정박지 용량에 대한 기존 연구자의 연구결과를 종합적으로 분석해 보면 정박지 용량 산출에 있어서 대부분 정박지 대기시간과 정박지 점유면적을 활용하였다는 점이다. 그리고 선박 운항자의 심리적 영향을 고려하여 정박지가 수용할 수 있는 선박척수를 정박지 용량으로 정의하기도 하였으며, 선박이 정박지를 이용할 확률을 백분율로 환산하여 정박지 용량 도출 시 반영하기도 하였다.
그러나 기존의 연구에서 제시한 정박지 용량 개념은 현재 지정되어 있는 정박지 수역의 적정성을 검토하기 위한 정박지 용량 개념이며, 향후 항만의 개발에 따른 필요 정박지 용량을 제시하지 못한 한계점이 있다. 또한 정박지를 이용하는 선박에 큰 영향을 미치는 환경적인 요인을 정박선이 점유하는 면적 도출 시 고려하지 않은 문제점이 있다.
따라서 본 연구에서는 정박선이 점유하는 면적의 변동성, 정박지 형태에 따른 사용 가능한 정박지 비율, 정박지를 이용하는 선박 운항자의 운항 특성 등을 고려한 정박지 용량에 대한 정의를 제시하였으며, 그 내용은 다음과 같다.
· 시간에 정박선이 점유하고 있는 수역의 총 면적(m2)
· 정박지 이용선박 척수, 대기시간, 선박크기, 환경요인 등을 고려한 컴퓨터 수치 시뮬레이션을 통해 도출된 점유 면적
(11) 여기서, : 시간 정박지에 정박하고 있는 선박의 점유 면적3.2.1.1 평균 정박지 점유 용량(Average Occupancy Volume of Anchorage, ) 평균 정박지 점유 용량은 컴퓨터 수치 시뮬레이션을 통해 도출된 정박지 점유 용량( )의 평균값으로서 식 (12)와 같이 정의한다.
(12)
여기서, : 총 시간
3.2.1.2 최대 정박지 점유 용량(Maximum Occupancy Volume of Anchorage, ) 정박지는 항만의 입·출항 대기 혹은 화물작업, 유류공급, 선용품 선적 등의 목적으로 선박이 정박하는 장소로서, 가장 이상적인 정박지는 많은 선박이 동시에 입항하더라도 모든 선박에게 정박수역을 제공해 줄 수 있는 규모를 확보하고 있는 정박지일 것이다.
따라서 최대 정박지 점유 용량은 컴퓨터 수치 시뮬레이션을 통해 도출된 정박지 점유 용량 중 동시에 가장 많은 선박이 정박했을 때의 점유 면적으로 정의한다. 단, 악천후, 천재지변, 해양사고 등 예측 불가능한 상황으로 인하여
정박지 입항 선박이 점유한 정박지 면적이 갑자기 증가하는 경우는 제외하였다. 본 논문에서는 Fig. 24와 같이 이러한 예측 불가능한 상황을 상위 약 5% 수준으로 설정하였다.
Fig. 24 The relation with percent and standard deviation of the normal distribution
정규분포 곡선에서 평균을 기준으로 상위 5%의 정박지 점유 용량을 제외한 최대 정박지 점유 용량은 식 (13)과 같이 정의할 수 있다.
(13)여기서, : 시간별 정박지 점유 용량의 표준편차
즉, 정규분포 곡선에서의 시그마 규칙(Three-sigma rule)에 따라서 95%는 평균에서 표준편차가 2인 범위 내에 있으므로 평균 정박지 점유 용량에 표준편차에 2배를 더하여 최대 정박지 점유 용량을 도출할 수 있는 계산식을
정의하였다.
3.2.2 필요 정박지 용량(Necessary Volume of Anchorage, )
정박지 가동률 또는 효율 등을 제시한 국내외 연구결과를 살펴보면(Fan and Cao, 2000; Zhang, 2013; Jun, 2013; Deville, 2011) 정박지 규모를 제시함에 있어 대부분 평균값을 사용하였다. 그러나 앞서 언급한 바와 같이 정박선의 점유 용량은 각각의 편차가 있기 때문에 평균값을 사용할 경우 정박지를 이용하지 못하는 선박이 확률적으로 50% 발생하게 된다. 이 경우 선박은 정박지를 이용하지 못하고 항만 인근수역에 표류하거나 정박지로 고시되지 않은 수역에 불법적으로 투묘함에 따라서 해양사고 발생의 가능성이 매우 크다고 할 수 있다.
반대로 정박선의 점유 용량이 가장 높을 때를 기준으로 정박지 용량을 제시할 경우, 항계 수역이 상대적으로 협소한 우리나라의 특성 상 항만개발에 부정적인 영향을 끼칠 뿐만 아니라 항만 수역의 효율적인 이용 측면에서도 문제가 있을 것으로 판단된다.
따라서 정박선박의 안전과 항만의 운영 측면을 고려하였을 때, 정박지 용량을 어느 수준까지로 정할지에 대한 기준이 필요하다.
그러나 필요 정박지 용량에 얼마만큼의 안전계수를 고려해야 하는지에 대해 기준을 설정하는 것은 상당히 자의적일 수밖에 없다. 따라서 필요 정박지 용량을 결정할 때 안전을 고려한 적정 수준의 용량에 대하여 선박 운항자를 대상으로 설문조사를 실시하였다. 설문조사는 정박선박의 안전을 고려한 필요 정박지 용량은 평균 정박지 점유 용량을 기준으로 어느 정도 수준까지 확보할 필요가 있는지에 대해서 인터뷰 방식으로 실시하였다.
설문조사의 개요에 대해 살펴보면, Table 17과 같이 총 39명의 선박 운항자를 대상으로 2015년 12월부터 2016년 2월까지 총 3개월간 실시하였다.
설문조사 대상자의 승선경력은 10년 초과자가 3명, 5년~10년 14명, 3년~5년 8명, 그리고 3년 미만의 승선경력자는 14명으로 구성되어 있다.
항목 설문조사 결과
설문조사 그룹 선박 운항자
해기면허 종류 1급 해기사: 7명, 2급 해기사: 18명, 3급 해기사: 14명 설문조사 기간 2015년 12월 ~ 2016년 02월
승선경력
승선경력 인원수(명)
10년 이상 3
5년 ~ 10년 14
3년 ~ 5년 8
3년 이하 14
설문조사 대상자 수
및 방식 총 39명 및 인터뷰 방식
Table 17 The summary of Consultation outline
선박 운항자를 대상으로 설문조사를 실시한 결과는 Table 18과 같다.
필요 정박지 용량 설문조사 결과 (명) 백분율(%)
평균 정박지 점유 용량 + 0% 1 2.56
평균 정박지 점유 용량 + 5% 0 0.00
평균 정박지 점유 용량 + 10% 4 10.26
평균 정박지 점유 용량 + 15% 8 20.51
평균 정박지 점유 용량 + 20% 20 51.28
평균 정박지 점유 용량 + 25% 4 10.26
평균 정박지 점유 용량 + 30% 2 5.13
Table 18 Result of consultation
설문조사 결과 필요 정박지 용량을 평균 정박지 점유 용량 수준으로 제시한 선박
운항자는 1명(2.56 %), 평균 정박지 점유 용량에 5% 정도의 여유 면적이 추가적으로 필요함을 제시한 선박 운항자는 0명(0 %), 10%는 4명(10.26 %), 15%는 8명(20.51 %), 20%는 20명(51.28 %), 25%는 4명(10.26 %), 그리고 30%는 2명(5.13 %)으로 조사되었다. 즉, 필요 정박지 용량의 기준을 제시할 때는 평균 정박지 점유 용량을 기준으로 20 %의 추가 여유 면적이 필요함을 제시한 선박 운항자가 과반 이상을 차지하였다.
이를 통해 본 논문에서는 정박지를 점유하는 용량은 입항시간, 대기시간의 불규칙성, 선박규모의 다양함 등으로 인해 그 편차가 있음을 고려하고, 선박 운항자의 심리적 영향 및 운항 습관 등을 감안하였을 때, 필요한 정박지 점유수역의 규모를 필요 정박지 용량으로 정의하였다. 그리고 그 계산식은 최대 정박지 점유 용량 산출식과 같이 정규분포에서의 시그마 규칙에 따라서 평균값을 중심으로 20%까지를 포함하는 부분은 0.5로 표현할 수 있으므로 필요 정박지 용량 산출식을 식 (14)와 같이 정의하였다.
× (14)
여기서, : 평균 정박지 점유 용량 : 표준편차