최근 지능형 선박(Smart Ship)에 탑재되는 정보화 장비의 종류 및 수량이 증가하고 있는 조선 산업계 동향에도 불구하고, 이들 장비를 효율적으로 통합하고 제어할 수 있는 선박의 백본 네트워크에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 지능형 선박의 특수성을 고려한 백본 네트워크로, 네트워크 생존성과 트래픽 효율성 측면에서 최적 성능을 나타내는 선박 통신시스템(SAN : Ship Area Network)을 설계하고자 한다. 이를 위해 지능형 선박에 설치되는 이중화 네트워크 토폴로지 및 이를 효율적으로 운용하는 통신 프로토콜에 대한 연구를 수행하였다. 또한 제안한 선박 통신 시스템의 최적 성능을 그래프 이론, 시뮬레이션, 그리고 구현 명세 등을 포함한 체계적이고 실증적인 분석을 통해 검증하였다.
자율운항선박, 무인선과 같이 전통적 선박 형태에 자율성이 부여되는 형태로의 발전과 함께 드론, 비행체 같은 비행 형태까지 포함하는 해상 모빌리티는 기존 통신 체계 대비 실시간성 향상 및 대용량 데이터 교환이 요구되는 새로운 해상 안전 운항 체계가 수반되어야 한다. 초고속해상무선통신망(LTE-Maritime) 송수신기를 장착한 국내 선박의 경우, LTE급의 통신 서비스를 연안 최대 100km까지 받을 수 있지만, 국제 항해를 하는 국적선과 외국적 선박을 포함하는 해상 모빌리티 안전 운항 체계 구축을 위해서는 VDES(VHF Data Exchange System)와 같은 국제협약에서 인정하고 해상이동서비스(Maritime Mobile Service)에 속하면서 기존보다 빠른 통신망의 보급이 필수적이다. 본 논문에서는 향후 해상 모빌리티 구현을 위해 필요한 해상무선통신망의 하나로 VDES의 필요성에 주목하여 그간의 개발 현황으로부터 향후 VDES 서비스 도입 및 활용방안에 관해 논한다.
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.
조선기술의 발달과 해운업체의 요구로 선박이 점차 고속화 대형화됨에 따라 선박의 통항량은 매년 증가하고 있으며, 해양사고의 위험도 함께 높아지고 있다. 또한 최근 들어 어선이나 예선 등 소형선도 AIS(선박자동식별장치)를 설치하면서 관제대상 선박은 날이 갈수록 증가하는 추세이다. 따라서 선박이 항만으로 진입하기 이전 단계에 해양사고의 위험을 예방하기 위하여 항만관제의 범위가 확대되어야 한다는 필요성이 제기되고 있으며, 이로 인한 관제사의 업무량 및 스트레스도 증가하는 실정이다. 그러나 현재 사용중인 관제시스템은 모두 외국 제품으로 관제사의 다양한 요구사항을 반영하기에는 어려움이 있으며, 여러 기종이 혼재해 있어 VTS 간 연계도 불가능한 실정이다. 본 연구에서는 관제장비를 통합 연동하여 관제사의 업무량을 효과적으로 감소시키고 전국 VTS 및 관련 기관 업체와 상호 유기적으로 연계할 수 있는 맞춤형 관제지원시스템의 개발에 대한 필요성 및 개념, 주요기능, 활용방안 등을 모색하여 보았다.
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.
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.
국제항해에 종사하는 500GT 이상의 상선에서는 SOLAS에 의해 2012년부터 ECDIS 사용이 강제화 됨에 따라 선박에서는 기존의 종이해도 대신 전자해도를 가지고 항해해야하는 극적인 변화를 맞이하였다. ECDIS는 H/W, S/W, data가 어우러진 복합전자장비로서 안전항해를 위해서는 ECDIS에서 제공받는 데이터의 신뢰성, 시스템 안전성을 확보하고 ECDIS에 대한 사용자의 올바른 이해와 숙련이 매우 중요하다. 하지만 선박에 새로운 항해 장비가 등장함으로서 예측하지 못한 다양한 문제가 식별되었고 또다른 문제가 추가적으로 발견될 수 있는 위험성을 내포하고 있다. 이러한 문제점을 보완하고 ECDIS 장비의 안정적인 선박 도입이 진행되도록 IMO에서는 식별된 ECDIS의 이상현상과 주의사항에 대한 회람문서가 하나의 통합된 문서로 발행되었다. 이 연구에서는ECDIS의 올바른 사용을 위해서 2015년 발행된 통합 ECDIS 회람문서 'ECDIS-Good Practice'를 바탕으로 선박에서 ECDIS를 안정적으로 사용하고 받아들일 수 있는 방법에 대해서 분석하였다.
해상 감시용 Multi Sensor 및 IFOG 개발을 위하여 주 야간 겸용 감시카메라의 통합 개발과 시스템 Control Unit 설계 및 항해 장비 연동 시스템 제작하였다. 선박 통합 시스템의 Control Unit의 분석은 Control Unit에 연결 가능한 항해 장비 리스트를 선별하는 것으로 시작 하였다. 항해 장비 리스트를 선별한 후 각 항해 장비의 용도와 특성, 연결 방법, 통신 방법, 데이터 종류에 따라 Control Unit와 항해 장비간의 데이터 방향성, 데이터 종류들을 선별하여 그 성능을 보여주었다.
본 논문에서는 수중 드론이 받아들이는 데이터 정보의 통신 방식과 데이터 정보의 콘솔 디스플레이로의 구현 방식에 관해 기술하였으며, 통합 모니터링 시스템 인터페이스의 기능과 음파 탐지기 인터페이스 설계 및 구현에 대하여 설명하였다. 콘솔과 연결된 컨트롤러를 이용해 수중 드론의 운항 및 자세를 제어할 수 있도록 하였고, 수중 드론과 장애물 사이의 거리 정보를 음파 탐지기로부터 획득하여 카메라 영상과 함께 콘솔 화면에 시각적으로 표시할 수 있도록 제작하였다. 통합 모니터링 내비게이션 콘솔은 개선사항에 맞게 구현하여 작업자가 편리하고 쉽게 이용할 수 있다. 또한 통합 모니터링과 제어 소프트웨어 기능 고도화를 통해 사용자별 프로젝트 관리 기능과 선저 검사용 보고서 출력 기능을 추가하여 다른 수중 드론과는 차별성과 경쟁력 있게 제작하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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