구에서는 부산항 신항에 위치한 컨테이너터미널(Pusan Newport International Terminal, PNIT; Hanjin Busan Newport Co, HJNC; HMM PSA New-port Terminal Co, HPNT; Busan Container Terminal, BCT) 종사자를 대상으로 설문조사를 진행하였다. 1차 설문조사에서는 배포된 설문지 49부 중 49부를 회수하였다. 그러나, 설문지 부수가 적어 연구의 신뢰성을 확보하기 어렵다고 판단하였으며, 2차 설문조사를 추가로 진행하였다. 2차 설문조사에서는 배포된 설문지 75부 중 70부를 회수하였으며, 이 중 부적합한 3부를 제외하였다. 따라서 배포된 설문지 124부 중 116부의 설문지를 회수하여 93.5%의 회수율을 기록하였다. 본 연구는 5점 리커트 척도를 기반으로 총 116명의 응답을 분석하였으며, 95% 신뢰수준에서의 표본오차는 0.17-0.27점으로 나타났다.
설문응답자의 직급 분포는 부서장급 15명(12.9%), 차장급 29명(25.0%), 과장급 32명(27.6%), 대리 이하 40명(34.5%)으로 나타났으며, 근무연수의 분포는 10년 이상 57명(49.1%), 5-10년 27명(23.3%), 3-5년 11명(9.5%), 1-3년 21명(18.1%)으로 나타났다. 설문응답자 중 10년 이상의 근로자는 57명(49.1%)으로 이는 해당 분야의 전문성을 갖추고 있어 설문조사 결과에 대한 신뢰성과 객관적인 대표성을 확보한 것을 의미한다. 연령은 50-60세 14명(12.1%), 40-50세 39명(33.6%), 30-40세 45명(38.8%), 30세 이하 18명(15.5%)으로 나타났다.
3.2 컨테이너터미널 안전관리 신기술 도입효과 정의
컨테이너터미널 안전관리 강화를 위한 신기술 7가지에 대한 도입효과는 다음과 같이 정리하여 설문조사를 진행하였다.
인공지능 CCTV는 “위험 상황을 실시간으로 감지하며, 즉각 대응 및 통제센터 혹은 관리자에게 상황을 전달하여 사고 대응 속도를 향상시킨다.”
IoT 유지보수시스템은 “IoT 기술을 이용하여 시설물 상태를 모니터링하고 예측 유지보수시스템을 구축하여 항만의 안전성과 수명을 향상시킨다.”
감시드론은 “하역장비 운용, 교통흐름을 파악하여 항만근로자의 위험한 상황을 감시하고 항만 내 안전을 감독한다.”
유지보수 로봇은 “높은 크레인이나 조명탑 등 항만시설물 유지관리에 사용되어 항만 내 안전성을 강화하고 사고를 예방한다.”
파워슈트는 “항만근로자의 근골격계 질환을 예방하고 고중량 화물을 무리 없이 처리할 수 있어 안전에 기여한다.”
가상현실 안전교육은 “컨테이너터미널 내 위험한 환경에 노출되어 있는 항만근로자를 대상으로 안전교육을 진행하여 안전한 항만을 도모하고 항만 안전 임무 숙지에 기여한다.”
증강현실 안경은 “증강현실 안경을 착용한 항만근로자는 항만 내에서의 작업 상황을 실시간으로 확인하며, 작업 중 발생할 수 있는 위험 상황에 대하여 대응한다.”
3.3 포트폴리오 분석방법
포트폴리오 분석은 매트릭스의 형태로 사업의 시장점유율 및 시장성장률을 시각적으로 분석하여 회사의 경영전략을 수립하는 방법이다. 시장점유율은 산업의 매력도(Industry attractiveness)를 의미하며, 시장성장률은 경쟁우위(Competitive advantage)를 나타낸다(Heo et al., 2020). 포트폴리오 분석기법 중 2×2 매트릭스 형태를 사용하는 대표적인 방법은 보스톤 컨설팅 그룹에서 개발한 BCG 매트릭스 방법이다. BCG 매트릭스는 상대적 시장 점유율은 x축(가로축), 시장 성장률은 y축(세로축)에 높고 4분면을 통해 Star 사업(시장 점유율↑, 시장 성장률↑), Cash Cow 사업(시장 점유율↑, 시장 성장률↓), Question Mark 사업시장 점유율↓, 시장 성장률↑, Dog 사업(시장 점유율↓, 시장 성장률↓)으로 구분한다(Im and Park, 2021). 또한, BCG 매트릭스 분석을 통해 각 사업단위들에 대한 확대전략, 유지전략, 수확전략, 철수전략 등을 제시한다(Kim, 2008). 이와 같이 2×2 매트릭스 형태는 두 가지의 기준항목을 기준으로 크게 시각화할 수 있어 거시적 관점에서 다양한 인식 또는 시장환경을 분석할 수 있다.
본 연구는 컨테이너터미널 내 안전관리 강화를 위한 신기술의 도입가능성과 도입효과를 각각 x축(가로축)과 y축(세로축)으로 설정하였다. 그리고 기준 축으로 설정된 2×2 매트릭스 형태의 포트폴리오 분석을 진행하였다. 점수의 범위는 가장 높은 중요도 5점부터 가장 낮은 중요도 1점으로 설정하였으며, 각 축의 기준치는 설문데이터의 평균값으로 지정하였다. 제1사분면은 도입가능성과 도입효과가 모두 높아 우선적으로 투자가 이루어져야 하는 영역이다. 제2사분면은 도입가능성이 낮으나 도입효과가 높아 점진적인 투자가 이루어져야 하는 영역이다. 제3사분면은 도입가능성과 도입효과가 모두 낮아 투자를 보류할 필요가 있는 영역이다. 마지막으로, 제4사분면은 도입가능성이 높으나 도입효과가 낮아 전략적인 투자가 필요한 영역이다. 본 연구에서 사용된 포트폴리오 분석의 모델은 아래 <Fig. 2>와 같다.
4. 실증 분석
4.1 컨테이너터미널 작업별 포트폴리오 분석
4.1.1 본선작업
컨테이너터미널 본선작업의 유해·위험요인은 “컨테이너 차량 상하차 시 컨테이너 또는 스프레더와 차량 간 부딪힘”, “컨테이너 인양 시 섀시 콘 잠김으로 인한 섀시 들림” 등의 항목이며, 신기술별 야드작업의 도입가능성과 도입효과를 측정하였다. 본선작업의 포트폴리오 분석 x축을 나타내는 도입가능성 평균값은 3.241, y축을 나타내는 도입효과 평균값은 3.035이며 자세한 내용은 <Table 3>과 같다.
본선작업의 안전관리를 위한 신기술에 대해서 우선적으로 투자할 필요가 있는 제1사분면에는 인공지능 CCTV, 가상현실 안전교육, IoT 유지보수시스템으로 나타났다. 다음으로 점진적인 투자가 필요한 제2사분면에는 어떤 기술도 포함되지 않는 것으로 나타났다. 그리고 투자를 보류할 필요가 있는 제3사분면에는 감시드론, 파워슈트, 유지보수 로봇, 증강현실 안경이 포함되었다. 전략적인 투자가 필요한 제4사분면에는 어떤 기술도 포함되지 않는 것으로 나타났다. 본석작업에 대한 신기술의 포트폴리오는 <Fig. 3>과 같이 나타났다.
4.1.2 야드작업
컨테이너터미널 야드작업의 유해·위험요인은 “이동 중인 컨테이너가 근처에 적재된 컨테이너와 부딪혀 떨어짐”, “컨테이너·스프레더와 차량 부딪힘” 등의 항목이며, 신기술별 야드작업의 유해·위험요인에 대한 도입가능성과 도입효과를 측정하였다. 야드작업의 포트폴리오 분석 x축을 나타내는 도입가능성 평균값은 3.259, y축을 나타내는 도입효과 평균값은 3.033이며 자세한 내용은 <Table 4>와 같다.
야드작업의 안전관리를 위한 신기술에 대해서 도입가능성과 도입효과가 모두 높아 우선적으로 투자할 필요가 있는 제1사분면에는 인공지능 CCTV, 가상현실 안전교육, IoT 유지보수시스템, 감시드론으로 나타났다. 다음으로 도입가능성은 낮으나 도입효과가 높아 점진적인 투자가 필요한 제2사분면에는 어떤 기술도 포함되지 않는 것으로 나타났다. 그리고 도입가능성과 도입효과가 모두 낮아 투자를 보류할 필요가 있는 제3사분면에는 파워슈트, 유지보수 로봇, 증강현실(AR) 안경이 포함되었다. 마지막으로 도입가능성은 높으나 도입효과가 낮아서 전략적인 투자가 필요한 제4사분면에는 어떤 기술도 포함되지 않는 것으로 나타났다. 이러한 분석결과를 기준으로 야드작업에 대한 신기술의 포트폴리오를 <Fig. 4>와 같이 4분면으로 구성하였다.
4.1.3 부두이송작업
컨테이너터미널 부두이송작업의 유해·위험요인은 “야간작업 시 졸음운전”, “에이프런 대기 중인 차량에 검수원 끼임·부딪힘” 등의 항목이며, 신기술별 부두이송작업의 유해·위험요인에 대한 도입가능성과 도입효과를 측정하였다. 부두이송작업의 포트폴리오 분석 x축을 나타내는 도입가능성 평균값은 2.979, y축을 나타내는 도입효과 평균값은 3.102이며 자세한 내용은 <Table 5>와 같다.
부두이송작업의 안전관리를 위한 신기술에 대해서 도입가능성과 도입효과가 모두 높아 우선적으로 투자할 필요가 있는 제1사분면에는 인공지능 CCTV, 가상현실 안전교육, 감시드론으로 나타났다. 다음으로 도입가능성은 낮으나 도입효과가 높아 점진적인 투자가 필요한 제2사분면에는 증강현실 안경이 포함되는 것으로 나타났다. 그리고 도입가능성과 도입효과가 모두 낮아 투자를 보류할 필요가 있는 제3사분면에는 파워슈트, 유지보수 로봇이 포함되었다. 마지막으로 도입가능성은 높으나 도입효과가 낮아서 전략적인 투자가 필요한 제4사분면에는 IoT 유지보수시스템이 포함되는 것으로 나타났다. 이러한 분석결과를 기준으로 부두이송작업에 대한 신기술의 포트폴리오를 <Fig. 5>와 같이 4분면으로 구성하였다.
4.1.4 CFS작업
컨테이너터미널 CFS작업의 유해·위험요인은 “지게차, 리치스태커, 차량 등에 부딪힘”, “취급 중인 화물에 끼임·부딪힘” 등의 항목이며, 신기술별 CFS작업의 유해·위험요인에 대한 도입가능성과 도입효과를 측정하였다. 부두이송작업의 포트폴리오 분석 x축을 나타내는 도입가능성 평균값은 2.926, y축을 나타내는 도입효과 평균값은 3.127이며 자세한 내용은 <Table 6>과 같다.
CFS작업의 안전관리를 위한 신기술에 대해서 도입가능성과 도입효과가 모두 높아 우선적으로 투자할 필요가 있는 제1사분면에는 인공지능 CCTV, 가상현실 안전교육으로 나타났다. 다음으로 도입가능성은 낮으나 도입효과가 높아 점진적인 투자가 필요한 제2사분면에는 어떤 기술도 포함되지 않는 것으로 나타났다. 그리고 도입가능성과 도입효과가 모두 낮아 투자를 보류할 필요가 있는 제3사분면에는 파워슈트, 유지보수 로봇, 감시드론, 증강현실 안경이 포함되었다. 마지막으로 도입가능성은 높으나 도입효과가 낮아서 전략적인 투자가 필요한 제4사분면에는 IoT 유지보수시스템이 포함되는 것으로 나타났다. 이러한 분석결과를 기준으로 CFS작업에 대한 신기술의 포트폴리오를 <Fig. 6>과 같이 4분면으로 구성하였다.
4.1.5 Gate작업
컨테이너터미널 Gate작업의 유해·위험요인은 “차량에 부딪힘”, “Gate를 횡단 중인 보행자와 차량 부딪힘” 등의 항목이며, 신기술별 Gate작업의 유해·위험요인에 대한 도입가능성과 도입효과를 측정하였다. Gate작업의 포트폴리오 분석 x축을 나타내는 도입가능성 평균값은 2.836, y축을 나타내는 도입효과 평균값은 3.027이며 자세한 내용은 <Table 7>과 같다.
Gate작업의 안전관리를 위한 신기술에 대해서 도입가능성과 도입효과가 모두 높아 우선적으로 투자할 필요가 있는 제1사분면에는 인공지능 CCTV, 가상현실 안전교육으로 나타났다. 다음으로 도입가능성은 낮으나 도입효과가 높아 점진적인 투자가 필요한 제2사분면에는 증강현실 안경이 포함되었다. 그리고 도입가능성과 도입효과가 모두 낮아 투자를 보류할 필요가 있는 제3사분면에는 파워슈트, 유지보수 로봇, 감시드론이 포함되는 것으로 나타났다. 마지막으로 도입가능성은 높으나 도입효과가 낮아서 전략적인 투자가 필요한 제4사분면에는 IoT 유지보수시스템이 포함되는 것으로 나타났다. 이러한 분석결과를 기준으로 Gate작업에 대한 신기술의 포트폴리오를 <Fig. 7>과 같이 4분면으로 구성하였다.
4.2 종합분석
컨테이너터미널 본선작업의 포트폴리오 분석결과, 우선적으로 투자할 필요가 있는 신기술은 인공지능 CCTV, 가상현실 안전교육, IoT 유지보수시스템으로 나타났다. 그리고 컨테이너터미널 야드작업의 포트폴리오 분석결과, 우선적으로 투자할 필요가 있는 신기술은 인공지능 CCTV, 가상현실 안전교육, IoT 유지보수시스템, 감시드론으로 나타났다. 컨테이너터미널 부두이송작업의 포트폴리오 분석결과, 우선적으로 투자할 필요가 있는 신기술은 인공지능 CCTV, 가상현실 안전교육, 감시드론으로 나타났다. 또한, 컨테이너터미널 CFS작업의 포트폴리오 분석결과, 우선적으로 투자할 필요가 있는 신기술은 인공지능 CCTV, 가상현실 안전교육으로 나타났다. 마지막으로, 컨테이너터미널 Gate작업의 포트폴리오 분석결과, 우선적으로 투자할 필요가 있는 신기술은 인공지능 CCTV, 가상현실 안전교육으로 나타났다.
따라서, 인공지능 CCTV, 가상현실 안전교육은 모든 컨테이너터미널 작업에서 우선적으로 투자할 필요가 있는 신기술로 평가받았다. 이와 반대로, 유지보수 로봇, 파워슈트는 모든 컨테이너터미널 작업에서 도입가능성과 도입효과가 낮아 투자를 보류할 필요가 있는 신기술로 평가받았다. 즉, 해당 기술들은 컨테이너터미널 안전관리 강화를 위해 적용하기 어려운 것으로 평가받았다. 한편, IoT 유지보수시스템, 감시 드론, 증강현실 안경은 컨테이너터미널 작업별로 다양하게 평가되는 것으로 나타났다.
5. 결 론
5.1 결론 및 시사점
본 논문은 부산항 컨테이너터미널 안전관리 강화를 위하여 컨테이너터미널 작업별 신기술의 도입가능성과 도입효과에 대하여 알아보았으며, 다음과 같은 결론을 얻었다.
첫째, 컨테이너터미널 안전사고 예방을 위한 신기술 적용사례 및 추진과제 검토결과, 인공지능 CCTV, IoT 유지보수시스템, 감시 드론, 유지보수 로봇, 파워슈트, 가상현실 안전교육, 증강현실 안경 등 7가지 기술을 도출하였다.
둘째, 본선작업의 안전관리를 위한 신기술에 대해서 도입가능성과 도입효과가 모두 높아 우선적으로 투자할 필요가 있는 제1사분면에는 인공지능 CCTV, 가상현실 안전교육, IoT 유지보수시스템으로 나타났다. 야드작업의 안전관리를 위한 신기술에 대해서 우선적으로 투자할 필요가 있는 제1사분면에는 인공지능 CCTV, 가상현실 안전교육, IoT 유지보수시스템, 감시드론으로 나타났다. 부두이송작업의 안전관리를 위한 신기술에 대해서 우선적으로 투자할 필요가 있는 제1사분면에는 인공지능 CCTV, 가상현실 안전교육, 감시드론으로 나타났다. CFS작업의 안전관리를 위한 신기술에 대해서 우선적으로 투자할 필요가 있는 제1사분면에는 인공지능 CCTV, 가상현실 안전교육으로 나타났다. Gate작업의 안전관리를 위한 신기술에 대해서 우선적으로 투자할 필요가 있는 제1사분면에는 인공지능 CCTV, 가상현실 안전교육으로 나타났다.
분석결과에 대한 시사점으로 첫째, 특정 신기술은 컨테이너터미널 모든 작업(본선작업, 야드작업, 부두이송작업, CFS작업, Gate작업)에 유용하게 활용될 수 있는 반면, 일부 신기술은 컨테이너터미널 작업별로 전략적인 선택이 필요할 것으로 판단된다. 포트폴리오 종합분석결과(Table 8 참고), 컨테이너터미널의 모든 작업에서 인공지능 CCTV, 가상현실 안전교육은 제1사분면, 로봇과 파워슈트는 제3사분면에 위치하였다. 이는 컨테이너터미널 내 모든 작업에서 인공지능 CCTV와 가상현실 안전교육이 유용하게 활용될 수 있는 반면, 로봇과 파워슈트는 적용하기 어렵다는 것을 의미한다. 이 외 IoT 유지보수시스템, 드론, 증강현실 안경은 컨테이너터미널 작업별로 다른 4분면에 위치하는 것으로 분석되었다.
둘째, 인공지능 CCTV를 중심으로 부산항 컨테이너터미널 안전관리 강화를 위한 대책을 마련할 필요가 있다. 인공지능 CCTV는 모든 컨테이너터미널 작업(본선작업, 야드작업, 부두이송작업, CFS작업, Gate작업)에서 우선적으로 투자가 필요한 신기술로 평가받았다. 부산항 신항 HJNC에서는 인공지능 CCTV를 통해 야드 크레인 하부를 24시간 모니터링을 실시하고 있으며, 사고발생 예방 및 사고규모 감소 효과를 보고 있다. HJNC 야드 크레인의 인공지능 CCTV는 전체 크레인 중 50% 설치 완료한 상태이며 투자비 등을 고려하여 점진적으로 확대 적용 중에 있다. 그리고 인공지능 CCTV를 본선 크레인 작업에도 적용하기 위한 방안을 테스트 중에 있다. 앞서 살펴본 바와 같이 컨테이너터미널의 모든 작업은 인명사고와 같은 중대사고로 이어질 수 있는 유해·위험요인이 존재하기 때문에 인공지능 CCTV를 전 영역으로 확대할 경우 안전사고 예방에 기여할 것으로 기대된다. 인명사고 발생으로 인한 부두의 운영 중단 및 경제적 피해, 경영진에 대한 법적 책임 부과, 기업의 사회적 책임 등을 고려하였을 때 인공지능 CCTV는 전체 컨테이너터미널 작업에 대한 안전사고 예방방안을 세우는데 효과적으로 활용될 수 있다. 그러나, 인공지능 CCTV는 충분한 데이터가 수집되지 않으면 학습의 문제가 있으며, 신규사업 및 업체의 경우 효율성을 높이기 어렵다. 또한, 영상보안 장비의 경우 공공기관용 보안인증을 획득할 수 있는 절차가 선행되어야 한다. 따라서, 정부의 주도하에 컨테이너터미널 내 인공지능 CCTV가 활용될 수 있는 원활한 환경이 조성되어야 한다.
셋째, 가상현실 기술을 활용하여 부산항 컨테이너터미널 종사자를 대상으로 생동감 있는 안전교육 기회를 제공할 필요가 있다. 기존 선행연구에서는 컨테이너터미널 안전교육에 대한 중요성을 꾸준히 강조하고 있다(Kim et al., 2009; Cha and Noh, 2016; Kim et al., 2022). 따라서, 기존 컨테이너터미널 안전교육 방식에서 더 나아가 항만근로자를 대상으로 안전사고 예방에 효과적인 가상현실 교육 프로그램을 제공하여 안전에 대한 민감도와 인식을 강화시켜야 한다. 한국항만연수원에서는 항만종사자가 가상현실을 통해 항만 현장을 직접 체험하고 안전교육을 받을 수 있는 경험을 제공하고 있다. 그러나, 가상교육 프로그램은 현실과는 괴리감이 존재하고 콘텐츠가 부족한 상황이다. 또한, 수많은 종사자들에 대한 장기적인 교육 일정이 필요할 것이다.
넷째, IoT 유지보수시스템, 감시 드론, 증강현실 안경은 컨테이너터미널 작업별로 점진적인 투자를 진행하거나 전략적으로 투자를 진행할 필요가 있다. 해당 기술들은 컨테이너터미널 작업에 따라 다양하게 평가되는 것으로 나타났다. IoT 유지보수시스템은 컨테이너터미널 전 작업에서 도입가능성이 높으나, 일부 작업에서 도입효과가 낮게 나타났다. 그리고 감시드론은 야드작업부터 부두이송작업까지 우선 투자영역에 포함되어 안전관리 강화를 위한 방안으로 유용한 것으로 나타났다. 증강현실 안경은 컨테이너터미널 전 작업에서 도입가능성이 낮지만, 부두이송작업, Gate에서 도입효과가 높게 나타났다. 따라서, 해당 기술들은 컨테이너터미널의 도입가능성과 도입효과를 고려하여 상황에 맞는 투자를 진행할 필요가 있다.
마지막으로, 유지보수 로봇, 파워슈트는 부산항 컨테이너터미널 안전관리 강화를 위한 방안으로 적합하지 않은 것으로 나타났다. 해당 기술들은 모든 컨테이너터미널 작업(본선작업, 야드작업, 부두이송작업, CFS작업, Gate작업)에서 도입가능성과 도입효과가 낮아 보류할 필요가 있는 신기술로 평가되었다. 구체적으로, 유지보수 로봇은 인공지능을 탑재하여 항만 안전을 향상시키는 방안으로서의 역할을 검토할 필요가 있다. 그리고 파워슈트는 건설업, 조선업 등 중량물 작업을 주로 하는 근로자들을 위해 이미 사용되고 있으며 큰 효과를 보이고 있다. 하지만, 컨테이너터미널의 경우 컨테이너 전용 하역장비를 통한 컨테이너 이송이 주로 이루어지고 있으며, 완전자동화 컨테이너터미널 전환 추세에 따라 파워슈트의 도입가능성과 도입효과가 낮게 평가받은 것으로 판단된다.
5.2 연구의 한계점 및 향후 연구방향
본 연구는 컨테이너터미널 작업별 안전관리 강화를 위한 신기술의 도입가능성과 도입효과에 대하여 포트폴리오 분석을 진행하였다. 하지만, 부산항 컨테이너터미널 종사자를 대상으로 한정하여 신기술 7가지에 대하여 분석하였다. 특히, 설문응답자의 직종이나 직급에 구분없이 설문조사를 진행하여 보다 면밀한 시사점을 도출하지 못하였다. 따라서, 부산항 컨테이너터미널 안전관리팀을 대상으로 FGI(Focus Group Interview) 분석을 통해 실무적인 시각에서 연구를 진행할 필요가 있다. 또한, 빅데이터, 자율주행, 지능형 센서 등 컨테이너터미널 안전관리 강화를 위해 도입할 수 있는 신기술을 추가적으로 고려하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 마지막으로, 컨테이너터미널 내 신기술 도입은 많은 자본이 요구됨에 따라 투자 및 도입비용에 따른 안전사고 예방효과에 대한 경제적 분석을 병행하는 연구가 진행되길 기대한다.
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