• 수산해양기술연구
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• 제59권1호
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• pp.44-54
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• 2023

In this study, the second-order Nomoto's nonlinear expansion model was implemented as a Tagaki-Sugeno fuzzy model based on the heading angular velocity to design the automatic steering system of a ship considering nonlinear elements. A Tagaki-Sugeno fuzzy PID controller was designed using the applied fuzzy membership functions from the Tagaki-Sugeno fuzzy model. The linear models and fuzzy membership functions of each operating point of a given nonlinear expansion model were simultaneously tuned using a genetic algorithm. It was confirmed that the implemented Tagaki-Sugeno fuzzy model could accurately describe the given nonlinear expansion model through the Zig-Zag experiment. The optimal parameters of the sub-PID controller for each operating point of the Tagaki-Sugeno fuzzy model were searched using a genetic algorithm. The evaluation function for searching the optimal parameters considered the route extension due to course deviation and the resistance component of the ship by steering. By adding a penalty function to the evaluation function, the performance of the automatic steering system of the ship could be evaluated to track the set course without overshooting when changing the course. It was confirmed that the sub-PID controller for each operating point followed the set course to minimize the evaluation function without overshoot when changing the course. The outputs of the tuned sub-PID controllers were combined in a weighted average method using the membership functions of the Tagaki-Sugeno fuzzy model. The proposed Tagaki-Sugeno fuzzy PID controller was applied to the second-order Nomoto's nonlinear expansion model. As a result of examining the transient response characteristics for the set course change, it was confirmed that the set course tracking was satisfactorily performed.

• 수산해양기술연구
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• 제60권1호
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• pp.71-79
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• 2024

In compliance with environmental regulations at sea and the introduction of unmanned autonomous ships, electric propulsion ships are garnering significant attention. Induction machines used as propulsion electric motor (PEM) have maintenance advantages, but speed control is very complicated and difficult. One of the most commonly used techniques for speed control is DTC (direct torque control). DTC is simple in the reference frame transformation and the stator flux calculation. Meanwhile, two-level and three-level voltage source inverters (VSI) are predominantly used. The three-level VSI has more flexibility in voltage space vector selection compared to the two-level VSI. In this paper, speed is controlled using the DTC method based on the specifications of the PEM. The speed controller employs a PI controller with anti-windup functionality. In addition, the characteristics of the two-level VSI and three-level VSI are compared under identical conditions. It was confirmed through simulation that proper control of speed and torque has been achieved. In particular, the torque ripple was small and control was possible with a low DC voltage at low speed in the three-level VSI. The study confirmed that the application of DTC, using a three-level VSI, contributes to enhancing the system's response performance.

• 한국해양학회지:바다
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• 제29권1호
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• pp.56-76
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• 2024

동해에서 수행된 국내 최장기 수중글라이더 운용 및 연속 단면 관측 결과를 보고한다. 본 연구팀은 수중글라이더를 활용하여 2020년 9월 18일부터 12월 21일까지 총 95일 동안 국립수산과학원(NIFS) 정선 관측 106 라인에 거의 일치하는 37.9 °N 위도선을 따라 동경 129.1 °E ~ 131.5 °E 사이를 6회 왕복하는 국내 최초의 연속 물성 단면 관측을 성공리에 수행하였다. 본 수중글라이더는 2020년 9월 18일 129.1 °E 위치에서 투하되어 9월 19일부터 88일간의 비행 관측을 수행하였고, 2020년 12월 15일부터 6일간 129.2 °E 위치에서 위치 제어 유지(Virtual Mooring)후 회수되며 전체 운용을 마무리하였다. 표층부터 800 dbar 수심까지 톱니형태의 궤적을 그리면서 총 수평거리 2550 km를 비행하는 동안 글라이더의 경로 이탈은 RMS 거리 262 m를 벗어나지 않을 정도의 매우 안정적인 경로 추종 모드를 보여줬다. 비행 관측을 통해 획득한 총 12개의 고해상도 물성 횡단면 자료로부터 수온과 염분의 연속적인 변동이 보이는 아중규모 특성을 확인하였고, 국립수산과학원(NIFS)의 격월 선박 관측 자료와 비교함으로써 시공간 해상도 차이에 따른 뚜렷한 특성을 발견하였다. 첫째는 공간 해상도 차이에 따른 결과로 표층 전선역의 세기 및 이동, 수온약층 강화현상 등 아중규모 현상들이 글라이더 횡단면 자료에서만 뚜렷하게 관찰되었다. 이러한 아중규모 구조는 현행 선박 관측 자료의 정점 간격(25 km) 보다 작다는 특징이 있었는데, 동해 내 아중규모 구조의 이해를 위해서는 고해상도 관측이 필요함을 의미한다. 둘째는 시간 해상도 차이에 따른 결과로 글라이더 자료에서 추출한 평균 7일 간격의 수온과 염분 시계열이 대략 6주 주기를 갖는 월중변동(Intramonthly variation) 특성을 보인다는 것과 대략 1주 동안 급격한 관측치의 변동이 나타난다는 것을 확인하였다. 이는 격월 정선 관측 자료에는 확인되지 않는 특징이다. 따라서, 정선 관측해역의 물성 변동을 이해하기 위해서는 선박 관측과 비교하여 상대적으로 비용이 저렴하고 효율적인 글라이더 관측을 통한 보완이 필요하다고 여겨진다. 마지막으로 두 플랫폼 간 관측치의 편차를 확인하였는데, 이러한 편차의 요인을 공간 규모에 기초한 정점의 정의 및 시간 규모에 따른 변동성, 그리고 각 플랫폼의 CTD 측정 장비의 교정 관점에서 논하였다.

• 수산경영론집
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• 제37권1호
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• pp.121-142
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• 2006

EU는 당면과제인 과잉 어획능력을 해소하기 위해 공동어업정책하 어업구조정책의 하나로 '다년도지도프로그램(Multi Annual Guidance Programmes: MAGPs)'을 시행해 왔다. 지난 1983년부터 2002년까지 시행된 MAGP는 EU의 어업구조정책의 핵심 요소이다. 이러한MAGP는 최초 EU의 공공원조계획을 위한 체제의 하나로 입안되었으며, 그 목적은 어선 톤수와 마력수에 대한 각 회원국 어선의 능력을 동결하고자 하는 것이었다. 회원국들은 $4{\sim}5$년 주기로 각 국의 어선개발에 대한 정밀한 계획을 세워야하며, 어선의 용량(총톤수와 엔진출력)과 어획노력에 관한 목표들을 달성하도록 되어 있다. 이러한 감소 목표들은 독립된 과학적 조사결과에 따라 EU 위원회에 제안되고, 공동체 선박등록부에 의거 각국의 프로그램에 대한 적정 실현여부를 감시받고 있다. 또한 각 회원국들은 매년 4월 1일까지 EU위원회에 당해 MAGP의 실현에 대한 진도보고서를 제출하는 식으로 운영되어 왔다. 현재까지 4개의 MAGP가 시행되었다. 제1세대 MAGP(1983-1986년)는 회원국들에 강제적인 것은 아닌 관계로 별다른 성과가 없었으나, 공동체 어선들간의 어획능력 증가 경쟁에 대한 제어의 표현으로 의미가 있었다. 제2세대 MAGP(1987-1991년)에서는 처음으로 진출입 제어를 위한 매우 제한된 법규정이 만들어졌으며, 제3세대 MAGP(1992-1996년)에서는 공동체 어선 감소의 실제목표를 수여하는 첫 번째 계획이었다. 그리고 이 계획은 약 15%정도의 매 우 실질적인 어획능력 감소를 이루었다. 가장 최근에 끝난 4세대 MAGP(1997-2002)는 공동어업정책의 개혁 시간을 주기 위하여 1년 연장되었으며, 이 시스템은 만약 어선의 어획구성상 감소되는 어족자원의 비율이 낮으면 그 자원을 보호하고자 하는 것이었으나, 그 성과는 매우 낮았다. 이 4세대 계획의 또 다른 중요한 혁신은 회원국이 그들의 어선의 활동규제와 크기를 결합시키거나, 또는 전적으로 표본어선의 수익성 분석을 통해 어획능력을 제거하고자 하는 것이다. 그러나 이 역시 관리와 통제의 곤란으로 별 다른 성과를 거두지 못한 것으로 평가받고 있다. 그러나 많은 어려움과 제도상 불완전함에도 불구하고 MAGP는 일정한 효과를 거둔 것으로 보고되고 있다. 즉 어획능력은 지난 20년동안 전체적으로 25% 가량 감소하였으며, 특히 오래되고 비효율적인 어선에 대한 감척으로 어획능력 감소에 기여한 것으로 평가되고 있다. 이들 프로그램은 특히 보조금을 통해 어선의 제3국 영구이전과 낡고 비효율적인 어선의 신조를 가속화시킨 것으로 보고되고 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권7호
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• pp.597-606
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• 2020

무인수상정은 해상에서 원격 제어 또는 자율항해가 가능한 선박으로 미래 전투 환경에서 인명 손실을 최소화하면서도 전투력 우위를 확보할 수 있는 수단이다. 무인수상정 개발에 필요한 기술을 기획하기 위해서 관련 기술의 동향분석 및 유망기술 선정이 선행되어야 하나, 관련된 연구가 미흡하다. 본 연구의 목적은 무인수상정 관련 기술 동향을 정량적으로 분석하는 것으로, 토픽모델링을 이용하여 무인수상정 관련 세부기술을 도출하고, 유망/쇠퇴기술을 선정하였다. 분석 결과 유망기술로는 제어, 항법을 비롯하여 확인/검증, 자율수준, 임무 모듈, 활용 기술이, 쇠퇴기술로는 수중통신, 이미지 처리 기술이 선정되었다. 또한 기존 기술분류에 포함되지 않는 신기술 영역을 식별하였다. 여기에는 무인수상정 연구개발에 관련된 기술, 인공지능 기술, 유·무인체계와 협동 등 운용과 관련된 기술 그리고 진·회수 기술이 포함된다. 본 연구를 통해 파악된 기술 동향과 신기술 영역이 무인수상정과 관련된 핵심기술을 도출하고 연구개발 관련 정책 수립에 효과적으로 활용되기를 기대한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권2호
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• pp.253-258
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• 2016

선박 및 해양구조물에서의 생물학적 오손을 방지하기 위하여 나노크기의 $MnO_x-WO_3-TiO_2$ 분말을 졸겔법으로 합성하여 특성을 제어하였고, 입자의 결정과 미세구조 등 분체특성 평가를 실시하였다. 자기마모형 방오도료의 안료에 적용하기 위하여 수지에 첨가된 $TiO_2$계 나노분말 안료의 함량에 따른 표면특성 및 방오성능을 확인하였다. $TiO_2$계 안료의 분체특성으로 비표면적은 약 $90m^2/g$, 입자크기는 약 100 ~ 150 nm을 보였다. 텅스텐 산화물은 망간산화물과 티타늄산화물과 상관관계를 통해, 삼원계 분체가 분체특성 및 표면특성이 우수하였다. 망간산화물의 첨가는 독특한 산화환원 특성으로 인하여 방오성능을 증가시키고, 텅스텐 산화물은 안료의 분체특성을 향상시킴으로, 안료와 수지의 비율을 조절하여 분산성, 표면특성 및 방오성능을 제어하였다. 그 결과로, 분산성 및 표면특성에 있어서 1, 5 wt. % 안료가 첨가된 것이 일부 우수하였으나, 5개월 동안의 해상침지시험에서는 2 wt. % 함유된 시편이 높은 방오성능을 보여 해양구조물의 방오안료 적용가능성을 확인하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2002년도 추계공동학술대회논문집
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• pp.147-153
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• 2002

연안도시에서 인구증가와 산업활동으로 인해 연안과 강의 폐기물에 대한 효과적인 제어의 필요성이 점차 증가되어 왔다. 이렇듯 수역에서 처리되는 폐기물의 량은 급격히 증가하였고, 수질을 깨끗하게 유지하기 위해서 이를 지속적으로 추적하는 것은 필수적이다. 이 분야에서 수질과 관계된 조사와 연구는 계속 진행되었으나, 해저면에서 폐기물 처리의 조직적인 조사는 무시거나 경시되어왔다. 본 연구에서 양방향 음파탐사기로 얻은 이미지로부터 해안과 강의 바닥에서 페기물 분포의 상태를 조사하였다. 해저에서 양방향음파탐사기에 의해 전해지는 소리의 강도는 해저면에서 폐기물의 일반적인 분포와 특징을 알려주며, 선박의 좌우현 대하여 각각 22m~112m, 폭으로 44m~224m의 넓이를 예인선의 예인케이블에 의해 연결된 tow fish에서 변환기로부터 스캔된 이미지가 제공된다 모든 데이터는 DGPS에 의한 위치 정보와 함께 높은 칼라 해상도(1280 $\times$ 1024 픽셀)로 실시간으로 표시된다. 현장측정과 기록된 이미지의 분석으로 해저에 투기된 폐기물의 위치 및 분포를 나타낼 수 있었으며 나아가 투기폐기물들의 회수와 처리를 제어하는 시스템을 계획하기 위해 기초가 되는 데이터베이스 시스템을 구축할 수 있었다

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권3호
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• pp.202-208
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• 2017

최근 개발된 선박용 주기관은 추진효율 향상과 연료소비율 저감기술이 요구됨에 따라 과거에 비해 높은 비틀림진동 기진력 특성을 갖고 있다. 따라서 이를 제어하기 위해 기본적으로 엔진 선단에 점성 댐퍼나 점성-스프링댐퍼를 장착한다. 점성댐퍼의 경우 댐퍼 내부에 채워진 실리콘 오일이 탄성적인 연결이 없다고 가정하고 댐퍼설계를 하여 왔으나 고점도 실리콘 오일은 높은 점도에 따른 비틀림 강성이 존재할 뿐만 아니라 작동온도와 주파수에 따라 비선형적인 동특성을 갖는다. 본 논문에서는 고점도 실리콘 오일이 적용된 점성댐퍼의 동특성을 확인하고 해당 댐퍼가 장착된 축계의 비틀림진동 특성을 검토하였다. 이를 위해 점성댐퍼의 최적 동특성을 이론적으로 해석하는 방법을 검토하였고, 고점도 실리콘 오일로 채워진 점성댐퍼로 해당축계의 비틀림진동 제어를 하는 경우 댐퍼 작동온도 및 경년변화를 고려한 추진축계 최적 설계 방안에 대해서 검토하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.6-6
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• 2009

자동차 운반용 선박(PCTC) 건조 시, 자동차를 고정시키기 위해 약 5 만 여개의 Lashing Socket(6,700 Units PCTC 기준)이 소요되는데, 이때 사용되는 Lashing Socket 은 용도 및 형태에 따라 Hole Cup, Flush Cloverleaf Type Pot, Raised Cloverleaf Type Pot, D-Ring, Crinkle Bar 등으로 구분된다. 이와 같이 다양한 종류 중에서 Hole cup 타입이 전체 적용되는 Lashing Socket 의 약 80%에 이른다. 기존에 사용되고 있는 자동용접장치는 Hole Cup 이외에는 적용이 불가능하고, 자석을 이용하여 Hole Cup 의 상부에 위치시키는 방식이었기 때문에 경량화 및 다양한 종류 및 크기의 Lashing Socket 에 적용이 가능한 자동용접장비의 개발이 요구되었다. 본 연구에서는 두께가 다른 $\phi$140 Hole Cup 및 Flush Cloverleaf Type Pot, Raised Cloverleaf Type Pot 에 적용 가능하며, 분리형 용접캐리지와 Centering Template, Magnet Jig 로 구성된 연속 및 단속 용접이 가능한 자동용접장치를 연구 개발하였다. 이를 통해 종래 Hole Cup 전용 자동용접 캐리지의 문제점을 개선하여, 작업자가 Centering Template 과 Magnetic Jig 을 이용하여 캐리지를 Hole Cup 의 중앙에 위치시키기 용이하게 하였다. 이 같은 분리형 장치 구성을 통해 Hole Cup 중앙에 캐리지 고정 작업과 용접 작업을 분리함으로써 자동용접이 진행되는 도중에 여분의 Jig를 이용하여 다른 Hole Cup 에 용접 준비를 하여 연속적인 작업이 가능하도록 하였다. 본 연구는 종래의 Hole Cup 전용 자동용접 캐리지의 문제점을 개선한 분리형 용접 캐리지를 개발함으로써 아래와 같은 결과를 얻었다. 1. 용접 캐리지를 포함하여 각 부분별 분리를 통해 작업자가 1 회 이동 시 필요로 하는 중량을 감소시켜 장비의 이동 및 제어가 쉽다. 2. Magnetic Jig 를 Centering Template 에 결합하고, Template 의 Jig 를 Lashing Socket 에 결합함으로써 손쉽게 Lashing Socket 의 중심부를 찾을 수 있으므로 용접 캐리지의 정확한 센터 고정이 가능하다. 3. 엔코더에 의한 1 회전을 검출함으로써, 작업 종료 후, 어떤 위치에서나 작업 재개가 가능하며 원점 복귀 작업이 불필요하다. 또한 엔코더에 의한 거리 설정으로 용접 속도에 상관없이 동일한 거리만큼 오버랩 용접이 가능하다. 4 디지털 방식으로 용접 조건의 입력이 가능하고, 용접 조건을 D/B 화 함으로써 Control Panel 상에서의 자동 제어가 가능하다. 이를 통해 연속 용접 또는 단속 용접이 가능하므로 다양한 형태의 Lashing Socket 을 자동 용접할 수 있는 효과가 있다. 이상의 결과를 통해 본 장비가 Fig.2 의 3 가지 종류의 Lashing Socket 용접에 효과적인 장비임을 확인할 수 있었다.

• 수산해양기술연구
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• 제20권1호
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• pp.49-59
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• 1984

선박용 강판(KR Grade A-1, SWS41A, SWS41B)의 수중용접 최적화에 관한 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 국산 라임티타니아계 용접봉 피복제의 흡수속도는 약 60분에서 일정하게 되고, 침수시간 8분까지의 흡수속도는 약 0.15%/min 였으므로 40cm 용접기간중의 정미 흡수량은 약 0.22%미만에 불과하였다. 2. 위의 이유와 건조, 직접, 침수용접봉에 의한 대기중, 수상, 수중용접과 모재의 인장강도 및 미시조직 비교실험결과에 의하면, 수중용접시간이 8분이내의 충분히 짧은 때에는 강도상 건조된 직접용접봉의 사용이 가능할 것이다. 3. 용접조건이 수중용접비이드에 미치는 영향을 KR Grade A-1강판에 대하여 조사한 결과, 용접각도는 60$^{\circ}$, 용접전류는 160A정도, 용접봉지름은 4mm인 경우가 적합하며, 또한 비이드외관과 X-선검사에 의하면 일미나이트, 라임티타니아, 고산화티탄계 용접봉이 가장 적합하였다. 4. 위의 용접봉 종류와 각 지름에 대해 비이드외 관검사에 의한 적정 수중용접전류의 범위는 어느 일정 범위내에 제한되며, 용접봉지름의 증가에 따라 전류는 증가하는 경향이다. 5. 수중용접부의 용착금속부에 관한 기계적특성조사에 의하면, 인장강도와 항복강도는 입열량과 이차함수적 관계가 성립되고, 이음효율이 100% 이상의 범위가 존재하며, 충격치와 스트레인은 모재의 경우보다 낮으나 그 증가현상이 고입열량 범위에서 존재하므로, SWS41A에 대한 수중용접 최적입열량범위는 약 13~15KJ/cm이다. 한편, 인장-인장 편진 피로한도가 모재의 경우보다 높고, 충격치와 연신율을 고려하여 구한 최적입열량의 범위는 약 16~19KJ/cm로서, 피로강도를 높이기 위한 입열량은 정적 인장강도때보다 고입열량으로 수중용접해야 한다. 이때 모든 실험식의 신뢰성은 95%수준이다. 6. 수중용접부에 대한 X-선검사와 미시조직검사 및 경도분포조사에 의하면 용접결함은 발견되지 않았으며, 특히, 깊이 1mm 표층부의 모재측 열영향부와 본드(bond)와의 경계부근에 경도 Hv400 max으로서 미세 마르텐사이트, 베이나이트, 퍼얼라이트와 소량의 조대한 입계페라이트 조직이며 그 외의 부위는 퍼얼라이트와 페라이트 조직으로서, 수소취성영향의 극심한 경도증가 및 조직은 발견되지 않았다. 7. 위에서 구한 입열량의 최적범위 내에서의 제어에 의하여 수중용접 할 경우, 신뢰성 있는 용접품질의 최적화가 가능할 것이다.