[선박 대기시간 예측] 예측 결과 활용 예시 & 기대 효과

 

 

 

01. 예측 결과 활용 예시

• 궁극적으로 선박 대기 시간의 '분' 단위 예측을 통해 선박이 최대한 바로 서비스할 수 있는 시간에 입항할 수 있도록 하고자 한다.
• 다음 예시는 오전 7시에 입항 예정인 선박과 선석의 정보이며, 그때의 기상상태를 가상으로 만들었다. 
• 아래와 같은 상황에서 예상 대기시간은 511분으로 예측되었다.

 

---

 

02. 기대효과

 

 

 

기대효과 1. 선박 비용 측면

 

• 오차가 적은 대기시간 예측은 불필요한 선박 대기 비용을 줄여준다.
• 실제 어느 정도의 대기비용 절감 효과가 나타날지 측정하기 위해 논문을 참고하여 대기비용 산출 식을 재구성했다.

 

 

 

기대효과 2. 대기오염 감소 측면

 

• 선박 대기시간 감소의 추가 효과로 대기오염물질 배출 감소가 있었다.
• 위와 동일하게 선박 대기시간이 감소했을 때 어느 정도의 배출 감소효과가 있는지 알아보기 위해 대기 시 연료 소비량 산출 식을 재구성하여 온실가스 배출량을 산출했다.

 

# Gross Tonnage 구간화
bins = [0, 100, 500, 1000, 3000, 5000, 7000, 10000, 15000,20000,25000,30000,50000,60000,75000,100000, 100000000]
labels = ['≤ 100', '100~500', '500~1,000', '1,000~3,000', '3,000~5,000', '5,000~7,000', '7,000~10,000', '10,000~15,000',
         '15,000~20,000','20,000~25,000','25,000~30,000','30,000~50,000','50,000~60,000','60,000~75,000','75,000~100,000','Above 100,000']

df['Tonnage_group'] = pd.cut(df['총톤수'], bins=bins, labels=labels, right=False)

# 연료 소비 계수(일) 할당
fuel_consumption_coefficients = {
    '≤ 100': 16.363,
    '100~500': 16.563,
    '500~1,000': 17.013,
    '1,000~3,000': 18.263,
    '3,000~5,000': 20.263,
    '5,000~7,000': 22.263,
    '7,000~10,000': 24.763,
    '10,000~15,000': 28.763,
    '15,000~20,000' : 33.763,
    '20,000~25,000' : 38.763,
    '25,000~30,000' : 43.763,
    '30,000~50,000' : 56.263,
    '50,000~60,000' : 71.263,
    '60,000~75,000' : 83.763,
    '75,000~100,000' : 103.763,
    'Above 100,000' : 116.263
}

# apply 적용
df['연료소비계수(일)'] = df['Tonnage_group'].apply(lambda x: fuel_consumption_coefficients[x])

# 분당 연료소비계수
df['연료소비계수(분)'] = df['연료소비계수(일)'].astype(float) / 24*60

# 정박시 연료소비량
df['연료소비량(대기)'] =  df['연료소비계수(분)'] * df['접안_대기시간_분'] * 0.2

# 온실가스(2종) 배출계수
df['CO'] = df['연료소비량(대기)'] * 7.4
df['NOx'] = df['연료소비량(대기)'] * 78.5

---

03. 항만 시스템 개선 방향 제안

 

• 선석 점유율은 실제 작업시간 기준 점유율과 정상적인 작업시간 기준 점유율로 나뉜다.
• 두 점유율 중 중요한, 정상적인 작업시간 기준 점유율은 '순작업시간 점유율'이라 하며 이 점유율이 80%를 유지해야 효과적으로 항만이 운영되고 있다고 볼 수 있다.
• 해당 점유을 높이기 위한 방안으로 다음을 제안했으며 이를 통해 접안대기중인 선박들의 대기율을 낮추고, 서비스 시간을 높여 항만 운영 효율성 제고할 것을 기대한다.

 

 

👉 항만 내 선석 정보(선박용도, 안벽 길이 등)를 종합적으로 파악하여 높은 대기율의 선박이 해당 선석(개선 대상; 대체 선석)에 접안하도록 선석 운영 및 배치 시스템 정비

👉 대기중 선박의 대체 선석이 부족한 경우(예 : 타겟 선석과 대체 선석의 특성 불일치 등), 대기가 발생하는 선박 특성 조사 후 특성 별 선석의 추가 설치를 고려