대양을 운항하는 선박들의 효율적이고 안전한 운항 관리를 위해 국제 해상법적 환경이 강화되고 있으며, 선박과 육상간의 정보 공유에 대한 요구가 증대하고 있다. 이에 따라 디지털 선박, 선박 통합화 플랫폼, 선박 통합화 네트워크에 대한 연구가 미국과 유럽 등에서 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 선박 통합화 플랫폼을 연구하고, 선박 통합화 시스템 구축의 핵심이 되는 선박 통합화 네트워크의 설계 및 구현을 수행하였다. 선박 내 각종 시스템 및 기기들을 계층별 네트워크를 구성하고 통합화 프로토콜을 설계하였으며, 선박 통합 정보들을 표준화된 플랫폼으로 관리하고 필요한 정보를 선박-육상 네트워크를 통해 육상으로 전송하여 육상에서 관리 및 지원이 가능한 시스템을 구현하였다. 또한 설계${\cdot}$구현된 선박 통합화 시스템을 실제 운용중인 선박에 적용하여 시스템의 신뢰성 및 선박-육상간의 지원체계의 효용성을 확인하였다.
자율운항선박 원격제어시스템은 선박운항상태모니터링시스템, 통신시스템, 선박제어시스템으로 구성되어 있다. 육상제어센터는 상기 개별시스템을 결합한 통합시스템으로 이루어졌으며, 지난 1차, 2차 연안항해 시, 실습선과 육상제어센터간의 육상제어에 필요한 정보의 송수신여부를 확인하고자 테스트를 시행하고, 그 결과를 통해 일부 시스템의 문제점을 식별하였다. 본 연구에서는 식별된 문제점들을 해결하기 위한 방안을 제시하였으며, 차후 진행되는 연안항해 시 시스템 안정을 위한 통합절차에 대한 지침을 제시하고자 한다.
최근 한국조선산업이 물량적인 면에서 눈부신 성장을 이루었고, 이제는 세계 조선기술을 선도할 수 있는 디지털 선박 개념의 구축과 대양을 운항하는 선박의 경제적이고 안전한 운항관리를 위한 근간 기술 확보가 필요한 시점이다. 본 고의 주요내용은 선박 내 각종 하위 디바이스 및 시스템 등을 통합하는 시스템과 저궤도 위성을 통한 선박과 육상간의 항해 정보지원 등의 육상지원체계 구축 등이다. 선박 통합화 시스템 구축을 위한 근간 기술로서 선박 통합화 프로토콜 및 통합시스템 구성에 대해 고찰하며 개발된 각종 하위 디바이스용 통신 정합장치와 위성통신 적용을 위한 정합장치를 소개하고자 한다.
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.
항해시스템은 통합항해시스템(INS 또는 IBS)을 중심으로 운항과 관련된 시스템과 장비들이 통합되고 있고, 추진시스템은 통합제어감시시스템(ICMS, IPMS, IMCS 등)을 중심으로 추진제어, 전력제어, 기타 제어시스템 등이 통합되고 있다. 본 논문은 선박의 통합화와 관련하여 선박에서 사용되는 다양한 인터페이스를 네트워크 기반으로 통합시켜주며, 네트워크를 통해 전송된 신호를 다양한 인터페이스를 갖는 장비에 제공해 주기 위해 개발된 통합연동시스템에 대한 설계 및 구현결과를 기술하고 있다.
슬릿을 통한 표면파 통신 가능성을 시험 검증하고 이를 통한 선박 밀폐구역에서의 선박 IoT 무선통신 시스템 구현 방안을 고찰하기 위해 선박 밀폐구역에서의 표면파 통신 환경을 구현하였고, 슬릿의 크기, 모양, 재질 변화 조건에 따라 표면파 통신 가능 여부와 전송속도 변화를 확인하였다.
선박의 안전운행을 지원하기 위해 다양한 정보를 신속하고 정확하게 파악할 필요가 있다. 이를 지원하기 위해 6종 개별 서비스를 표출하고, 별도의 데이터를 통합해서 표시하는 통합대시보드를 배치하여 종합적인 정보를 한눈에 확인할 수 있도록 하였다. 통합대시보드는 선박의 안전상태(충돌위험지수, 횡경사, 침수상태 등)를 시각적으로 확인이 용이하게 디자인 되었으며, 사고 발생 시 상태모니터링을 통해 신속한 의사결정이 가능하도록 구성하였다.
선박의 출항부터 입항까지 전 과정에서 선박 안전과 보안 및 해양환경 보호 증진을 목적으로 선박과 육상 관련 정보의 수집, 통합, 교환, 표현 및 분석을 수행하고자 하는 e-Navigation 정책 하에 북유럽에서는 선박들 간 및 선박 대 육상 간 Way Point로 구성된 선박의 Route 정보를 교환하여 항행정보로 사용하는 개념인 Route Exchange 방안을 연구 중으로 향후 e-Navigation 시스템에서는 선박통합항행시스템의 주요 기능으로써 구현 및 현 VTS 관제 방식에도 큰 변화를 가져올 것으로 예상된다. 이에 따라 이 연구는 북유럽에서 선행 연구 중인 Route Exchange 개념을 소개하고 실제 사고사례를 통해 Route Sharing의 필요성을 제기하며 항만과 연안 VTS 관제 해역 내 적용 시에 고려되어야 할 문제점 및 방향성 제시와 함께 시급히 개선되어져야 할 관제장비 기능에 대하여 소개함으로써 관제해역 내 적정 Route Exchange 도입방안을 모색한다.
디지털 선박은 자율운항 제어 시스템(Intelligent Navigation System), 선박자동식별 시스템(Automatic Identification System), 위성통신망 원격제어 시스템(Integrated Maritime Information Technology)을 기반의 One-man Bridge 시스템을 갖는 차세대 선박을 나타낸다 INS 시스템에서는 선박의 항해와 관련된 기능을 수행하며, 최적항로 계획, 좌초 및 충돌방지 기법, 경제적 운항, 엔진통합제어, 내항성 성능평가 등의 기능이 디지털 GIS(Geographic Information System) 기반의 환경에서 제공된다. AIS 시스템은 선박과 선박간 또는 선박과 관제소간에 선박의 항해 관련 정보를 주기적으로 전송하여 충돌 방지를 기능을 제공하며, IMIT 시스템은 선박내의 통합 플랫폼을 제공하여 선내 네트워크 통합 솔루션을 제공한다. 또한, IMIT 시스템은 위성통신(INMARSAT, OrbComm, 해양관측위성)을 통해 선박과 관제소와의 데이터 송수신을 지원하여, 관제소에서 선박의 항해 상태를 감시하고 선박에 해양 환경정보, 조선소에서의 선박관련 정보 등을 제공하는 기능을 갖는다. 본 논문에서는 디지털 선박의 전체적인 시스템 구현방안과 세부 시스템별 구현방안에 대해 소개하며, 디지털-lT 기반의 차세대 선박에 대한 방향을 제시하도록 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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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