<사진. simulation for safe harbor
출처. KISTI 미리안 글로벌동향브리핑>

시뮬레이션을 이용한 항구 안전성 평가

외국 나라와 연결되는 가장 중요한 방법 중 하나는 해상로로서, 특히 화물수송에는 그러하다. 연구진들이 부드럽고 효율적인 내비게이션을 제공하기 위해 시뮬레이션을 이용하여 항구의 안전성을 평가하고 있다.

대부분의 수입된 화물은 우리에게 해상운송을 통해 오며, 독일 항구의 교통량은 계속 확장될 것이다. 예측에 의하면, 무역량은 현재의 약 269백만 톤에서 2030년 약 468백만 톤으로 증가할 것이다. 항구 운영자들은 안전하고 효율적인 항구 운용에 대한 도전에 직면해 있다. 항만이나 수로운행 채널은 대형 선박이 안전하게 수로를 내비게이션할 수 있도록 준비될 것인가? 좋지 않은 날씨나 복잡한 교통 상황의 경우, 무엇이 고려되어야 하는가? 항구에서 소비되는 불필요한 시간은 어떻게 피해야 하나?

이러한 종류의 의문에 대한 해답이 독일 도르트문트에 있는 프라운호퍼 연구소 재료 플로우 및 물류 IML(Fraunhofer Institute for Material Flow and Logistics IML)의 부속 연구소인 프라운호퍼 해상물류 및 서비스 CML 센터에서 제공하고 있다. 함부르크의 전문가들이 실시간으로 현실적인 시나리오를 시뮬레이션하고 있고, 그 결과에 근거한 해상 안전을 평가하고 있다.

시뮬레이션된 선박 각각은, 선박 유도 과학을 사용하여 본래의 조선소 사양에 밀접하게 매치되어 유체역학적으로 모델링된다. 이 연구소는 항구의 재건설, 확장 그리고 신설기간 동안 전략적인 지원 서비스를 제공하고 있다.

실제 데이터를 사용한 시뮬레이션
첫 번째 단계로서, 연구진들은 주위의 실제 조건을 주의깊게 조사한다. 즉, 항구의 레이아웃, 접근법 그리고 조류에 관한 데이터 등 달리 말하면, 현장의 상당한 물의 이동 자료를 고려한다. 연구진들은 가능한 위험 중요요소에 대한 식별이 가능한 이러한 정보에 기반을 둔 사전 평가를 시행한다. "예를 들어, 메인 조류의 방향에 반하는 접근법은 바람직하지 않다. 이러한 경우, 우리는 출발지점에서 바로 대안을 검토한다"고 이 연구소 프로젝트 매니저인 한스-크리스토퍼 버마이스터(Hans-Christoph Burmeister)씨는 설명했다. 그다음, 항구의 환경은 실제적인 핵심 특성을 유지하면서 디지털적으로 디스플레이된다.

추가로, 연구진들은 레퍼런스 선박의 3D 모델 및 유체역학적 컴퓨터 모델을 창조한다. "이것은 선박 항로가 프로펠러나 선수 추진기의 힘에서 결정되도록 하는 다양한 유체역학적 상수로 구성된다. 이것은 현실적으로 회전을 재창조하거나 개별 선박의 정치 활동을 위해 중요한 것"이라고 버마이스터(Burmeister)씨는 설명했다. 결국, 현실적인 시나리오는 시뮬레이션을 위해 시행된다. 표준적인 위치는 극한 조건이 적용되는 것처럼 표현될 수 있다. 시뮬레이션의 세트업과 구동은 비행 시뮬레이터같이 표현될 수 있다.

핵심은 훈련된 해양 전문요원이 선박을 운행하기 위해 사용하는 시뮬레이터이다. 세 개의 모니터는 가상적인 항구 환경에 대한 120도의 뷰를 제공한다. 선박 운행명령은 실시간으로 컴퓨터 모델에 통합된다.

이러한 결과로부터, 레퍼런스 선박이 안전하게 항구로 진입할 수 있는지 또는 어디로 가는 것이 최상의 것인지 등과 같은 조건 아래에서 바람과 조류의 환경 예측이 제공된다. "일부 경우에, 우리는 접근경로 수정을 통해 상당히 긴 시간의 반응시간을 도출했다. 이것은 선박이 좋지 않은 기후조건에서도 항구 접안이 가능함을 의미한다"고 버마이스터(Burmeister)씨는 말했다. 예를 들어, 선박을 정박장소로 안전하게 예인하는데 필요한 최소 예인선 수와 같은 예인선 관리도 시뮬레이션이 가능하다. "그럼에도, 결과는 하나의 특수한 상황으로 적용된다. 즉, 하나의 변수가 변화되더라도 그것은 다른 평가를 유도할 수 있다"고 그는 지적했다. 예를 들어, 완전 적재상태의 선박은 절반 정도를 적재한 화물을 수송하고 있는 선박과는 다르게 조정된다. 이것은 유체역학적 모델 내에서 고려되어야 한다. 표준 시험 주행으로서 이러한 것은 없다. 데이터는 고객의 의견에 따른 특수 상황으로 조정된다. 고객은 주로 항구 관리기관, 터미널 운영회사 또는 일반적으로 해양 엔지니어링 회사이다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr