PORTMIS 대기시간 예측 - 예측 결과 활용(대기비용, 온실가스배출량)

선박 대기시간 감소 효과 지표

이 포스팅은 프로젝트 후반부인, 예측 모델 결과 활용 지표 산출에 관한 내용을 담고 있다.

PORTMIS 시설사용허가현황, 입출항현황 데이터로 예측한 대기시간 분단위 예측 모델의 결과 활용에 관한 결과 지표이다.

한정된 데이터로 결과 지표를 산출해야 했기에, 확보한 데이터 내에서 산출할 방법을 고민했다.

 

 

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개요

1. 대기 시, 온실가스 배출량 

2. 선박 대기비용

 

다음은,  대기 중 온길가스 배출량 및 선박 대기비용의 요약 장표이다.

 

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1.  온실가스 배출량 산출 Plan

• 선박별 평균 대기시간(분) 계산 후, 정박 시 온실가스 배출량 계산
• Tier1 방법 사용 = 정박 시 연료소비량 X 온실가스 배출 계수 (IPCC , 2006)

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• 연료 소비량
  • 참고 눈문 : 선박 대기오염 물질 배출량 산정 및 배출 기여도 분석연구 , 2021, 표4

 

• 연료소비계수(ton/일)  > 연료소비계수(kg/분) 변환
  • 톤별 그룹화(총톤수)
  • 연료소비계수(ton/분) 계산
  • Table 4. Fuel consumption coefficient of ship gross tonnage.⇒ Gross Tonnage(총톤수 기준)

 

• 온실가스 배출 계수
  • 방법1(2006)
    • 참고논문 : 선박부분 온실가스 배출량 산정에 관한 연구, 2010, 표4
    • 일반선박중 89%가 경유 사용해서 경유로 전체 산정 예정
      • 2,623(kg/ton)
  • 방법2. (2021) > 채택
    • 참고눈문 : 선박 대기오염 물질 배출량 산정 및 배출 기여도 분석연구 , 2021
    • MDO/MGO (해양 디젤 오일/해양 가스 오일) (Unit: kg/ton fuel) 중
      • PM-2.5: 1.4(초미세먼지)
      • VOC: 2.8 (휘발성유기화합물)
      • CO: 7.4(일산화탄소)
      • NOx: 78.5(질소산화물)
      • SOx: 20S* (연료 내 황 함유량)
      • PM-10: 1.5 (미세먼지)
    ⇒ 온실가스에 해당하는 CO, NOx 만 산출
    • 온실가스
      • MDO/MGO (해양 디젤 오일/해양 가스 오일):
        • CO (이산화탄소): 7.4 kg/톤 연료
        • NOx (질소 산화물): 78.5 kg/톤 연료

 

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2. 선박 대기비용 산출 Plan

 

선박대기비용 절감효과

(선박대기시간 예측모형 개발을 위한 방법론 연구, 2023)

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• BH = (V' x W' - V x W) x(WC + FC + EC)
• BH : t년도 선박대기비용 절감효과
• Vt(Vt') : with case(without case)의 t년도 선석에서의 선박 입항 수
• Wt(Wt') : with case(without case)의 t년도 선석의 선박당 평균 대기시간_분
  • 모델 활용
• WC : (표준선형 > 액체화물) 분당 평균 체선비용
• FC : 액체화물 분당 평균 체화비용
• EC : 액체화물 분당 평균 환경비용

→ 표준선형 > 액체화물로 변경, 시간당 > 분당 변경하여, 대기 감소 효과를 비용 단위로 산출하고자 함

 

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WC 체선비용 =  액체화물 체선비용 인용

• (우리나라 항만에서의 체선·체화 시간비용 재추정, 2002)
  • 액체화물 체선비용 인용

• 이슈사항
  
  • Drewry Maritime Research(2020)- Drewry Maritime Research(2020), Ship Operating Costs Annual Review and Forecast ANNUAL REPORT 2020/21」
  • 정기적으로 선종별/선급별 선박운항비용 자료를 발표하고 있어 본 연구 에서는 위 데이터를 체선비용의 원단위로 활용 > 선종별 구분)
  • 선박운항비용(체선비용) = 총톤수 기준* 41.1 +
    • 유류비(액체산적화물 평균연료소비 - 41.1(ton/day)
    • 고정비($ 기준)
      • 가. 인건비, 선박보험료, 선박용품비, 예비부품비, 윤활유비
      • 나. 수리 및 유지보수비, 운용 및 관리비, 중간·최종 정기 점검비 및 드라이 도킹비
      • 액체화물은 TEU 기준이 아니므로, 변경 추산해야 함
        • 따라서, DWT로 구분되어 있는 기존 연구의 체선비용을 인용함(2022)

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FC 체화비용 = 화물가치 x 사회적 할인율 / 365*24

 

• 자료조사 및 이슈사항
  • 유류 품목 수입 수출 화물가치(원)의 평균값으로 화물가치 산정
  • 화물운송에 통용되는 **시간가치(Value of time, VOT)**의 개념은 1단위(통상 1시간)의 이동시간을 줄이기 위해 지불할 용의가 있는 금 전적 값을 의미(이재길, 1992)
  • 화물의 시간가치는 화주(또는 화주의 대행자)가 화물운송시간 절감을 통해 얻을 수 있는 편익(benefit)을 의미(최창호, 2019)
  • 타 SOC 시설의 경제성분석에서 운송 목적물인사람과 화물의 기회비용 관점에서 대기비용 편익을 산정

• • 화물가치 (kg당 화물가치(원) 유류 600(수입), 694(수출)의 평균값 647로 계산)
    • 수입, 수출 품목 데이터에서 구분 어려워, 수입 수출의 평균값으로 화물가치 산정
      
      • 화물가치 = 재화중량톤수*1000 * 647
      • 사회적 할인율 = 4.5%
        • 논문발췌
        • “기존 도로 및 철도, 공항 부문 예비타당성조사에서는 사람의 시간가치를 산정하기 위해 임금률을 적용하고 이를 시간가치로 환산하여 적용하고 있다. 화물의 시간가치는 화물 금액 가치에 이자율을 적용한 화물의 재고비 용 관점에서 추정하고 있다. 따라서, 본 연구도 컨테이너 화물의 체화비용 원단위를 산정하기 위해 경제성분석의 사회적 할인율 4.5%를 연 이자율로 적용했다.”(논문)

 

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EC 대기오염 비용

1. 배출량 구하기  - 온실가스 배출량(CO, NOx) - 온실가스 배출량 산출식 적용 값
2. 배출량에 따른 사회적 비용 산정
   1. CO/1000 * 158(온실가스 배출량에서 구한 CO)
   2. NOx*15835(온실가스 배출량에서 구한 NOx)