제11호 태풍 '힌남노' 내습에 따른 울산항동방파제의 집중피해발생에 따라 항로표지시설의 복구에 관한 설치 및 예산, 작업난이도 등 열악한 조건을 효율적으로 개선할 수 있는 방안에 대하여 연구하였다.

중력식 등표는 내·외적으로 충분한 구조적 안정성을 갖도록 설계되고 있으나, 시공 시 해상공사 특성 상 불가피하게 발생하는 재료 유실은 상당한 구조적 안정성 저해 요소로 작용할 수 있다. 이에 따라, 시공 시 재료 유실을 최소화 할 수 있도록 토목섬유를 활용하는 방안을 제시하였다.

국내 해상풍력발전단지가 증가함에 따라 소형선박의 단지 내 위험통항이 증가하고 있으며, 제한된 시계 또는 야간항해 시 해양풍려발전단지 부근을 항해하는 선박들의 안전항행 우도 및 해양풍력단지 시설물 보호의 필요성이 높아지는 등 해상풍력발전단지 내 항로표지가 중요한 의미를 갖게 되었다. 이 연구에서는 국제항로표지협회의 권고안과 주요국가의 국내규정 그리고 국내관련 규정을 비교·분석하여 항로표지의 기능 및 규격에 관한 기준의 개정방안을 제시하였다.

정부 추진 정책중에 중요한 요소로 작용하는 신재생에너지 사업중 하나인 해양풍력발전단지가 서해부근(목포)지역에 허가가 많이 들어오는 중이다. 전국적으로 해양풍력발전단지가 들어올 것을 대비해 항로표지 설치에 관하여 우리의 역할이 무엇이고 어떤 식으로 허가를 내야 하는지 심도있게 생각할 필요가 있다.

통신과 소재, 센서의 발전은 다양한 분야에서, 다양한 제품 개발을 유도하였다. 항로표지 또한 이러한 기술적인 변화의 흐름에 부합하기 위해 다양하게 진화 하고 있는 중이다. 기존에 기술적 측면에서 고려되어 앞으로 상용화 될 것이라 예측했던 각종 장비 및 기술들이 현실에 적용되기 시작하였다. 드론의 경우 택배, 농업, 소방, 해양안전등 다양한 방면에서 개발이 진행되어 상용화 되고 있으며, 자율주행 차량의 경우도 실제로 제품이 출시되어 운전자가 운전대를 조작하지 않고 숙면을 취하는 내용을 언론매체를 통해 종종 접하고 있다. 이러한 기술 및 장비가 과연 얼마나 항로표지에 적용되어 사용되고 있는지 알아보고 향후 나아갈 방향에 대해서 알아보도록 한다.

마산지방해양수산청 관내 좁은 수로인 '견내량수도'에서 지속적인 선박사고가 발생함에 따라 보다 직접적이고 이용자들이 사고를 예방할 수 있는 단계별 안전조치 사항 및 과정을 소개하고 업무를 진행하면서 담당자로서 고찰한 내용을 정리하였다.

디지털플랫폼정부 구현을 위해 공공데이터 전면개방을 추진하고 있다. 이에 따라 해양기상정보 데이터를 안전하고 신뢰성 있게 활용할 수 있는 체계를 확립하고 서비스 품질 향상을 위해 개선방안 마련이 필요하여 연구를 진행하였다.

본 연구는 국가별 해양지형의 공간적 인식을 분석하여 일본의 식민지 정책 중심에 따라 건설된 한반도 등대라는 관점에서 벗어나, 유럽 및 아시아의 지역 관계에 속의 한반도 등대를 살펴보았다.

국립등대박물관은 1985년에 포항시 영일만에 있는 호미곶등대 옆에 건립되었다. 이후 몇 차례 확장을 했고, 2여년에 걸쳐 전시관을 신축하면서 유물관을 리모델링하고 2022년 7월 1일 재개관식을 개최했다.. 본 연구에서는 국립등대박물관의 핵심건물인 전시관의 상설전시공간의 현황을 조사하고 분석하여 국내 유일한 등대박물관으로의 역할과 발전방향을 고찰하고자 한다. 먼저 기존 상설전시실이 위치하던 유물관의 복잡한 동선체계를 개선하고 패널과 일반 모형 중심의 연출을 벗어나 이용객 지향적인 동선과 체험물을 활용했다. 앞으로도 전시공간 매치, 연출 및 그래픽 체계, 영상매체 등의 미디어를 활용해 관람객이 능동적으로 참여하는 공간을 구축해야 한다.

과거에는 바다와 해안가의 특수한 환경 때문에 항로표지시설을 점검하기 위해서 항로표지선을 이용하여 직접 시설물을 점검하였다. 최근에는 드론을 활용하여 다양한 분야에서 시설물을 점검하고 있지만 해양 분야에서는 바람과 염분, 비행시간 문제로 드론을 활용허기 어려웠다. 이에 본 기관은 해양에 특화된 드론을 활용하여 포항신항 내 고정된 위치의 등부표 장비들을 지정된 순서로 이동하며 장비의 정상작동 여부와 상태를 점검하였다. 본 논문에서는 드론을 활용하여 항로표지시설을 점검하기 위한 방법을 제시한다.

종래의 프레넬렌즈가 회전하는 중대형 회전식 등명기는 고압방전등(메탈할라이드) 전구를 광원으로 사용하고 있으나, 에너지효율, 수은 등의 함유로 인한 환경오염과 폐기 문제로 인해 2010년 초에서 현재에 이르기까지 선진국을 중심으로 사용규제가 강화되고 있는 실정이다. 국내에 설치 운영되고 있는 회전식 등명기는 내용연수 초과 혹은 도래시기 점차 다가오고 있기 때문에 이에 대한 대응 방안이 필수적인 상황이다. 프레넬렌즈를 회전시키는 회전식 등명기의 LED 광원 개발은 2010년 초부터 해외업체에서 제품출시가 이루어졌으나 국내 중대형 회전식 등명기에 적용된 사례는 없으며 국내에서도 해당 기술 미비로 개발된 사례가 없었다. 이에 본 연구를 통해 단일 고출력 COB LED, 리플렉터, 집광렌즈 등을 이용한 가상초점광원 구현 기술로 회전식 등명기용 LED 광원 연구를 수행하고 해당 연구기술이 적용된 시제품 제작을 통해 성능을 검증하였다.

등부표는 소형 어선을 포함한 선박의 항로표지에 중요한 역할을 한다. 그러나 야간에 어두워지면 해상에 설치된 등부표의 위치나 번호판 식별이 어려워 소형 어선이나 선박이 등부표에 가까이 접근하는 경우 등부표를 미처 발견하지 못하고 충돌하여 선박이 파손되거나 인명사고가 발생한다. 이 연구에서는 소형 어선이나 선박이 야간에도 등부표의 위치와 번호판을 쉽게 식별할 수 있도록 등부표에 조명장치를 구비하여 충돌사고의 예방과 항로표지서비스를 향상시키는 방법을 분석하고 고안하여 태양광전원을 이용한 방수형 LED조명과 통신모듈IoT를 결합하여 원격디밍 RGB제어 및 조명자가진단기능을 갖추어 야간에 시인성을 높이는 등부표의 윤곽표시조명을 개발하였다.

항로표지인 등부표는 항해자에게 해역환경 및 위험요소에 관한 정보전달을 위해 형상 및 광원의 섬광을 이용하고 있으며, 이때 광원의 섬광은 다양한 주기를 가지고 동작한다. 최근 주요항만에는 다양한 항만시설이 배치됨에 따라 배후광이 증가하고 있으며, 또한 복잡한 해안을 따라 다수의 항로표지들이 배치되어 있어, 등부표의 정보 전달 시인성을 높이기 위해 다양한 점멸 방식이 운용중이다. 대표적으로 동기점멸과 순차점멸 방식이 있으며, 이에 관련하여 국내외 항만 및 타분야 관련 규격 및 적용사례 등에 대해 조사 분석하였다.

선박의 안천한 항해를 돕기 위하여 해상에 항로표지를 설치하여 운영하고 있다. 해상 ICT(Information and Communications Technology)의 발달로 AtoN AIS(Automatic Identification System) 및 CDMA(Code Division Multiple Access), LTE(Long Term Evolution) 등 다중통신망을 이용하여 항로표지의 상태를 감시하고 제어가 가능해짐에 따라 해양수산부에서는 항로표지 관리운영시스템을 운영하고 있다. e-Navigation 및 자율운항선박 분야 등에 항로표지 스마트화를 위해 정확한 항로표지 정보가 요구된다. 본 논문에서는 정확한 항로표지 정보 제공을 위해 관리운영시스템 표준소프트웨어 문제점을 분석하고 개선방안에 대해서 소개한다.

항로표지는 항해안전에 중대한 역할을 하는 해상의 교통표지다. 항해사들이 항로표지를 이해하지 못하거나 항로표지의 시인성에 문제가 있을 때 항로표지는 본연의 기능을 수행할 수 없다. 본 연구에서는 항로표지와 관련된 해양사고를 분석하였으며, 항로표지의 이해도를 조사하였다. 또한 항로표지의 이해도를 향상시킬 수 있는 항로표지의 두표와 표체의 개선방안을 제시하였다. 도로 교통표지의 설계원리에 입각하여 항로표지의 문제점을 진단하였으며, 항로표지의 개선 대안들을 제시하였다.

항행선박에 위치정보를 제공하기 위하여 관내 유인등대 및 주요 항로상에 레이더 비콘 14기를 설치·운영 중이나, 대부분의 선박에서 전자해도와 AIS를 이용하고 다른 표지와 기능이 중복되어 레이더 비콘 운영에 대한 개선방안을 마련하였다..

최신 기술인 친환경 하이브리드(전기+디젤) 시스템을 항로표지선에 적용하여 주기관 장비선정 등 설계에 반영하여 추진하였다.

'14년부터 대국민 해양안전을 위해 서비스 중인 해양안전 모바일 앱 '해로드(海Road)'의 다운로드 수가 50만 건을 돌파함에 따라 다양해진 이용자 특성에 맞게 앱 이용이 활성화되고 이용자 중심의 기능을 제공할 수 있도록 개선 방안을 연구하고자 한다.

근대화 과정에서 바다에 대한 지식을 가진 국가는 제국을 이루었음을 볼 때, 바다에 대한 지식 획득이 근대화로 가는 중요한 요소임을 알 수 있다. 그러나 조선은 후기에 들어 해방도 작성 등 바다에 대한 나름대로의 지식을 축적하였으나, 서양의 근대 해도 기술의 수용이 부족하여 우리 바다에 대한 지식을 열강과 일본에 빼앗겨 근대화에 실패하였다. 왜 우리는 바다에 대한 지식 획득에 뒤처졌는가에 대한 답을 찾기 위해 바다 지식의 결집체라 할 수 있는 전근대 고지도의 변천 과정을 살펴봄으로써 그 단서에 접근할 수 있을 것이다. 따라서 본 연구에서는 해도의 특성이 포함된 고지도를 해도의 범주로 수용하기 위해 古(고)해도라는 개념을 도입하여, 관련된 기존 연구를 분석하고 그 한계를 파악하고자 한다. 나아가 고해도의 개념과 범주의 틀을 제안하고, 이 틀로 한국의 고해도 분석을 통해 고해도의 연구 전망을 제시하고자 한다.

IMO는 "인적 요인은 해양안전, 보안, 그리고 해양환경보호에 영향을 주는 복합적이고 다차원적인 문제이며, 선박의 승무원, 육상의 관리자, 감독기관, 선급, 조선소, 입법기관 등에 의해 수행되는 모든 인간 활동을 포함한다. 효과적으로 인적요인에 대한 문제를 다루기 위해서는 이러한 모든 이해 당사자들이 협조해야 되는 문제" 라고 정의하고 있다. 본 발표에서는 인적 요인 관련 의제의 배경 및 논의경과, 최근 기술이슈, 기술동향 및 전망, KRISO의 대응방안을 소개하고자 한다. 향후 관련 IMO 의제 대응, 연구개발 방향설정, 국내 해양환경 정책 수립 등에 활용될 수 있다.

현재 해상교통 분야에서는 국제안전관리규약(ISM Code)과 내항선 안전관리체계 등을 통해 해양사고를 저감을 위한 다양한 정책을 추진하고 있으나, 주기적으로 발생하는 대형사고와 잦은 소형어선 인명사고로 인해 타 운송수단에 비해 위험도 높은 것으로 인식되고 있다. 최근 안전분야의 최대 이슈는 2022년 1월부터 시행 중인 "중대재해기업처벌법"이며, 해운업 분야에서는 선박안전관리사 제도 도입 문제와 안전관리의 디지털화 등이 주요 이슈로 떠오르고 있다. 본 발표에서는 최근 안전관리 현황과 주요 이슈들을 살펴보고, 2000년대 들어와 관심을 받고 있고 타 분야에서는 적용이 활발한 레질리언스 안전(Safety II) 개념을 적용한 시스템적 안전관리를 소개하고자 한다.

도선사는 해상에서 도선사용 사다리나 갱웨이를 통해 선박에 승선하고 있어 예측할 수 없는 해상환경의 위험에 늘 노출되어 있다. 도선사는 항만으로 입항하거나 출항하는 선박의 안전을 확보하는 중요한 역할을 수행하고 있으므로 도선사 부상은 선박 전체 안전에 큰 영향을 미친다. 본 연구의 목적은 도선사 관련 준사고를 분석하고 사고를 예측하는 것이다. 이를 위해 도선사 상해사고 사례를 분석하고 설문조사를 통해 잠재상황을 식별하고자 한다. 그리고 도선사 상해 사고를 예측하였다. 결과는 도선사관련 사고에 예방 기초 자료로 활용할 수 있다.

자율운항선박 원격제어시스템을 개발에 따른 성과 내용과 개발된 시스템의 원활한 동작을 위한 시험 방법과 방향을 제시함으로써 통합 원격제어시스템과 비상상황 시나리오에 대한 효율적인 개발 방안을 제안하고자 한다.

육상제어센터에서 전송하는 선박 제어 명령이 최소지연과 동작의 정확성 및 신뢰성이 있는 데이터 전송 체계 구축이 필요함에 따라 메시지 교환 방법에 관한 연구를 진행함

자율운항선박의 육상원격제어시스템 개발을 위해 선박제어 모사장치를 이용한 원격제어장치, 원격모니터링, 통신시스템에 대한 개발 현황을 나열하고 향후 개선 방안을 제시하고자 한다.

자율운항 선박의 모니터링을 위한 데이터는 센서신호와 같은 텍스트 형태의 데이터와 이미지와 같은 바이너리 데이터로 나눌수 있다. 선박의 위성 통신환경 특성상 네트워크 속도 및 대역폭이 제한적이므로, 효율적인 전송 방법이 필요하며, 이를 위해서는 고용량의 이미지 데이터를 수집하고 처리하는 과정의 분석과 실제 선박의 데이터 분석이 필요하였다. 이를 토대로 선박의 통신환경을 분석하고 개선방향을 모색하고자 하였다.

자율운항제어를 위하여 선박-육상 간 무선통신망을 통한 원격 모니터링 환경에 대한 선행 연구가 필요하며, LTE 또는 VSAT의 무선통신망을 통한 다양한 데이터의 송수신 환경 중에 효율적인 네트워크 관리 및 운용 솔루션이 중요한 요소로 작용한다.

본 논문에서는 자율운항선박의 예측 가능한 운항 경로 상에 잠재된 비상상황을 인식하기 위하여 운항 해역의 항적 정보를 활용한 방안과 이를 기반으로 충돌 위험과 같은 비상위험을 식별하는 프레임워크를 설계하였다. 설계한 프레임워크는 크게 항적 특성 분석 모듈, 항로예측 모듈, 위험 식별 모듈로 구성된다. 항적 특성 분석 모듈에서는 자율운항선박의 운항 해역에 관한 선박들의 항적 정보를 활용하기 위하여, 대상 VTS 관제 영역 내에서 취합된 누적 선박자동식별장치(AIS) 데이터를 이용하여 선박의 항적 특성을 분석하여 데이터베이스(DB)를 생성하였다. 그리고 운항 경로 예측 모듈에서는 누적된 항적 정보와 자율운항선박의 현재 운항 정보를 기반으로 특정 시간 동안의 운항 경로를 예측하기 위한 학습 네트워크 모델을 구성하였다. 마지막으로, 위험 식별 모듈에서는 예측한 운항 경로 상에 최근접점과 최근접점 거리 정보를 이용하여 충돌 위험 가능성이 있는 충돌위험영역을 식별하였다. 설계한 프레임워크는 자율운항선박의 육상 관제소에서 원격 제어를 통해 위험상황을 인지하고 회피할 수 있는 정보를 제공할 수 있음을 실제 항적 데이터를 활용하여 그 결과를 검증하였다.

COLREGS의 규칙 17에는 피항선박만의 충돌회피동작으로 충돌을 피할 수 없을때 유지선박은 충돌을 피하기 위한 협력 행동을 취해야 한다고 명시되어 있다. 이 연구에서는 두 선박 간 충돌 시 각도별 거리(CDC)를 통해서 유지선박이 언제 충돌회피 협력 동작을 취해야 하는 시점을 제시하였다. 두 선박 간 충돌평가는 다양한 시나리오에 기반한 시뮬레이션을 통해 수행되었고, 시뮬레이션은 MMG 모델에 의해 설계되었다.

육상제어센터의 원격제어시스템은 원격모니터링시스템, 원격제어시스템, 메시지 교환장치 및 선박모사장치로 구성되었다. 본 연구에서는 육상제어센터의 원격제어시스템 실험을 위해 실습선 한나라호와 육상제어센터 간 통신망(VSAT, LTE)를 활용하여 1) 장비테스트, 2) 시나리오 기반 테스트를 실시하였다. 먼저, 장비테스트는 정박 및 항해중 필수장비(Rudder, Engine, Thruster)에 대해 이루어졌으며, 시나리오 기반 테스트는 항해중 안전수역내에서 제어실험이 이루어졌다. 장비테스트 결과는 선박-육상 간 지연시간은 0.1초이내이며, 시나리오 기반 테스트 결과는 선박에서 육상제어센터까지 평균지연시간은 0.87초이며 최대 9.88분, 육상제어센터에서 선박까지 평균지연시간은 1.14초이며, 최대 8.9분이다. 이와 같이, 선박과 육상간 송수신된 데이터 분석을 통해 선박과 육상 간의 원격제어 및 통신네트워크의 문제점 식별하고, 이에 대한 대안방안 등을 제시하고자 한다.

자율운항선박 원격제어시스템의 실증을 위하여 기존 육상제어센터에서 선박을 제어하는 것은 현재 개발중인 시스템으로 인한 선박의 안전성 확보에 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 원격제어시스템을 시험하기 위하여 선박에서 육상제어센터로 명령을 주어 선박과 육상제어센터 내 모사장치를 통한 원격제어시스템을 테스트하였다. 본선의 통신네트워크(LTE, VSAT)을 통해 선장의 명령으로 선박의 육상제어센터의 모사장치를 제어하였다. 1차 소각도를 이용한 원격제어시험과 2차 Zig-zag 테스트를 실시하여, 개별 시스템의 문제점을 식별하고, 개별 시스템간의 통합을 위한 방안을 제시하였다.

국제해상충돌예방규칙(COLREGs)에 관한 협약은 해상에서 발생하는 충돌사고를 방지하기 위한 규칙으로 구성되어 있으며, Seaman(선원)의 Qualitative Rule(질적 규칙)과 Ordinary practice(통상적인 관행)에 기초하고 있다. MASS의 출현으로 인하여 질적 규칙과 관행으로 인하여 COLREG를 기반으로 한 항법 해석의 기준의 다름이 발생하였고, 기준의 차이로 인해 충돌 상황에 대한 항법 해석의 모호성문제가 발생하고 있다. 따라서 본 연구는 COLREG의 항법 해석의 모호성을 규명하여 유인과 무인 사이의 충돌회피 상황을 명확히 하는 것을 목적으로 한다. COLREG를 기반으로 한 충돌 상황의 모호성을 식별하기 위해 실제 항해사를 대상으로 충돌 회피 상황에 대한 인식을 조사하고, 정면 및 횡단, 횡단 및 추월 상황을 기반으로 조사 결과를 분석하였다. 분석 결과, 응답자들은 008°에서 마주치는 선박에 대해서 정면 또는 횡단 상황 항법 규칙을 적용해야 하는지, 160°에서 다가오는 선박에 대해서 추월 또는 횡단 상황을 적용해야 하는지에 대해 확신하지 못하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 이러한 모호성의 증가와 함께 충돌회피상황의 수동적 행동보다 능동적인 행동을 취함으로써 선원에 의한 충돌위험을 회피하려는 경향이 더 강해짐을 나타낸다.

자율운항선박의 자율화 3단계에서는 육상에서 원격으로 선박의 운항을 제어하며 원격제어자에 의한 인적요소는 발생하게 된다. 인적요소를 식별하고 평가하기 위한 기초 연구로써 선박 운항 시 자세 특성에 따른 항해 위험 요소들을 분석하였다.

자율운항선박 (Maritime Autonomous Surface Ship, MASS) 관련 기술이 전 세계적으로 활발히 개발되고 있는 가운데, 우리나라에서도 여러 국가 연구개발 과제를 통한 기술개발이 진행 중 이다. 한편 우리나라 기술 기반의 표준화는 미흡한 수준이다. 국내 선도 기술에 대한 국제표준기구(ISO) 국제 표준 개발을 위하여 자율운항선박 기술 분야와 연계되어 개발되었거나 개발 중인 ISO 표준 분석을 진행하였고, 이를 기반으로 육상제어 기술에 대한 표준화 검토 결과를 제시할 예정이다.

선원이 탑승한 선박을 육상 원격 제어자가 조종할 경우 현장의 항해사에게도 원격제어 상황이 공유될 필요가 있다. 이를 위해 육상에서 선박으로 전송되는 원격제어 명령을 가시화하는 방안에 관한 기초연구를 하였다.

현재의 전통적인 선박은 여러가지 목적·의무규정·각 주체의 요구에 따라 여러 가지 검사가 이루어지고 있다. 대표적으로 선급검사·협약검사·기국대행검사·PSC검사·화주검사 등이 있다. 이러한 선박검사는 자율운항선박에서도 여전히 유지 될 것으로 예상할 수 있다. 협약검사의 경우 검사의 기준이 되는 MASS Code가 IMO에 의해 개발 중에 있다. 선박검사의 경우 자율운항선박 또는 자율운항에 필요한 시스템 및 기능에 대한 기술기준 확보를 위하여 선급기준을 마련하고 있다. 이 연구는 IACS선급의 자율운항선박에 대한 정의를 비교·분석하여 기초적인 단계에서의 자율운항선박의 선급검사 방향을 제시하고자 한다.

선박 운항 안전 확보를 위해 필요한 선박과 선박, 선박과 육상 및 기타 해양 안전 관련 주체와의 통신은 자율/무인 선박의 출현 및 유무인 선박이 혼재 운항하는 과도기적 상황에서 기존 VHF, AIS 등의 통신 기능을 능가하는 고용량, 고신뢰 선박 중심 직접통신 체계를 요구한다. IMO의 자율운항 선박 자율화 단계에 필요한 원격에서의 모니터링 및 제어 필요성(Ship to Shore), 나아가 완전한 자율운항을 위한 고용량의 선박중심통신(Ship to Ship) 및 해양 객체와의 통신(Ship to Shore, Air, People)이 구현되어야 유무인 선박의 혼재 운항 과도기를 거쳐 완전한 자율운항 시대로 나아갈 수 있다는 점에서 이를 포괄하는 S2X(Ship to Everything) 통신 기술의 개발 당위성을 찾을 수 있다. S2X 통신은 정보 교환 상대를 신뢰할 수 있고 이를 기반으로 선박의 안전 운항 관련 정보를 상호 교환하고 부가 서비스를 위한 고용량의 데이터를 자유롭게 교환할 수 있도록 하는 선박중심직접통신 기술이 될 것이다.

MX-S2X(선박중심직접통신)은 디지털 통신 연계기술 개발 및 실증을 통한 육상·선박·시설의 유기적 연결을 제공함으로써, 향후 도래할 해상 통신 기술 인프라로서의 효과적 활용이 가능할 것으로 기대된다. 본 논문은 '초고속해상무선통신망 무설설비 다각화 및 통신연계 기술개발 '의 1차년도에 수행한 MX-S2X 시스템의 물리계층 설계에 대한 보완 및 해상통신을 위한 최적화를 통해 상세설계를 확정하고, 이를 구현/제작한 HW의 성능을 검증한다. 제작한 HW의 검증을 위해 시험환경을 구성하여 PER 성능을 측정하고 M&S 결과와 비교 분석함으로써 MX-S2X HW의 기능 및 성능을 검증하였다.

자율운항 및 무인선 등 새로운 선박의 도입을 위한 기술개발과 함께 선박중심직접통신(M-S2X)의 필요성이 확대되고 있으며, 고용량, 고속의 서비스 구현을 위해 광대역 기반의 선박중심직접통신(Mx-S2X) 기술개발이 진행되고 있다. Mx-S2X의 안정적 서비스 구현을 위해 활용 가능한 주파수를 탐색하고 적정 주파수를 식별하고자 한다.

자율운항선박은 센서, IoT, 빅데이터, AI, 플랫폼 등 고도의 ICT 요소 기술이 필요한 미래 유망 산업 분야이다. 특히 선박 내부장치로 부터 수집된 정보와 선박 주변의 해상 데이터가 증가될수록 선박 대 선박 및 선박 대 육상 간 정보 교환 체계인 해상통신망의 중요성은 커질수 밖에 없다. 해양수산부는 2020년 세계 최초로 대한민국 연안으로부터 최대 100km 까지 해역을 LTE(Long Term Evolution) 통신체계로 구축한 바 있다. 본 논문은 초고속 해상무선통신망(LTE-Maritime)이 자율운항선박의 주요 통신 기술로써 활용되기 위해 우선적으로 고려할 사항을 타 해상 무선통신 기술과의 연계, 업링크 및 항내 통신품질의 향상 관점으로 살펴보고자 한다. 이를 위해 LTE-M. 망의 무선설비 다각화 사업으로 추진중인 해양 드론용 송수신기의 실해역 성능 시험을 통해, 선박과 육상 간 정보 교환에 있어 상호운용성 시험의 중요성을 재고해 보고, 해상 무선통신 체계의 신뢰성 및 호환성을 확보하기 위한 무선품질지표, 상호운용성 시험 방법 등을 제시하고자 한다.

유무인 선박이 혼재된 운항 환경에서 발생 할 수 있는 보안 위협을 식별하고 안전한 M-S2X 통신 환경 마련을 위한 상호인증 요구사항을 분석하였다.

미래 자율운항선박(MASS) 도입을 위한 필수요소 중 하나인 초고속무선통신망에 있어, 해당 통신망을 기반으로 개발하게 될 선내 IoT, 선박사물통신 및 5G 연계기술의 표준화 전략도출과 국제적으로 기술을 선도하기 위해 선제적으로 관련한 국제 논의동향(IMO, IALA, ITU)을 파악하고 MASS 도입을 위한 필요요건을 제시한다.

자율운항 선박, 무인선 개발과 동 분야 디지털트윈 구현을 위해서는 선박 내부 데이터의 수집을 담당할 고신뢰성 선내 통신망 확보가 필수적이다. WiFi와 같은 전파 기반의 무선통신 시스템은 금속 구조물로 구성되는 선박 내 환경 자체가 원활한 통신의 장애 요소이다. 이러한 극한 환경 극복을 위해 자기장을 금속 표면에 유기하여 비 전파 기반으로 무선통신을 가능하게 하는 표면파 통신이 대안이 될 수 있다. 선박 전체의 일반 배치 관점에서 표면파 통신은 상갑판을 통해 크게 거주구역, 화물구역, 선수구역 및 기관구역 간 백본 통신망을 구성할 수 있으며 각 구역 별로는 부재의 개구부를 통해 금속 표면의 연속면을 확보하여 통신할 수 있다. 수밀 격벽의 표면파 통신 관통을 위해 비 도전체로 수밀은 유지한 채 아주 미세한 구멍을 확보하는 것으로도 금속 표면의 연속성을 확보할 수 있다. 이러한 표면파 통신을 활용하면 전파 기반의 무선통신, 비 전파 기반의 무선통신을 통합적으로 구성하여 선박 전체로는 선내 무선 백본망 구성, 그리고 각 구역 별로는 IoT 센서 네트워크 등의 선박 내부 고신뢰성 무선통신 확보가 가능하다.

본 연구는 선박의 내부의 비금속 재질 등으로 인하여 표면파 공진기의 설치가 어려운 환경에서 이를 극복하는 방법으로 플렉서블 기판을 이용한 표면파 공진기의 적용 가능성에 대하여 제작 및 실험을 통해 확인하였다. 설계 제작된 플렉서블 공진기의 곡면구조에서 실험한 결과 평면구조에서 평면형 공진기보다 성능은 열화되지만, 곡면구조에서 평면형 공진기 대비 높은 전송속도를 확인하여 그 적용 가능성을 확인하였다. 본 실험을 통해 평면형 표면파 공진기가 부착되기 어려운 구조물에서도 금속체 표면파 통신이 가능할 것으로 생각되며, 선실 선교 등 내부가 비금속 포장재로 되어 있는 공간에서도 내부의 연결된 금속 파이프를 통해 선박 전 구간에서 최적의 금속체 표면파 통신 구성이 가능할 것으로 생각한다.

선박 밀폐구역에서의 적정 표면파 통신성능 구현방안을 도출하기 위해 가상의 선박 밀폐구역 환경을 구성하고 슬릿의 크기, 두께, 모양에 따른 조건 변화를 통한 표면파 기반 데이터 통신성능 변화를 확인하였다.

M-IoT 기술 개발과정에서 최종 사용자 및 관련 전문가들의 지속적이고 협력적인 참여를 유도하기 위한 리빙랩 환경 조성을 목표로 한다. 이에 방법론으로써 '선내 IoT 센서 데이터 모니터링을 위한 인터넷 홈페이지 구축'을 제시하여 선내 통신 시스템(표면파 기술) 기술검증 환경 지원 및 M-IoT 기술 기반 홈페이지 구축 과정과 향후 운영방향을 제시하였다.

본 연구는 국제항해상선 해기사를 중심으로 과학적 모델을 이용하여 수요와 공급 분석을 시도하였으며 식별된 시사점을 바탕으로 우리나라 해기사 수급 정책의 방향성과 수립을 위한 근거로 활용하고자 한다.

외항상선 해기사 수급차질 현황을 진단하고 현 상황 지속 시 해기단절 상황을 추정한 후 해기전승을 위하여 향후 10년간 외항상선해기사 연평균 7,500명 유지, 1항·기사와 2항·기사 이직률 30% 감소, 선·기장과 3항·기사 이직률 10% 감소 및 승무경력단절 해기사 복귀 인원 연 80명의 목표를 제시한 후 이를 달성하기 위한 추진전략 및 추진과제를 제시하였다.

2017년부터 현재까지 국제해사기구(IMO)에 제출된 자율운항선박 관련 의제 문서 중 인력과 관련된 의제 문서들의 내용 검토를 통해 동향을 파악하여, 현 시점까지의 운항과 관련된 용어들의 정의와 및 우리나라를 비롯한 협약국가들의 운항인력과 관련된 개발 동향을 알아보고자 한다.

자율운항선박의 도입으로 최첨단의 미래선박을 운항하기 위한 전문인력 양성 및 교육훈련이 반드시 필요하다. 국제해사기구에서도 규정검토작업을 마치고 자율운항선박 운용을 위한 법제도를 준비하고 있으나 아직 교육훈련 관련 논의는 시작되지 않았다. 자율운항선박의 출현으로 원격운항자 또는 자율운항시스템 운용 인력이 새롭게 등장할 것이나 이들의 새로운 역할에 대한 교육훈련이 반드시 필요하다고 할 것이다. 이에 이 논문에서는 자율운항선박 운항 인력을 위한 교육훈련의 해외사례를 살펴보고, 시사점을 제시하고자 한다.

자율운항선박과 관련된 다양한 해기인력을 양성하기 위한 글로벌 해운환경을 분석한 후 이에 적합한 해기인력의 역량과 인재상을 검토하였다. 그리고 이를 바탕으로 해기인력 자격제도와 교육프로그램을 개발하여 제시하였다.

자율운항선박 운항인력 육성을 위한 교육훈련(프로그램, 컨텐츠, 교육장비)에 관한 내용을 토대로 교육장비 시스템 개발 방향을 제시, 특히 육상에서 자율운항선박을 원격제어하는 시스템을 대상으로 하여 미래 해기사의 교육훈련 방안과 장비 개발 방향을 제안하고자 한다.

해양산업 디지털 전환에 따른 사이버 위협이 증가함에 따라 선박 및 항만 종사자들에 대한 사이버보안 교육훈련과 전문인력양성 필요성이 증가하였다. 선원의 교육훈련은 IMO의 STCW 협약과 연관되어 교육훈련 관리 및 자격증명이 이루어져야 하고, 선박과 항만의 OT시스템 특성을 반영한 사이버보안 교육훈련 시스템 개발이 필요하다. 본 논문에서는 IMO 사이버 리스크 관리 가이드라인 기반 훈련모델 개발, 해양산업 위협의 특성 기반 사이버보안 훈련모델 개발, AR/VR 및 메타버스를 활용한 사이버보안 훈련 효과 향상을 목표로 해양산업 디지털전환에 따른 사이버보안 전문인력 양성 시스템 개발방안을 제시하였다.

스마트 항만 전문인력 육성을 위한 교육훈련(프로그램, 컨텐츠, 교육장비)에 관한 내용을 토대로 스마트 항만 분야별 교육장비시스템 개발 방향을 제시하고자 한다. 특히, 스마트 항만 각 분야별 교육시스템과 교육/훈련/실습을 위한 모델링 및 시뮬레이터, 원격제어 장비 등을 개발하기 위한 방향을 제안하고자 한다.

부산신항의 서컨테이너 터미널 개장에 따라 부산신항을 통항하는 초대형선박들의 위험도가 증가할 것으로 예상되며 이 증가 정도에 대하여 계산하여 분석하였다. 또한 도선사 견해를 통하여 서컨테이너 터미널 개장으로 인한 위해요소를 사전에 식별하여 안전운항에 이바지하고자 하였다.

물동량 증가로 인하여 부산신항에는 극초대형 컨테이너 선박들이 입항하고 있으며 서컨테이너 부두 건설 사업이 완료되면 부산신항 진출입 항로 내 다양한 조우 상황 발생으로 충돌 위험 상황을 초래할 수 있어 선박 통항 안전성 향상 방안 마련을 위하여 부산신항 내 항만 입출항 현황과 해상교통흐름을 살펴보았으며, AHP 기법을 활용하여 위험요소 및 안전대책 식별로 도출된 안전대책을 기반으로 환경 스트레스 모델을 활용하여 해상교통류 시뮬레이션을 실시하여 각 안전대책의 교통 위험도를 파악하였다. 설문조사 및 시나리오 평가 결과, 선박운항자는 일방통행을 위한 진입금지 해역 설정을 가장 중요하게 생각하였으며, 이는 위험도 경감에 큰 효과가 있을 것으로 예상되었다, 본 연구는 부산신항을 입출항 하는 선박들의 통항 안전성 제고를 위한 안전대책 마련의 기반이 될 수 있을 것이다.

최근 선박 접안 시 사고가 다수 발생함에 따라, 항만 내 선박운항에 대한 안전조치에 대한 필요성이 강조되고 있다. 본 연구는 부산신항만 내 안전조치에 대한 내용을 정량적으로 분석하고자 선박 항적 데이터를 수집하고, 이를 바탕으로 해사인공지능 알고리즘을 적용여 항적패턴을 분석하였다. 그 결과, 부산신항 입출항선박의 변침 지점을 도출하고, 선속·침로의 운용패턴을 제안하였다.

항만 계류시설에 작용하는 접안력은 접안에너지에 근거하여 계산하게 된다. 접안력을 결정하는 절대적인 요소로서 현장에서 안전한 도선을 위해 주의해야 할 것이 바로 '선박접안속도'이다. 본 연구에서는 선박접안속도 관련 국내외 동향을 살펴보고, 안전하고 효율적인 부두설계 및 도선운영을 위한 기초자료로 활용하고자 국내부두에서 접안속도 실측데이터를 통계적 수단 및 알고리즘을 통해 분석하였다.

2020년 4월 부산신항에서 발생한 밀라노 브리지 사고는 초경하상태 선박의 조종성능 저하에 대한 큰 관심을 일으켰다. 본 연구는 흘수가 과도하게 작은 상태의 선박의 조종성능 저하에 대한 기초연구로 진행되었다. 이를 위하여 다양한 문헌 검토, 실증시험 및 시뮬레이션테스트를 진행하였고, 흘수가 지나치게 작은 선박은 만재 상태에 비하여 선회권의 크기가 커지므로 이에 대한 주의가 필요하다. 각 도선구에서는 입항하는 선박의 흘수가 지나치게 작을 경우 이를 제한하는 규제 도입에 대한 검토가 필요할 것으로 사료된다.

2019년 9월 8일 자동차운반선 골든레이호가 미국 브런즈윅항(Brunswick)항에서 출항 도중 전도되는 사고를 입었다. 도선사와 선원 23명은 모두 구조되었으나, 사고선박은 복구 불가로 전손(해체)처리 되었다. 미연방교통안전위원회(NTSB)는 담당사관이 선박 복원성 계산 프로그램에 평형수 양을 잘못 입력하였고, 충분한 GM 부족으로 선회 중 발생한 경사모멘트에 대응하지 못해 전도된 것으로 추정하였다. 우리나라 중앙해양안전심판원의 특별조사부에서도 미국과 동일한 원인에 의해 전도된 것으로 판단하였다. 본 연구에서는 골든레이호와 유사한 선박을 대상으로 상황별 GM를 계산하였고, 상황별/속력별 최대 횡경사각을 계산하였다. 선속 10노트 이하에서는 GM값이 작은 상황에서도 전도 위험은 높지 않았다. 다만, 13노트 이상이 되면 20도 이상의 횡경사각이 발생하여 전도 위험이 높아짐을 알 수 있었다. 이번 골든레이호 전도사고와 같은 사고를 방지하기 위해서는 담당사관이 복원성 계산능력을 충분히 갖출 수 있도록 복원성에 대한 교육 및 훈련을 강화할 필요가 있으며, 복원성 계산과정에서 발생할 수 있는 오류를 확인하기 위한 검증 절차를 선박과 회사에서 마련할 필요가 있다.

유조선 우이산호 부두시설 접촉사고는 광양항 원유 2부두에 접근 중 과도한 속력 등 도선사의 부적절한 도선으로 좌회두를 적절하게 통제하지 못해 발생한 사고이다. 광양항 원유 2부두에 접안하고자 하는 VLCC는 부두 법선을 감안하여 약 10도 이내의 경사각으로 서서히 속력을 감속하면서 부두 전면 해상으로 접근하여 부두로부터 선폭의 약 2~3배 거리에 정선시킨 다음 예선의 도움을 받아 접안 예정 선박을 횡방향으로 5~10 cm/s 속도로 평행 이동시켜 부두에 계류시키는 것이 통상적인 접안 방법이다. 하지만, 우이산호의 부두 접근 시 속력을 살펴보면, 부두 1마일 전에서 8.4노트, 부두 0.5마일 전에서 7.1노트, 그리고 부두 0.2마일 전에서 5.2노트로 정상적인 타 선박의 속력보다 2~3배 빠른 속력으로 부두에 접근하면서 예선을 사용하였음에도 속력제어에 실패하여 부두와 접촉한 사고이다.

현재 온실가스 배출 증가로 인해서 지구의 이상기후현상의 끝임없이 발생하는 가운데 온실가스 감소를 위해서 각 국제기구에서는 여러 규정을 구획하며 노력하고 있는 상황이다. 규정을 지키며 온실가스 감소를 위해서 친환경 선박이 연구되어지고 있는 추세이다. 이 논문은 친환경 선박이 연구되어지는 현 상황에서 친환경 선박, 그중에서 SOFC 연료전지를 이용하는 암모니아 연료추진선박의 case study를 통해서 암모니아 SOFC 연료전지추진선박의 연료추진시스템의 모델링을 하고, 암모니아 SOFC연료전지추진선박이 얼마나 기존의 FO를 사용하는 선박과 비교하여 에너지효율 및 탈탄소에 큰 이점을 가져다 줄 수 있는지에 대한 정보를 줄 수 있다.

기후위기로 인해 온실가스 감축을 비롯한 다양한 환경규제가 발효되고 있다. 이는 어느 특정 산업분야에 그치지 않고, 전세계적인고산업 전반에 영향을 미치고 있다. 이러한 이유로 IMO와 각국 정부에서는 조선·해운산업관련한 전략과 정책을 발표하고 있는 상황이다. 현행규정은 기존 화석연료를 사용하면서 스크러버와 같은 부가설비를 통해 일정부분 해결가능하겠지만, 궁극적으로는 에너지 전환을 통해 선박에서 발생하는 배출가스에서 이산화탄소(CO₂)와 같은 온실가스의 배출을 제한해야 한다. 이를 위해서는 전통연료인 기름과 천연가스를 대체할 수 있는 연료를 개발해야한다. 그중에서 수소는 연료로 사용할 때 오염물질을 배출하지않는 청정에너지로써 주목을 받고 있다. 하지만, 수소를 폭발범위가 넓고 확산속도가 빨라 이에대한 연구가 필요하다. 따라서, 본 논문에서는 수소추진선박의 연료준비실내에서 수소 누출이 발생하였을 때 그 경향을 분석하고 환기특성을 알아보고자 하였다.

Hydrogen is bridge fuel with high energy content and environmentally friendly to satisfy the stringent IMO regulation relating to greenhouse gas (GHG) emissions. There is growing interest in hydrogen in numerous nations and regions illustrated by an extensive range of research and development in technology. Regarding maritime applications, researchers have recognized the utilization of hydrogen as a fuel for fuel cells, a device that converts the chemical energy of the fuel to electrical energy. Solid oxide fuel cell (SOFC), with high working temperature, is easy to combine with the waste heat recovery cycles/devices to increase output power and thermodynamic performances as well. Furthermore, the cold energy from liquid hydrogen supplied to SOFC can also be used to generate more power. In this study, we proposed a SOFC integrated system with the idea of combining the waste heat recovery from the SOFC exhaust stream and cold energy utilization from LH₂. The designation is aimed to target small-scale vessel which uses electric propulsion for short distances voyage.

Maritime transportation is going to transfer to alternative fuels as a result of the worldwide demands toward decarbonization and tougher maritime emissions regulations. Methanol is considered as a potential marine fuel, which has the ability to reduce SOx and CO₂ emissions, reduce climate change effects, and achieve the objective of green shipping. This work proposes and combines the innovative combination system of direct methanol solid oxide fuel cells (SOFC), proton exchange membrane fuel cells (PEMFC), gas turbines (GT), and organic Rankine cycles (ORC) for maritime vessels. The system's primary power source is the SOFC, while the GT and PEMFC use the waste heat from the SOFC to generate useful power and improve the system's ability to use waste heat. Each component's thermodynamics model and the combined system's model are established and examined. The multigeneration system's energy and exergy efficiency are 76.2% and 30.3%, respectively. When compared to a SOFC stand-alone system, the energy efficiency of the GT and PEMFC system is increased by 19.2%. The use of PEMFC linked SOFC has significant efficiency when a ship is being started or maneuvered and a quick response from the power and propulsion plant is required.

자율운항선박(Maritime Autonomous Surface Ship)의 개발과 도입은 해양 분야의 4차 산업 시대를 이끄는 가장 중요한 기술과 변화이다. 자율운항선박은 해양 사고의 발생 원인 중 가장 높은 비중을 차지하는 인적 요소를 줄이기 위해 인간의 개입 없이 독립적으로 운항하는 선박을 일컫는다. 인간의 개입을 줄이기 위해서는 기존의 선박과 다른 개념과 기술을 개발하고 도입해야 한다. 수십 년 전 개발되어 해상 플랫폼 및 오프쇼어 분야에서 특정 용도로 사용되는 선박 시스템인 동적위치제어스템은 기존의 시스템에 더해 더욱 정교하고 섬세한 선박의 움직임이 가능하도록 다양한 기능을 제공한다. 최근의 영국에서 제출한 IMO 의제 문서에 의하면, 자율운항선박에는 전통적인 앵커와 같은 선박 설비에 더해 추가로 다른 기술이 적용될 수 있다고 밝히며, 동적위치제어시스템을 명시하였다. 본 논문에서는 이러한 기능 중 자율운항선박의 안전한 운항을 달성하기 위해 동적위치제어시스템에서 적용할 수 있는 요인을 알아보고 제시하고자 한다.

자율운항선박의 개발 및 운용에 대한 논의가 최근 조선해운업계에서 활발하게 이루어 지구 있다. IMO 해사안전위원회 98차회의에서는 자율운항선박을 '다양한 자동화 수준에서 인간의 간섭 없이 독립적으로 운용될 수 있는 선박'으로 정의하였으며, 자율운항 규정 검토작업을 수행하기 위한 임시 정의에 덧붙여서 이러한 자율화등급을 4개로 구분하였다. 하지만 현재 자율화 등급과 관련하여 단순히 인적 요소의 유무로만 구분하기에는 범위가 너무 넓어 재정립이 필요하다는 요구가 있다. 자율운항선박에서의 자율화 등급은 선박의 설계, 구조, 운항등과 밀접하게 관련되는 매우 중요한 요소이기에 본 논문에서는 선박의 등급 화를 나누는 기준 중 동적위치제어시스템을 탑재한 선박들의 등급 기준을 검토하여, 인적 요소 외 다른 요소의 기준이 적용될 수 있는지의 여부에 대해 알아보고자 한다.

In this study, we investigates the auto-berthing problem for the underactuated surface vessel in the presence of constraints of dynamic uncertainties, finite time, transmission load, and environmental disturbance. A novel control scheme is proposed by fusing the finite time control technology and the event-triggered input algorithm. In the algorithm, differential homeomorphism coordinate the transformation is used to solve the problem of underactuation. Then, we apply the finite time technology and event triggered to save the time of the berthing vessel and relieve transmission burden between the controller and the vessel respectively. Moreover, a radial basis function network is used to approximate unknown nonlinear functions, and minimum learning parameters are introduced to lessen the computational complexity. A sufficient effort has been made to verify the stability of the closed-loop system based on the Lyapunov stability theory. Finally, simulation results display the effectiveness of the proposed scheme.

A ship's maneuvering motion model is important in a computer simulation, especially under the trend of intelligent navigation. This model is usually constructed by the hydrodynamic parameters of the ship which are generated by the principles of hydrodynamics. Ship's motion model is a nonlinear function. By using this function, ships' motion elements can be calculated, then the ship's trajectory can be predicted. Deeping neural networks can construct any linear or non-linear equation theoretically if there have enough and sufficient training data. This study constructs some kinds of deep Networks and trains this network by real ship motion data, and chooses the best one of the networks, uses real data to train it, then uses it to predict the ship's trajectory, getting some conclusions and experiences.

자율운항선박 등 스마트선박에서 항로상의 해양환경 상태를 관측·예측하는 과정은 필수요소이며 선박 통신을 고려했을 때 선박자체에서 취득할 수 있는 정보만을 이용하여 의사결정이 가능하도록 해양환경 정보를 생산하는 기술이 필요하다. 이에 본 연구는 짧은 시간 내에 해상 변화를 예측할 수 있는 인공지능(딥러닝)기반의 예측기법을 개발하였다.

첨단 항해장비가 대부분의 선박에 보급된 바 있으나, 선박충돌사고는 줄어들지 않고 있으며, 전체사고의 10-20% 정도가 충돌사고이며, 이중 90% 이상이 운항과실로 인하여 발생하고 있다. 과거 허베이스피리트호 사고에서 보듯이 선박충돌사고는 대형 오염사고로 확대될 우려가 있으므로, 대책수립 등을 위한 원인분석 기술이 매우 중요하다. 한편, 소형선 사고가 전체 사고의 60% 이상을 차지할 정도로 중요하며, 어선 등 소형선 사고의 경우, AIS나 V-PASS가 미장착 되었거나 고장 등으로 인하여 운항데이터가 없는 경우, 그 원인을 파악하는데 문제가 될 수 있다. 이를 해결하기 위하여, 사고 선박 내 운항데이터가 없는 경우, VTS 레이더를 이용하여 사고를 분석할 수 있는 레이더 기반 선박충돌사고재현시스템 및 원인분석 기술을 개발하였다. 이를 검증하기 위하여, 실제 사고사례에 대하여 VTS 레이더 데이터를 수집하였고, 본 레이더 기반 선박충돌사고 재현시스템을 이용하여 사고재현 및 회피 시뮬레이션을 수행하였다. 특히, 사고 재현시 운항과실 확인을 위한 선박충돌위험도 평가와 함께 사고당시 회피가 가능했는지 여부를 확인하기 위한 피항 가능성 평가를 병행하여 수행하였다. 본 논문에서는 레이더 기반 선박충돌사고 재현시스템의 특징과 실제 사고사례에 대한 레이더 기반 선박충돌 사고재현 및 피항가능성 평가 결과에 대해 소개한다.

수사기관에서 선박 충돌사고 발생 시 사고 재현 및 분석에 활용 또는 사고 예방 교육용으로 사용이 가능한 시스템을 개발 및 구축 하였다.

선박충돌사고를 재현하고 분석하기 위해서는 레이더 기반 선박충돌사고 데이터에서 물표 정보를 정확하게 확보하는 것이 매우 중요한 역할을 한다. 이 연구에서는 HSV 색공간과 OpenCV 라이브러리를 이용하여 물표 정보를 추출하는 방법을 분석하였고, 실제 상황에 적용한 프로그램도 개발하였다.

항해통신장비는 수년간 유선형 핸드마이크를 사용하여 왔다. 시대 변화에 맞추어 근거리 통신기술을 접목한 무선형 핸드마이크개발로 사용자의 편의성을 증대하였다. 저전력근거리 통신기술 접목으로 무선화 가능성 확인 및 유선형 핸드마이크 겸용으로 가청능력 향상 및 통신감도에 대한 차이점 식별을 최소화 하였다.

국제해사기구(IMO)에서는 2017년 미래선박으로서 자율운항선박(MASS)의 개념을 채택한 바 있으며, 실해역 운항을 위한 국제법규 및 규정 검토를 진행하고 있다. 무인선은 악천후시 유인선이 수행하기 힘든 임무를 대체하거나 지원하기 위하여 원격 혹은 자율적으로 운용되는 일종의 소형 자율운항선박을 의미한다. 선박해양플랜트연구소에서는 2011년부터 해양수산부 연구개발사업을 통하여, 무인선 아라곤호 시리즈를 개발하였으며, 아라곤1호, 2호, 3호 등 총 3척을 운용하고 있다. 해당 선박은 길이 8미터, 배수량 약 3톤급의 활주선형으로 원격운항, 경로추종 및 충돌회피 등 자율운항 기능이 적용되어 있다. 한편, 무인선은 공중 드론과 달리 탑재중량이 크고, 항속시간이 길어 해상에서 감시,첩보, 정찰 등에 효용성이 높으며, 최근 한척보다는 여러 척을 운용하는 것이 효과적이어서 무인선 군집(USV Swarm)으로 해상임무를 수행하려는 연구가 다양하게 진행되고 있다. 선박해양플랜트연구소에서는 2019년부터, 기존의 아라곤호 시리즈 무인선들을 활용하여, 무인선 군집 자율운항 시스템 개발을 위한 "인공지능 기반 무인선 상황인식 및 자율운항 기술 개발" 과제를 진행하고 있다. 해상에서 불법선박이 출현시 이를 효과적으로 단속하기 위하여 추적 기동이 필요한데, 본 연구에서는 무인선 3척을 활용하여 불법선박을 추적하는 해상 감시 실해역 시험을 수행하였다. 본 논문에서는 무인선 군집 자율운항 시스템에 대하여 소개하고, 무인선 군집을 활용한 불법선 추적에 관한 실해역 시험결과에 대해 소개한다.

과거에는 선박을 운용하기 위해서 많은 인원이 필요하였으나 최근 들어 선박 운용에 필요한 인원이 줄어들고 있으며, 더 나아가 자율적으로 운항하는 선박을 만들기 위한 연구가 활발히 수행되고 있다. 자율 운항 선박을 구성하는 여러 요소 중 인간의 시각을 대체하기 위한 자율 인지 시스템은 가장 선행되어야 하는 연구 분야 중 하나이다. RADAR (RAdio Detection And Ranging) 및 AIS (Automatic Identification System) 등의 전통적인 인지 센서를 활용한 연구가 진행 중이지만 사각지대나 탐지 주기 등의 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 다중 카메라 (광학, 열상, 파노라마)를 이용하여 전통적인 인지 센서의 한계를 보완하는 새로운 인지 시스템을 고안하였으며, 이를 기반으로 해상 장애물을 추적하여 동적 운동 정보를 얻었다. 먼저 실해역에서 수집한 이미지를 바탕으로 해상 장애물 탐지를 위한 데이터를 구성하고, 딥 러닝 기반의 탐지 모델을 학습시켰다. 탐지 모델을 이용하여 탐지한 결과는 직접 설계한 칼만 필터 기반의 적응형 추적 필터를 통과시켜 해상 장애물의운동 정보 (궤적, 속력, 방향)를 계산하는데 활용되었다. 또한 본 연구는 카메라를 센서로 활용했을 때의 한계를 보완하기 위하여 동 시간대에 다중 카메라에서 추적한 각각의 정보를 융합하였다. 그 결과 단일 카메라를 활용하는 경우, RADAR의 오차 범위 이내에 추적 결과가 수렴하는 양상을 보였으며, 다중 카메라를 활용하는 경우에는 단일 카메라보다 정확한 추적이 가능함을 확인하였다.

최근 선박의 자율운항기술이 활발하게 연구되어 오면서, 경로추종 제어 및 충돌회피 등의 자율운항 기술 연구가 많이 진행되고 있으며 그에 따른 시뮬레이션과 실해역 시험 등도 활발하게 수행되고 있다. 이러한 자율운항기술 중 본 연구에서는 AUV(Autonomous Underwater Vehicle) 진회수 시 모함에 활용되며 쌍동선형을 갖는 쌍동형 무인수상선을 대상으로 경로추종 제어에 대한 실해역 시험을 수행한 내용을 소개한다. 대상선인 쌍동형 무인수상선은 배수량이 약 10ton, 최대속도 10knots를 기준으로 설계된 선형이며 Sail drive 타입의 쌍축 추진기를 탑재하고 있으며 Fig. 1에 나타내었다. 실해역 시험은 경기도 화성시에 위치한 제부마리나 전면 해역에서 여러 속도에 대해 Fig. 2의 경로(빨간색)를 활용하여 수행되었다. 해당 경로는 변침각이 45도까지 이루어져 있다. 경로추종 제어 알고리즘은 목표경유점을 향하기 위해 선수각을 제어하는 부분과 목표속도로 추진하기 위해 속도를 제어하는 부분으로 나뉘어져 있다. 선수각 제어 시 경로와 무인선과의 위치 오차를 줄이는 방향으로 선수각이 향할 수 있도록 알고리즘이 설계되었다. 속도 제어의 경우 RPM 별로 실제 속도를 계측하여 데이터화 한 후, 실제 속도가 명령 속도와 다를 경우 RPM을 가감하여 명령 속도로 추진하기 위해 제어할 수 있도록 하였다. Fig. 2에서 파란색 선은 설계한 알고리즘을 활용하여 경로추종 제어를 한 결과의 궤적을 보여준다.

선박의 운용 효율을 높일 수 있는 방법인 무인 운용체계는 근래에 많은 관심을 받고 연구되어 왔다. 특히 무인수상선과 무인수중체의(USV-AUV)의 복합 운용 분야는 그 동안 어려움이 있었던 심해저 탐사 및 특수 임무 활용에 용이하여 많은 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 쌍동선 형태인 무인수상선이 모선이 되고 무인수중체가 결합하여 충전하고 다시 진수하여 원거리 및 심해저 조건에서 무인수중체가 운용 가능하도록 하는 시스템의 일부인 USV-AUV의 docking을 위한 DP 시스템을 개발하고 선박해양플랜트연구소 해양공학수조에서 모형시험을 통해 이를 검증하였다. 또한, 실제 제작된 무인쌍동선과 추진 시스템을 활용하여 모형시험을 통해 검증한 DP 알고리즘을 적용하여 화성 제부도 앞바다에서 실선 DP 테스트를 수행하였다. 실 해역에서의 DP 시스템 테스트는 정확한 환경 조건의 계측 및 구현이 어려워 모형시험과 같은 정량적인 평가는 어렵지만, 정성적으로 DP 시스템이 작동하는 것을 확인할 수 있었다.

본 논문에서는 스마트항로표지용 서비스 요구사항 및 이를 실현할 수 있는 무선 통신 후보 기술을 분석한다. 이를 기준으로 기존 통신 기술과 사물 인터넷용 통신 기술로 분류하고, 요구사항 부합도를 판정하여 스마트항로표지용 최적 통신 시스템으로 AIS, LTE-M, NB-IoT 이상 3종의 통신 방신을 제안한다.

국제수로기구는 전자해도 표준을 개정하기 위해 S-100 기반 범용수로데이터 모델을 개발하였고, 국제항로표지협회는 항로표지, PNT, VTS, AIS 도메인의 정보교환을 위해 S-200 시리즈 정보교환 표준개발을 결정하였다. 항로표지 정보는 전자해도, 등대표, 항행통보를 구성하는 중요 정보로서, 항로표지의 현황과 상태 정보는 항해사의 해사안전정보 준비에 있어서 필수라고 할 수 있다. 국제항로표지협회와 국제수로기구는 각 도메인의 해양정보 교환표준 개발 현황을 공유하고 특히 항로표지 정보교환 표준개발 협력을 위해 공동 워크숍을 개최였다. 공동 워크숍에서는 S-201, S-125, S-124 등의 표준개발 사항을 논의하고, 항로표지 정보 제작 및 서비스에 대한 공감대를 형성하였다. 본 연구에서는 항로표지 관련 정보표준 개발 현황을 기술하고, IALA/IHO 공동 워크숍 주요 결과를 정리 하였다. 또한 공동 워크숍 후속 조치의 일환으로 항로표지 정보 제작 및 서비스에 관한 실해역 데모 방안을 소개 한다.

위성항법시스템(GPS)은 편리성, 활용도 등으로 인해 항법, 이동통신, 금융, 전력 등 여러 분야(측위·항법·시각)에서 사용하고 있다. 위성이 지구로부터 약 2만키로미터 떨어져 있어 위성신호 수신 세기가 약해 외부로부터 전파간섭이나 교란 등 보안에 취약한 단점이 있다. 주요국(미국, 유럽, 중국, 인도 등)은 보안을 강화하여 독자적인 위성항법 시스템을 구축하여 운영하고 있다. 우리나라도 지상기반(eLoran)과, 위성기반(KPS)의 항법시스템을 구축중이다. 시스템 구축이 완료되면 한층 강화된 국가 PNT 체계 구축으로 만일의 사태에 발생할 수 있는 상황에 대비할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 본 연구에서는 지상기반, 위성기반의 항법시스템에 대한 핵심 기능과 추진계획을 기술하였으며, 관련 연구개발을 통해 더욱 정밀한 서비스 제공으로 해양뿐만 아니라 자율주행 이동체, 무인기 등 여러 산업 분야에 서비스를 확대해 나갈 계획이다.

국제항로표지협회는 항로표지 정보교환과 해양자원의 디지털화를 위해 국제표준을 개발한 바 있으며, 해양정보의 공유와 서비스 제공을 위해 해양서비스 표준개발에 협력하고 있다. 해양수산부는 미래 해상교통 환경변화에 선제적 대응을 위해 스마트 항로표지 고도화 및 정보협력시스템 개발에 관한 연구개발 사업을 수행 중이며, 항로표지 정보협력시스템 실증에 관한 연구성과를 기반으로 항로표지 정보서비스 센터를 구축할 계획이다. 항로표지 정보서비스 센터는 항로표지 기본 정적정보 관리, 항로표지 상태와 영상, 해양기상에 동적(실시간)정보관리, 항로표지 신서비스 운영 및 제공이라는 핵심 기능을 가지며, 향후 항로표지 및 연계정보의 체계적인 관리를 통한 항로표지 관리지원, 정보공유 및 신서비스 제공이 기대되고 있다. 본 연구에서는 항로표지 정보서비스 센터의 핵심 기능과 추진 계획을 기술하였으며, 관련 연구개발 사업의 진행과 함께 항로표지 관리 운영 및 서비스 이용자 그룹과의 긴밀한 협의를 거쳐 항로표지 정보서비스 센터의 기능과 구성을 구체화해 나갈 계획이다.

국제적인 위성항법 신호 환경 변화에 따라 표준화 갱신이 진행 중이다. 이에 맞춰 DGNSS 기준국 시스템 운영 및 기능 고도화 사전준비의 필요성을 제기하고, 설치 시기에 따라 기능이 다른 점에 대한 고려 및 개선방안을 제시한다.

eLoran 시스템에서 보다 높은 정확도로 시각 및 위치 정보를 제공하기 위해 별도의 데이터 채널인 Loran Data Channel (LDC)를 사용한다. LDC 메시지는 기존의 8개의 Loran 펄스 중 항법에 사용하지 않는 3-8번째 펄스의 전송시각을 변조하여 송출하는 Eurofix 방식과 9번째 추가 펄스를 이용해 데이터를 변조하는 9^th 펄스 방식으로 변조될 수 있다. 본 논문에서는 eLoran 송신국에서 송출하는 LDC 메시지의 변조방법에 따른 수신 성능을 분석한다. 인천에서 운영 중인 eLoran 시험 송신국에서 9^th 펄스 변조방법과 Eurofix 변조방법으로 동시에 LDC 메시지를 송출할 수 있도록 설정하고, 인천과 평택의 eLoran 보정기준국의 데이터베이스 내 저장된 LDC 메시지를 분석해 변조방법에 따른 LDC 메시지 수신률을 분석한다. 또한 항로표지 관리선 인성 1호를 이용해 인천항 인근에서 실제 사용자의 LDC 메시지 수신률을 분석하였다. 본 연구결과는 eLoran 시범서비스 이후 본격적인 서비스 과정에서 중요하게 활용될 것으로 기대된다.

최근 유럽연합은 고정밀 위치정보를 갈리레오 항법시스템을 통해 제공할 계획임을 밝힌 바 있으며, 가까운 일본은 QZSS 지역 위성항법시스템을 통해 자국 영토에 센티미터급 위치정보 서비스를 실시하고 있다. 우리나라 대한민국은 2020년 4월부터 지상 통신 또는 방송망을 이용하여 센티미터 정확도의 위치정보를 해상에 제공할 수 있는 기술 개발을 시작하였다. 본 논문은 현재 진행되고 있는 해당 기술개발과제, '지상기반 센티미터급 해양 정밀 PNT 기술개발'의 연구현황과 함께 연구개발의 배경과 기술개발 동향에 대해 살펴본다. 그리고 마지막으로 고정밀 위치정보 서비스의 미래 모습에 대해 전망한다.

우리나라 R-Mode(Ranging Mode) 항법시스템은 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)에서 요구하는 항구 입출항용 항법 요구성능(정밀도 10m)을 만족하도록 개발을 진행하고 있다. R-Mode 항법시스템은 위성국 송출을 기반으로 하는 GPS와 달리 지상국 송출을 기반으로 한다. 또한 신호가 세기가 높아서 의도적 전파간섭이 어려우므로 국제해사기구가 요구하는 강인한 PNT(Resilient PNT) 시스템에 적합한 것으로 평가받고 있다. 이러한 요구조건과 기회신호(SoOp, Signal of Opportunity)의 국내 환경에 맞추어 중파(MF, Middle Frequency) 및 초단파(VHF, Very High Frequency)를 이용하는 항법시스템을 개발하고 있다. 해양수산부의 지원으로 2020년에 착수하여 4국의 중파 R-Mode 송신국과 3국의 초단파 VDES R-Mode 송신국 구축을 진행하고 있다. 항법 성능을 확보하기 위하여 R-Mode 보정시스템과 R-Mode 감시시스템을 구축하였다. 해양에서 R-Mode 항법시스템의 성능을 검증하기 위하여 중파 R-Mode 수신기, VDES R-Mode 수신기 및 이를 포함하는 통합항법수신기를 함께 개발하고 있다. 항법 송신기 및 수신기의 성능 검증을 위한 테스트베드는 기존의 지상파 항법(eLoran) 서비스 영역, 중파 R-Mode 서비스 영역 및 주요 항만 등을 고려하여 충청남도 서산시 대산항 지역으로 선정하였다. 보정국 및 감시국을 포함하는 테스트베드 기지국은 대산항에 설치하여 운영을 시작하였다. 테스트베드 실해역 시험을 통한 성능 검증은 2023년 상반기에 진행될 계획이다.

해양 4차 산업 도래에 맞춰 기존 항로표지 역할에 ICT 기술을 융합하여 표준화된 디지털 해양 정보 서비스가 요구되고 있으며, 신항행 안전과 시설 관리 효율성을 추구하는 차세대 디지털 항로표지 기술 개발이 추진되고 있다. 본 논문에서는 실시간 해양 정보 제공을 위한 중형 항로표지 형상 연구를 수행하였다. 스마트항로표지 설계시 주안점을 정리하고, 설계 주안점을 바탕으로 4가지의 형상(안)을 제시하였다. 제시한 형상(안)에 대하여 평가를 수행하고 개선사항을 도출하여 형상(안)을 선정하였다. 본 논문에서 제시한 표체 형상을 바탕으로 스마트 항로표지 상세 설계와 정적동적 안정도 평가 및 수리모형을 수행하여 추후 타당성 검증을 수행할 예정이다.

본 논문에서는 시정계에 비해서 낮은 가격으로 개발이 가능한 카메라 시스템과 촬영한 사진으로 해무 강도를 측정하는 방안을 제안한다. 항로표지에 부착이 가능하고 360도 촬영이 가능한 카메라 시스템 구현 내용을 설명하고 해무의 강도를 측정하기 위해 안개 모델과 Dark Channel Prior(DCP)를 이용해 해무 강도를 측정하는 알고리즘을 개발하였다.

2차 전지는 충방전이 용이하여 적용분야가 급격히 늘어 나고 있으며 대표적으로 납축 배터리를 기반으로 장비등이 제작 사용 되고 있다. 기술의 발전으로 리튬 계열의 2차 전지가 출시 되면서 자동차, 드론등에서 사용되고 있으나 기존 장비와의 전압차등이 존재하여 기존 장비에 적용하기에는 어려움이 있다. 이러한 문제를 모듈 개념을 도입하여 단위 모듈을 기존 납축 전지의 전압에 준하여 구성하고 전류를 최대한 구성하는 방식으로 구성하면 기존 장비 및 신규 장비에 적용이 가능한 방법을 찾을 수 있다.

최근 항로표지는 기본 업무를 위한 등명기의 구동과 해상 환경 정보 수집 및 데이터 전송 기능들의 확장을 통해 다양한 임무를 수행하기 위한 스마트 장비로써 진화하고 있다. 그래서 항로표지를 운영하기 위한 전력량의 요구가 높아지고 있고, 동작 구동 시간을 확보하기 위해 다양한 해상 에너지원을 통해 발전하는 시스템을 고려하고 있다. 하지만 전원 공급 및 교체가 쉽지 않은 해상 환경에서 태양광, 파력 등의 한정적인 에너지원의 활용은 지속적인 스마트 항로표지의 동작에 한계가 존재한다. 그래서 해양 환경 상황에서도 한정된 에너지원을 활용하여 에너지 수집을 하고 이를 활용하여 다양한 환경 센싱, 정보 연산, 데이터 처리, 무선 정보 전송 등의 시스템에 안정적으로 전력을 공급할 수 있는 방안이 필요하다. 본 논문에서는 해상 환경 적응 에너지 수집, 백업 전력운영, 항로표지 출력 에너지 재사용, 분산 전력관리 등을 포함한 차세대 스마트 항로표지 전원 시스템 구성 방안에 대해서 제안한다.

항로 표지 수집정보의 관리에 있어서 데이터의 품질을 높이고 진단하는 것은 중요하다. 본 연구에서는 디지털 항로표지에서 수집되는 정보의 품질을 향상시키기고 진단하기 위해 다양한 데이터 알고리즘을 비교 분석하였으며, 공정능력지수를 이용하여 데이터 품질진단지수를 개발하였다.

다양한 소스로부터 수집되고 연동되는 데이터를 모델링하는 기술로 그래프 데이터베이스를 활용한 분석 기법이 각광받고 있다. 이 연구에서는 항로표지에서 관측되는 상태 및 주변 정보를 모델링하고, 고장진단 및 예측에 적용할 수 있는 기계학습 기법을 소개한다.

위치기반 등부표 관리 기술 개발 연구는 AIS 또는 RTU가 설치된 등부표에 대한 이탈 위험 인지, 항해안전 사고 예방 등 안전대책 강화를 위해 연구하는 것이다. 등부표는 조류, 바람 등 외력에 의해 이출거리가 발생하여 선회반경이 형성되고 이러한 외력으로 인하여 유실, 위치이동 등이 발생할 수 있고 선박추돌 등 항해안전 사고도 발생할 수 있다. 이러한 등부표 사고는 물적 피해비용과 더불어 기능 정지 등으로 인하여 이용자의 안전운항에 대한 심리적 부담감 또는 위험감수 등의 추가적인 행정소요 비용이 발생할 수 있다. 또한 선박추돌 의심 사고 발생시 가해 선박 확인은 현 관리운영시스템상 등부표 및 선박항적을 확인할 수 있는 기능이 없어 대부분의 관리자들은 해경 및 VTS센터에 의뢰하여 식별 해야한다. 이와같이 등부표 사고가 발생하면 항해안전 위험, 행정소요 비용 발생 등 관리자 및 이용자들에게 많은 불편을 초래한다. 따라서 등부표가 고시된 위치에 정위치 여부를 모니터링할 수 있는 안전반경 정보와 선박추돌사고 예방 및 사고발생시 등부표 항적과 선박항적을 확인할 수 있는 기능 등 등부표 위치를 기반으로하는 체계적인 관리가 필요하여 관리 기술 개발 연구를 하였다.

미래환경에 부합하는 스마트 항로표지는 다양한 정보를 생성하고, 다양한 방식으로 제공될 것이다. 해양 이용자에게 적절한 서비스제공을 위해 관리자는 언제든지 항로표지를 확인하고, 원하는 형식으로 자료를 확인할 수 있어야 한다. 또한 미래의 항로표지가 적절히 관리되기 위해서는 항로표지사고의 원인을 파악하고, 재발 방지를 위해 노력해야 할 것이다. 이를 본 연구에서는 항로표지사고에 대하여 원인 7종과 사고종류를 11종으로 구분하여 제시하였다.

해상환경에 설치된 유·무인 표지는 관리 목적으로 정기적인 광학검사를 수행한다. 접근하기 용이한 위치에 설치된 표지의 경우 측정장비를 사용하여 검사를 수행할 수 있지만, 접근하기 힘든 해상에 설치된 표지는 측정선을 활용하여 검사를 수행한다. 측정선을 활용한 측정방법은 예산문제와 측정품질에 영향을 줄 수 있기 때문에 변화가 필요한 실정이다. 본 논문에서는 드론을 활용하여 유·무인 표지의 광도를 보다 쉽게 측정할 수 있는 방법을 연구한 내용이다.

43차 산업혁명이 도래함에 따라 해운분야에도 자동화 및 무인화 기술을 접목한 안정성과 효율성을 향상시키기 위한 기술개발이 진행중이다. 그중 선박의 신속하고 안전한 이/접안을 돕도록 고안된 자동계류시스템은 선박의 식별 정보와 융합센서로부터 다양한 정보를 수집해 인력의 개입이 최소화하거나 무인화할 수 있으며, 이는 계류 라인을 이용한 기존 방법 대비 발생하는 위험 요소를 줄이고 효율적인 도선 지원이 가능하게 한다. 본 연구팀은 기초단계 연구로서 자율 운항 선박 구현을 위한 자동 계류 시스템 개념 설계를 제시한다. 연구내용은 크게 자동 계류시스템의 하드웨어 설계, 제어 및 운용 프로세스 설계, 선체 계측 기술 개발, 운동변위/계류력 산정 수치모델 개발, 항만 내 운영환경 및 시나리오 분석으로 분류할 수 있으며 본 발표에서는 연구현황과 추후 진행 방향에 대해 다루도록 한다.

선박의 접/이안 및 협수로 운항은 사고 위험성이 가장 높은 과정 중에 하나로, 많은 이해관계자들의 협업으로 진행된다. 하지만 날로 복잡해져가는 연안 지역에서, 접/이안 및 협수로 운항에서 가장 필요한 정보인 이웃 지형과의 거리 및 주변 선박과의 거리 정보 등을 대부분 목측에 의존하고 있어 이해관계자들 간의 정보 차이 또는 부주의로 인해 사고 위험성이 높아지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 객체 인식 및 센서 융합 기반의 3차원 어라운드 뷰 도선지원 시스템을 개발하고자 하고 총 5년의 개발 계획에서 2차년도까지의 개발 내용을 소개하고자 한다..

스마트 해상물류 통합 프로세스 자동화 및 간소화 기술 설계를 위해 해운-항만-내륙 물류의 다양한 서비스와의 연계 데이터 관리패턴을 설계하고, 디지털 문서 수용 및 데이터 교환을 위한 상호 운용성 보완 기술 설계, 프로세스 기반 거래검증 알고리즘 개발 및 데이터교환 트랜잭션 자동화 기술 개발을 통해 해상물류 통합 프로세스 설계 프로토타입을 구현하고자 한다.

기관실 선원들의 안전관리를 위해 영상기반 쓰러짐, 안전보호구 착용, 화재감지를 실시간 모니터링하여 사고방지 및 신속한 사고 대응을 할 수 있는 인공지능 모델을 개발하는 연구이다.

컨테이너선에서 스위치보드와 리퍼컨테이너의화재 발생 전과 후를 CCTV 및 열화상카메라, 추가센서류로 상시 모니터링하여, 화재 전 이상감지와 화재 후 불꽃, 연기 등의 화재 종류를 선내 알림하여 즉시 조치할 수 있도록 효율적인 화물관리시스템을 설계하고, 정확도 높은 화재 감지를 목적으로 데이터 학습을 위한 영상 및 전류 데이터 수집과 실제 컨테이너 스위치보드 및 리퍼컨테이너 레이아웃을 모사한 Testbed를 구축하였습니다.

국제해사기구(IMO)에서는 현재 자율운항선박의 자율 수준을 4단계로 잠정 구분하고 있으며, 자율수준 2 이상의 선박은 원격제어가 가능함을 가정하고 있다. 본 연구에서는 자율운항선박을 운용하게 될 육상원격제어사의 등급을 책임육상원격제어사(Senior SRCO), 육상원격제어사(SRCO)로 구분하고 각 등급별 역할과 자격 요구사항 및 그에 따른 교육 필요 항목을 도출하였다. 아울러 육상원격제어센터의 조직 운영 방안을 검토하고 그에 따른 업무수행 절차와 제어 범위를 도출하였다.

4차 산업혁명 기반의 자율화, 무인화 등 선박기술의 새로운 패러다임이 지속적으로 제시되고 있으며, 이는 자율운항선박울 둘러싼 주변 환경에도 큰 영향을 미칠 것으로 예상되고 있다. 이 중 항만 및 연안 수역의 선박교통 안전 및 효율성의 확보와 해양환경 보호를 위하여 시행되고 있는 해상교통관제 서비스의 경우에도 자율운항선박의 출현에 대비한 사전 준비가 필요하다. 본 연구에서는 현행 해상교통관제업무 분석 및 현직 관제사를 대상으로 한 설문조사를 통하여 자율운항선박에 대한 관제업무 절차 마련을 위한 기초 연구를 수행하였다. 연구의결과로 무인 자율운항선박을 고려한 디지털 정보교환 체계 기반 해상교통관제 시스템에 대한 개념을 제시하였다.

자율운항선박은 선원의 운항 조작 없이 스스로 운항하는 선박을 의미하며 자율운항선박의 기술개발에 대해서 국내외로 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 기존의 선박교통관제에서는 관제사와 선박간의 VHF 교신을 통해 선박교통관제 운영 절차를 수행하였으나 자율운항선박 Level 3에 맞춰 관제사의 개입을 최소화한 디지털 기반의 선박교통관제 업무 수행이 요구되며 이에 자율운항선박을 대상으로하는 디지털 기반의 관제시스템의 선박교통관제 업무 수행에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 자율운항선박을 대상으로 하는 디지털 선박교통관제 업무 수행을 위한 시나리오를 제시하였다.

자율운항선박 육상원격제어사의 육상원격제어능력은 자율운항선박의 안전 운항 달성에 중요한 요소 중 하나이다. 특히 화재, 침수와 같은 비상상황은 긴밀한 대처를 필요로 하며, 선박에 자율화된 대응 시스템이 있다 하더라도 육상원격제어사의 비상상황 대응능력은 중요도가 높은 원격제어능력이라 할 수 있다. 하지만 육상원격제어사의 능력에 대한 연구는 대부분 선박조종능력에 편향된 경향을 보이며 선박조종 이외의 비상상황대처에 대한 연구는 부족하다. 이에 본 연구는 자율운항선박의 비상상황에 대한 육상원격제어사의 대처능력을 평가하기 위한 방법으로써 행동기반 비상대응능력 평가 모델을 개념화하여 제시하였다.

디지털트윈 기술은 실제의 공간과 사물을 디지털상에 복제함으로써 사용자의 최적 운영을 위한 시뮬레이션과 최적화, 모니터링을 제공한다. 4차 산업혁명이 진행됨에 따라 해상물류 분야에서도 자율주행 선박과 관련한 사물인터넷, 빅데이터, 혼합현실(MR) 등 여러 첨단기술의 적용이 검토되고 있다. 또한 자율운항선박이 도입됨에 따라 선원의 업무가 자동화되며 육상 지원의 비중이 늘어나며, 완전 자율운항선박의 경우 선박의 모든 제어가 육상에서 이루어지게 된다. 따라서 육상지원자가 선박을 모니터링하고 최적 운영하기 위해 선박의 디지털트윈 모델의 개발이 필요하다. 따라서 선박에 적용가능한 디지털트윈 아키텍처를 구성하고 이를 기반으로 클라우드 기반의 혼합현실 프로토타입 애플리케이션을 개발했다. 이를 통해 본 논문에서 제안한 디지털 트윈 아키텍처를 활용하여 선박의 디지털 트윈 시스템을 구현할 수 있음을 확인하였다.

선박의 전통적인 운항 패턴은 국제적인 기준과 본선의 선장 및 승조원의 역할 수행이 중심이 되지만 자율 운항 선박(Autonomous Ship)에서는 컴퓨터 기반의 시스템과 소프트웨어가 선박의 항해, 기관 정보를 수집하여 상화 인식과 지능형 항로 의사 결정 시스템의 판단에 따라 본선 자체 또는 육상에서의 원격 관제를 통하여 자율운항 모드가 실행이 되어야 한다.. 이 연구에서는 이러한 자율운항 선박의 모든 데이터의 수집과 정보 교환,를 위한 "디지털 브릿지" 플랫폼을 개발하고 시나리오에 기반한 자율운항에 대한 알고리즘을 연구 개발하였다.

전 세계적으로 자율운항선박 관련 연구가 활발히 수행되고 있으며, 자율운항선박 관련 개발 기술에 대한 시험평가 기술의 개발도 그 필요성이 부각되고 있다. 이와 같은 자율운항선박 관련 개발 기술에 대한 시험평가와 관련하여 현재 다부처사업으로 진행 중인 자율운항선박 기술개발사업에서는 자율운항선박에 탑재되는 장비 또는 알고리즘의 성능을 검증하기 위한 플랫폼으로 시뮬레이션 기반 테스트베드(Simulation-based testbed for autonomous ship, S-TAS)를 개발하고 있다. 본 연구에서는 시뮬레이션 기반 테스트베드의 활용을 위하여 자율운항시스템 구성요소 중 안전운항시스템과 경제운항시스템을 검증하기 위한 시뮬레이션 기반 시나리오 운용기능을 설계하였으며, 향후 개발되는 자율운항시스템을 위한 시나리오 운용 기술의 개발 및 연구를 수행할 예정이다.

선박 기관시스템이 효율적이고 안이정적인 운용을 위해서는 실시간 상태 모니터링 기반의 이상탐지, 고장진단 더 나아가 고장예측에 따른 대응조치를 할 수 있는 기술이 필요하며 이를 상태기반 유지관리(Condition Based Maintenance, CBM)이라 지칭한다. 해당 기술을 개발 및 확보하기 위해서는 가장 우선적으로 기관시스템에 대한 다양한 고장 데이터가 확보되어야 하며 이후, 확보된 데이터에 대한 특징추출 등 전처리 알고리즘, 고장 진단 및 예측 알고리즘 등을 개발하여야 한다. 본 연구에서는 선박 추진용 엔진 및 발전기 엔진에 대한 상태기반 유지관리 기술의 개발현황과 향후 지속적인 연구 추진방향을 소개하고자 한다.

자율운항선박의 관리 및 운영에 필요한 선대 자산관리플랫폼, 영상기반 선박 상태검사기술, 안전운항지원 6종 서비스에 대한 기술개발 논문이다.

자율운항선박의 안전한 운항을 위해서는 선박과 선박, 육상과 선박 간의 통신이 무척 중요하다. 또한 자율운항을 위하여 육상과 선박 간, 선박 내 시스템 간의 빈번한 통신 및 데이터 교환으로 인하여 사이버 공격에 취약해지기 때문에 이를 방어하기 위한 사이버보안 기술의 개발 역시 필요하였다. 이에 자율운항선박 기술 개발 사업 중 통신 기술 및 사이버보안 기술 개발 현황에 소개하고자 한다.

자율운항선박 원격제어시스템의 실증을 위하여 원격제어시스템 실증방법을 고안하였으며, 이는 크게, 원격추종테스트, 원격제어테스트, 원격조종테스트 세 가지 방법으로 구분하였다. 본 연구에서는 원격제어시스템 실증을 위하여 실습선 한나라호와 육상제어센터 내 원격제어시스템을 통신네트워크(LTE, VSAT)을 통해 테스트하였다. 실습선을 활용하여 연안항해(부산-여수-부산) 중 안전수역(다도해 해상국립공원 부근)에서 10°/10° 지그재그 및 20/°20° 지그재그 테스트를 시행하였다. 실증 결과에 따라 원격제어시스템 내 핵심모듈의 부분적 문제점을 식별하여 이를 해결하기 위한 방안을 제시하였다.

자율운한선박에 설치되는 침수 및 화재 센서들의 정보를 활용하면 위기대응 상황 판단 및 안전성 분석이 가능하다. 본 연구에서는 대상 선박에 설치된 센서 정보와 대상 선박의 시뮬레이션 해석정보를 활용하여 손상 및 화재로 인한 위기 상황을 자동으로 인지하고 승조원에게 대응과 안전에 관한 정보를 전시하여 제공하는 모듈을 개발하였다.

국내 연안선박의 경우 화물 선적, 고박 및 검수 과정을 관리하는 별도의 정보시스템을 운용하지 않고 있다. 부두에서 선박 하역업무를 더욱 효율적으로 실행하기 위한 정보시스템에 대한 요구에 부합하는 기능적 요소를 제시한다. 본 논문은 연안선박을 이용하는 해상 운송 화물에 대한 예약, 선내 배치, 고박 및 검수 과정을 관리하는 정보시스템에 대한 연구이다.

화물 선박의 전복사고가 매해 발생하고 있음에도 화물을 측정하지 않고 서류에 의존하는 방식으로 화물을 선적하고 있습니다. 우리는 사고의 원인을 사전에 차단할 수 있는 자동 계측 시스템을 연구하였습니다. 본 논문의 시스템은 LiDAR 센서를 이용하여 비규격 화물이 멈추지 않고 자동 계측되어 인력과 시간의 소요를 줄이고 산출된 체적과 3D 모델을 제공합니다. 게다가 화물 차량에 실린 화물을 내리지 않고도 화물의 체적을 산출할 수 있어 항만의 효율성을 향상할 수 있을 것으로 기대합니다.

기존 선박의 안전관리는 선박의 선원들에 의해 많은 부분이 결정되었다. 하지만 최근 위성통신 기술의 발전에 따라 선박에 있는 다양한 센서 데이터를 육상으로 전송할 수 있게 되어, 데이터 기반의 선박 안전관리에 대한 수요가 높아지고 있다. 본 연구에서는 선박에서 데이터 수집을 통해 어떻게 안전관리를 할 수 있는지 알아보겠다.

선박의 여러 시스템 중 데이터 통합플랫폼과 화물의 고박센서를 통합 이상치 탐지는 선박의 운항 지원 및 안전에 중요한 역할을 한다. 이 연구에서는 데이터 통합플랫폼과 화물의 고박센서 기반 시스템등의 이기종 통신 시스템의 신뢰성 검증을 위한 시뮬레이터를 개발하고 분석하였고, 관련 절차서를 연구하였다.

본 연구에서는 선박의 중요부품인 메인엔진에서 수집되는 센서 데이터를 사용하여 선박 메인엔진의 이상치를 탐지하는 시스템을 소개한다. 본 시스템의 특장점은 이상치 탐지 뿐만 아니라, 이상치의 센서별 기여도를 정량화 함으로써, 이상치 발생을 유형화 하고 추가적인 분석을 가능하게 해준다. 또한 웹 인터페이스 형태의 편리한 UI를 개발하여 사용자들이 보다 편리하게 이상치

최근 4차 산업혁명이 대두됨에 따라 빅데이터 시장의 지속적인 성장과 다양한 데이터 시각화 플랫폼이 개발되고 있다. 해양 산업에서도 선박, 다이버, 기상 API 등 다양한 해양 데이터를 통해 꾸준한 연구가 이루어지고 있으며 본 연구에서는 해양 데이터를 기반으로 데이터 분석 및 시각화를 통해 사용자에게 정보를 제공하는 플랫폼을 제시하고, 기하급수적으로 늘어날 빅데이터를 효과적으로 분석하기 위해 데이터 분석 및 시각화 기법 연구의 필요성을 제시하였음.

기존 가상현실(Virtual reality) 콘텐츠는 제작인 완료된 상태로 제공되기 때문에 법 개정 및 교육 커리큘럼 변화에 능동적으로 대응하지 못한다. 따라서 VR 콘텐츠 제작시 편집이 가능한 툴과 편집된 VR 콘텐츠가 바로 실행되는 편집 도구를 구현한다면 훈련 내역의 변경이 지속적으로 발생되는 VR 콘텐츠에 대안책이 될 것이다. 따라서 이를 해결하기 위해 VR 콘텐츠의 주요 생성 및 생성된 시나리오의 세부 씬(Scene) 구성을 사용자가 직접 생성하는 편집 도구를 구현하고 VR 장치가 없는 운용 환경에서도 실행이 가능 하도록 Web 기반의 편집 도구를 개발하여 VR 콘텐츠의 편집 및 실행 시 동시처리가 가능하도록 편집 도구를 개발하였다.

스마트 항만은 IoT, 빅데이타, AI, 블록체인 등의 디지털 기술을 바탕으로 구축된 항만을 말하며, 항만의 유일한 생존 수단으로서 시·공간 및 자원의 낭비를 최소화하는 항만을 말한다. 지속가능성(Sustainability)이란 '인간이 삶의 터전으로 삼는 환경과 생태계 또는 공공으로 이용하는 자원 따위를 계속해서 사용할 수 있는 환경적 또는 경제, 사회적 특성'을 말하는 것으로 생태계가 환경 파괴 없이 현재의 다양성과 생산성을 미래에도 유지할 수 있도록 하는 '미래 유지가능성'의 의미를 담고 있다. 4차 산업 혁명을 맞이하여 전 세계적으로 스마트 항만 구축과 지속가능성에 대한 관심과 실현이 활발하게 진행되고 있는 상황이다. 본 연구에서는 지속가능한 스마트 항만의 핵심요소인ESG(Enviornment, Social, Governance) 영역의 핵심 지표를 개발하고

해상운송분야 디지털 전환(Digital Transformation)이란 "해상운송 관련 기업이 새로운 비즈니스모델, 제품, 및 서비스를 창출하기 위하여 인공지능, 빅데이터, 사물인터넷, 블록체인, 클라우드 등의 디지털 기술을 활용함으로써 고객 및 시장의 파괴적 변화에 적응하거나 이를 추진하는 지속적인 프로세스"로 정의할 수 있다(장, 2021). 국내 항만물류분야에서 다양한 디지털 전환 기술이 적용되고, 사용되기 시작한 상황에서 구성원들의 적극적인 수용이 디지털 전환의 성공을 가져올 수 있다. 따라서 본 연구에서는 국내 항만물류분야의 디지털 전환에 대한 수용성을 알아보기 위하여

신규 해상교통수단을 통한 섬 접근 이동성 강화를 위해서는 해당 선박의 투입에 따른 객관적인 사업성에 대한 검토가 필요하다. 본 연구에서는 기존에 운영 중인 유사 해양레저선박 운영비와 운임기준을 근거로 하여 비용과 수입을 추정한 뒤, 이를 바탕으로 비용-편익 분석, 순현재가치, 내부수익률을 통해 사업 타당성을 실증적으로 분석하였다. 또한 최소 경제성 확보를 위한 요건을 파악하기 위하여 항목별로 민감도 분석을 수행하였다. 연구결과 신조선 도입을 가정하였을 때, B/C 비율이 1.042, NPV는 1.93억 원, IRR은 2.1%로 추정되어 수익성이 미약하게 확보되는 것으로 분석되었다.

항만 서비스 의미가 선박의 양적하뿐만 아니라 육로를 통해 반출입되는트레일러의 하역도 포함 디지털프랜스포메이션가속화에 따라 IoT, 빅데이타, 인공지능을 활용한 항만의 생산성 증대 방안으로 선박의 TAT뿐만 아니라 항만 반출입트럭TAT 감축의 중요성도 같이 높아지고 있음 컨테이너 이송 트럭의 TAT에 대한 정확한 측정과 TAT에 영향을 미치는 요인의 규명은 컨테이너 운송에 중요한 역할을 한다고 할 수 있음 따라서 본 연구의 목적은 IoT 기술로 수집된 빅데이터를 활용해 실질적인 차량 반출입시간을 분석한 새로운 항만 반출입차량 TAT 데이터와 기후, 부두 실적, 기항 선박 사이즈, 시간대 등 다양한 항만물류빅데이터를이용하여 항만 반출입차량 TAT에 영향을 미치는 요인을 분석하고 나아가 항만물류빅데이터분석을 위한 빅데이터 수집 방법을 연구하는데 목적이 있음

중대재해 처벌 등에 관한 법률에 따라서 터미널 운영사는 재해예방에 필요한 인력 및 예산 등 안전보건 관리체계의 구축 운영과, 재해 발생 시 재발 방지 대책의 수립 및 이행이 필요하다. 자율주행 항만장비 도입에 따른 항만 시설 내 안전사고를 예방하고, 안전사고 발생시 기민하게 의사결정을 지원할 수 있도록 항만시설 안전관리시스템 연계 활용 방안에 대한 연구이다.

항만경관은 항만의 특징을 드러내는 매력적인 요소로서 항만재개발에 있어 중요한 요소가 되고있다. 최근에는 항만재개발사업에 있어 항만경관의 중요성을 인식하고 항만 고유의 특색을 살린 수변경관계획 수립을 통해 수변경관을 개선함으로서 사람들이 모이는 매력적인 항만으로 변모하고자 한다. 도심의 친수공간으로서 잠재력이 큰 부산남항은 다양한 수변공간계획 및 개발사업이 추진되고 있지만 관련 기존 항만개발사업은 기능성과 경제성에 초점이 맞추어져 있어 수변경관에 대한 고려가 매우 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 부산남항의 경관을 개선하고 매력적인 항만으로 변모하기 위한 수변경관계획 수립을 하기 위해 기초자료 수집을 목적으로 부산남항을 7개 지구로 구분하고 각 지구의 수변경관(색채, 랜드마크, 야간경관) 현황을 조사하였으며, 조사결과를 토대로 지구별 수변경관의 문제점을 분석하고 개선대책을 제시하였다.

거주공간은 외부 환경으로부터 거주자를 안전하게 보호하고 사람의 생존을 위한 기본적인 환경을 갖추어야 한다. 또한 사회적 소통과 활동, 그리고 보다 안전하고 쾌적한 생활(업무 등 목적 행위 포함)을 보장할 수 있어야 한다. 수중주거공간은 일반적인 거주환경과 다른 극한 환경이며, 입지에 따른 고립과 공간 활용의 제한이 있다. 따라서 수중주거공간의 거주성 확보를 위해 공간설계기술 및 관련 기준 개발이 필요하다. 수중 habitat 프로그램은 1962년부터 1977년까지 선진국 17개국이 총 65개 수중거주공간을 해저에 설치하고 운영한 것으로서 수중주거공간에 대한 많은 데이터를 축적하였다. 이 연구에서는 수중 habitat 프로그램의 사례를 분석하고, 특성을 도출하여 수중주거공간 계획에서 고려해야 할 요소를 정리하였다.

항로표지법은 항로표지를 설치하고 합리적이고 효율적으로 관리하여 해상교통의 안전을 도모하고, 선박 운항의 능률을 향상시키는데 이바지하는 것을 목적하며, 항로표지의 정의와 설치·관리 및 보호, 장비·용품 등의 연구·개발 및 검사 등을 법으로 규정하고 있다. 항로표지는 해상교통의 중요한 인프라로 미래 해상환경 패러다임(MASS, AI Port, Digiral twin 등)에 대응이 가능한 스마트 항로표지로 전향하는 길목에 있다. 스마트 항로표지는 자가 고장진단 및 전원유지, 다중통신 기술 인터페이스를 제공하는 등 다목적 해양플랫폼, 전원관리시스템, 해양용다중통신 플랫폼 등을 국가 R&D를 통해 개발하고 있으며, 국내 해상 실증을 통한 글로벌 표준 제정 등의 과정을 거쳐 최종적으로는 기술이전을 통한 국내 관련 업체들의 해외진출까지를 목표로 하고 있어 기존 항로표지법을 개발될 스마트 항로표지 적용 및 활용·확산을 위한 개선 방안 마련이 필요하다.

항해 안전 강화 및 자율운항선박 대응을 위하여 디지털 항로표지 요구가 증가하고 있다. 이에 따라 해양 상황 및 선박 맞춤의 디지털 항로표지 서비스 연구를 수행하였다. 선박 맞춤의 항로표지 생성을 위한 해양 상황 정보 및 선박 위치 정보 수집 방법과 서버와 단말간의 디지털 항로표지 정보 제공 방안이 요구된다. 이러한 요구에 따라 서비스 표준 및 부처의 시스템을 활용하여 서비스를 제공하는 방법에 대하여 검토하였다. 국립해양측위정보원에서는 GICOMS에서 제공하는 선박 및 항로표지 정보를 수집하고 있으며, 이 시스템과 연동하여 디지탈 항로표지를 생성을 수행할 수있다. 또한 서비스 제공을 위하여 AIS 및 S-100 기반의 서비스 제공 표준이 있으며, 이 표준을 활용하여 서비스 제공이 가능할 것이다. 본 논문에서는 서비스 제공을 위한 시스템을 제안하였으며, 실내 시험을 통하여 기능을 점검하였다. 추후 실외시험을 통하여 실제 시스템 구성 운영을 검증하며, GICOMS 연동의 가상 항로표지 방송 시스템을 구성하여 AIS 서비스 제공 방안에 대하여 검토할 예정이다.

해상환경에 설치된 광파표지는 정기적으로 광학특성 검사를 수행하지만, 사람이 접근하기 힘든 지역에 위치한 표지는 측정선을 활용하여 측정한다. 이러한 측정방법은 비용문제, 안전문제, 측정오차 등의 문제가 있어 새로운 측정방법이 필요한 상황이다. 또한, 항만배후광의 영향으로 인한 항로표지 시인성 저하 문제를 분석하기 위해 휘도계 장비를 사용하지만, 환경적 제약으로 정확한 측정과 분석이 어려운 상황이다. 본 논문은 항로표지와 항만배후광의 광휘도 분석을 위한 측정방법과 알고리즘 설계에 관한 내용이다.

해무는 해면에 인접한 층에서 수증기가 응결하여 대기 중에 부유하는 현상으로 기상학적으로 수평 가시거리가 1km이하 일때로 정의되며 해무로 인해 항공기 이착륙 지연, 교통사고, 운항 통제, 인명 피해 등 사회적, 경제적 피해를 유발하고 있다. 본 연구에서는 기존의 해무 발생, 탐지, 예측과 관련한 연구를 비교 분석하여 향후 연구개발의 방향을 제시하고자 한다. 해무 발생, 예측과 관련하여 연구개발이 진행되어 왔으나 해무의 특성상 규칙성이 약하고 고정적인 측정법이나 이를 다루기 위한 네트워크가 부족하여 예측하기가 어렵다. 특히, 국내에서는 국립해양조사원과 기상청에서 해무 탐지 및 예측에 관한 연구개발 및 서비스가 진행되고 있으나 현업화가 이루어지지 않거나 특정지점에 대한 정보만 제공되고 있는 한계가 있다. 따라서, CCTV영상, 인공위성 영상, 시정계, 기상자료, 수치모형을 통해 수집된 정보를 통합하여 예측할 수 있는 인공지능기반의 해무 탐지 및 예측 기술개발이 진행되어야 할 것이다.

본 연구에서는 속초해수욕장 행정복지센터 옥상, 울릉도에 설치된 X-band 레이더를 통해 실시간으로 해양환경을 계측, 해석한다. 이후 해석결과를 Client PC로 전송하는 것을 목표로 한다. 계측결과를 전자지도, 전자해도를 활용하여, GIS(공간정보시스템)에 오버레이하고, 웹사이트를 통해 실시간 자료를 공유하고 웹서버를 통해 정보를 표출한다. 현재 웹사이트 상에는 CCTV정보 및 해양환경정보가 표출되지만, 향후 Open API활용 등 다양한 응용연구를 수행할 예정이다.

본 눈문은 X-밴드 레이더 이미지를 이용한 표층해류 계측 비교 결과를 분석한다. 속초해수욕장에 설치된 선박용 X-밴드 레이더를 이용해 2022년 2월 기간 동안 표층해류 계측을 진행하였다. 국립해양조사원 해양 관측 부이의 자료를 기준으로 하여 계측 데이터 비교 및 분석을 통해 표층해류(유속) 계측 정확도를 입증했다.

2020년 AIS 자료와 해양용도구역 정보를 종합해 월별/해역별 주요 선박 통항로를 분석하고 우리나라 연안의 주요 선박 통항로 영역을 유효·비유효 구역으로 구분하여 향후 빅데이터 기반의 통합 항로 예측에 적용하는데 활용하고자 한다. 이 결과를 선박 해양사고정보, 해양에너지, 수산 등의 해양공간계획(MSP) 정보를 추가·분석할 예정이다. 나아가 국가어항을 중심으로 항만별 분석, 화물선·여객선·어선 중심의 선종별 분석 정보로 확대하여 빅데이터 기반의 항로 예측 기술의 입력자료로 활용할 예정이다.

'KS V 0054–단정용어' 는 '스포츠 및 오락용 단정' 의 용어에 대하여 규정하고 있다. '스포츠 및 오락용 단정'은 "플레저 보트" 라고 부르기도 한다. 특히, 단정(短_짧을 단, 艇_거룻배 정)은 소형선의 총칭으로 현재 국내에서는 소형 선박, 레저 보트, 플레저 보트, 레저 선박, 수상레저기구, 동력수상레저기구 등 용도 및 관계 법령에 따라 달리 정의하고 있다. 이에 일본식, 한자식 용어와 외래어가 혼용되어 사용되고 있는 플레저 보트(선체, 의장품, 범장 등)의 용어 표준화 방안을 제시 하고 또한 'KS V 0054–단정용어' 의 개정 방안을 제시 하고자 한다.

국내 '수상레저기구 안전검사 기준(해양경찰청 고시)' 의 고무보트 안전검사 기준을 국제 표준 및 관련 법령(ISO-6185, 미국 ABYC 단체표준, 미국해양경비청 USCG, 뉴질랜드 해양법 NZ Maritime Law)과 비교를 통해 안정성(stability) 확보를 위하여 개선 방안을 제시하고자 한다. 현행 '수상레저기구 안전검사 기준'의 고무보트는 승선정원 13인 이상 및 특정 항해 구역에 대해서만 복원성 조건을 요구하고 있어 13인승 이하의 고무보트는 안정성 조건이 전무한 실정이다. 특히, 국제 표준 및 관련 법령과는 약 38개의 검사항목에 누락 또는 미흡한 차이가 있으며, 이에 국내 기준과 국제 표준과의 비교 분석을 통해 개인의 최소 안전을 담보 할 수 있는 고무보트의 안전성 확보 방안을 마련하고자 한다.

최근 미국에서는 민간 우주개발업체인 스페이스 x가 스타링크 사업을 통해 2031년까지 저궤도 위성 42000개를 띄울 계획을 발표하였으며, 현재까지는 900여개의 위성을 발사하였다. 구체적으로는 Ku 대역과 ka 대역을 갖는 위성을 운용할 계획이며 광대역 신호의 전송을 위해 V 대역을 갖는 7518개 위성을 고도 340 km에 발사할 계획이다. 따라서, 원양에서도 무선통신이 가능하게 되며, 저궤도 위성을 이용한 다양한 솔루션이 제공될 계획이다. 본 연구에서는 디지털 통신 시스템과 모터 제어 시스템을 FPGA 칩 내부에 구현하여 이를 선박무선 통신 시스템에 적용하고자 한다.

국내 자동차운반선 운영 선사 중 일부 선사에서 컴퓨터에 설치하여 실행되는 선적계획시스템을 도입하여 운영 중이며, 대다수 선사는 Excel 등의 문서로 선적계획을 수행 중이다. 자동차운반선 대상 화물 선적계획 과정을 다수 사용자가 더 효율적으로 계획시스템을 활용할 수 있도록 웹서비스 기술을 활용한 연구이다.

자율운항선박기술의 상용화를 위하여 개발되는 요소 및 통합기술의 성능시험과 실증은 필수적이며, 이를 위한 테스트베드 개발이 병행되어야 한다. 현재 국내에서는 자율운항선박 기술개발사업을 통해서 개발되는 기술의 성능검증을 위하여 울산시 고늘지구 인근에 성능실증센터가 구축되고 있으며, 성능실증센터는 시뮬레이션 기반 테스트베드를 비롯한 육상테스트베드와 시험해역과 시험선을 포함한 해상테스트베드로 구성된다. 해상테스트베드 시험선은 설계 단계에서부터 자율운항기술의 해상 실증 및 성능시험을 고려하여 건조되었으며, 본 논문을 통해 해상테스트베드 시험선의 기능과 구성요소에 대해 소개하고자 한다.

미래 선박시장을 주도하게 될 자율운항선박의 기술개발은 국·내외를 막론하고 활발히 진행되고 있다. 자율운항선박 기술 개발의 고도화와 단계적인 실증을 위해서 체계적인 성능시험은 필수적이며, 이를 위하여 시험해역을 포함한 육·해상 성능시험 인프라가 울산시 고늘지구 인근에 구축되고 있다. 시험해역의 안전관리와 시험선박을 지원하기 위하여 자율운항선박 성능실증센터에는 통합관제시스템이 구축되며 자율운항선박 기술 및 연계 기술의 개발과 연구에 활용될 수 있도록 기본설계를 통하여 요구사항을 반영하여 장비를 구성하였다.

전 세계적으로 자율운항선박 기술개발을 추진 중이며, 자율운항선박 핵심 기술뿐 아니라, 상용화의 기틀을 마련하는 평가·검증 관련한 연구도 활발히 수행되고 있다. 이에 따라 자율운항선박의 핵심 기술과 주요 장비의 성능검증을 위한 테스트베드의 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 국내외 자율운항선박 기술개발 현황과 자율운항선박의 시뮬레이션 기반 테스트베드가 갖춰야 할 요구사항을 분석하였으며, 자율운항선박의 특수성이 반영된 동역학 모델 기반의 조종 시뮬레이션 테스트베드에서의 성능검증을 위한 기능 분석 및 세분화를 통해 플랫폼 운영에 효과적인 기술들을 제안한다.

최근 자율운항기술개발이 활발하게 이루어짐에 따라 자율운항선 실증이 증가하고 있으며, 또한 자율운항선의 효율적 운용 특히 운항의 안전성을 위해 입출항 시기의 적절성 또한 중요해지고 있다. 이에 해상교통혼잡도를 예측하고자 하였고, AIS 빅데이터를 통해 선박별항적을 분석 및 분류하고자 하였다. 장기적 관점에서 PORT-MIS 선박입출항현황 데이터(호출번호, 입항일시, 출항일시, 전출항지, 차항지, 계선지)를 과거 AIS 빅데이터와 연결시켜 과거 항적 중 가장 가까운 항적을 찾고자 하였다. 그리고 당시 소요 시간을 반영하여 12개의 시간대별로 어느 시점에 어느 위치 구간에 선박들이 놓이게 될지 예측하였고, 특히 입출항 시기의 적절성에 핵심이 되는 13개로 모델링된 영역에 몇 개의 선박들이 항로를 지나는지에 따라 혼잡도(원활, 혼잡, 정체)를 구분하였다. 또한, 본 연구에서는 단기적 관점에서 실제 AIS가 수신된 후에도 유사한 항적을 검사해가며 혼잡도를 예측하고자 하였고, 이러한 장단기적 혼잡도 예측을 통해 미래 자율운항선입출항 지원 서비스의 안전과 그 적절성을 제공하고자 하였다.

자율운항선박 도입에 관한 논의가 국제해사기구에서 본격적으로 시작됨에 따라 자율운항선박 관련 기술개발이 세계적으로 활발하게 진행되고 있다. 그러나, 통신, 보안, 고장진단, 유지보수 등의 기술개발이 아직 미흡하여, 자율운항선박의 상용화까지는 많은 시간이 소요될 것으로 예상된다. 이러한 기술들은 문제가 발생할 경우 선박에 막대한 피해를 발생시킬 수 있으며, 특히, 연안을 항해하는 선박보다는 대양을 항해하는 선박에 더 치명적이기 때문이다. 본 연구에서는 대양항해 시 자율운항선박에 발생할 수 있는 문제들을 극복하기 위한 방안으로 여러 척의 선박을 하나의 그룹으로 묶어 항해하는 그룹항법시스템을 제안한다. 하나의 그룹은 한 척의 유인선박인 리더선박과 여러 척의 무인선박인 추종선박으로 구성되어 있으며, 항해하는 동안 일직선 형태를 유지한다. 리더선박은 출발지에서 목적지까지 미리 설정된 변침점을 따라 항해하며, 추종선박은 리더선박의 경로를 추종하여 항해한다. 선박의 침로를 제어하기 위한 타각 제어기는 선박에서 주로 사용되는 PD 제어기를 구현하여 사용하였다. 그룹항법시스템을 검증하기 위해 선박해양플랜트연구소에서 공개한 KVLCC2의 축소 모형인 L-7 모델을 사용하여 시뮬레이션을 진행하였다.

최근 인공지능 분야는 자율주행, 로봇 및 스마트 통신등 다양한 분야에 응용되고 있다. 현재의 인공지능 응용분야는 파이썬을 기반으로 한 tensor flow를 이용하는 소프트웨어 방식을 이용하고 있으며, 프로세서로는 PC의 그래픽 카드 내부에 존재하는 GPU (Graphics Processing Unit)를 이용하고 있다. 본 연구에서는 HDL (Hardware Description Language)을 이용하여 FPGA (Field Programmable Gate Array)를 기반으로 한 신경망 회로를 이용하여 인공지능 시스템을 구현하였으며, 본 논문에서는 FPGA기반 인공지능 시스템을 구현하기 위한 영상인식 시스템에 대해 발표하고자 한다.

선박의 운항 경로를 생성하기 위해 사용되는 경로 계획 방법 중, 그래프 기반 탐색 방식은 간결하고 최적해를 보장한다는 장점이 있어 널리 사용되고 있다. 그래프 기반 탐색 방식을 접안 경로 계획에 적용하는 경우, 추종 적합성을 필수적으로 고려 해야 한다. 그 이유는 접안 시 경로 이탈은 접안 시설과의 충돌로 이어질 수 있으므로, 경로의 이탈이 최소화하는 결과를 생성하는 것이 필요하다. 하지만 그래프 탐색 기반 접안 경로 계획의 기존 연구는 접안 시설 직전의 변침이 많은 결과를 생성하기 때문에 실제 운항 환경에 적용하는데 위험이 존재한다. 따라서 본 논문에서는 경로 추종에 적합한 비용 함수를 개발하고, 이를 적용한 3D A* 알고리즘을 제안한다. 또, 실제 운항 환경에 대한 적합성을 평가하기 위해서 유인 운항으로 수집한 데이터의 항적과 알고리즘의 경로 생성 결과를 비교한다.

Autonomous decision-making is key to safe and efficient marine autonomy, as global marine industry comprises over 90 percent of the world's cargo transportation. Challenges of the real-world validation in the aquatic domain limits the wide-spread of ASVs despite their promising societal impacts. We propose and demonstrate the real-world validation platform and comprehensive algorithm steps. Such a framework will serve as a more explainable and reliable decision-making system of ASVs as well as autonomous vehicles in other domains.

전자 해도 정보 시스템(ECDIS: Electronic Chart and Display Infomation System)에서 항로의 기준선에서 선박이 떨어져 있는 거리인 항로 이탈 거리(XTD: Cross Track Distance)를 구하기 위해서는 선박이 변침점 간의 몇 번째 경로에 있는지 판단해야 한다. 본 논문에서는 변침점 간 경로상의 순서를 파악하기 위하여 기존의 알고리즘과 수학적으로 같으며 계산량을 줄이는 새로운 접근법을 제시하였다. 그 결과로 기존보다 삼각함수 호출 수를 75%로 줄였다.

4차 산업혁명 기술의 발전으로 인하여 다양한 분야에서의 스마트화가 가속화되고 있다. 해운물류 산업 역시 선진국들을 중심으로 디지털트윈, 사물인터넷, 인공지능 등 첨단 신기술을 접목한 스마트화를 추진 중이다. 국내에서도 변화하는 글로벌 해운물류 흐름에 맞추어 해양수산부를 중심으로 스마트 해운물류 체계 확산전략을 추진하고 있으며 이를 통해 해운물류 스마트화 기반을 조성하고 있다. 본 연구는 이러한 해운물류 스마트화 기반 조성에 따라 입출항, 접안, 상하역 등 변화하는 해운물류 프로세스에 대응하기 위하여 각 운영주체 간 커뮤니케이션의 중요성을 인지하고, 가상의 디지털트윈 환경에서 운영주체 간 의견을 교환할 수 있는 커뮤니케이션 도구의 개념을 제시하고자 한다. 또한, 이러한 커뮤니케이션 도구의 점진적인 개발을 위하여 아키텍처를 비롯한 소프트웨어 설계 모델을 도출하였다.

지구온난화에 따른 우리나라 주변 환경의 변화와 최근 중국 불법 어선의 연근해 어업 자원의 고갈 등으로 인해 우리나라 연근해 어족자원을 보호할 필요성이 증대되고 있으며, 지속 가능한 어업을 위해서는 어획물의 종류와 양을 정확히 파악하고 불법 어업에 대한 철저한 감시 및 관리가 필요하다. 이러한 시공간적으로 다양하게 변하는 생태 및 어장 환경 정보와 선박에 대한 정보를 통해 해양관측과 위성 원격탐사를 동시에 이용함으로써 근해와 원양 생물자원 실태를 관측하는 것이 가능하다. 본 연구에서는 NOAA-20 위성의 VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite) DNB (Day & Night Band) 영상을 기반으로 추정한 야간 불빛 자료를 활용하고자 한다. DNB 불빛 영상은 낮은 조도의 불빛을 감지하여 그 정보를 보여 준다. 야간 불빛 자료에 포함된 구름 부분을 마스킹하기 위해 NASA의 신규알고리즘이 적용된JPSS-JRR-CloudMask 기술을 이용하였다. 이번 연구에서는 구름의 영향이 없는 날짜를 선별한 후 AIS 정보에서 어선의 정보를 추출하여 검증 자료로 사용하였다. 실제 선박의 정보를 이용한 위성 불빛 자료의 검증을 통해 위성자료의 신뢰성을 확보하고 향후 불빛과 선단 규모의 상관관계 분석 및 어선의 분포 경향 분석을 통하여 우리나라의 어장환경 분석에 활용 가능할 것으로 기대한다.

최근 자율 운항 선박에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히, MUNIN (Maritime Unmanned Navigation through Intelligence in Networks) 프로젝트를 계기로 자율 운항 선박에 대한 개발과 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 국제해사기구 IMO는 자율 운항 선박 시대에 대응하기 위해 자율 선박을 MASS (Maritime Autonomous Surface Ship)라 정의하고 선박 자율화 정도에 따라 4단계 등급을 제시하고 있다. 완전한 자율 운항 선박에 대한 요구조건을 만족하기 위해서는 항로 결정과 제어기술이 필수적이다. 본 연구에서는 여러 가지 기술 중 선박의 최적경로를 생성하는 기법을 다룬다. 기존에 최적항로를 생성하기 위한 방법으로는 A^*, Dijkstra와 같은 알고리즘들이 주로 사용되었다. 그러나 이와 같은 알고리즘은 섬이나 육지에 대한 충돌 회피는 고려하고 있지만 수심 및 연안 선박에 대한 규정들은 고려하지 않고 있어 실제로 적용하기에는 한계점이 있다. 따라서 본 연구에서는 안전을 위해 선박의 선저 여유 수심과, 해도에 규정되어 있는 선박 운항에 대한 여러 규정들을 반영하여 최적 항로를 생성하고자 한다. 최적 항로를 생성하기 위한 알고리즘으로는 강화학습 기반의 Q-learning 알고리즘을 적용하였다.

현재 선박의 항로계획은 항해사들의 항해지식과 경험을 바탕으로 이루어지고 있다. 하지만 자율운항선박의 등장으로 항로계획의 자동화에 대한 연구가 학계와 산업계에 관심이 높다. 본 연구에서는 AIS 데이터를 활용하여 선박의 항로계획을 자동으로 생성하기 위해 격자기반의 최단경로 알고리즘을 활용하였다. 이는 자율운항선박의 항로계획 생성에 있어 안전성과 효율성을 향상시킬 수 있다.

항로표지 배치의 적합성 평가 및 검증에 활용하기 위해 기계학습 (Machine Learning)을 통해 대표항적선을 결정한다. 이 연구에서는 대표항적선과 항로표지와의 최근접 거리를 계산하고 시인가능 거리 및 거리율 등을 통해 항로표지의 배치 적합성을 평가하고 검증한다.

선교 상황 인식 시스템을 개발하기 위한 합성곱 신경망 기반의 인공지능카메라를 개발한다. 부이 등의 항로표지를 포함한 컨테이너선, 유조선, 자동차 운반선 등 선박 종류 구분이 가능하도록 YOLO5를 이용하여 학습을 수행하고 그 결과를 보인다.

해상풍력발전단지 환경평가를 위한 조류충돌저감장치를 개발하기 위하여, 천연기념물 조류를 구부할 수 있는 인공지능 카메라를 개발한다. 보호해야 할 조류를 90프로 이상 정확하게 구분하기 위한 계층구조 라벨링 방법을 고안하고 YOLO5 모델을 사용하여 학습을 수행하고, 그 결과를 보인다.

Gas Combustion Unit (GCU) onboard liquefied natural gas carriers handles boil-off to stabilize tank pressure. There are many factors for LNG cargo operators to take into consideration to determine whether to use GCU or not. Gas consumption of main engine and re-liquefied gas through the Partial Re-Liquefaction System (PRS) are good examples of these factors. Human gas operators have decided the operation so far. In this paper, some deep learning neural network models were developed to provide human gas operators with a decision support system. The models consider various factors specially into GCU operation. A deep learning model with Sigmoid activation functions in input layer and hidden layers made the best performance among eight different deep learning models.

근래에 들어, ICT (Information and Communication Technologies) 기술을 비롯한 첨단 디지털 기술의 발전으로, 선박/해양 산업에서 운용되는 시스템들은 더욱 복잡하고 다양해지는 경향을 보이고 있으며, 첨단 시스템 운용의 증가는 기존에 경험하지 못한 새로운 위험에 대한 불안과 함께 더욱 체계적인 방식으로 이러한 위험을 분석 및 제어할 수 있도록 하기 위한 발전된 위험도평가 방법론 적용의 필요성을 야기하고 있다. 이 논문에서는 첨단 디지털 기술이 적용되는 자율운항선박에 대한 위험도평가 절차 및 방법론과 정성적 위험도평가(Qualitative Risk Assessment) 적용 사례를 소개하고자 한다. 자율운항선박의 정성적 위험도평가를 위하여 자율운항 시스템들이 탑재된 자율화 등급 3 수준의 가상 자율운항선박을 선정하고, 기존 유인선박의 운용에 필요한 다양한 기능들과 자율운항선박 운용에 필요한 기능들을 식별하여 비교분석 하였다. 또한, 자율운항선박의 운용에 필요한 다양한 기능들의 실패로 인하여 발생 가능한 위험시나리오들을 식별하고, 식별된 위험시나리오를 바탕으로 자율운항선박의 운용 안전성 향상을 위하여 추가 고려되어야 할 안전조치들을 식별하였다. 본 연구 결과는, 이후 연구 수행 계획인 자율운항선박에 대한 정량적 위험도평가 (Quantitative Risk Assessment) 방법론 개발을 위한 자료로 활용될 예정이다.

최근 인공지능 분야는 자율주행, 로봇 및 스마트 통신등 다양한 분야에 응용되고 있다. 현재의 인공지능 응용분야는 파이썬을 기반으로 한 tensor flow를 이용하는 소프트웨어 방식을 이용하고 있으며, 프로세서로는 PC의 그래픽 카드 내부에 존재하는 GPU (Graphics Processing Unit)를 이용하고 있다. 그러나 GPU 기반의 소프트웨어 방식은 하드웨어를 변경할 수 없다는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점으로 인해 높은 수준의 판단이나 작업을 요구하는 경우에는 이에 적합한 높은 사양의 GPU가 필요하며, 이러한 경우에는 인공지능 작업을 처리하는 그래픽 카드로 교체해야 한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 HDL (Hardware Description Language)을 이용하여 반도체 내부의 회로를 변경할 수 있는 FPGA (Field Programmable Gate Array)를 기반으로 한 신경망 회로를 이용하여 합성곱 신경망 기반의 인공지능 시스템을 구현하고자 한다.

최근 미국에서는 민간 우주개발업체인 스페이스 x가 스타링크 사업을 통해 저궤도 위성을 발사할 계획이며, 현재까지는 900여개의 위성을 발사하였다. 구체적으로는 Ku 대역과 ka 대역을 갖는 위성을 운용할 계획이며 광대역 신호의 전송을 위해 V 대역을 갖는 7518개 위성을 고도 340 km에 발사할 계획이다. 따라서, 운항중인 선박에서도 저궤도 위성을 통한 무선통신이 가능하게 되며, 다양한 솔루션이 제공될 계획이다. 본 연구에서는 3차원 결합구조를 가지는 코프레너 선로 구조에 대한 RF 특성을 연구하였으며, 이를 통해 완전집적형 해양무선통신 반도체 SoC (System on Chip)를 구현하기 위한 RF소자의 개발가능성을 검토하였다.

선박에 IT/OT가 도입되면서 사이버 위협이 증가하고 있습니다. 선박에서의 사이버 리스크 관리를 위해 현존하는 선박 내 사이버자산을 식별하고, 노출된 사이버 위협을 인지하고, 사이버 리스크 평가를 통한 대응방안을 이론적, 사례적으로 분석한 내용을 공유합니다.

스마트쉽 솔루션 SEES는 선박의 정보를 육상으로 전달하며, 실제 적용된 프로젝트 사례를 보며 무선통신망에서 생기는 지연에 대한 문제를 연구하고자 한다.

IMO는 해상사이버보안 관리기준을 제정하여 2021년부터 ISM code에 따른 선박안전관리 지침 상 사이버보안 관리방안의 반영을 권고하였다. 이에 따라 선박에 대한 사이버보안 관리지침 또는 계획서 등이 선박회사별로 개발되어 적용되어 오고 있으나 명확한 법적 근거 및 표준이 부재하여 선박회사별 차이가 발생하고 있다. 본 연구는 국내 선사들의 사이버보안 계획서를 BIMCO, NIST 등의 Guideline과 Framework 기반으로 비교하여 선사별 사이버보안 대응을 위한 선내조직 및 역할과 책임, 비상 시 대응방안을 비교하였다. 비교 결과를 기반으로 차이점과 개선점 식별을 통해 실효성 있는 사이버보안계획서 수립 및 대응조직 구성 방안제시를 연구목적으로 설정하여 수행하였다.

스마트선박 및 자율운항선박에 탑재될 선박 네트워크 보안장비에 대한 모의 공격 방법 및 정보통신망 보안진단 절차에 관하여 이해한다. 선박사이버보안 침해시험을 통하여 보안사고 예방을 통한 선박의 운항 안전성을 확보 하고자 합니다.