IMO (International Maritime Organization)와 IALA (International Association of Lighthouse Authorities)는 VHF (Very High Frequency) 해상이동업무에서 음성과 데이터를 효율적으로 전송하는 향후의 디지털통신 시스템을 구현하기 위한 GMDSS (Global Maritime Distress and Safety System) 현대화와 E-navigation 등의 프로젝트를 진행하고 있다. IALA는 해상무선통신 계획을 발표하고 E-navigation을 위한 시스템 구성, 신기술 및 표준을 검토하고, ITU (International Telecommunication Union) R은 해상통신 시스템의 기술적 특성에 관해 규정하고 있다. ITU-R에서는 선박운항과 항만보안 및 항해안전을 지원하기 위한 스펙트럼의 효율적인 활용 연구로 WRC (World Radiocommunication Conference) 07, Resolution 357을 의결하고, IALA와 ITU WP5B는 기술개발 및 스펙트럼 문제를 협력하고 있다. WP5B는 권고문 ITU-R M.1842-1을 승인하여 VHF 해상이동업무에서 50kHz와 100kHz의 광대역으로 데이터 서비스를 제공할 수 있도록 규정하였다. 본 논문은 E-navigation을 위한 VHF 데이터 교환, VHF 육상이동업무에서 기지국과 이동국간 데이터전송, 권고문 ITU-R M.1842-1에 대한 분석 및 육상이동업무의 표준을 근거로 해상이동업무의 데이터전송 요구를 만족하는 시스템의 성능평가 방안에 대하여 제시하였다.
국내의 경우 IT 분야에 있어 세계적으로 기술력을 인정받고는 있으나, 어선을 중심으로 형성되어 있는 국내 레저선박 시장에는 아직까지 그 기술력이 미치지 못하고 있는 실정이다. 우리나라의 국민소득이 이미 22,000 달러를 넘어선 시점에서는 중소형 레저 보트와 관련된 상품에 대한 수요가 점진적으로 증가하고 있으나 고 부가가치 제품에 있어서는 대부분 미국과 유럽 등으로 부터 수입에 의존하고 있고 자동차의 경우 Car Navigation 보급을 시작으로 사용자의 다양한 요구사항들을 충족시켜 주는 제품이 쏟아져 나오기 시작했으며, 이제는 자동차에 있어서 IT 기술은 없어서는 안 될 필수 사항이다. 이에 신뢰성 있는 임베디드 하드웨어 기술과 Mapping 기술을 활용하여 국내 중소형 레저선박을 대상으로 육상에 적용된 최신 ICT 기술을 접목시킨 Digital Ship Navigator를 개발하여 보급할 경우 그 동안 침체되어 있었던 중소형 선박 IT관련 산업을 성장 시킬 수 있는 계기를 마련할 수 있을 뿐만 아니라 해외 시장에 대한 수출까지 기대해 볼 수 있다.
ISM(Industrial, Scientific, Medical)대역은 비면허 대역으로 일정한 출력 규제만 지키면 자유롭게 사용할 수 있다는 장점으로 인하여 육상 통신뿐만 아니라 해상 통신 영역까지 그 사용량이 급증하고 있다. 이에 어선 내에서 사용하는 전파응용설비 및 ISM대역을 사용하는 소출력무선기기 등과의 전파간섭 문제는 시스템의 안정성을 열화시킬 수 있는 요인이 되며, 선박상황을 고려하면 안전성과 직결되므로, 간과되지 말아야 한다. 따라서 ISM대역에서 사용되거나 사용될 무선설비의 간섭확률 분석은 필수적이다. 본 논문에서는 Monte-Carlo 방식을 기반으로 하는 SEAMCAT를 이용하여 거리 및 밀도에 따른 간섭 시나리오와 전파 간섭 simulation methodology를 제안하였으며, 해상에서 환경을 가정하여 다른 전파간섭을 배제하였다. 제안된 시나리오를 적용하여 13.56MHz ISM 대역의 거리 시나리오 시뮬레이션 결과 RFID는 4.7m 이상, 모형기기는 2.7m 이상의 동종 기기간 이격거리를 가질 경우 간섭 영향이 양호하였다. 밀도 시나리오 시뮬레이션 결과 RFID(${V_r}$)를 중심으로 간섭 영향권에 RFID와 모형기기가 각각 2개 이하, 모형기기(${V_r}$)를 중심으로 간섭 영향권에 모형기기 2개 이하, RFID 1개 이하로 사용될 경우 통신환경이 양호함을 알 수 있었다. 제안된 간섭 시나리오 및 시뮬레이션 기법은 향후 ISM대역의 규제 정책 및 간섭확률 분석에 기여할 것으로 기대된다.
육상의 신 기술적용에 비해 선박을 포함한 해사 분야에서는 상대적으로 기술 적용에 있어 보수적인 편이다. 이러한 문제에는 사용자들 입장에서 기술 개발 과정에 있어 입증되지 않은 기술을 도입하는 것을 꺼려하기 때문이다. 기존 기술 개발에서는 전문가 위주·실험실 위주의 시험 환경 체계로 기술의 적용성을 확보하지 못해 연구 단계에서 그치는 경우가 많았다. 본 연구에서는 이러한 기존의 연구체계를 탈피하여 리빙랩이라는 방법론을 도입, 기술의 기획-개발-검증-평가의 전주기적 과정에서 현장 중심의 사용자의 의견을 반영하여 적용성을 확보하는 체계를 마련하였다. 이러한 리빙랩의 구축·운영 방안에 대해 제시함으로써 향후 사용자 의견을 반영할 수 있는 선박, 나아가 해사 분야에서의 효율적인 실험 체계를 마련하고 기술 적용성을 확보하는 데에 기여할 수 있을 것으로 보인다.
해안국에서는 기존의 SSB와 VHF 송수신기에 의한 무선통신은 아직도 매우 유효하게 사용하고 있다. SSB와 VHF의 장비는 해상과 육상에서 정보전달에 매우 중요하다. 해안국과 터미널간에 있어서 기존 SSB와 VHF 송수신기에 의한 통신상대는 1:1 방식이다. 그러나 이 1:1의 방식을 1대 다수로 한다. 그러면 주파수를 아낄 수 있고, 또 해상에서 조난, 긴급, 안전통신 및 군용통신에서 효과적으로 할 수 있다. 또 1대 다수방식은 인터럽트를 할 수 있다. 그것은 중요통신의 신속한 전송에 편리하다. 이 장비를 VHF 통신에 설치하면 원거리에 있는 선박과 양호한 통신을 할 수 있다. 그러므로 이 방식은 통신범위를 넓힐 수 있다. ICS에 의한 회선교환 방법은 PPT 신호와 음성신호가 변조된 ASK로 원격조정을 한다. ICS는 회선교환기를 통하여 단말기와 송수신기의 접속을 수시로 변경할 수 있다. 이렇게 하기 위해서 ASK방식에 대한 정보전송, ICS의 시스템 개발, 제어 알고리즘의 구현, 멀티프로세서의 시스템 개발, 전송방식, 모니터링을 연구하였다 그리고 실험을 통하여 실 제품까지 제작하였다. 따라서 이 논문은 원격제어를 위한 무선통신장비의 회선교환 제어방식으로서 해상통신, 군용통신, 어업통신 등을 위한 무선국 통신장비의 개선에 기여도가 클 것으로 기대된다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제39권7호
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pp.744-753
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2015
본 논문에서는 해사위성기반의 VoIP 서비스를 위한 해상용 통합 커뮤니케이션 기술 개발에 관한 연구를 수행하였다. 최근 스마트폰과 모바일기기가 대중화되면서 해상에서도 인터넷기반 유무선 통합기술의 수요가 증가하고 있으며, 특히 가격 경쟁력이 높고 다양한 서비스를 제공할 수 있는 VoIP 제품과 서비스 모델에 대한 관심이 높아지고 있다. 따라서 본 논문에서는 첫째, 아날로그 게이트웨이 모듈을 장착하여 기존 선박용 장비와 연동이 가능하며 육상용 시스템 대비 80%이상 소형화 된 해상 VoIP 모듈을 개발하고 둘째, 해상용 VoIP 서비스 핵심요소기술인 통신 데이터 사용량 최소화 기술이 적용된 해상위성통신용 텍스트/음성/영상 엔진을 개발한다. 마지막으로 다자간 메시지 및 클라우드 방식의 메시지 대화지원, 전화번호 기반의 통화기능 지원과 개인 공간에서 육상과 음성 및 영상통화 지원이 가능한 해상용 통합 커뮤니케이션을 설계하고 단위 모듈을 개발하여 성능을 검증하였다.
본 논문에서는 저궤도 위성기반 AIS에 대한 검출확률의 성능을 평가하여 우리나라 환경에서의 저궤도 위성 AIS 시스템의 적용 가능성에 대하여 평가 및 분석하였다. 본 논문에서는 현재 사용되고 있는 AIS 시스템이 저궤도 위성을 사용하여 AIS서비스를 제공할 경우 필요한 고려사항과 위성과 선박간의 링크 값을 바탕으로 하여 위성 AIS시스템의 적용가능성을 제시하였다. 제안한 방식은 저궤도 위성인 오브컴 (ORBCOMM)과 LEO one을 고려하여 위성의 swath 폭의 변화에 따른 검출확률을 비교 평가하였다. 시뮬레이션과 검출확률 수식에 의한 분석결과, 오브컴 시스템에 의한 검출확률이 LEO one시스템보다 우수하다는 결론을 얻었다. 또한, 위성 AIS시스템은 기존의 AIS에서 문제가 되었던 연안으로 한정되었던 공간문제를 해결할 수 있는 대안으로 활용될 수 있음을 제시하였다.
선박운항에 있어서, 안전 운항환경 조성과 비용 효율성, 고정확성과 보안을 목적으로 IMO에서는 E-Navigation의 개념이 대두되어, 다양한 전자항해통신기술 서비스를 효율적으로 활용하기 위한 전략적 비전을 제시하고 있다. 따라서 본 논문에서는 E-Navigation 서비스를 위한 기반연구로서, 육상 광대역 솔루션의 하나인 Mesh Network를 이용하여 해상 정보네트워크를 설계한다. 구체적인 연구방법으로 먼저 국제적인 항만 네트워크 연구 현황에 대해 분석하고, E-Navigation을 위한 해상 네트워크 요구사항을 분석한다. 그리고 Mesh Network 시스템을 기반으로 하는 해상 정보네트워크를 설계하여 그 유용성을 살펴본다.
육상에 비해 위험도가 높은 해상에서의 항해를 지원하기 위해 수많은 해상안전기술 및 체계가 개발되고 있다. e-Navigation은 해상안전을 위한 대표적인 체계로, 현존하는 대부분의 해상안전기술을 집약시켜 선박 안전 지원을 극대화할 수 있도록 개발되고 있다. 이 e-Navigation 체계는 국제해사기구(IMO)에서 2019년까지 도입을 목표로 개발을 진행하고 있으며, 한국은 해상안전지원기술의 중요성을 이미 인식하여 e-Navigation을 적극도입하고 있다. 한국형 e-Navigation은 최적안전항로 제공, 위험도 분석, 기상 정보 제공등 해상안전을 위한 다양한 기능을 제공하도록 설계가 진행되고 있으며 각 기능을 제공하는 서비스 모듈은 하나의 데이터베이스로 구성하기 힘든 각기 다른 종류의 데이터를 사용한다. 이에 본 논문에서는 한국형 e-Navigation 운영 시스템에서 필요로 하는 데이터를 분석하고 이를 효과적으로 지원할 수 있는 데이터 서비스 시스템 구조와 종류를 분석하였다.
오늘날과 같이 해상 교통량이 많은 상황에서는 선박의 안전운항을 위해 항로표지의 역할이 더욱 중요해지고 있다. 국제항로표지협회에서는 항로표지 통신시스템의 체계화된 기능 및 서비스기반에 관한 국제표준화를 추진하고 있다. 본 논문에서는 e-NAV에 대비한 항로표지 통합 관리 및 관련정보의 서비스를 위해 항로표지 정보 서비스 통신망을 설계하고 실험한다. AIS 기반의 항로표지 통신망은 외부 정보 수집과 실험을 위해 AIS AtoN과 합성(Synthetic) 및 가상(Virtual)을 포함하여 설계했다. 시스템 내부적으로는 AIS와 WCDMA 등의 무선망을 연동하는 복합구조의 통신망을 구성했다. 육상의 통신을 연계한 항로표지 정보 서비스 통신망을 통해 국제표준에 부합되는 AIS 기반 항로표지 정보를 제공할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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