북극항로에 대한 관심이 높아지면서 안전항해를 위한 지원시스템의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 북극지역의 항해지원을 위한 선박 운항성능 추정 모델과 기상 예측 데이터, 빙상정보 예측모델의 결과를 데이터베이스화 하고 이를 바탕으로 북극항로에서의 최적 항해계획 서비스를 제공하기 위한 통신, 사용자 소프트웨어 시스템, 항로 추론을 위한 육상지원시스템을 구축방법을 제안하였다. 또한 제안된 방법을 토대로 선박에 설치하여 통신 및 추론항로 정보제공에 관한 시험을 진행하였다. 향후 북극 항로 항해안전 지원 시스템의 구축 및 원활한 항로 지원 서비스제공을 하는데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
항공교통관리란 항공교통흐름을 안전하고 신속하며, 질서 있게 소통시키는 것이다. 효율적인 항공교통관리를 위해서는 비행계획 및 비행정보를 이용하여 항공기의 경로 및 거리를 최대한 신속하고 정확하게 탐색하는 능력이 필요하다. 특히 시간에 민감한 항공운송에 있어서 효율적인 항공교통흐름 관리는 필수적이라 할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 웨이포인트 및 항로를 네트워크화 하여 최적의 항로를 동적으로 탐색할 수 있는 동적 항로탐색 알고리즘을 제안한다. 기존의 방식은 정적 알고리즘인 다익스트라 알고리즘을 이용하는 방법으로써 일부의 항로가 기상 등의 이유로 폐쇄되었을 때 전체 항로를 다시 계산하는 문제점이 있었다. 동적 항로탐색 알고리즘은 항로의 가중치가 변경되었을 때, 해당 항로와 관련이 있는 부분만 재계산하기 때문에 기존의 방법에 비해 신속하고 정확하게 최적의 항로를 찾을 수 있다. 성능비교 결과, 동적 항로탐색 알고리즘이 기존의 방법에 비해 성능이 우수한 것으로 나타났다.
해상교통 안전을 위한 지능형 해상교통정보서비스에서는 수심, 해사안전법, 기상정보, 연료 소모량 등의 정보를 고려한 안전하고 효율적인 최적 안전항로를 제공하는 서비스를 운영하고 있다. 하지만 서비스 사용자들 입장에서 불필요한 우회, 해상 객체에 대한 보수적인 안전거리 등으로 개인의 운항 경험, 스타일 등에 맞는 항로를 선호한다. 본 연구는 LTE-M을 통해 수집한 선박의 항적 데이터로 선박이 자주 운항하는 구역에 대해 간선 가중치를 조절하여 별도의 해상 환경을 반영하지 않고도 서비스 사용자들의 경험에 기반한 최적 안전항로를 추출할 수 있는 모델을 연구하였다.
최근 불규칙한 해양기상변화로 인하여 항해하는 선박들은 해양 기상환경에 대한 대비책이 절실한 상황이다. 해양 기상 모니터링시스템은 이러한 해양 기상환경에 대한 정보를 수집하여 주변 연안을 항행하는 선박에게 실시간 제공하므로서 해양교통 안전을 확보하기 위한 시스템이다. 오래전부터 해양 선진국에서는 항로표지시설 등에 해양기상관측센서를 설치하여 해양 기상모니터링 시스템을 구축 운용 하고 있으며, 선박의 안전항해에 많은 도움을 주고 있다. 더욱 발전된 해양기상모니터링 시스템을 위하여 국내외 현황을 분석하고 연구하므로서 선박의 안전항행과 해양사고를 예방하고, 최적의 해양기상모니터링 시스템을 위한 향후 발전방안에 대해서 논의하고자 한다.
This paper introduces basic research of optimum routing assessment system as voyage support purpose which can obtain safe and efficient route. In view point of safety, the prediction of ship motion should be evaluated in the condition of rough weather This part includes general seakeeping estimation based on 3 dimensional panel method and parametric roil prediction. For increasing voyage efficiency, ETA(Estimated Time of Arrival) and fuel consumption should be calculated considering speed reduction and power increase due to wave effects based on added resistance calculation and ship performance characteristics. Basically, the weather forecast is assumed to be prepared previously to operate this system. The idea of these factors in this system will be helpful to escape from dangerous voyage situation by wave conditions and to make optimum route planning based on ETA and fuel consumption.
고유가 시대에 정보시스템의 발달과 더불어 안전하고 경제적인 항해계획의 수립을 지원하는 시스템에 대한 요구가 증대되고 있다. 이에 저자들이 개발한 최적항로평가시스템에 대하여 그 개발 내용 및 적용 사례를 소개한다. 기상예보데이터를 이용하여 소요시간 및 연료소모량 관점에서 최적화된 항해 계획을 생성하며, Parametric roll 을 포함한 각종 내항성능 지표를 정량적으로 평가하여, 항해자로 하여금 항해의 안전성 및 경제성 관점에서 최적화된 항해 계획을 수립하도록 지원하는 시스템을 개발하였다. 개발된 시스템의 유효성은 실 항해중 적용한 사례 및 시뮬레이션 결과를 통해서 검증하였다.
선박경제운항이란 기상예측정보를 활용하여 연료소모량을 최소화하도록 선박을 운항하는 것으로서 최근 많은 시스템이 이를 위해 연구되고 있다. 기존의 시스템에서는 문제의 복잡성을 줄이기 위해 엔진의 출력을 고정하거나 속력을 일정하게 운항한다는 가정을 기반으로 접근하고 있다. 그러나 엔진출력을 잘 조절한다면 더 좋은 기상환경에서 선박이 운항할 수 있게 되어 연료소모량을 더욱 줄일 수 있다. 본 논문에서는 진화전략 알고리즘을 사용하여 항로의 세부구간별로 최적출력을 탐색할 수 있는 새로운 경제운항시스템을 제안하였다. 또한, 지리적 최단 경로를 찾을 수 있는 $A^*$ 알고리즘과 곡선 표현의 자유도를 높일 수 있는 방법을 사용함으로써 임의의 출발지와 목적지에 대해서 제안된 경제운항시스템을 적용할 수 있도록 하였다. 총 36가지의 운항 시나리오에 대해서 이 논문에서 제안된 시스템의 성능을 기존의 출력고정 운항방법과 비교한 결과, 운항소요시간은 거의 차이가 없으면서도 연료소모량을 평균적으로 1.3%, 최대로는 5.6% 개선시킬 수 있음을 관찰하였다.
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.
본 연구에서 하역크레인을 장착하여 모선과 연안항만간 컨테이너를 단거리 운송하는 것으로 새로운 개념의 해상운송시스템인 모바일하버를 소개하였다. 초대형 컨테이너선박이 직접 연안항만에 접이안하는 대신에 모바일하버가 해안에서 일정거리 이격되어 모선이 정박하기에 수심여건이 양호한 작업장까지만 이동한다. 따라서, 모바일하버의 적용을 위한 국내 무역항의 해안환경, 기술적 조건 및 한계에 대한 조사는 필연적 과정이다. 모바일하버의 접근성을 파악하기 위하여 환경조건, 화물하역처리능력, 해상교통량 및 교통류를 해상교통시뮬레이션 및 가상항로표지시스템의 툴을 사용하여 분석하였다. 수집한 정보의 분석과 적용서의 평가를 통해 최적수준의 남해안 및 동해안 무역항에 대한 모바일하버 정박장은 (1) 기상 및 해상자연환경조건면에서 마산항, 울산항, 부산신항의 순으로, (2) 해상교통 및 수역시설여건의 조건에서는 목포, 부산신항, 동해묵호항의 순으로, (3) 화물처리의 현장능력 및 지역무역항의 운영실태분석으로는 부산권, 여수광양권, 목포권으로 나타났다. 본 연구를 통해 최적의 항만 및 작업장 선정을 위한 기준을 제시하였으며, 모바일하버가 현장에 적용되기 위해서는 초대형선박과 모바일하버의 접안 및 화물작업이 이루어지는 해역에서 해상교통안전을 확보하기 위한 선박자동식별시스템 등 가상항행보조시설이 도입되어야 할 것으로 본다.
겨울철 온대저기압은 세력이 강하여 해양사고의 주요 원인이 되는 등 선박의 안전 운항에 있어서 매우 중요하다. 이 연구에서는 겨울철(2019년 12월~2020년 2월)의 기상 데이터를 이용하여 제1태평양한대전선대 부근의 온대저기압에 대하여 분석하였다. 분석 결과는 다음과 같다. 3개월 동안에 제1태평양한대전선대 부근에서 발생한 온대저기압은 총 41개이고, 그 중 8개가 현저히 발달하였다. 가장 강력한 온대저기압의 중심기압은 947hPa이다. 발생 위치 별 온대저기압은 일본 동쪽 태평양이 가장 많았고(16개), 그 다음은 우리나라 주변, 동중국해, 일본 남쪽 해상 순이었다. 주요 이동 경로는 크게 5가지로 구분할 수 있는데, 공통적으로 북동진하는 패턴을 보였다. 겨울철에 북태평양을 항해하는 선박이 온대저기압을 조우할 경우 선박의 최적항로는 동항 시에는 온대저기압 중심의 남측을, 서항 시에는 온대저기압 중심의 북측을 항해하는 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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