• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2012.06a
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• pp.477-479
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• 2012

최근 선박의 사고가 증가하고 해양 환경오염 문제가 대두되면서 운항 중인 선박을 대상으로 하는 다양한 안전운항 솔루션에 대한 필요성이 요구되고 있다. 안전운항 솔루션은 일반적으로 육상과 선박을 연결하는 광대역 무선 데이터 통신기술, 해상 데이터를 처리할 수 있는 메타데이터 기술, 안전운항을 지원하는 서비스의 요소 기술로 구성된다. 본 논문에서는 광대역 애드혹 통신망을 기반으로 하는 선박의 안전 입출항 지원 서비스의 항목을 정의하고, 이를 구현하기 위한 서버 및 클라이언트 시스템에 대하여 기술한다. 본 연구의 안전 입출항 지원 서비스는 교통정보, 환경정보, 충돌회피지원정보로 구성되며, 선박에 탑재된 클라이언트에서 육상에 설치된 서버 시스템으로 서비스를 요청하고 정보를 제공 받도록 설계하였다. 이렇게 설계된 시스템은 테스트 플랫폼을 통해 서비스의 구현 가능성을 검토하며, 실해역(여수항)에서의 시험을 통해 그 실효성을 검증할 예정이다.

• Journal of the Korean Institute of Navigation
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• v.24 no.4
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• pp.235-246
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• 2000

인공 지능 분야에서 특히 퍼지와 같은 기술은 전반적인 산업 자동화에 많이 사용되어 왔다. 퍼지 제어는 인간의 추론 과정을 모델링한 기술로서 인간에 유사한 결정 능력과 복잡하고 다양한 환경에 매우 효과적이다. 본 논문은 이러한 퍼지 제어의 장점을 연근해의 선박 자동 항해에 적용시켜 보았다. 심해에서는 공간상의 제약이 없기 때문에 선박의 자동항해는 원하는 목표지점까지 안전하게 운항할 수 있지만, 연근해안에는 심해와 달리 각종 장애물들(작고 큰 섬들과 해안, 연근해에 작업중인 선박들)이 있으며 이것들로 인한 충돌사고가 종종 발생하고 있는 실정이다. 그러므로 연근해안에서 보다 안전하고 자율적인 항해를 위해 인공 지능 기술인 퍼지 기술을 선박에 적용시켰다. 본 논문에서 제안된 다변수 퍼지 시스템을 2개의 서로 다른 동적 환경을 가지는 지형에 적용시켜 보았고, 그에 따른 실험들을 수행했을 때, 만족할만한 결과를 얻을 수 있었다. 따라서, 본 논문에서 제안된 다변수 퍼지 제어시스템을 이용한 선박이 동적인 환경에서도 스스로 장애물을 인식하고 회피함으로 안전하게 연근해를 운항할 수 있음을 보였다.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.26 no.6
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• pp.644-655
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• 2020

This study focuses on the margin of human error when a navigator is embarrassed by the psychological fear of collision in a close-quarter situation (CQS) and is unable to perform as per the prescribed collision avoidance measures. The purpose of the study is to identify the effects of the navigator's personal characteristics or factors in relation to on-board career (OC), license rating (LR), and age on the perceived collision risk (PCR) in CQSs. In order to obtain quantified data regarding the collision risk perceived by the navigator in four typical CQSs between their own ship and a target ship, this study measured and collated the heart rate variability of 30 navigators on their own ship when two ships approached each other at a speed of 10 knots from 2.5 nautical miles to a collision situation. According to a multiple regression analysis of the measured values, the navigators' OC and LR factors had negative effects on the PCR, while the age factor had no significant effect on PCR. The t-test results showed that the PCR value was significantly higher for navigators with an OC ≤ 4 years than for those with an OC ≥ 5 years, and the LR factor was significantly higher for a class 4~6 group than for a class 2~3. This finding may be applied to the development of collision risk warning systems, particularly for navigators.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.28 no.6
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• pp.918-927
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• 2022

The purpose of this study was to investigate the causes of collisions by examining 668 cases of merchant ship collision accidents that occurred during the past 12 years (2010-2021) and analyzed them statistically. Further, the analysis results were applied to propose a human error prevention collision avoidance (HEPCA) model. The statistical annual report of the Korea Maritime Safety Tribunal (KMST) and the collision investigation report were investigated to collect data on the causes of collisions of merchant ships, and frequency analysis was performed using the statistical analysis tool, SPSS Statistics. In the first-stage analysis, the causes of collisions were analyzed targeting 668 merchant ship collision accidents, and in the second-stage analysis, the identified maximum frequency cause factors were analyzed in detail. The analysis results identified that 98 % of the cause of the collision was the human error of the navigator, and the highest frequency was in the order of neglect of look-out > violation of navigation regulations > improper maneuvering. The cause of the neglect of look-out was mainly neglecting continuous monitoring after the first recognition of the target ship. The HEPCA model for human error prevention was proposed by applying the analysis results to the collision case of the investigation report. The results of this study are expected to be used as educational materials at marine navigator educational institutions and in practice for avoiding collisions caused by human errors of navigators.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.24 no.1
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• pp.36-42
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• 2018

This paper considers the Marine Traffic Risk Assessment for fixed and moving targets, which threaten officers during a voyage. The Collision Risk Assessment Formula was calculated based on a dynamic ship domain considering the length, speed and maneuvering capability of a vessel. In particular, the Navigation Risk Assessment Model that is used to quantitatively index the effect of a ship's size, speed, etc. has been reviewed and improved using a hybrid combination of a vessel's dynamic area and the Collision Risk Assessment Formula. Accordingly, a new type of Marine Traffic Risk Assessment Model has been suggested giving consideration to the Speed Length Ratio, which was not sufficiently reflected in the existing Risk Assessment Model. The larger the Speed Length Ratio (dimensionless speed), the higher the CJ value. That is, the CJ value is presented well by the Speed Length Ratio. When the Speed Length Ratio is large, states ranging from [Caution], [Warning], [Dangerous] or [Very Dangerous] are presented from a greater distance than when the Speed Length Ratio is small. The results of this study, can be used for route and port development, including dangerous route avoidance, optimum route planning, breakwater width, bridge span, etc. as well as the development of costal navigation safety charts. This research is also applicable for the selection of optimum ship routing and the prevention of collisions for smart ships such as autonomous vessels.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.20 no.2
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• pp.202-209
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• 2014

In this paper, a developed device for detecting target's location and avoiding collision is proposed. Velocity and acceleration model of target are derived to estimate target's information, i.e. position, velocity and acceleration considering process and measurement noise. Kalman filtering method applied to the estimation process and its results was confirmed by simulation. The distance measurements system using laser sensor for moving target system is also developed to confirm the effectiveness of the proposed scheme. Experiments to get information of moving target with velocity and acceleration model was executed. The data with filtering and without filtering was compared by experiments. Discontinuous measured data was changed to smooth and continuous data by Kalman filtering. It is confirmed that desired data was obtained by applying proposed scheme. UI for measuring and monitoring the target data is developed and visual and auditory alarm function is attached on the system Finally, position estimation system of moving target with good performance is achieved by low price equipments.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2022.11a
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• pp.184-185
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• 2022

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.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2022.11a
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• pp.369-370
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• 2022

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.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.16 no.1
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• pp.101-106
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• 2010

Marine transportation system plays an important role in maintaining and promoting economic activities among countries. The accurate understanding of marine traffic flows are necessary for the further advancement of marine transportation system. While many existing researches on marine traffic have been conducted mainly on the basis of statistical analysis using traffic data, ship's traffic flow simulation model was developed in this study. A collision avoidance algorithm was conducted with categorizing of traffic factors such as ship's length and speed. The developed model was also verified by a simulation process.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.23 no.9
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• pp.1038-1048
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• 2019

Recently, various systems have been developed to support ship navigation safety. In order to verify the usefulness of such a system, it is most ideal to try it on a real vessel, but there are many difficulties. As an alternative, usability verification methods applied with modelling and simulation (M&S) techniques are required such as FMSS, which is closest to reality, is very expansive to construct, and there needs the specialized operator. For this reason, this paper proposes a method to verify the navigation safety support system by modeling and simulation techniques based on the Discrete Event System Specification (DEVS) formalism. As a first step, we designed the navigation simulation architecture based on the SES/MB framework, and details on modelling ship core equipment and navigator agents based on the DEVS. Through this, we are able to implement the navigation simulation system for vessels, and evaluate the effectiveness of navigation safety support elements such as collision avoidance, etc. using developed scenarios.