• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2023.11a
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• pp.222-224
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• 2023

자율운항선박의 해상 운용은 인간의 개입 최소화 등 새로운 운용 방식의 적용과 첨단 디지털기술의 적용으로 기존 선박의 운용과 다른 형태의 다양한 새로운 위험요소들이 발생할 것으로 예상되며, 이러한 위험을 분석하기 위한 적절한 위험도평가 방법론의 적용이 요구될 것이다. 본 연구는 기존 선박과 달리 인간의 개입이 최소화된 상태로 운용되는 자율운항선박의 화재 사고 위험도를 실시간으로 분석하기 위한 실시간 위험도 모델의 개발을 목적으로 수행되었다. 자율운항선박 화재 위험도 모델 개발을 위하여, 먼저 자율운항선박의 화재 감지 및 제어, 비상대응 기능들을 분석하고, 기능분석 결과를 바탕으로 화재 감지 및 제어 시스템들에 대한 Fault Tree Analysis를 수행하였다. 자율운항선박의 화재 시나리오 표현을 위하여 기관구역 화재와 화물구역 화재로 분류하여 Event Tree Analysis를 수행하였다. 또한, 자율운항선박 운용 외부 조건에 따라 변화하는 변수들을 식별하여 각 변수들의 변화로 인하여 발생할 수 있는 자율운항선박 화재 위험도 변화량을 검토하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2022.11a
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• pp.341-343
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• 2022

전 세계적으로 자율운항선박 기술개발을 추진 중이며, 자율운항선박 핵심 기술뿐 아니라, 상용화의 기틀을 마련하는 평가·검증 관련한 연구도 활발히 수행되고 있다. 이에 따라 자율운항선박의 핵심 기술과 주요 장비의 성능검증을 위한 테스트베드의 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 국내외 자율운항선박 기술개발 현황과 자율운항선박의 시뮬레이션 기반 테스트베드가 갖춰야 할 요구사항을 분석하였으며, 자율운항선박의 특수성이 반영된 동역학 모델 기반의 조종 시뮬레이션 테스트베드에서의 성능검증을 위한 기능 분석 및 세분화를 통해 플랫폼 운영에 효과적인 기술들을 제안한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2021.11a
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• pp.212-213
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• 2021

자율운항선박 기술개발사업 중 2세부(자율운항선박 핵심 기관시스템 성능 모니터링 및 고장예측 진단 기술 개발) 과제는 자율운항선박의 추진 및 전력 생산을 담당하는 핵심 기관시스템의 운전 상태를 실시간 모니터링하여, 계측 데이터 기반의 고장 진단/예측을 수행하고 장애 발생 시 원격 지원체계를 통해 체계적/전문적 정비를 수행할 수 있도록 지원하는 기술이다. 자율운항선박은 선원이 없이 자율적으로 운항도 하지만, 핵심장비/기자재에 대해서도 실측 데이터를 기반으로 스스로 판단하여 고장여부에 대한 의사결정이 가능하여야 한다. 선박 기관시스템은 선박 운항의 안전과 정시 입·출항에 핵심이 되는 장비/기자재로써 자율운항선박 구현에 필요한 핵심 기술이다. 본 연구에서는 자율운항선박 핵심장비 중 보조기기 2종(Pump, Purifier), 배관(Seawater Pipe, Steam Pipe)의 성능 모니터링 및 고장예측/진단 소프트웨어를 개발하기 위한 연구를 수행한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2023.05a
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• pp.84-85
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• 2023

자율운항선박은 인공지능, 센서 및 통신 기술을 활용하여 스스로 운항하는 선박으로, IMO 자율화등급 3단계 이상의 자율운항선박을 개발하여 선원의 개입을 최소화하기 위해 많은 연구가 진행 중이다. 항만에서는 스마트항만을 위한 연구와 함께 자율운항선박과 스마트항만간 연계를 통한 운항 효율성 향상이 주목받고 있다. 운항 효율성 향상을 위해 과거 항적 데이터 및 항만 Port-mis 데이터를 활용한 입출항 지원 연구가 진행되면서 자율운항선박이 통항량이 적은 시간에 항만에 도착할 수 있도록 스케쥴링 계획 및 이에 따른 전역경로 생성 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 입출항 스케쥴링을 통해 자율운항선박 전역경로가 생성되어 운항 중 급작스런 통향량 증가나 다른 외부요인으로 인해 정박지에서의 대기가 필요한 경우 정박지 대기를 고려한 자율운항선박의 전역경로를 생성에 대한 고려사항을 연구하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2022.11a
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• pp.385-387
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• 2022

근래에 들어, ICT (Information and Communication Technologies) 기술을 비롯한 첨단 디지털 기술의 발전으로, 선박/해양 산업에서 운용되는 시스템들은 더욱 복잡하고 다양해지는 경향을 보이고 있으며, 첨단 시스템 운용의 증가는 기존에 경험하지 못한 새로운 위험에 대한 불안과 함께 더욱 체계적인 방식으로 이러한 위험을 분석 및 제어할 수 있도록 하기 위한 발전된 위험도평가 방법론 적용의 필요성을 야기하고 있다. 이 논문에서는 첨단 디지털 기술이 적용되는 자율운항선박에 대한 위험도평가 절차 및 방법론과 정성적 위험도평가(Qualitative Risk Assessment) 적용 사례를 소개하고자 한다. 자율운항선박의 정성적 위험도평가를 위하여 자율운항 시스템들이 탑재된 자율화 등급 3 수준의 가상 자율운항선박을 선정하고, 기존 유인선박의 운용에 필요한 다양한 기능들과 자율운항선박 운용에 필요한 기능들을 식별하여 비교분석 하였다. 또한, 자율운항선박의 운용에 필요한 다양한 기능들의 실패로 인하여 발생 가능한 위험시나리오들을 식별하고, 식별된 위험시나리오를 바탕으로 자율운항선박의 운용 안전성 향상을 위하여 추가 고려되어야 할 안전조치들을 식별하였다. 본 연구 결과는, 이후 연구 수행 계획인 자율운항선박에 대한 정량적 위험도평가 (Quantitative Risk Assessment) 방법론 개발을 위한 자료로 활용될 예정이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2023.05a
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• pp.188-189
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• 2023

IMO가 정의하고 있는 자율운항선박의 자율도는 4단계로 구분되며, 완전 무인선박인 4단계를 제외한 나머지 단계에서는 자율운항선박에 대한 육상의 원격제어가 가능하도록 해야한다. 본 연구에서는 자율운항선박 기술개발사업을 통해 진행 중인 자율운항선박의 육상원격제어를 위한 비상상황인식 기술 개발에 대해 소개한다. 육상의 원격제어가 수행되어야 하는 비상상황에 대한 식별을 위해, 항적 정보를 이용한 타선 항로예측 기반의 충돌위험영역식별을 수행한다. 또한, 타선의 항적정보를 데이터베이스화하여 자율운항선박 운항 영역에 존재하는 현재의 선박에 대한 이상학적 식별을 수행한다. 제안된 기술은 울산 성능실증센터 및 자율운항선박 해상테스트베드 시험선에서의 기능 및 성능 검증을 위해 준비중이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2022.06a
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• pp.295-296
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• 2022

자율운항선박은 선원의 항해 조작 없이 선박 스스로 운항하는 선박을 의미한다. 자율운항선박의 운항 시 충돌 및 사고 위험도가 큰 지역은 운항 중 선박을 많이 조우하게 되는 항 내 및 연안 지역이다. 실제로 충돌사고의 85% 이상이 항 내 및 연안 지역에서 발생한다. 따라서 자율운항선의 운항 안전성 확보를 위해 항 내 및 연안 지역에서의 운항 안전성을 검토하는 것은 미래 자율운항선 항 내 운용 체계에서 중요한 역할을 하게 된다. 대양에서는 선박 자체의 운항성능이 중요하지만, 항구 입출항 시에는 타선 및 터미널등과의 상호작용이 자율운항선의 입출항 안전성과 직결된다. 따라서 본 연구에서는 자율운항선이 항구 근처에 접근하여 입출항을 위해 대기하고 있는 경우에 입출항 결정을 내릴 수 있는 결정 알고리즘을 위한 해상혼잡도를 예측하는 알고리즘을 개발하는 과정을 소개한다. 혼잡 예측 알고리즘 개발을 위해 선박의 AIS통항 데이터를 분석하여 주요 항로를 구분하고 주요 항로의 이용 빈도 및 운항 시점의 선박 집중도 및 충돌위험 상황을 파라미터로 하여 특정 시간이 지난 후의 혼잡도를 예측하는 시스템을 개발하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2023.05a
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• pp.81-83
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• 2023

자율운항선박은 선원의 항해 조작 없이 선박 스스로 운항하는 선박을 의미한다. 자율운항선박의 운항 시 충돌 및 사고 위험도가 큰 지역은 운항 중 선박을 많이 조우하게 되는 항 내 및 연안 지역이다. 실제로 충돌사고의 85% 이상이 항 내 및 연안 지역에서 발생한다. 따라서 자율운항선의 운항 안전성 확보를 위해 항 내 및 연안 지역에서의 운항 안전성을 검토하는 것은 미래 자율운항선 항 내 운용 체계에서 중요한 역할을 하게 된다. 대양에서는 선박 자체의 운항성능이 중요하지만, 항구 입출항 시에는 타선 및 터미널등과의 상호작용이 자율운항선의 입출항 안전성과 직결된다. 따라서 본 연구에서는 자율운항선이 항구 근처에 접근하여 입출항을 위해 대기하고 있는 경우에 입출항 결정을 내릴 수 있는 결정 알고리즘을 위한 해상혼잡도를 예측하는 알고리즘을 개발하는 과정을 소개한다. 혼잡 예측 알고리즘 개발을 위해 선박의 AIS통항데이터를 분석하여 주요 항로를 구분하고 주요 항로의 이용 빈도 및 운항 시점의 선박 집중도 및 충돌위험 상황을 파라미터로 하여 현재 시점부터 2주후 미래까지의 항로 혼잡도를 예측하고, 정확도를 제시한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2022.11a
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• pp.338-340
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• 2022

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.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2022.11a
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• pp.73-75
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• 2022

본 논문에서는 자율운항선박의 예측 가능한 운항 경로 상에 잠재된 비상상황을 인식하기 위하여 운항 해역의 항적 정보를 활용한 방안과 이를 기반으로 충돌 위험과 같은 비상위험을 식별하는 프레임워크를 설계하였다. 설계한 프레임워크는 크게 항적 특성 분석 모듈, 항로예측 모듈, 위험 식별 모듈로 구성된다. 항적 특성 분석 모듈에서는 자율운항선박의 운항 해역에 관한 선박들의 항적 정보를 활용하기 위하여, 대상 VTS 관제 영역 내에서 취합된 누적 선박자동식별장치(AIS) 데이터를 이용하여 선박의 항적 특성을 분석하여 데이터베이스(DB)를 생성하였다. 그리고 운항 경로 예측 모듈에서는 누적된 항적 정보와 자율운항선박의 현재 운항 정보를 기반으로 특정 시간 동안의 운항 경로를 예측하기 위한 학습 네트워크 모델을 구성하였다. 마지막으로, 위험 식별 모듈에서는 예측한 운항 경로 상에 최근접점과 최근접점 거리 정보를 이용하여 충돌 위험 가능성이 있는 충돌위험영역을 식별하였다. 설계한 프레임워크는 자율운항선박의 육상 관제소에서 원격 제어를 통해 위험상황을 인지하고 회피할 수 있는 정보를 제공할 수 있음을 실제 항적 데이터를 활용하여 그 결과를 검증하였다.