†Corresponding author: 종신회원, 1. 서 론
선박의 척수가 늘어나고 선박이 대형화, 고속화되면서 선 박통항량이 밀집되는 특수수역에서의 항행위험요소는 급격 히 증가되고 있다(Ministry of oceans and fisheries, 2013). 이러한 해양사고 위험을 감소시키고 선박통항의 안전과 효율 성을 증진하기 위하여 우리나라에서는 해상교통관제(Vessel Traffic Service, 이하 VTS) 서비스를 실시중이다(Park et al., 2015). VTS 서비스 이후 해양사고의 저감율은 평균 39.3%로 선박의 고속화, 대형화에도 불구하고 VTS 설치에 따른 해양 사고 감소의 기여도는 크다고 할 수 있다(Kim, 2015). 하지 만, 최근 5년간(2010～2015년) VTS 관제구역 내 연평균 161 건의 해양사고가 발생하여(kmst, 2015) 관제구역내에서의 사 고는 지속적으로 발생하고 있다. 한편, VTS 관제는 IALA VTS Manual 및 각 해양경비안전본부 해상교통관제 운영 규 정에 따라 관제절차의 가이드라인이 설정되어 있다.
선박간 위험에 대한 관제판단 기준에 대한 연구로는 Kim(2013)의 자연환경별, 선박크기별, 관제사별 관제안전거 리를 도출한 연구와 Park et al.(2010)의 자연환경별, 선박크 기별 선박운항자가 느끼는 적정이격거리를 도출한 연구 등이 있다. 하지만 이들 연구는 설문조사를 통한 분석이며, 선박 관제 시 적절한 관제 시작 시점에 관한 연구는 아직 없는 실 정이다.
따라서 본 연구에서는 우리나라에서 선박의 입・출항이 가장 많은 부산항(SPDIC, 2014)을 대상으로 3일간 VTS의 교신을 청취하여 관제시점을 확인하고, 이 상황에 대하여 선 박의 조우상황별, 선박운항자의 의식이 반영된 위험도 모델 을 이용하여 VTS 서비스 이용자인 선박운항자의 위험도를 평가하였다. 이렇게 평가된 위험도를 이용하여, 선박운항자 중심의 적정 관제 시점에 관한 가이드라인을 제시하였다.
2. VTS 관제 방법 조사 분석
현재 법규상의 VTS 관제 절차와 VTS 관제사를 대상으로 한 설문조사를 통하여 현재의 관제절차와 관제사가 관제를 하는 방법을 조사하여, 적정관제시점 식별을 위한 위험도 모 델에 대하여 고찰하고자 한다.
2.1 VTS 관제 절차 현황
(1) 일반적 관제 절차 및 지시의 문제점
IALA VTS Manual에서는 입항하기 전, VTS 관제구역에 진입 시, 횡단 시, 묘박 시, 정박 시, 출항 시 그리고 비상상 황 시로 구분하여 절차와 확인사항들을 정해두고 있다. 우리 나라에서는 동해, 남해, 서해 및 제주 해양경비안전본부의 해 상교통관제 운영규정과 연안 해상교통관제 운영 고시에 의하 여 관찰확인, 정보제공, 조언/권고, 지시의 순으로 관제를 하 도록 절차를 규정하고 있다. 뿐만 아니라, 조언이 필요하다고 판단 될 때에는 접근선박의 침로와 속력 또는 항행 방향 및 선박운항의 의사결정이 필요한 사항까지 구체적으로 조언을 할 수 있다. 하지만 이들 모두 일반적인 절차에 대해서만 규 정을 하고 있으며, 관제 개입 시기 에 대해서는 규정하지 않 고 있다. 이로 인해 동일한 해상교통 상황에 대해서도 관제 사의 성향에 따라 상이한 관제가 이루어질 수도 있어, 선박 운항자의 입장에서 주관적인 관제지시가 혼란스러울 수 있 다.
(2) 설문조사를 통한 VTS 관제사의 관제 방법
관제 시에 VTS 관제사가 위험한 상황을 인지하는 방법을 확인하기 위하여, 남해지방해양경비안전소속(울산항, 부산항, 부산신항, 마산항)의 관제사 61명을 대상으로 중복답변을 허 용한 설문조사를 실시하였다. 관제사가 위험한 상황을 인지 하는 방법에 관하여 설문한 답변은 Table 1과 같다.
Table 1
VTSO's way to recognize dangerous ships (Unit : Person)
| Pattern | Ship's reporting | Ship's ARPA | CPA/TCPA |
|---|---|---|---|
| 38 (62.3%) | 29 (47.5%) | 25 (41.0%) | 44 (72.1%) |
관제프로그램 상 선박의 CPA 및 TCPA를 확인하여 위험 한 상황을 인지한다고 답변한 관제사가 44명이였으며, 전체 의 72.1%로 가장 많았다. 하지만, 관제를 시작하는 시점의 CPA 및 TCPA에 대한 기준이 없어 관제사는 관제프로그램 의 정보에 자신의 경험을 더하여 관제를 실시하고 있는 것으 로 조사되었다.
2.2 선박운항자 의식 기반 위험도 모델
위험 선박을 인지하는 방법으로 CPA 및 TCPA를 관제사 들이 많이 사용하고 있지만, 이는 선박간의 거리, 속력, 각도 의 요소를 이용하여 나타낸 값으로 선박의 길이나 톤수 등의 외적인 요인과 선박운항자의 경력이나 경험 등의 내적인 요 소들을 반영하지는 못한다.
이 연구에서는 Kim(2014)이 조사한 PAWSA, IWRAP, ES model 등의 여러 가지 충돌위험도 평가모델 중에서 우리 나라의 실제 연안해역을 항해하는 선박운항자가 느끼는 위험 도를 대상으로 하여 구현된 식(1)과 같은 위험도 평가 모델 인 PARK(The Potential Assessment of Risk) 모델(Nguyen, 2014)을 이용하고자 한다. 이는 VTS 서비스의 대상인 선박 을 중심으로 한 위험도를 표현하여 현장과 관제 사이의 위험 도 격차를 줄이기 위함이다. 이 모델은 본선 선박 종류, 톤수, 선박길이, 선박 폭, 타선이 접근하는 각도 및 방향, 항내 및 항외, 선박 간 속력 차이, 선박간 거리, 운항자의 경력, 직급, 면허 등을 고려하였다.
여기서,
Tp : own ship's type factor
Tf : own ship's ton(GT) factor
Lf : own ship's length(m) factor
Wf : own ship's width factor(m)
Cf : own ship operator's career factor
Lof : own ship operator's license factor
Pf : own ship operator's position factor
L : target ship's LOA (m)
Cf : approaching crossing factor of target ship
Sf : approaching side factor of target ship
Hi/o : in/out harbor factor of own ship
Sp : speed(kt) factor between ships
Sd : speed(kt) difference between ships
D : distance between ships (NM)
위의 식(1)에서 계산된 위험도 값 중 1～3은 안전하다고 식별된 상황, 3～5은 안전하지도 위험하지도 않은 상황, 그리 고 5이상은 위험한 상황으로 구분하여 판단한다.
3. 부산항 관제 해역의 관제 시점 분석
3.1 조사방법 및 대상
Inoue(1973)는 해상교통 관측조사 기간에 관한 통계에서 모집단의 대표성을 갖기 위해서는 최소 3일 이상의 조사기간 이 필요한 것으로 제시하였다. 이를 바탕으로 하여 본 연구 는 부산항 부근 통항선박의 위험한 조우상황을 식별하기 위 하여 2015.4.6.(월) 08:00부터 2015.4.9.(목) 08:00까지 3일간 Fig. 1의 부산항 VTS 관제구역 중 VHF 채널 12번(부산북항 주변)을 청취하였으며, 동일한 시기에 선박의 AIS 정보를 수 집하여 PARK Model을 이용한 위험도를 조사하였다.
3.2 위험상황 식별을 위한 VTS 교신 분석
VTS 교신 내용은 선박에서 VTS를 호출하는 경우, VTS 에서 선박을 호출하는 경우, 그리고 선박과 선박간 호출하는 경우로 분류하였다. 그 중 선박에서 VTS를 호출하는 경우는 출항보고, 입항보고, 이동보고, 도선사보고, 투(양)묘 보고, 통 과보고, ETA 통보, 통항 확인, 의도보고, 기타 등 10개의 항 목으로 세분화하였다. VTS에서 선박을 호출하는 경우는 관 제 개입, 감도체크, 의도확인, 정보알림, 선박확인, 채널변경, 기타 등 7개의 항목으로 세분화 하였다. 또한 VHF 채널상에 서 선박과 선박사이의 교신은 통항관련, 채널변경, 잡담, 기 타 등 4개의 항목으로 세분화하였다.
Table 2는 3일 동안 부산항 VTS의 VHF 채널 12번에서 이루어진 교신 횟수를 나타낸 것이다. 3일간 총 2,965건의 교 신이 있었으며, 시간당 41.1건이 있는 것으로 조사되었다. 교 신내용은 선박이 VTS에게 보고한 사항이 2,228건(75.14%)으 로 대부분을 차지하였다.
3.3 위험상황의 관제 개입시기 분석
교신 내용 중 관제사가 선박간의 조우 상황에 관하여 교신 에 개입하여 지시/조언을 하는 시점을 도출하기 위해서 VTS 가 선박을 호출하는 424건의 교신을 Table 3과 같이 세분화 하여 조사하였다.
Table 3
Number of communication on survey period (VTS→Vessel) (Unit : Case)
3일간 VTS가 선박을 호출하여 관제 개입을 실시한 207건 의 통신 중 AIS 정보가 없는 경우, 접․이안선에 대한 관제 및 선박 단독 항행에 관제한 경우를 제외하고, 두 척이상의 선박에 직접적인 개입이 있었던 60건의 상황을 추출하였다. 이에 대해 교신 시작시점의 PARK 모델에 의한 위험도, 교 신실시의 최초거리, CPA를 조우상황, 관제사의 경력, 주/야 간별로 구분하여 Table 4와 같이 나타내었다.
Table 4
Total analysis of contacted time via VHF
3일간 부산항 VTS 관제사가 두 척이상의 선박을 관제하 기 위한 교신 시점은 평균적으로 선박간 거리 1.4NM, CPA 0.4NM, 그리고 PARK 모델에 의한 위험도 4.16에서 실시한 것으로 분석되었다.
3.4 조우상황별 관제 개입시기 분석
선박의 조우상황별로 선박운항자가 느끼는 위험도는 상이 한 것으로 분석되었으며(Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, 2011), Kim(2013)의 관제사를 대상으로 실 시한 설문조사에서 관제 시 위험요소는 교차관계(Crossing) 가 압도적으로 많았다. 이는 선박운항자 뿐만 아니라 관제사 들도 조우상황별로 상이한 위험도를 느낀다고 할 수 있다. 그리하여 조우상황별로 관제 개입하는 시점을 확인하기 위하 여 부산항 VTS 관제사가 두 척이상의 선박을 관제하기 위 한 교신 60건의 상황에 대하여 조우 상황별로 세분화 하여 분석하였다.
(1) 교차의 경우
Fig. 2는 교차하는 36건의 상황에 대하여 위험도, 최초교 신실시 거리, CPA를 나타낸다. 횡단하는 상황일 경우 평균 위험도 4.11에서 상대 선박과 거리 1.65NM에서 CPA는 0.48NM에서 VTS 관제사가 개입한 것으로 분석되었다.
(2) 정면으로 마주보는 경우
Fig. 3은 정면으로 마주보며 조우하는 16건의 상황에 대하 여 위험도, 최초교신실시 거리, CPA를 나타낸 것이다. 정면 으로 마주보며 조우하는 상황일 경우 평균 위험도 4.29에서 상대 선박과 거리 1.64NM에서 CPA는 0.19NM에서 VTS 관 제사가 개입한 것으로 분석되었다.
(3) 추월의 경우
Fig. 4는 추월하는 8건의 상황에 대하여 위험도, 최초교신 실시 거리, CPA를 나타낸다. 추월하는 상황일 경우 평균 위 험도 4.00에서 상대 선박과 거리 0.44NM에서 CPA는 0.12NM에서 VTS 관제사가 개입한 것으로 분석되었다.
(4) 조우상황 별 비교분석
3일간 VTS가 두 척이상의 통항에 관하여 직접 관제에 개 입한 경우를 조우상황별로 분석한 결과는 Table 5와 같다.
Table 5
Risk assessment on encounter situation
| Case | Risk Value | Distance serviced by VTS(NM) | CPA(NM) |
|---|---|---|---|
|
|
|||
| Crossing | 4.11 | 1.65 | 0.48 |
| Head on | 4.29 | 1.64 | 0.19 |
| Overtaking | 4.00 | 0.44 | 0.12 |
표를 보면 위험도는 정면으로 마주보는 경우, 교차의 경우, 추월의 경우 순으로 높았다. 반면, 교신시작의 거리는 교차의 경우, 정면으로 마주보는 경우, 추월하는 경우 순으로 멀었 다. 특히, 추월의 경우는 평균 0.44NM, 교차의 경우는 평균 1.65NM로 3.75배가 차이가 났다. CPA는 교차의 경우, 정면 으로 마주보는 경우, 추월의 경우 순으로 거리가 멀었다. 위 험도와 CPA 및 교신 거리가 상이한 이유는 본 논문에서 사 용한 모델은 위험도가 선박운항자의 의식이 반영되어 있기 때문인 것으로 분석된다. 실제 해상에서는 선박의 CPA 및 선박간 거리 이외에도 고려해야 할 요소가 다양하여 이를 고 려한 관제가 필요한 것으로 보인다.
3.5 관제경력별 관제 개입시기 분석
선박운항자의 운항 경력처럼 관제사도 관제의 경력이 각 각 다르며, 경력에 따라 관제의 경험이 다르다. 그리하여 관 제사의 경력별로 관제에 개입하는 시기가 어떻게 다른지 확 인해보기 위하여 VTS 관제사가 선박간의 조우상황에 관하 여 교신에 개입하여 지시/조언을 하는 60건의 상황에 대하여 관제사의 경력별로 세분화하여 분석하였다. 실험 당시(2015 년 4월) 부산항 VTS 당직자는 16명이였으며, 관제경력은 1 년부터 17년까지 고루 분포하고 있었다.
(1) 경력 5년미만의 관제사의 관제개입
Fig. 5는 경력 5년 미만의 관제사가 관제개입을 한 19건의 상황에 대하여 위험도, 최초교신실시 거리, CPA를 나타낸 것 이다. 평균 위험도 4.51에서 상대 선박과 거리 1.12NM에서 CPA 0.23NM에서 VTS 관제사가 개입한 것으로 분석되었다.
(2) 경력 5년이상 10년미만의 관제사의 관제개입
Fig. 6은 경력 5∼10년의 관제사가 관제개입을 한 7건의 상황에 대하여 위험도, 최초교신실시 거리, CPA를 나타낸 것 이다. 평균 위험도 4.12에서 상대 선박과 거리 1.95NM에서 CPA 0.22NM에서 VTS 관제사가 개입한 것으로 분석되었다.
(3) 경력 10년이상 15년미만의 관제사의 관제개입
Fig. 7은 경력 10∼15년의 관제사가 관제개입을 한 19건의 상황에 대하여 위험도, 최초교신실시 거리, CPA를 나타낸 것 이다. 평균 위험도 3.77에서 상대 선박과 거리 1.71NM에서 CPA 0.54NM에서 VTS 관제사가 개입한 것으로 분석되었다.
(4) 경력 15년이상 20년미만의 관제사의 관제개입
Fig. 8은 경력 15∼20년의 관제사가 관제개입을 한 15건의 상황에 대하여 위험도, 최초교신실시 거리, CPA를 나타낸 것 이다. 평균 위험도 4.12에서 상대 선박과 거리 1.41NM에서 CPA 0.33NM에서 VTS 관제사가 개입한 것으로 분석되었다.
(5) 관제경력별 비교분석
3일간 VTS가 두 척이상의 통항에 관하여 직접 관제에 개 입한 경우를 관제사의 경력별로 분석한 결과는 Table 6과 같 다.
Table 6
Risk assessment on VTSO's career
| Career | Risk Value | Distance serviced by VTS(NM) | CPA(NM) |
|---|---|---|---|
|
|
|||
| Less 5yr | 4.51 | 1.12 | 0.23 |
| 5-10yr | 4.12 | 1.95 | 0.22 |
| 10-15yr | 3.77 | 1.71 | 0.54 |
| 15-20yr | 4.12 | 1.41 | 0.33 |
관제를 시작한 거리를 살펴보면, 경력 5～10년, 10～15년, 15～20년, 그리고 5년미만의 순으로 먼거리에서 부터 관제를 시작한 것으로 분석되었다. 관제 시작거리와 달리 위험도는 경력이 5년 미만으로 상대적으로 짧은 관제사 그룹이 4.51로 가장 높게 조사되었다. 반면, 경력 10～15년의 상대적으로 경 력이 많은 관제사는 위험도가 3.77로 가장 낮게 조사되었다. 이는 앞서 언급한바와 같이 모델의 위험도는 선박운항자의 의식이 반영되어 있기 때문인 것으로 분석된다. 그룹 중에서 가장 경력이 높은 15～20년 그룹의 위험도가 높아진 이유는 특정 한사람의 위험도가 평균 5.14로 이는 관제사 개인의 특 성이 반영된 것으로 사료된다. 특정 한사람을 제외한 관제경 력 15～20년 그룹의 위험도 평균은 3.76으로 관제경력이 많 을수록 위험도는 낮아지는 경향을 확인하였다.
3.6 주・야간별 관제 개입시기 분석
주・야간별 관제사가 개입하는 시기가 어떻게 다른지 확 인해보기 위하여 VTS 관제사가 선박간의 조우상황에 관하 여 교신에 개입하여 지시/조언을 하는 60건의 상황을 세분화 하여 분석하였다. 주간은 관제사의 당직시간과 같이 09:00∼ 18:00, 야간은 18:00∼익일 09:00로 설정하였다.
(1) 주간당직시간 중 관제사의 관제개입
Fig. 9는 주간당직시간에 관제사가 관제개입을 한 23건의 상황에 대하여, 위험도, 최초교신실시 거리, CPA를 나타낸 것이다. 평균 위험도 4.14에서 상대 선박과 거리 1.29NM에서 CPA 0.29NM에서 VTS 관제사가 개입한 것으로 분석되었다.
(2) 야간당직시간 중 관제사의 관제개입
Fig. 10은 야간당직시간에 관제사가 관제개입을 한 37건의 상황에 대하여, 위험도, 최초교신실시 거리, CPA를 나타낸 것이다. 평균 위험도 4.14에서 상대 선박과 거리 1.6NM에서 CPA 0.39NM에서 VTS 관제사가 개입한 것으로 분석되었다.
(3) 주/야간별 비교분석
Table 7은 3일간 VTS가 직접적인 통항에 관련된 선박에 관제 개입을 한 경우 주・야간별로 분석한 결과이다.
Table 7
Risk assessment on Day/Night
| Case | Risk Value | Distance serviced by VTS(NM) | CPA(NM) |
|---|---|---|---|
|
|
|||
| Day | 4.14 | 1.29 | 0.29 |
| Night | 4.14 | 1.60 | 0.39 |
최초 교신 거리 및 CPA는 야간이 주간보다 더 먼 거리에 서 교신을 실시한 것으로 분석되었으며, 이는 주간보다 시계 가 제한이 되는 야간에 미리 조치를 취하고자 하는 관제사의 의식이 반영된 것으로 보인다.
하지만 위험도는 4.14로 차이가 없었다. 이는 PARK 모델 자체에서 주․야간에 대한 요인이 포함되지 않아 그런 것으 로 사료되며, 추후에 보완이 되어야 할 것이다.
4. 결 론
해상 물동량 증가로 인하여 해상교통량 및 선박의 크기가 증가하고 있다. 이에 선박통항의 안전과 효율성을 증진하기 위하여 해상교통관제를 실시 중이다. 하지만, 관제사의 경험 을 바탕으로 한 관제가 수행되고 있고, 적정 관제 시점에 관 한 객관적인 절차는 없는 실정이다. 이는 선박운항자가 유사 한 상황에서도 관제사에 따라 다른 지시를 받을 수 있어 오 해를 불러일으킬 수 있다. 이 연구는 관제사의 적정 관제 시 점에 관한 관제 가이드라인을 도출하기 위한 기초 연구로 우 리나라의 입․출항 선박 및 해양사고가 가장 많았던 부산항 을 대상으로 3일간 부산항 VTS VHF를 청취하고, 위험한 조 우상황을 식별하였다. 식별된 위험한 조우상황에 대하여 조 우상황별, 관제사의 경력별, 주・야간별 관제사가 개입한 시 점의 선박운항자의 의식을 기반으로 한 위험도, 최초의 교신 거리, CPA를 도출하였다. 이 연구의 결론은 아래와 같다.
(1) 부산권 해역의 VTS 관제사를 대상으로 조사한 결과 72.1%가 위험한 상황의 관제 시에 CPA 및 TCPA를 확인하여 관제하는 것으로 조사되었다. 하지만, 적정 관제시점의 CPA 및 TCPA에 관한 가이드라인은 없 어 관제사는 관제프로그램의 정보에 자신의 경험을 기반으로 하여 관제를 하는 것으로 조사되었다.
(2) 부산항 VTS VHF를 3일간 청취한 결과 VTS가 선박 에게 직접 관제를 실시한 건수는 207건이 있었다. 이 중 두 척이상의 선박에 직접적인 통항이 있었던 60건 의 상황을 추출한 결과 당직관제사의 교신을 하는 방 법 및 시기는 다르지만, 3일간 평균적으로 VTS의 권 고 및 지시는 PARK 모델에 의한 위험도 4.16에서 거 리는 1.4NM에서 CPA 0.34NM일 때 실시되었다.
(3) 3일의 조사기간 동안 관제사가 관제를 개입했던 60건 의 상황을 조우 상황별로 분류한 결과 PARK 모델에 의한 위험도와 CPA 및 교신 거리간에 일정한 경향이 없는 것으로 나타났으며, 이는 사용한 모델에 선박운 항자의 의식이 반영되었기 때문인 것으로 사료된다. 관제 경력별로 분류하면 특정 위험도 값이 차이가 많 이 나는 한사람을 제외하고, 관제경력이 많을수록 위 험도는 낮아지는 경향을 확인하였다. 주・야간별로 분 류하면 교신 거리와 CPA는 야간의 경우가 먼 거리에 서 실시됨을 확인하였으나, PARK 모델의 위험도는 두 상황 동일하게 위험도 4.14에서 교신을 시작한 것 으로 분석되었다.
추후에는 우리나라 다른 항만에 대하여도 조사하여 특정 교통상황에서의 적정관제시점에 대한 관제 가이드라인에 대 한 기반을 마련하여야 할 것이다. 또한 PARK 모델은 주・야 간의 위험도 요인을 추가하여 모델의 정확도도 높여야 할 것 이다.
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