최적 교통분포를 고려한 해상교량의 안전 통항 폭에 관한 연구

A Study on the Safety Navigational Width of Bridges Across Waterways Considering Optimal Traffic Distribution

해상교량은 선박의 통항 안전성 관점에서 가항수역을 줄이는 간섭요인으로 작용한다. 본 연구에서는 선박의 안전한 통항을 위해 최적 통항분포에 기반한 안전 통항폭을 분석하였다. 해상교량을 통항하는 선박의 안전 통항 폭에 대한 분석을 위해 AIS data에 기반한 선박 교통분포를 조사하여 K-means clustering을 통해 선박을 크기에 따라 분류하였다. 군집화된 데이터에 대하여 최적분포 분석을 한 결과, 인천대교와 부산항대교에서는 대수정규분포, 목포대교와 마창대교에서는 정규분포가 최적분포에 가까운 것으로 분석되었다. 대수정규분포와 정규분포를 기준으로 선박 안전 통항 범위를 신뢰구간의 95%로 가정하여 분석한 결과, 인천대교의 경우 정규분포와 대수정규분포 간의 차이가 64~97m로 가장 큰 것으로 나타났으며, 최소 차이는 10m로 마창대교에서 나타났다. 이에 따라, 인천대교의 경우에는 정규분포보다 대수정규분포로 안전 통항 폭을 제시하는 것이 적합한 것으로 분석되었다. 타 교량의 경우에는 정규분포와 대수정규분포 간의 통항 폭 차이가 크지 않기 때문에 둘 중 어떤 분포를 사용해도 유사한 결과를 얻을 수 있는 것으로 분석되었다. 위 결과를 토대로, 해상교량의 안전통항 범위를 제시한다면 선박의 안전한 운항 및 사고 예방에 도움이 될 것이다.

Bridges across waterways act as interference factors, that reduce the navigable water area from the perspective of navigation safety. To analyze the safety navigational width of ships navigating bridges across waterways, the optimal traffic distribution based on AIS data was investigated, and ships were classified according to size through k-means clustering. As a result of the goodness-of-fit analysis of the clustered data, the lognormal distribution was found to be close to the optimal distribution for Incheon Bridge and Busan Harbor Bridge. Also, the normal distributions for Mokpo Bridge and Machang Bridge were analyzed. Based on the lognormal and normal distribution, the analysis results assumed that the safe passage range of the vessel was 95% of the confidence interval, As a result, regarding the Incheon Bridge, the difference between the normal distribution and the lognormal distribution was the largest, at 64m to 98m. The minimum difference was 10m, which was revealed for Machang Bridge. Accordingly, regarding Incheon Bridge, it was analyzed that it is more appropriate to present a safety width of traffic by assuming a lognormal distribution, rather than suggesting a safety navigation width by assuming a normal distribution. Regarding other bridges, it was analyzed that similar results could be obtained using any of the two distributions, because of the similarity in width between the normal and lognormal distributions. Based on the above results, it is judged that if a safe navigational range is presented, it will contribute to the safe operation of ships as well as the prevention of accidents.