표제지

목차

발간사 3

요약 17

EXECUTIVE SUMMARY 29

제1장 서론 43

제1절 연구의 필요성 및 목적 43

1. 연구의 배경 및 필요성 43

2. 연구목적 및 주요 내용 48

제2절 선행연구 검토 및 차별성 50

1. 선행연구 분석 50

2. 기존 연구와의 차별성 56

제3절 연구수행 방법론 57

제2장 항만과 도시의 관계 및 외부환경 변화 63

제1절 항만과 도시성장의 관계 63

제2절 항만도시의 스마트기술 적용 변화 73

1. 스마트기술 73

2. 항만 관련 스마트기술 발전 동향 77

3. 항만도시 관련 스마트기술 발전 동향 82

4. 소결 88

제3장 항만도시의 연계 현황 및 특징 92

제1절 항만도시의 교통흐름 현황 및 문제점 92

1. 항만도시 교통혼잡ㆍ도로 유지보수 현황 및 문제 92

2. 스마트항만과 스마트시티의 물류 흐름 개선 101

제2절 항만도시 환경오염 관리현황 및 문제점 109

1. 항만 기인 항만도시 환경오염물질 109

2. 항만도시 대기질 및 수질 개선 문제점 116

제3절 항만도시의 에너지 관리 현황 및 문제점 121

1. 항만과 도시의 에너지 사용 현황 121

2. 항만과 도시의 에너지 문제와 절약 니즈 129

제4절 해외 항만-도시 연계 사례 133

1. 항만-도시 교통흐름 연계 사례 133

2. 항만-도시의 지속가능 발전 사례 137

3. 싱가포르 전문가의 스마트항만-도시연계 의견 145

제4장 한국형 스마트 항만도시 개념 정립 및 발전 방향 154

제1절 항만도시의 유형화 154

1. 상대적집중도지수(RCI)에 따른 항만도시 유형화 156

2. 입지계수(LQ)에 따른 스마트 항만도시 유형화 164

제2절 스마트 항만도시 구성요소 정의 175

1. 스마트 항만도시 구성요소 추출 방법 175

2. 스마트 항만도시를 구성하는 속성 정의 183

제3절 한국형 스마트 항만도시 선호도 분석 185

1. 선호도 분석 설문설계 185

2. 설문 설계 및 분석 방법론 186

3. 설문 분석결과 195

제4절 한국형 스마트 항만도시 연계 발전 방향 205

제5장 스마트 항만도시 연계관리 효과 분석 215

제1절 항만도시 교통 및 공간 개선 효과 215

1. 개요 215

2. 시뮬레이션 기반 항만도시 교통 흐름 분석 모델 216

3. 항만-도시 정보연계 효과 분석 219

4. 소결 229

제2절 항만 배출 미세먼지 관리방안 및 감축 효과 230

1. 개요 230

2. 항만도시의 미세먼지 배출량 분석 231

3. 항만도시의 대기오염 영향 분석 234

4. 항만도시의 스마트 미세먼지 관리 기술 및 감축 효과 240

제3절 스마트 항만도시의 에너지 그리드 구축 효과 247

1. 태양광을 활용한 에너지 생산기술과 그리드 247

2. 풍력을 활용한 에너지 생산기술과 그리드 249

3. 해조류를 활용한 에너지 생산기술과 그리드 251

4. 가축분뇨를 활용한 에너지 생산기술과 그리드 255

5. 소결 259

제6장 결론 및 정책제언 260

제1절 결론 260

1. 연구결과 요약 260

2. 연구의 한계점 265

제2절 정책제언 267

1. 스마트 항만도시 통합운영체계 구축 268

2. 스마트 항만도시 구축을 위한 디지털 산업 육성방안 274

3. 스마트 항만도시 구축ㆍ운영 지원을 위한 법ㆍ제도 및 추진방안 마련 280

참고문헌 291

[부록] 303

[설문지 1] 싱가포르 전문가 관점에서의 스마트항만-도시 동인과 효과 304

[설문지 2] 스마트항만도시 선호도 조사 308

판권기 318

〈표 1-1〉 항만물동량/인구증감에 따른 항만도시 개발유형 44

〈표 1-2〉 선행연구 분석 52

〈표 1-3〉 기존 연구와의 차별성 56

〈표 1-4〉 주요 연구내용 및 수행방법 60

〈표 2-1〉 Hoyle의 항만도시 성장모델 66

〈표 2-2〉 가트너 공급사슬의 스마트기술(2020년) 74

〈표 2-3〉 싱가포르항 스마트항만 추진 목표별 프로젝트 79

〈표 2-4〉 일본 PORT 2030의 목표 및 전략 81

〈표 2-5〉 해외 스마트도시 적용 사례 84

〈표 2-6〉 함부르크항 SMARTPORT의 목표 및 추진과제 85

〈표 2-7〉 로테르담항 SmartPort 플랫폼의 목표 및 추진과제 88

〈표 2-8〉 국가별 스마트항만 추진내용 종합 91

〈표 3-1〉 국내 교통혼잡비용 추이 94

〈표 3-2〉 국내 주요 항만도시 차량등록수 및 도시부 교통혼잡비용 추이 94

〈표 3-3〉 화물차 차종구분과 승용차 환산계수 95

〈표 3-4〉 국내 주요 도시 대형화물차 등록 비중(2020. 4 기준) 95

〈표 3-5〉 국내 항만배후도로의 항만차량 비율 96

〈표 3-6〉 항만 기인 교통체증 완화방안 선행연구 98

〈표 3-7〉 스마트시티 핵심 구성요소 102

〈표 3-8〉 통합 모빌리티 서비스 사례 103

〈표 3-9〉 시간대별 대기확산 패턴 112

〈표 3-10〉 이동오염원별 대기오염물질 배출량(2016년) 112

〈표 3-11〉 재생가능에너지 OECD 기준 분류표 122

〈표 3-12〉 「수소 기술개발 로드맵」 추진체계 126

〈표 3-13〉 스마트그리드 적용 전후 비교 132

〈표 3-14〉 싱가포르항의 인센티브 137

〈표 3-15〉 응답자별 조직 및 직책 145

〈표 4-1〉 세계 20대 항만의 컨테이너 물동량 159

〈표 4-2〉 세계 20대 항만도시의 인구 160

〈표 4-3〉 세계 20대 항만의 RCI 지수 비교 161

〈표 4-4〉 표준산업분류기준 항만산업(5디지트 기준) 165

〈표 4-5〉 표준산업분류기준 데이터산업(5디지트 기준) 166

〈표 4-6〉 우리나라 주요 항만도시의 항만산업 및 데이터산업 고용자 수 168

〈표 4-7〉 표준산업분류기준 항만산업과 데이터산업(2디지트 기준) 170

〈표 4-8〉 유럽과 한국의 항만산업과 데이터산업 고용자 수 171

〈표 4-9〉 유럽과 한국 항만도시의 항만산업 및 스마트항만산업 LQ 지수 173

〈표 4-10〉 국가경쟁력지수 4.0의 12개 분야 176

〈표 4-11〉 스마트항만 구성요소 추출을 위한 데이터 178

〈표 4-12〉 스마트 항만도시를 나타내는 구성요소에 대한 다중회귀분석 결과 180

〈표 4-13〉 상관관계 분석결과 182

〈표 4-14〉 스마트항만 키워드 및 스마트 항만도시 변수 183

〈표 4-15〉 스마트 항만도시 구성속성 키워드 정의 184

〈표 4-16〉 응답자 특성 185

〈표 4-17〉 스마트 항만도시 개념 속성 상대적 선호도 평가를 위한 계층구조 187

〈표 4-18〉 한국형 스마트 항만도시 선호도 조사를 위한 속성 및 수준 189

〈표 4-19〉 설문조사 예시(컨조인트 카드) 191

〈표 4-20〉 스마트항만 인지 여부 195

〈표 4-21〉 항만도시 개발 방향 선호도 195

〈표 4-22〉 스마트 항만도시 거주 의사 196

〈표 4-23〉 스마트 항만도시 개발 방향 선호도 196

〈표 4-24〉 스마트 항만도시 개념 대분류(1계층) 선호도 197

〈표 4-25〉 안전하고 인간중심의 항만도시 소분류(2계층) 선호도 197

〈표 4-26〉 쾌적하고 지속가능한 항만도시 소분류(2계층) 선호도 198

〈표 4-27〉 초연결ㆍ자율화된 항만도시 소분류(2계층) 선호도 199

〈표 4-28〉 효율적인 항만도시 소분류(2계층) 선호도 199

〈표 4-29〉 항만도시민의 스마트 항만도시 개념 선호도 결과 200

〈표 4-30〉 중첩로짓모형의 추정결과 202

〈표 4-31〉 속성별 MWTP 추정결과 203

〈표 4-32〉 한국형 스마트 항만도시 건설의 속성별 연간 비시장가치 추정결과 204

〈표 4-33〉 한국형 스마트 항만도시 건설 시나리오별 비시장가치 추정결과 205

〈표 5-1〉 ODCY 트럭 생성간격 정의 218

〈표 5-2〉 시나리오 설정내역 219

〈표 5-3〉 시나리오 설정내역 221

〈표 5-4〉 시나리오 설정내역 225

〈표 5-5〉 스마트항만-도시 물류효율성 관련 정보연계 예시 229

〈표 5-6〉 부산항 선박 배기가스 배출량 추정결과 234

〈표 5-7〉 항만도시의 스마트 미세먼지 관리기술 감축 효과(부산 기준) 241

〈표 5-8〉 AMP 적용 전ㆍ후 최대평균 미세먼지 농도 비교 242

〈표 5-9〉 태양광 에너지 조건 및 가정 249

〈표 5-10〉 풍력 에너지 조건 및 가정 250

〈표 5-11〉 해수 단위 부피당 바이오매스 및 에너지 함량 254

〈표 5-12〉 상단 공정에서의 에너지 소비량 254

〈표 5-13〉 직접연소([B] 공정)와 가스화([A] 공정) 공정을 통한 전력량 비교 255

〈표 5-14〉 가축분뇨 바이오가스 및 에너지 함량 258

〈표 5-15〉 가스화 공정 기반 가축분뇨의 바이오연료 에너지 효율 계산결과 258

〈표 6-1〉 항만, 도시, 항만도시의 정책목표 설정 269

〈표 6-2〉 스마트 항만도시 통합운영 체계 구축 추진주체 및 로드맵 274

〈표 6-3〉 스마트 항만도시 구축을 위한 디지털 산업 육성 추진주체 및 로드맵 279

〈표 6-4〉 스마트도시법 개정안 288

〈표 6-5〉 스마트 항만도시 구축ㆍ운영 지원을 위한 법ㆍ제도 등의 추진주체 및 로드맵 290

〈그림 1-1〉 연구수행 흐름도 62

〈그림 2-1〉 Bird의 항만성장모델(Anyport Model) 64

〈그림 2-2〉 Rimmer의 항만성장모형 65

〈그림 2-3〉 Norcliffe의 항만과 도시의 관계 변화 67

〈그림 2-4〉 Notteboom and Rodrigue의 항만도시 성장단계 68

〈그림 2-5〉 Rodrigue and Nottebome의 항만지역화 69

〈그림 2-6〉 북미, 서유럽, 아시아 지역의 배후지 발전형태 차이 70

〈그림 2-7〉 서유럽 및 아시아 항만도시 발전모델 차이 71

〈그림 2-8〉 항만도시 연계 발전요인 72

〈그림 2-9〉 스마트시티의 기술적 프레임워크 76

〈그림 2-10〉 5G 기반 스마트 교통시스템 프레임워크 77

〈그림 2-11〉 일본 PORT 2030 추구 인공지능 터미널 82

〈그림 2-12〉 우리나라 U-City 분포(2012년 12월 기준) 83

〈그림 2-13〉 HPA 해상드론 86

〈그림 2-14〉 HPA 항만 도로관리시스템 화면 86

〈그림 3-1〉 함부르크 Smart Port Logistics 105

〈그림 3-2〉 인천항 '컨'터미널 싱글윈도우 모바일 서비스 화면 106

〈그림 3-3〉 부산항만공사 물류공동포탈서비스(ChainPortal) 메인화면 107

〈그림 3-4〉 광양항 '컨'터미널 혼잡정보 제공 LED 전광판 108

〈그림 3-5〉 선박 배출 PM2.5로 인한 심폐질환 사망자 분포 110

〈그림 3-6〉 선박 기인 인천항 온실가스 배출량 111

〈그림 3-7〉 AMP 개념도 113

〈그림 3-8〉 LA항 AMECS 시스템 114

〈그림 3-9〉 한국해양과학기술원 이동실험실 115

〈그림 3-10〉 부산항 도입 e-RTGC(좌) 및 LNG YT(우) 117

〈그림 3-11〉 유럽(좌) 및 아시아(우) 스마트시티 중점 추진분야 119

〈그림 3-12〉 2030년 목표 에너지 비중 및 달성 방안 125

〈그림 3-13〉 수상태양광 발전 원리 127

〈그림 3-14〉 수상태양광 128

〈그림 3-15〉 롱비치항 정전사태 131

〈그림 3-16〉 우리나라 시간대별 에너지 니즈 132

〈그림 3-17〉 일본 스마트시티 개념도 134

〈그림 3-18〉 항만-철도-공항을 연결하는 보행자 데크 개념도 135

〈그림 3-19〉 EPIC 2020 개념도 140

〈그림 3-20〉 EPIC 2020 Mantova 자원 흐름 141

〈그림 3-21〉 EPIC 2020 Malmö 자원 흐름 141

〈그림 3-22〉 EPIC 2020 Wismar 자원 흐름 142

〈그림 3-23〉 EPIC 2020 Akarport 자원 흐름 142

〈그림 3-24〉 가고시마 태양광 143

〈그림 3-25〉 제미니 해상풍력 대상지 전경 144

〈그림 3-26〉 풍력발전기 설치 개념도 145

〈그림 3-27〉 인터뷰 결과: 스마트항만의 동인 146

〈그림 3-28〉 인터뷰 결과: 스마트도시의 동인(1) 147

〈그림 3-29〉 인터뷰 결과: 스마트도시의 동인(2) 148

〈그림 3-30〉 인터뷰 결과: 스마트항만과 도시의 연계 동인 149

〈그림 3-31〉 인터뷰 결과: 스마트항만-도시의 교통혼잡 절감 효과 149

〈그림 3-32〉 인터뷰 결과: 스마트항만-도시의 항만혼잡 절감 효과 150

〈그림 3-33〉 인터뷰 결과: 스마트항만-도시의 선박배출 절감 효과 151

〈그림 3-34〉 인터뷰 결과: 스마트항만-도시의 지속가능 발전 효과 151

〈그림 3-35〉 인터뷰 결과: 스마트항만-도시의 거주적합성 개선 효과 152

〈그림 3-36〉 인터뷰 결과: 스마트항만-도시의 에너지 효율 개선 효과 153

〈그림 4-1〉 항만물동량과 도시규모 변화에 따른 항만도시의 유형화 156

〈그림 4-2〉 RCI 기준 유럽과 아시아 항만도시의 네 가지 분류 157

〈그림 4-3〉 RCI에 따른 항만도시의 유형화 158

〈그림 4-4〉 RCI 기준 스마트항만 162

〈그림 4-5〉 물동량과 인구비중에 따른 항만도시 유형 분류 163

〈그림 4-6〉 우리나라 항만도시의 LQ 지수 변화 169

〈그림 4-7〉 바르셀로나항의 스마트항만 정책 및 기술 비전 172

〈그림 4-8〉 우리나라와 유럽 항만도시의 스마트 항만도시 특화수준 비교 174

〈그림 4-9〉 한국형 스마트 항만도시 발전 방향 208

〈그림 4-10〉 한국형 스마트항만과 스마트도시 연계 개념도 211

〈그림 4-11〉 한국형 스마트 항만도시 협력 생태계 조성 212

〈그림 4-12〉 한국형 스마트 항만도시의 스마트화 강화 213

〈그림 4-13〉 한국형 스마트항만과 스마트도시 연계 운영방안 214

〈그림 5-1〉 시뮬레이션 개발 예시 217

〈그림 5-2〉 시뮬레이션 결과 - 트럭 도착정보 미공유 시나리오 220

〈그림 5-3〉 시뮬레이션 결과 - 트럭도착정보 공유 시나리오 220

〈그림 5-4〉 시뮬레이션 결과 - 현재 항만 222

〈그림 5-5〉 시뮬레이션 결과 - 현재 항만 게이트 트럭 대기시간 222

〈그림 5-6〉 시뮬레이션 결과 - 현재 항만 시간별 트럭 통과시간 223

〈그림 5-7〉 시뮬레이션 결과 - 스마트항만 223

〈그림 5-8〉 시뮬레이션 결과 - 스마트항만 게이트 트럭 대기시간 224

〈그림 5-9〉 시뮬레이션 결과 - 스마트항만 시간별 트럭 통과시간 224

〈그림 5-10〉 시뮬레이션 결과 - 트럭 대기공간 부족 226

〈그림 5-11〉 시뮬레이션 결과 - 트럭 대기공간 부족(대기대수) 226

〈그림 5-12〉 시뮬레이션 결과 - 트럭 대기공간 부족(대기시간/1대) 227

〈그림 5-13〉 시뮬레이션 결과 - 트럭 대기공간 확보 227

〈그림 5-14〉 시뮬레이션 결과 - 트럭 대기공간 확보(대기 대수) 228

〈그림 5-15〉 시뮬레이션 결과 - 트럭 대기공간 확보(대기시간/1대) 228

〈그림 5-16〉 부산지역 구역별 선박 연료소모량 추정결과(전체) 232

〈그림 5-17〉 부산지역 구역별 선박 연료소모량 추정결과(정박 및 묘박) 233

〈그림 5-18〉 CALPUFF 모델링 구조 236

〈그림 5-19〉 대기확산분석 적용 범위 236

〈그림 5-20〉 부산항 미세먼지의 대기확산분석 결과(2019년 1월) 237

〈그림 5-21〉 부산항 미세먼지의 대기확산분석 결과(2019년 4월) 238

〈그림 5-22〉 부산항 미세먼지의 대기확산분석 결과(2019년 7월) 239

〈그림 5-23〉 부산항 미세먼지의 대기확산분석 결과(2019년 10월) 240

〈그림 5-24〉 항만도시의 스마트 미세먼지 관리기술 감축 효과(부산 기준) 242

〈그림 5-25〉 AMP 설치 전후 부산항 대기확산분석 결과(2019년 1월) 243

〈그림 5-26〉 AMP 설치 전후 부산항 대기확산분석 결과(2019년 4월) 244

〈그림 5-27〉 AMP 설치 전후 부산항 대기확산분석 결과(2019년 7월) 245

〈그림 5-28〉 AMP 설치 전후 부산항 대기확산분석 결과(2019년 10월) 246

〈그림 5-29〉 태양광 에너지 생산공정 개략도 248

〈그림 5-30〉 해조류 에너지 생산공정 개략도 253

〈그림 5-31〉 가축분뇨를 활용한 전력 생산공정 개략도 258

〈그림 6-1〉 정책제언 추진 로드맵 및 연관성 267

〈그림 6-2〉 항만의 라이프사이클에 따른 재개발 방식 270

〈그림 6-3〉 스마트 항만도시 구축 다부처 협력위원회 및 업무추진도 271

〈그림 6-4〉 스마트 항만도시 정보연계 플랫폼 체계도 273

〈그림 6-5〉 스마트 항만도시 관련 장비 및 정보시스템 기업 육성방안 279