전자해도(ENC)는 해양에서의 항해를 위한 장비인 전자해도시스템(ECDIS)에 사용되는 공인된 해도 데이터이며, 종이해도의 내용을 디지털화한 자료로서 최근 들어 활발하게 활용되고 있다. 기존의 전자해도는 국제수로기구(IHO)에서 간행한 S-57 및 S-52 등의 표준에 따라 제작되고 있지만 고정수심 등 종이해도의 정적인 특성을 반영하고 있으므로 급속히 발전하는 정보통신기술과 고 정밀 측량기술의 성과를 충분히 활용하지 못하고 있다. 본 논문에서는 이러한 기존의 전자해도의 활용분야를 확장하면서 고정밀의 측량자료와 동적인 해양의 특성을 지원할 수 있는 다이나믹 전자해도에 대한 개발방안을 제시하고 시범적인 다이나믹 전자해도의 연구결과에 대한 활용가능성을 살펴본다.
국제해사기구(IMO)에서는 전자해도표시시스템(ECDIS)을 강제탑재 장비로 간주하는 SOLAS 수정안을 채택하였으며, 해상교통 안전과 환경보호를 위해 E-Navigation 전략에서 ECDIS를 핵심 장비로 고려하는 등 전자해도는 향해 업무에 필수적인 정보 인프라가 되었다. 그러나 전자해도는 ISO/IEC 8211 이라는 파일 포맷으로 구성되어 있어 정보의 사용이 용이하지 않으며, ECDIS와 같은 항해장비에서 사용되어 주로 향해 목적용으로 사용되고 있어 해양GIS 및 다양한 해양 응용사례로의 활용이 요구되고 있다. 한편, 구글어스는 구글사가 제공하는 위성 영상 지도 서비스로서 위성 이미지, 지도, 지형 및 3D 건물 정보 등 전 세계의 지역 정보를 제공하며 산업 전반에 활용되고 있다. 본 연구에서는 전자해도 활용방안으로 전자해도 정보를 구글 어스, 구글 지도 및 기타 응용 프로그램에 쓰이는 XML 기반의 마크업 언어 스키마인 KML 변환하는 기술을 개발하였다. 세부 내용으로 전자해도 활용 및 구글어스를 위한 KML 개발 기존 연구를 분석하고, 전자해도 및 구글어스의 특정에 대해 정리 하였다. 또한 전자해도와 KML 구조를 분석하였으며, 그 결과를 토대로 전자해도-KML 변환 프로그램을 개발 하였다.
ECDIS(Electronic Chart Display and Information System 전자해도정보시스템)와 같이 진보된 IT 기술을 적용한 항해장비는 단순히 항해의 목적으로 사용하는 것 이상으로, 해양환경의 보호와 감시에 응용하는 등의 방법으로 그 활용범위를 직접적이고 적극적으로 확대할 수 있다. 종이해도와 달리, ECDIS는 '시간'이라는 4차원적 요소를 도입함으로써 동적시스템(Dynamic System)으로 전환이 용이하다. 이것은 조석, 조류, 바람과 파도와 같은 시간변수(Time Variables) 데이터를 적용함으로써 가능하다. 이 시간변수들을 어군이동위치, 계절변화에 따른 해저지형, ballast water의 취수를 위한 청수지역 등과 함께 활용을 한다면, green ECDIS를 활용한 green navigation은 현실화가 가능하다. 이에 따라 해상종사자의 환경인식은 뚜렷하게 그리고 유용하게 증가할 것이다. 본 논문에서는 green ECDIS의 개념과 모형의 설계 그리고 프로토타입의 개발을 제안하고자 한다.
한국산업기술진흥원과 울산정보산업진흥원은 첨단 기술이 집약된 ICT융합 전기 추진 스마트 선박을 건조중이며 2022년 실증을 앞두고 있다. 선내 장비 실증을 위해 실증대상장비를 도출하였으며 실증시험 절차서 개발을 위해 우선적으로 선정된 대상장비는 전자해도표시시스템, 선박용 레이더 시스템, 항해기록장치, 선박에너지효율모니터링시스템이다. 본 논문에서는 우선 선정된 실증대상장비 4종에 대해 장비 표준에 기반한 실증절차와 실증시험 체크리스트 및 템플릿에 대해 소개한다.
전자해도는 해안선, 수심, 항로표지 등 선박의 항해에 필요한 정보를 담고 있는 디지털 해도로서 S-57 형식으로 기술되어 있다. 이러한 전자해도가 선박의 안전 운항에 성공적으로 사용되고 있지만, 특수한 데이터 형식과 표시시스템으로 인하여 제한적으로만 사용되고 있고 응용 범위 또한 제한적일 수밖에 없다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 S-57 형식의 전자해도를 GML과 같은 범용의 형식으로 변환하여 데이터베이스화하고 인터넷을 통하여 접근 가능하게 할 필요가 있다. 이에 본 논문에서는 S-57 전자해도를 GML로 변환하는 방법과 XML 데이터베이스를 이용하여 관리하는 방법을 제안한다. 또한 이 XML 데이터베이스로부터 사용자의 검색 질의를 처리하는 방법을 제안한다. 이러한 방법의 타당성을 검증하기 위하여 프로토타입 시스템을 개발하고 여러 가지 시험 수행을 진행하였다. 이러한 시스템을 이용하면 일반인들도 전자해도에 포함되어 있는 다양한 해양정보에 손쉽게 접근할 수 있을 뿐만 아니라 GML과 XML 데이터베이스에 의한 호환성 및 효율성의 증대도 가능하다.
수로데이터 기술표준이 S-57에서 S-100으로 변경됨에 따라 국가 해사안전정보 제공기관은 차세대 전자해도 뿐만 아니라 다양한 해사안전정보를 제공할 수 있는 표준화 체계가 마련되었다. S-57 전자해도를 표시하고 항해지원 기능을 제공하는 ECDIS는 S-100 표준의 출현으로 신규 표준에 대한 고려가 요구되며, 이를 통해 S-10X 데이터 및 e-Nav 정보가 운용 가능할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 S-100 기반 항해지원시스템 설계를 위해 S-100 표준기술의 운용 메카니즘을 분석하고 이를 기반으로 설계 세부 결과를 수로데이터 로딩 모듈, SENC 표현 모듈, 항해지원 모듈로 구분하여 정리 하였다. 본 시스템의 입력 자료로 예상되는 S-10X 데이터는 차세대 전자해도, 해저지형 그리드 데이터, 전자항해서지 등을 반영 하였다.
해상작업 모니터링 시스템은 해상에서 수행될 수 있는 국가와 국가 간의 광케이블 매설 작업이나 낙도의 전기 공급을 위한 해저의 전선 매설 작업, 천연가스공사의 파이프라인 매설 작업 등 각종 해상작업에서 사용되는 선박 자동화를 위한 모니터링 시스템이다. 다양한 센서로부터의 입력과 환경 설정을 통해 얻어진 데이터를 가공 처리하고, 전자해도 데이터를 읽어 GPS의 위치정보와 함께 나타낸다. 또한, 작업과 관련한 루트파일의 정보를 오버레이해서 관련 데이터를 처리하며, 무선 네트워크 환경으로 구축된 무선접속장치(AP; Access Point)와 클라이언트 측의 휴대용 개인정보단말기(PDA; Personal Digital Assistants)를 무선 랜으로 연동시켜 실시간으로 정보를 처리하도록 하며, 유효 반경 내에서의 자유로운 이동을 가능하게해서 작업의 효용성을 높일 수 있다. 본 연구는 이러한 상황 하에서 해상작업과 관련한 모니터링 시스템을 임베디드 환경에서 설계 및 구현함으로써 선박 자동화와 선박의 안전 항해를 지원하고 해상에서의 작업 부하를 최소화시키며 사고 방지를 통한 선박의 경쟁력을 높일 수 있다.
최근 스마트 컴퓨팅 기술(IEEE, 2016)의 급격한 발달에 따라 3차원 항해시스템에 대한 연구가 활발해지고 있으며, 이를 적용한 상용 3차원 항해 시스템 및 3D VTS 시스템이 등장하고 있다. 비록 3차원 기술이 널리 알려지고 사용되고 있다 하더라도, 베일에 쌓인 숨겨진 코드에 대한 내용은 밝혀진 바가 없다. 본 연구의 목적은 S-52 전자해도 표현 표준을 만족할 수 있도록, 3차원 디스플레이 환경 하에서 전자해도 객체를 표현하는 기초적인 접근 방법을 보이는 것이다. 향후에 스마트폰 및 패드와 같은 모바일 기기에서도 사용하고, 웹기반의 선박관제시스템에도 사용할 수 있도록 OpenGL ES를 이용하여 3D ENC Viewer를 개발하였다. 특히 면객체 삼각화(area object triangulation), 텍스처 매핑에 의한 복합선 표현, 폴리곤 패턴 채우기, 심볼 작도 등에 대해 자세히 설명한다. 삼각화된 공간정보를 포함하는 시스템전자해도(System ENC)의 파일크기와 디스플레이 속도의 상관관계를 검토하여 성능을 검증하였다.
해상작업 모니터링 시스템은 해상에서 수행될 수 있는 국가와 국가간의 광케이블 매설 작업이나 낙도의 전기 공급을 위한 해저의 전선 매설 작업, 천연가스공사의 파이프라인 매설 작업 등 각 종 해상작업에서 사용되는 선박 자동화를 위한 모니터링 시스템이다. 다양한 센서로부터의 입력과 환경 설정을 통해 얻어진 데이터를 가공 처리하고, 전자해도 데이터를 읽어 GPS의 위치정보와 함께 나타낸다. 또한, 작업과 관련한 루트파일의 정보를 오버레이하여 관련 데이터를 처리하며, 무선 네트워크 환경으로 구축된 무선접속장치(AP; Access Point)와 클라이언트 측의 휴대용 개인정보단말기(PDA; Personal Digital Assistants)를 무선랜으로 연동시켜 실시간으로 정보를 처리하도록 하며, 유효 반경 내에서의 자유로운 이동을 가능하게 하여 작업의 효용성을 높일 수 있다. 본 연구는 이러한 상황 하에서 해상작업과 관련한 모니터링 시스템을 임베디드 환경에서 설계 및 구현함으로써 선박 자동화와 선박의 안전 항해를 지원하고 해상에서의 작업 부하를 최소화시키며 사고 방지를 통한 선박의 경쟁력을 높일 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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