• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2023년도 춘계학술대회
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• pp.33-35
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• 2023

자율운항선박의 항로계획정보와 주변선박의 항적 데이터를 기반으로 자율운항선박 주변의 위험선박을 자동으로 추출하고, 충돌위험지수를 산출하여, 위험지수에 따른 안전지원항로를 생성하여 자율운항선박에 제공하는 자율운항지원서비스 운영 소프트웨어 개발에 관한 연구이다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2023년도 추계학술대회
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• pp.100-102
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• 2023

항로추종성능은 자율운항선박(MASS)의 중요한 자율제어기능 중 하나이다. 이는 선박의 안전성을 보장하기 위해 중요하며, 자율운항선박의 설계 단계에서 사전 평가가 필수적이다. 본 연구는 자율운항선박의 항로추종성능 평가를 위한 전산유체역학(CFD) 모델과 LOS 알고리즘 연계 방안을 제안한다. 먼저, 자율운항선박의 정수 중 거리 이탈 편차를 이용한 항로 추종 성능 평가 모델 개발에 관하여 기술했다. 먼저, 항로 추종을 수행하는 선박 주변의 난류 흐름은 비압축성 뉴턴 유체의 가정하에 비정상 RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes) 법을 이용하여 수치적으로 계산되었다. 중첩격자계법을 CFD 모델에 적용함으로써 거리 이탈 편차를 이용하는 LOS(Line-of-Sight) 가이던스 알고리즘에 의한 타의 회전 및 이에 따른 선체의 6 자유도 움직임을 CFD 환경에서 구현하였다. 개발된 자유 항주 선박 CFD 모델을 이용하여 항로 추종 시뮬레이션 평가 결과, 설정된 항로에서 선박의 정수 중 항로 추종 제어는 파도, 조류, 및 바람과 같은 외부 교란의 부재로 LOS 알고리즘에 의한 우현/좌현 측 변침뿐만 아니라 직진 경로의 추종도 성공적으로 수행됨을 확인하였다. 선체, 프로펠러, 타의 복잡한 상호작용을 정도 높게 해석할 수 있는 자유 항주 선박 CFD 모델과 LOS 알고리즘의 결합은 자율운항선박의 항로 추종 성능 평가를 정량적으로 평가하는 데 기여할 것으로 기대된다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2023년도 춘계학술대회
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• pp.239-240
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• 2023

자율운항선박 지원 서비스는 자율운항선박이 항만 내에서 안전하게 항해하고, 입/출항 및 화물 적/양하를 효율적으로 진행하는 것을 지원하기 위해 개발 중인 6종 서비스를 의미한다. 개발된 서비스의 성능을 검증하기 위해 육상 시범운영 인프라인 자율운항선박 기술연구센터를 구축하였으며, 성능검증 시나리오를 개발하였다. 성능검증 시나리오는 개발된 서비스가 실제 운용 환경에서 올바르게 동작하는지 확인하는 데 중점을 두고 있다. 성능검증은 실제 서비스 사용자를 중심으로 하는 사용자 기반 방식으로 진행된다. 실제 선박에서의 서비스 성능을 검증하기 위해 실습선을 이용한 실선박 테스트를 수행하였다.

• 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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• 한국퍼지및지능시스템학회 2002년도 추계학술대회 및 정기총회
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• pp.89-92
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• 2002

최근 들어 급증하고 있는 해양 충돌 사고 증가의 원인은 선박을 조종하는 항해사의 잘못된 판단 에 의한 부주의가 대부분이다. 이러한 문제를 해결하기 위한 가장 적극적인 방법은 선박에 자동화 및 지능화를 부여하여 항해사의 실수를 최소화하는 것이다. 대표적인 연구는 선박의 자율운항시스템(autonomous navigation system)이 있는데, 이는 선박운항에 있어 항해계획을 수립하고 현재의 선박의 상태를 파악하여 선박을 적절히 제어하는 항해 전문가시스템이다. 선박 자율운항시스템은 실세계의 선박에 장착되어 실험하여야하나, 선박은 고가의 운송수단이고, 자율운항시스템을 장착하기 위한 하부장치 인터페이스를 설계 및 구현에 많은 시간이 소요되므로 실제 선박을 모방하는 선박시뮬레이터를 이용하는 방법이 타당하다. 선박시뮬레이터는 선박의 물리적 운항특성을 모방하는 선박운동시뮬레이터와 선박 운항 주변에 변화하는 장애물을 시뮬레이터 하는 주변 객체시뮬레이터로 구성된다. 본 연구에서는 선박 운항 주변에 등장하는 장애물 변화를 시뮬레이션하고, 이에 기반한 ARPA RADAR를 모의 가동하는 주변객체시뮬레이터를 개발한다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2023년도 춘계학술대회
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• pp.76-76
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• 2023

최근 자율주행과 관련한 시장의 관심은 기존 자동차 자율주행에서 선박 자율운항으로 자연스럽게 이동하고 있다. 이에 인공지능 및 빅데이터 등과 같은 최근 기술을 선박 자율주행에 적용하는 자율운항선박(MASS: Maritime Autonomous Surface Ship) 개발이 활발히 진행되고 있으며, 레이더 및 카메라 등과 같은 센서 정보를 선박 자율운항에 적용하여 다양한 선박 운동 및 정보를 획득하는 연구 기술이 집중되고 있다. 이러한 경향에 따라 IMO(International Maritime Organization)과 같은 국제기구에서도 자율운항선박 표준화 본격 논의로 기술표준 선점 경쟁에 참여하고 있다. 이 중 연안 자율운항선박 개발은 IMO에서 주관하는 무인화 핵심기술로 여겨지고 있어, 기존 대양 항해 기술과 함께 연안 항해에 대한 기술 개발의 중요성이 높아지고 있다. 특히 항만 인근 해역에서는 다수의 선박이 입출항함으로 인해 해상에서의 안전과 물류의 효율화가 요구되기 때문에 고도화된 자율운항 기술개발이 필요하다. 하지만 자율운항선박에서의 상황인식 기술은 탑재된 센서의 제한된 시야각 및 기상조건에 따른 인식률이 떨어지는 문제가 생긴다. 이러한 기술적 한계를 극복하기 위해 육상에 설치된 레이더를 활용하여 선박을 탐지할 수 있는 기술이 필요하다. 본 연구에서는 고해상도 육상 레이더를 기반하여 얻어진 레이더 화면상의 물표 정보를 이용해 인공지능 기법에 활용하기 위한 라벨링 자동 생성 방법에 대해 소개한다. 얻어진 물표 정보에 인공지능 기법을 적용하여 선박 길이 정보를 추정하는 기술에 대해 소개한다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 춘계학술대회
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• pp.297-298
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• 2022

본 연구는 울산항 인근 정박지 내 선박의 운항 패턴을 파악하고, 관련 법규 및 준수 실태를 대조하여 자율운항선박의 실제 운항 시에 부차적인 운항 수칙을 수립하는 데 목적을 두고 있다. 일반적으로 항행하는 선박의 해양사고 중 높은 비중을 차지하는 조우 상황에서의 운항 규칙과 관련된 법률이 정박지 내에도 적용되고 있다. 이러한 관점에서 관련 법규들을 토대로, 실제 정박지에서 항행하는 선박들의 운항 패턴들을 관측하였으며, 대부분 정박지 내에서 출항하는 선박들은 항로의 우측에 근접하여 운항하는 양상을 보이며 우측 항행을 준수하고 있음을 확인하였다. 또한, 정박지 및 항내에서 충돌과 같은 예치기 못한 사고가 발생하는 대표적인 운항 패턴들은 정면 조우 상황, 방파제 내 출항 선박 회피, 우측 항행 등으로 분류되며, 정면 조우 상황과 방파제 출항 선박 회피의 경우에는 관련 법규를 준수하며 항행하는 것을 확인하였으나, 우측 항행 상황에서는 조우 상황에 따라 부득이하게 이행할 수 없는 경우가 발생함을 확인하였다. 본 기초 연구를 통하여 정박지 및 항내에서의 항행하는 선박의 운항 패턴을 자율운항선박에 적용 가능성을 타진하고, 항해 지원이 가능한 운항 수칙을 새로 정립하는 데 활용하고자 한다.

• 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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• 한국퍼지및지능시스템학회 2002년도 춘계학술대회 및 임시총회
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• pp.43-47
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• 2002

선박 업계의 항해 인력부족 현상을 해결하기 위한 방법으로 선박의 지능화 및 자동화에 관한 연구가 활발히 진행중이다. 선박의 지능화 및 자동화를 위해 지능형 자율운항제어시스템(Autonomous Ship Control System using Intelligence Techniques)이 개발되고 있다. 지능형 자율 운항제어시스템은 선박운항에 있어 항해계획을 수립하고 현재의 선박운항 상태를 파악하여 선박을 적절히 제어하는 항해 전문가의 능력을 전산화 한 것이다. 지능형 자율운항시스템은 항해, 충돌회피, 선체유지, 자료융합, 운동제어, 통합 아키텍처 시스템으로 구성되어 있다. 선박 운동제어시스템은 상위 레벨의 고수준제어 요구치를 하위레벨의 저수준제어치로 변환하는 제어기이다. 본 논문에서 선박의 물리적 특성을 모방하기위해 Oldenburger 제어 이론에 기반한 선박 제어기를 설계하고, 설계된 제어기의 성능검정을 위해 선박시뮬레이터에서 다양한 시나리오를 바탕으로 시뮬레이션 한다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.164-165
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• 2022

자율운항선박(Maritime Autonomous Surface Ship)의 개발과 도입은 해양 분야의 4차 산업 시대를 이끄는 가장 중요한 기술과 변화이다. 자율운항선박은 해양 사고의 발생 원인 중 가장 높은 비중을 차지하는 인적 요소를 줄이기 위해 인간의 개입 없이 독립적으로 운항하는 선박을 일컫는다. 인간의 개입을 줄이기 위해서는 기존의 선박과 다른 개념과 기술을 개발하고 도입해야 한다. 수십 년 전 개발되어 해상 플랫폼 및 오프쇼어 분야에서 특정 용도로 사용되는 선박 시스템인 동적위치제어스템은 기존의 시스템에 더해 더욱 정교하고 섬세한 선박의 움직임이 가능하도록 다양한 기능을 제공한다. 최근의 영국에서 제출한 IMO 의제 문서에 의하면, 자율운항선박에는 전통적인 앵커와 같은 선박 설비에 더해 추가로 다른 기술이 적용될 수 있다고 밝히며, 동적위치제어시스템을 명시하였다. 본 논문에서는 이러한 기능 중 자율운항선박의 안전한 운항을 달성하기 위해 동적위치제어시스템에서 적용할 수 있는 요인을 알아보고 제시하고자 한다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.84-86
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• 2022

자율운항선박의 자율화 3단계에서는 육상에서 원격으로 선박의 운항을 제어하며 원격제어자에 의한 인적요소는 발생하게 된다. 인적요소를 식별하고 평가하기 위한 기초 연구로써 선박 운항 시 자세 특성에 따른 항해 위험 요소들을 분석하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.260-262
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• 2022

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.