Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제37권1호
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pp.47-52
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2013
최근 고유가 시대를 경험한 이후 에너지 수급에 대한 불안감이 증대됨과 동시에 지구온난화, 대기오염문제 등과 관련하여 대체에너지의 개발과 고효율 친환경 기술개발에 대한 요구가 강화되고 있다. 특히, IMO(국제해사기구)의 MEPC에서는 부속서 6을 $CO_2$의 규제법으로 하고자 하는 논의가 진행 중이다. 한편, 선박의 에너지효율을 향상시키고자 하는 다양한 기술들은 대부분 주로 새로운 기술의 개발과 신조선에의 적용에만 관심이 집중되고 있다. 그러나 선박기관은 일반적으로 장시간의 운항으로 그 성능은 점점 저하되고 운전조건 또한 변화되기 때문에 운항중인 기존선의 운항조건에 최적화된 기관의 운전관리야말로 친환경 및 고효율화 대책에 실질적이면서 매우 유익한 대책이 될 수 있다. 본 논문은 선박엔진의 성능저하정도를 정량적으로 예측하고자 하는 내용으로 엔진의 성능을 저하시키는 주요 인자들과 급기효율저하, 블로바이 가스증가 및 연료분사상태의 악화로 인한 연소악화 등이 엔진성능에 미치는 영향을 예측, 검토하였다.
본 연구는 도심항공모빌리티(UAM; urban air mobility)의 안전하고 효율적인 운항을 위해 SWIM (system wide information management) 기술 기반의 전략적 비행계획 관리를 위한 FF-ICE (flight and flow - information for a collaborative environment)의 활용 및 구현 방안을 제안한다. SWIM은 항공 교통 데이터의 표준화된 인프라로, 다양한 이해관계자 간의 원활한 정보 교환을 가능하게 한다. FF-ICE는 SWIM 내에서의 비행 계획 관련 정보를 공유하기 위해 ICAO (International Civil Aviation Organization)에서 제시한 개념으로, 본 논문에서는 이를 활용한 UAM의 비행계획 관리방안, 비행계획서의 제출 절차, 유효성 검증, 운용성 검증, 상태정보 관리 방법 등을 제시하고 구현하였으며, SWIM 인프라를 통해 기능을 확인하였다. FF-ICE를 이용한 UAM의 비행계획 관리는 전략적인 단계에서의 비행계획 검증을 통한 UAM 운항의 안전성과 효율성을 향상할 수 있을 것으로 기대된다.
항공기 사고는 다른 교통수단과 비교하여 생존 확률이 낮은 것이 특징이며, 주요 원인으로 규정 위반, 의사소통 등과 같은 인적요인에 의한 것으로 나타나고 있다. 이러한 사고 예방을 위한 안전관리시스템의 활성화는 단순히 운항승무원에게 규정 준수를 강조하기보다는 스스로 안전문화의 중요성을 인식하고, 안전행동에 적극적으로 임하는 것이 중요한 핵심 변수이며, 잘 갖추어진 규정일지라도 안전문화, 안전분위기, 안전행동의 수준에 따라 그 효율성이 달라진다. 본 연구에서는 국내 운항승무원의 안전문화 인식도 조사를 통하여 안전문화가 안전행동에 미치는 상관관계를 검증하였으며, 그 결과 공정문화와 자율보고는 활성화가 미흡하여 안전행동에 유의한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 이러한 안전문화와 안전행동의 특성을 확인하여 안전관리시스템의 성과를 제고하고자 한다.
진해만 해역은 태풍 내습 시에 우리나라 남동권 해역의 주요 태풍 피항지로 이용되고 있다. 하지만 태풍 내습 시 진해만 내 선박이 폭주하고 주묘가 다수 발생하는 등 해양사고 발생 가능성이 존재한다. 본 논문은 태풍 내습 시 진해만 피항지에 대해 안전 확보 및 효율적으로 관리할 수 있는 방안을 해당 해역의 VTS 관제사로부터 도출하고, 이를 선박 운항자에게 AHP 기법을 통하여 상대적 중요도를 도출하여 관리자와 이용자 의견이 반영된 안전대책을 제시하였다. AHP 설문조사를 위한 안전 대책 요소를 선정하기 위하여 진해만 내 태풍 내습 시 VTS 관제사의 대응 조치 평가 내용에 대해 분석하였다. 선정된 안전대책 요소를 기반으로 설문조사를 실시한 결과, 선정된 요소에 대해 선박 운항자는 선박의 안전을 효율적 관리보다 약 2배 이상 중요하게 생각하며, 종합적으로 피항선 관리, 정박구역 관리, 피항정보 관리, 규정 및 지침 마련, 시스템 장비 개선, 교육 및 홍보·알림 활동 순으로 중요하게 고려함을 파악하였다. 본 논문에서 식별된 방안 및 상대적 중요도를 통해서 진해만 태풍 피항지를 안전하고 효율적으로 관리하는 기반이 될 수 있을 것으로 사료된다.
차도선과 같은 연안 화물 여객선에는 필수 탑재 항해통신장비 이외에 유지보수 지원이나 운항 효율 향상을 위한 장비는 거의 탑재 되어 있지 않은 상황으로 ICT 기술 기반 운영 및 유지보수(O&M, operating and maintenance) 지원 서비스 제공 시스템 도입이 필요하다. 이에 중소형 선박 기자재의 데이터 수집, 통합, 분석을 통해 선박 관리, 유지보수 지원, 운항 모니터링 등의 스마트 O&M 서비스를 제공하기 위한 시스템의 개발을 진행 중에 있다. 개발하는 시스템은 빅데이터 분석 기술, 모바일 어플리케이션 개발 기술, 증강현실(AR) 기술을 기반으로 선박을 구성하는 요소의 상태 모니터링, 최적 관리, 원격 유지보수 지원 등의 서비스를 제공할 예정이다. 또한, 클라우드 기반 육해상 통합 O&M 서비스 지원 시스템의 개발을 통해 선단 단위 분석, 중소형 해운선사 소모품 관리 및 운영 지원 등 종합적인 부가 서비스를 제공하는 것이 목적이다. 이러한 시스템의 개발이 완료되면, 실선 시험을 통해 개발 시스템과 서비스의 유용성을 검증할 계획이다. 본 논문에서는 이러한 O&M 지원을 위한 시스템에 관해 소개하고, 앞서 언급한 각종 서비스를 제공하기 위한 선박 및 육상 측 구성요소 정의와 서비스 아키텍처의 설계에 관한 내용을 다룬다.
최근 들어 급증하고 있는 해양사고의 주요 원인은 인간의 수행 오류에 기인하고 있다. 이를 해결하기 위해 디지털 선박의 구축, 선박 정보의 모니터링 시스템 등의 다양한 연구가 진행되었다. 그러나 선박의 안전한 항해를 위해 다양한 형태의 대량 정보를 효율적으로 저장하고, 이용하고, 관리하는 시스템에 대한 연구가 미흡하다. 본 논문은 지능형 자율운항시스템의 아키텍쳐인 RVC 지능시스템 모델을 기반으로 하는 VWS(Virtual World System)을 제안한다. VWS는 선박의 안전 항해에 필요한 모든 정보를 저장하고 지능형 자율운항시스템의 부시스템에 정보를 서비스한다. VWS는 특정 문제 영역을 표현하기 위하여 토폴로지 데이터베이스를 이용하고, 실시간 처리 특성을 반영하기 위하여 스케줄링을 도입하였다. 또한 분산 처리 특성을 반영하기 위하여 가상세계 API를 정의하였다. 본 논문에서는 설계된 VWS를 지능형 선박 자율운항시스템에 장착하고 시뮬레이션을 통하여 그 효율성을 입증해 보였다.
부산남항은 개항질서법상 항계 밖으로 1975년부터 부산시가 관리권을 위임받아 관리하는 지방정부가 관리하는 항구로서 하루 평균 약 450여척의 선박이 계류되어 있는 상태에서 빠르게 운항하는 여객선, 냉동운반선, 수리조선소의 각종 이동선박 및 어선 등 많은 선박이 통항하고 있으나 선박통항의 해상교통관제가 이루어지지 않아 항상 선박안전사고 발생 가능성을 내포하고 있다. 따라서 부산남항 선박통항의 안전성 증대와 안전사고 대책 등을 대비할 수 있는 총체적인 선박 안전관리시스템을 구축하기 위하여 부산남항의 해상교통 상황을 조사 분석하고 이에 대한 대책 방안으로 적합한 선박 안전관리시스템을 제안하고 그 장단점 비교 분석한다. 해상교통량을 조사한 결과 하루 평균 1,157척, 1시간 평균 48척으로 선박통항량이 가장 많은 시간인 16~17시 사이에는 120척의 선박이 통항하는 것으로 조사되어 선박통항의 안전성을 확보하기 위한 시스템을 반드시 운영되어야 하는 것으로 분석되어 좁은 수역에 가장 효율적인 선박 안전관리시스템을 설계 분석하여 그 대책 방안으로 제시하고자 한다.
본 연구에서는 미래의 자율운항선박의 핵심기술인 상태기반 예지보전(Condition Based Maintenance, CBM) 기술에 관한 연구로써 고장진단을 위한 실 운항선박을 대상으로 상태 모니터링 시스템의 설계/탑재 및 데이터 취득/처리/분석 기술 개발을 수행하고 있다. 본 연구의 목적은 데이터 확보, 유효데이터 식별/검증을 통해 최종적인 고장진단 알고리즘 개발을 위함이며 이를 위해서는 대상 기기의 고장 메커니즘에 관한 이해가 필요하다. 따라서 선박 엔진의 FEMA 분석과 Fault Tree Analysis 과정이 수반되어야 하며 엔진의 주요 계통분류, 대상기기 식별, 고장유형, 고장원인과 현상에 대한 분석을 포함하여야 한다. 최종적으로 도출되는 CBM 시스템의 솔루션 S/W는 엔지니어링 지식기반의 실선 운항데이터에 대한 통합적인 데이터 분석을 통해 선박 엔진의 고장예측 및 진단이 가능하다. 본 연구를 통해 운항중인 실선의주 기관을 대상으로 기존 모니터링 항목 이외의 핵심 영향인자를 측정하고, 취득된 데이터에 대한 빅 데이터 분석기법을 통해 적절한 유지보수 방법과 해당 시점을 예측함으로써 향후 선박 엔진의 이상 징후에 대한 사전적 대처와 효율적인 관리가 가능하며 결과적으로 항해 중 해양사고 및 선박운항 손실을 미연에 방지할 수 있을 것으로 기대한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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