• 해양환경안전학회지
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• 제29권6호
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• pp.659-665
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• 2023

선박 발전기의 여자기는 출력 단자 전압을 일정하게 유지하기 위하여 여자전류 제어를 통해 자속을 조정한다. 여자기 내부에 있는 전압제어기는 통상적으로 비례 적분 제어방식이 사용되는데 게인과 시정수에 의해 결정되는 응답 특성은 적절치 못한 설정값에 의해 원하지 않는 출력을 내며 이로 인해 선내 전력의 품질과 안정성을 떨어뜨릴 수 있다. 본 논문에서는 IEEE에서 제공하는 AC4A 타입의 여자기 모델을 통해 얻을 수 있는 안정적인 입출력 데이터를 활용하여 신경망 회로를 학습시킨 후 기존의 비례 적분 제어방식의 전압제어기를 학습된 신경망 회로 제어기로 대체하여 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 기존 대비 최대 9.63%까지 오버슈팅이 개선되었으며, 안정적인 응답 특성에 대한 우수성을 확인하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2021년도 추계학술대회
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• pp.3-4
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• 2021

우리나라 정부는 해양사고의 주요 원인으로 지목되는 인적과실에 의한 해양사고를 저감하고자 선박의 충돌예방 지원을 위한 지능형해상교통정보서비스를 개발하였으며, 2021년 1월부터 대국민 서비스를 제공하고 있다. 지능형 해상교통정보서비스의 제공은 디지털 통신을 기반으로 한 안전정보의 실시간 제공이라는 점에서 그 자체로 의미가 있으나, 각 선박에 최적화된 서비스를 제공하기 위해서는 개별 선박의 운항특성을 고려하는 등 보다 발전될 부분이 있는 것으로 생각한다. 이번 연구에서는 지능형 해상교통정보서비스의 하나인 충돌예방 지원서비스의 제공현황을 살펴보고 사용성 및 효용성을 높이기 위해 고려되어야 할 점을 식별하였다. 마지막으로 데이터과학, 인공지능(AI) 등 최신기술의 적용을 통한 서비스의 발전방향을 제시하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 춘계학술대회
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• pp.211-212
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• 2022

지구온난화에 따른 우리나라 주변 환경의 변화와 최근 중국 불법어선의 연근해 어업자원의 고갈 등으로 인해 우리나라 연근해 어족자원을 보호할 필요성이 증대되고 있으며, 지속 가능한 어업을 위해서는 어획물의 종류와 양을 정확히 파악하고 불법 어업에 대한 철저한 감시 및 관리가 필요하다. 시공간적으로 다양하게 변하는 생태 및 어장 환경 정보와 선박에 대한 정보를 통해 해양관측과 위성 원격탐사를 동시에 이용함으로써 근해와 원양 생물자원 실태를 관측하는 것이 가능하다. 본 연구에서는 야간 불빛 위성 Suomi-NPP (Suomi National Polar-orbiting Partnership) 및 후속위성인 NOAA-20의 VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite) DNB (Day & Night Band) 영상을 이용하여 야간 불빛을 활용하고자 한다. 이 불빛 위성 자료를 이용하여 야간에 조업하는 어선 선단의 공간 분포를 분석할 수 있다. 또한 이 불빛 위성 자료와 AIS 자료를 상호 비교하여, 불빛 위성 자료를 통해 실제 선박의 위치 정보를 검색하는 것이 가능함을 검증하고자 한다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2023년도 춘계학술대회
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• pp.137-139
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• 2023

MARPOL (Maritime Pollution Treaty) 부속서 (Annex VI) 경우 대기오염 규제 내용이며, 최근 선박 배기가스 배출규제 강화 목적 개정됨에 따라 관련 규정을 충족하기 위한 적극적인 조치가 요구된다. 예를 들어 Sulfur Dioxide (SOx, 황산화물) 경우 2020년 기준 전 세계 해역 내 운항하는 선박은 황 함유량 0.5% 기준의 배출 요구 기준을 충족해야 한다. 배출규제 해역 지정 시 해당 해역 선박 배기가스 배출량 계산 산정 기준 확립이 필요함에 따라 대기환경에 대한 종합적인 분석이 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는 황산화물 배출량 산출 방법론으로써 그리드 셀 내 선박 점유시간을 계산한다. 점유시간이 길수록 선박 통항 및 배기가스 배출이 밀집되어 있음을 의미한다. 밀집도 분석에 더불어 선박의 특성이 반영된 시간당 배출량을 적용하여 배출 공간 인벤토리를 구축하였으며 분석 결과를 GIS (Geographical Information System) 환경에서 공간 지도로 시각화하였다. 기존 국내 황산화물 배출규제 해역의 효과 평가에 더불어 외항 범위까지 규제 확대 시나리오확립 후 비교 평가를 통하여 배출량 감소 효과를 정량적으로 확인하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2023년도 춘계학술대회
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• pp.160-161
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• 2023

현재 선박의 항해계획은 항해사의 지식과 경험적인 방법에 의존하고 있다. 그러나 최근에는 선박 자율운항기술이 발전됨에 따라, 항해계획의 자동화 기술도 여러 가지 방법으로 연구되고 있다. 본 연구에서는 강화학습 기법 중 하나인 Q-러닝을 기반으로 선박 최적 항해 경로를 생성하고자 한다. 강화학습은 다양한 상황에 대한 경험을 학습하고, 이를 기반으로 최적의 결정을 내리는 방식으로 적용된다.

• 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 2022년도 춘계학술대회
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• pp.123-124
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• 2022

자율운항선박 원격제어시스템의 실습선 한나라호를 이용한 실험을 수행하기 위한 하드웨어부분과 소프트웨어 부분의 환경조성이 필요하다. 본 연구에서는 이를 진행하기 위한 육상제어센터(SRC)와 실습선의 실험환경 구축현황을 제시하였다. 현재 SRC에는 육상측의 육상제어콘솔, 선박제어모사장치, 메시지교환서버, 네트워크 장치를 설치완료하였으며, 선박측에는 선박제어모사장치, 메시지교환서버, 네트워크장치, 선박시뮬레이터를 설치완료하였다. 자율운항선박의 원격제어에 필요한 테스트베드 설치가 진행중이며, 향후 이에 대한 통합운용시스템 구축을 통해 핵심모듈정상작동여부를 판단하여 저해요인을 식별하고 이를 제거 및 방지하기 위한 방법에 대해 제안하고자 한다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 춘계학술대회
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• pp.115-116
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• 2022

자율운항선박 원격제어시스템 구현을 위해서는 통신네트워크의 활용은 필수적이다. 하지만 현재 VSAT, LTE, WIFI를 활용한 통신네트워크의 방해요인중 하나는 시간지연이다. 다양한 연구를 통해 시간지연의 측정과 감소를 위한 연구가 진행중에 있다. 본 연구에서는 이러한 시간지연에 따라 항해사의 제어형태를 파악하기 위한 준비단계로 해양사고 재결서를 통해 분석한 결과를 바탕으로 시나리오를 개발하여 시뮬레이션을 통한 선박조종성능 만족도 평가를 시행하였다. 향후 이를 바탕으로 시간지연에 따라 원격제어자에게 선박조종성능을 저해하는 요인을 식별하고 이를 제거 및 방지하기 위한 방법에 대해 제안하고자 한다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 춘계학술대회
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• pp.272-274
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• 2022

전세계의 상선 80% 이상이 바다를 이용하고 있으며 다양한 해상교통로를 이용하고 있다. 각 국가와 국제기구에서는 선박의 안전한 운항과 해양사고 예방을 위해 항로 설계 기준을 강화하고 있다. 항로가 설정되어 있지 않은 해역은 경제적, 안전요소를 결합하여 선박들이 관습적으로 통항로를 이용하고 있다. 하지만 최근에 이러한 통항로는 해상풍력발전, 해양레저, 어업활동 등 다양한 주체들과 마찰이 생기고 있으며, 해양사고 위험이 증가하고 있다. 따라서 AIS 데이터를 활용하여 밀집도 분석을 수행한 후, 선박의 안전한 항행을 위한 고유 통항로로 제시한다. 또한 선박의 항행 패턴을 고려하여 주요항로, 외부지선항로, 내부지선항로로 구분하였다. 최종적으로 선박 통항로의 95% 신뢰도를 기반으로 안전성 검증을 수행하고 이를 만족하는 것으로 분석되었다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2023년도 춘계학술대회
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• pp.219-220
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• 2023

인공지능(AI), 사물인터넷(IoT) 등 관련 기술의 발전으로 자율운항선박 상용화가 임박하게 되었다. 국제해사기구(IMO)는 새로운 기술도입을 촉진하는 한편, 신기술 도입에 따른 위험을 최소화하기 위하여 자율운항선박 협약(MASS Code)을 개발하고 있다. 대한민국 또한 '자율운항선박 기술개발 사업(KASS)' 추진을 통하여 기술개발과 핵심기술의 국제표준화를 추진하고 있다. 이 연구에서는 현재까지 협약 개발의 국제적 현황을 분석 후 대한민국 핵심기술을 국제적으로 표준화하기 위한 대응방안에 대해 제시하였다.