• 로봇학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.493-499
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• 2022

This paper presents the design for the kinematic structure of a system for an automatically moored 6000 ton autonomous ship in a port, and the process and results of optimal design for the link cross-sectional shape. We propose an automatic mooring system with a PPP type serial manipulator structure capable of linear motion in the XYZ axis. The mooring force applied by the mooring system was derived with dynamics simulation tool "ADAMS". The design goal is the minimization of the cross-sectional area of the link. Constrains include compressive stress and shear stress. The optimization problems were solved by using the sequential quadratic programing method implemented in the fmincon package. The shape of the cross section was assumed to be rectangle. Through future research, we plan to manufacture automatic mooring system for 6000ton class autonomous ship.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제10권4호
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• pp.14-21
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• 2013

The numerical analysis of the automatic ship mooring system which was equipped in the ship for trying to berth at the pier was performed in this study. The automatic ship mooring using hydraulic winch was a new method that had not need to change the existing devices and to help a pilot ship of outside. The numerical results of the proposed mooring system including ship motion were that the speed and rolling phenomenon of ship was affected by changing in the ship weight and affected the slope maintenance and yaw degree of ship if there has a trim of stern. Also, a static force of ship at the initial movement was important to calculate the mooring power. The moving force and inertial force of ship on the vertical direction was confirmed for the mooring stability. Therefore, the power and velocity of hydraulic mooring winch should be determined by considering the significant characteristics such as weight, velocity, inertial force and moving force of ship.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권5호
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• pp.690-699
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• 2011

A numerical model analysis was performed to analyze the stability of the mooring lines of an automatic submersible fish cage system in waves and currents. The fish cage system consisted of a 12-angled rigid frame, net cage, cover net, 12 upper floats, 12 tanks(for fixed and variable ballast), mooring lines, anchors, and a control station. Simulations were performed with the cage at the surface of the water and at a depth of 20 m. A Morison equation type model was used for simulations of the system in two configurations. The force parameters described both regular and random waves, with and without currents, and their values were input to the model. Mooring tension calculations were conducted on the mooring lines, grid lines and lower bridle lines of the cage. The stability of the mooring lines was checked under both static and dynamic conditions.

• Ocean Systems Engineering
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• 제1권2호
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• pp.157-169
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• 2011

To provide more rational design solutions at conceptual design level, axiomatic design method has been applied to solve critical part of a new engineering problem called Mobile Harbor. In the implementation, the Mobile Harbor, a functional harbor system that consists of a vessel with container crane approaches to a container ship anchored in the open sea and establishes a secure mooring between the two vessels to carry out loading and unloading of containers. For this moving harbor system to be able to operate successfully, a reliable and safe strategy to moor and maintain constant distance between the two vessels in winds and waves is required. The design process of automatic ship-to-ship mooring system to satisfy the requirements of establishing and maintaining secure mooring has been managed using axiomatic design principles. Properly defining and disseminating Functional Requirements, clarifying interface requirements between its subsystems, and identifying potential conflict, i.e. functional coupling, at the earliest stage of design as much as possible are all part of what need to be managed in a system design project. In this paper, we discuss the automatic docking system design project under the umbrella of KAIST mobile harbor project to illustrate how the Axiomatic Design process can facilitate design projects for a large and complex engineering system. The solidified design is presented as a result.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권5호
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• pp.819-826
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• 2022

스마트 항만시스템을 구축하기 위해서는 무엇보다 선박을 자동으로 계류시킬 수 있는 시스템이 요구된다. 항만의 자동계류시스템의 허용 계류력을 산정하기 위해서는 선박의 특성을 고려하고, 해양환경적 외란으로 부터 발생된 외력을 정확히 계산해야 한다. 이러한 환경적 외란의 크기를 정확히 추정하는 것은 자동계류장치 설계를 위해서 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 항만 및 어항 설계기준에 따라 한바다호에 대한 계류력을 추정하였다. 그 결과 한바다호에 작용하는 대부분의 외력은 바람으로부터 기인되는 것을 확인하였다. 가장 극한 해양조건(B.F 6)에서 한바다호에 작용하는 종방향 힘은 18kN, 횡방향 힘은 248kN으로 나타났다.

• 대한조선학회논문집
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• 제59권3호
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• pp.157-163
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• 2022

An automatic mooring system for a ship consists of a vacuum suction pad and a mechanical part, enabling quick and safe mooring of a ship. In the development of a mooring system, the design of a vacuum suction pad is a key to secure enough mooring forces and achieve stable operation of a mooring system. In the vacuum suction pad, properly designing its rubber seal determines the performance of the suction pad. Therefore, it is necessary to appropriately design the rubber seal for maintaining a high-vacuum condition inside the pad as well as achieving its mechanical robustness for long-time use. Finite element analysis for the design of the rubber seal requires the use of an appropriate strain energy function model to accurately simulate mechanical behavior of the rubber seal material. In this study, we conducted simple uniaxial tensile testing of Chloroprene Rubber (CR) to explore the strain energy function model best-fitted to its experimentally measured engineering strain-stress curves depending on various temperature environments. This study elucidates the temperature-dependent mechanical behaviors of CR and will be foundational to design rubber seal for an automatic mooring system under various temperature conditions.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권7호
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• pp.980-991
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• 2023

항만 내 선박과 부두의 사고를 예방하기 위하여 통항 및 접안 안전성 평가를 통하여 안전한 부두가 건설되어 관리하고 있으나, 선박의 접안 및 계류 과정에서 선박이 부두에 충돌하거나 로프로 인한 인명사고의 발생 등 예측할 수 없는 사고들이 종종 발생한다. 자동계류장치는 선박의 신속하고 안전한 계류를 위한 자동화된 시스템으로 로봇 매니퓰레이터와 흡착 패드로 구성된 탈/부착 메커니즘을 가지고 있다. 본 논문은 자동계류장치의 흡착 패드의 위치 및 속도제어에 필요한 선체와의 변위 및 속도 측정 시스템을 다룬다. 자동계류장치에 적합한 측정 시스템을 설계하기 위하여, 본 논문은 우선 센서의 성능 및 실외 환경적 특성 분석을 수행한다. 다음으로 이러한 분석 결과를 토대로 실외 부두환경에서 설치되는 자동계류장치에 적합한 변위 및 속도 측정시스템의 구성 및 설계 방법에 대해 기술한다. 또한 센서의 측정상태 감지 및 속도 추정을 위한 알고리즘을 제시한다. 제안된 방법은 다양한 속도 구간에서의 변위 및 속도 측정 실험을 통해 그 유용성을 검증한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권6호
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• pp.1036-1043
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• 2022

본 논문은 자동계류 장치에 설치하여 선박의 접안 상황을 검출할 수 있는 시각 센서의 개발에 대하여 논하고 있다. 선박의 접안 시 사고방지를 위해 선박의 속도를 통제하고 위치를 확인하고 있음에도 불구하고 부두에서의 선박 충돌사고는 매년 발생하고 있으며, 이로 인한 경제적, 환경적 피해가 매우 크다. 따라서 부두에 접안하는 선박에 대한 안전성 확보를 위해 선박의 위치 및 속도 정보를 신속하게 확보할 수 있는 시각 시스템의 개발은 중요하다. 이에 본 연구에서는 선박의 접안 시 사람과 유사하게 영상을 통해 접안하는 선박을 관찰하고, 주변 환경에 따른 선박의 접안 상태를 적절하게 확인할 수 있는 시각센서를 개발하였다. 먼저, 개발하고자 하는 시각 센서의 적정성을 확보하기 위해 기존 센서로부터 제공되는 정보, 감지 범위, 실시간성, 정확도 및 정밀도 측면에서 센서 특성을 분석하였다. 이러한 분석 자료를 바탕으로 LiDAR형태의 3D시각 시스템의 개념 설계, 구동메커니즘 설계 및 모션 구동부의 힘과 위치 제어기 설계 등을 수행하여 대상물의 정보를 실시간으로 획득할 수 있는 3D 시각 모듈을 개발하였다. 최종적으로 시스템 구동을 위한 제어 시스템의 성능평가와 스캔 속도에 대한 성능을 분석하였고, 실험을 통해 개발된 시스템의 유용성을 확인할 수 있었다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.79-82
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• 2003

An aquaculture system for feeding the caged fishes in the open water is suggested for ocean application. Survival and operation conditions are defined at the conceptual design. Wave and current drag forces are discussed to determine the proper dimension of the aquaculture system and the related mooring system. Second order wave drift force at the survival condition is the dominant force, which be reduced by minimizing the superstructure open to the surface. Automation in feeding, sorting, cleaning is introduced to use the ongoing technology for quality product. The suggested system has advantage compared to onshore culturing, but not to shallow water culturing system. There is room for real application in future by the countries, such as Korea and Japan, which are in short of fish supply and have willingness to venture towards the ocean aquaculture.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.821-828
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• 2011

본 논문은 자동항로 추적(Track keeping control), 자동조타(Automatic steering), 자동 접이안(Automatic mooring control) 등으로 구성된 자동운항 시스템 중 자동조타장치의 성능 개선 알고리즘 개발에 대해 다루고 있다. 자동조타는 풍력 또는 조력 등의 영향으로부터 선박의 설정 항로와 실제 침로와의 차이를 계산하여 설정된 항로를 유지하며 항해하므로, 조타에 소요되는 선원의 지속적인 항해로 인한 운전 부담을 경감시키고 불필요한 타조작에 의한 항로 이탈을 줄임으로써 항해거리 단축과 연료비용을 절약할 수 있는 시스템이다. 선박의 모델링을 위하여 Nomoto 모델에 근거하여 전달함수를 구하고, 조종성능(Manoeuvirng) 편리성을 고려하여 타각 입력에 대한 선수각 응답으로 표시된 선박의 4자유도만을 고려한 선형 모델을 제안하고 선박 자동조타장치의 최대각과 타각율을 고려하여 Fuzzy제어기를 설계 하였고 PID제어기로 성능을 비교 분석하였다.