• 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.

• 수산해양기술연구
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• 제45권3호
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• pp.165-176
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• 2009

The process of berthing/deberthing operations for entering/leaving vessels in Busan northern harbor was analyzed and evaluated by using an integrated VTS(vessel traffic service) system installed in the ship training center of Pukyong National University, Busan, Korea. The integrated VTS system used in this study was consisted of ARPA radar, ECDIS(electronic chart display and information system), backup(recording) system, CCTV(closed-circuit television) camera system, gyro-compass, differential GPS receiver, anemometer, AIS(automatic identification system), VHF(very high frequency) communication system, etc. The network of these systems was designed to communicate with each other automatically and to exchange the critical information about the course, speed, position and intended routes of other traffic vessels in the navigational channel and Busan northern harbor. To evaluate quantitatively the overall dynamic situation such as maneuvering motions for target vessel and its tugboats while in transit to and from the berth structure inside a harbor, all traffic information in Busan northern harbor was automatically acquired, displayed, evaluated and recorded. The results obtained in this study suggest that the real-time tracking information of traffic vessels acquired by using an integrated VTS system can be used as a useful reference data in evaluating and analyzing exactly the dynamic situation such as the collision between ship and berth structure, in the process of berthing/deberthing operations for entering/leaving vessels in the confined waters and harbor.

• 한국항해항만학회지
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• 제36권7호
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• pp.571-575
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• 2012

Berthing and unberthing maneuver is essential work for marine pilots and securing the safety against risks during the maneuver is more important than anything else. Moreover, the maneuvering environment in ports and harbors has changed rapidly and got worse due to development of a new port, the advent of a new type or large-sized ship, and the rapid increase in harbor traffic. As one of measures taken to cope with such changes in the maneuvering environment and for each pilot to improve his own maneuvering ability, this paper developed laptop-based ship-handling simulator which is readily available anytime and anywhere. This paper is to develop a conning display for ship's maneuvering and electronic chart based display widely used nowadays to represent a model ship's movement. The displays were arranged appropriately considering pilot age, easy handling by mouse, using a maximum screen, proper arrangement of rudder, engine, thruster, tug etc and representation of information. Up to now thirteen (13) model ships were developed based on real-ship, whose mathematical model is Japanese MMG & pilots' low speed maneuver.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2013년도 춘계학술대회
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• pp.17-20
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• 2013

본 연구는 외란하에서 선박 트랙 키핑에 대한 수치시뮬레이션 문제를 다루었다. 이용된 선박 모델은 새누리호 선박을 이용하여, 목포항 입구부터, 목표 부두까지 항로에서의 항로 추종를 자동제어 기법을 이용하여 시뮬레이션 수행하였다. 기존 과거 연구의 선박 트랙 키핑 문제는 주로 정속에서 수행되었으나, 본 연구에서 부두에 접안하기 전 단계까지를 감안하여, 선박 속도를 저하시키며, 접안 하기 직전 선박이 목표 지점에 도달하여 정지할 때까지의 트랙 키핑 문제를 다루었다. 사용 제어 기법은 PID기법, 외란으로 바람 영향을 고려한 트랙키핑 시뮬레이션을 수행하였고, 그 결과 접안 직전 지점까지 적정하게 속도를 저하시키며, 원하는 항로를 따라 자동 제어 됨을 알 수 있었다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.81-87
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• 2004

선박이라는 거대한 물체를 항만 또는 조선소내의 안벽에 접안하거나 이로부터 이안시키는 작업은 도선사나 도크 마스터의 고유한 업무로서 상당한 집중력과 고난도의 위험성을 내포하고 있다. 이와 같은 접이안 작업 시에는 터그에 사용량이 많아지고, 본선 이 저속으로 움직이므로 외력의 영향을 크게 받는다. 본 연구에서는 외력의 영향 특히 강풍 하에서 주로 터그를 이용하여 접이안 조종 작업을 수행할 수 있는 2차원 가상시스템을 구축하였다. 또한 조종위험도를 평가할 수 있는 객관적인 기준을 제안하고 이를 위해 시뮬레이션 실험을 수행하였다. 이 가상시스템을 이용하여 접이안 조종 작업을 수행한 결과 운항자가 주관적으로 체감한 위험의 정도를 수치화하여 표현한 주관적 평가와 조종운동과 관련된 주요 파라미터에 관련된 객관적인 지수와의 상관관계를 분석하여 조종위험도의 평 가 기법에 대해 논의한다.

• 한국항해항만학회지
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• 제29권3호
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• pp.189-194
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• 2005

선박이라는 거대한 물체를 항만 또는 조선소내의 안벽에 접안하거나 이로부터 이안시키는 작업은 도선사나 도크마스터의 고유한 업무로서 상당한 집중력과 고도의 위험성을 내포하고 있다. 이와 같은 접이안 작업 시에는 예선의 사용량이 많아지고, 본선이 저속으로 움직이므로 외력의 영향을 크게 받는다. 본 연구에서는 외력의 영향 특히 강풍 하에서 주로 예선을 이용하여 접이안 조종 작업을 수행할 수 있는 2차원 가상시스템은 구축하였다. 또한 조종위험도를 평가할 수 있는 객관적인 기준을 제안하고 이를 위해 시뮬레이션 실험은 수행하였다. 이 가상시스템을 이용하여 접이안 조종 작업을 수행한 결과 운항자가 주관적으로 체감한 위험의 정도를 수치화하여 표현한 주관적 평가와 조종운동과 관련된 주요 파라미터에 관련된 객관적인 지수와의 상관관계를 분석하여 조종위험도의 평가 기법에 대해 논의한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제4권2호
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• pp.25-33
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• 1998

This paper deals with PC-based ship handling simulator, which is now widely utilized not only for total assessment of safety in harbour area but also for training purpose. The suitable mathematical model for low advance speed manoeuvre is treated with the effects of current, wind, wave, tug force and water depth. We adopt 3 dimensional graphic technique for perspective representation of relative ship motion. Some graphical panels on the screen are devised for data input/output or ship manoeuvring information. We show the real time simulation of berthing menoeuvre applied to Pusan harbour as an example.

• 한국항해항만학회지
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• 제31권3호
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• pp.223-228
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• 2007

최근 선박의 대형화와 전용화가 현저하게 진행됨에 따라 갑판 상부의 구조물이 비교적 큰 컨테이너선, LNG 운반선, 자동차운반선, 여객선 등이 출현하여 운항되고 있다. 이러한 선박들이 부두에서 접 이안 또는 항내에서 저속으로 운항할 경우 바람, 조류 등과 같은 외력의 영향을 받기 쉬우며, 외력이 과도할 경우에는 압류나 회두 현상으로 인해 선박 운항에 지장을 초래할 수 있으므로 특정 외력 하에서의 선체 거동에 대한 분석은 선박의 안전운항에 있어서 매우 중요한 자료라 할 수 있다. 본 연구는 수면 상부의 구조물이 상대적으로 큰 실습선 한나라호를 대상으로 정상풍 하에서의 선체에 작용하는 풍압력 및 풍압모우멘트 영향을 분석하였다. 또한 정상풍 하의 선박 운항에 있어 주요한 정보인 표류각과 대응 타각을 상대 풍향과 풍속을 기초로 산출하였고, 풍속 선속비에 따른 조종 한계 풍속, 선속별 풍향에 따른 조종 한계 풍속, 최대 풍압력에 의한 횡경사각 등을 정량적으로 산출하여 제시하였다. 이러한 자료는 한나라호의 입출항 조종 및 태풍 피항을 위한 운항 현장에서 직접 활용될 수 있고, 실선에서 해당 결과를 비교 평가할 수 있으므로 향후 이론식에 대한 수정 및 보완과 함께 교육 자료로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국항해항만학회지
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• 제31권5호
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• pp.325-332
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• 2007

본 연구에서는 조이스틱을 이용하여 프로펠러와 타, 선수/선미 쓰러스터를 갖는 선박의 접이안을 위한 제어 알고리즘을 개발하였다. 조이스틱으로부터 전진 방향 및 회전 방향의 속도명령을 받아 전진 방향 및 회전 방향의 속도를 제어하는 MIMO(Multi-Input Multi-Output) 비선형 제어 알고리즘을 개발하기 위해 저속 조종수학모형을 사용하였다. 또한, 본 연구에서는 비선형 및 PID 제어기의 성능을 검증하기 위해 선박 접이안 가상 HILS(Hardware in the Loop Simulation) 프로그램을 구현하였다. HILS 프로그램은 LabWindow/CVI를 이용하여 개발하였으며, 사용자는 선박의 현재 위치와 원하는 궤적을 모니터를 통해 본 후 조이스틱을 이용하여 선박의 전진 방향 및 회전방향 속도를 제어함으로서 선박을 조종한다. 시뮬레이션 결과를 보면 비선형 제어기와 PID 제어기는 개루프 조이스틱 제어기보다 타와 쓰러스터의 입력 크기뿐 아니라 선박의 위치오차 면에서도 우수한 성능을 보였다.

• 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.