• Journal of Navigation and Port Research
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• v.44 no.2
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• pp.136-143
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• 2020

Maritime autonomous surface ships (MASS) has been developed over the years. But, there are many unresolved problems. To overcome these problems, this study proposes connected ship navigation system. The system comprises a slave ship and a master ship that leads the slave ship. To implement this system, communication network, route planning algorithms, and controllers are designed. The communication network is built using the transmission control protocol/Internet protocol (TCP/IP) socket communication method to exchange data between ships. The route planning algorithms calculate the course and distance of the slave ship using the middle latitude sailing method. Nomoto model is used as the mathematical model of the slave ship maneuvering motion. Then, the autoregressive with exogenous variables (ARX) model is used to estimate the parameters of Nomoto model. Based on the above model, the automatic steering controller is designed using a proportional-derivative (PD) control. Also, the speed controller is designed for the slave ship to maintain constant distance from the master ship. Sea experiments are conducted to verify the proposed system with two remodeled boats.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2022.06a
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• pp.193-194
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• 2022

자율운항선박은 제4차 산업혁명 시대의 핵심기술인 사물인터넷과 빅데이터, 인공지능 등이 집약된 미래 고부가가치 선박으로 주목받고 있는 반면, 실제 선박 운항 중 많은 위험요소들로 선박 안전상의 우려가 제기되고 있다. 해양교통에 있어 안전규제는 해사안전 증진 및 해양사고 위험성을 최소화하기 위한 중요요소라고 할 수 있으며, 자율운항선박 시대에서도 동일하게 작용할 것으로 보인다. 이에 자율운항선박 시대 준비를 위한 안전규제의 재정립은 선박의 안전운항을 위한 안전관리체계 정비를 위한 핵심사항이라고 할 수 있으며. 최근 국내·외에서 논의되고 있는 자율운항선박 운항을 위한 규제 개발 역시 중요한 의미를 가진다. 본 논문에서는 자율운항선박 운용을 위한 안전규제체계 개선을 위해 실제 상용화를 앞둔 자율주행자동차 안전위험 이슈 분석 사례를 기반으로 자율운항선박 운용에 따른 안전위험 이슈를 도출했다. 이러한 결과는 자율운항선박의 운용을 위한 규제 개발 논의 시점에서 향후 자율운항선박의 상용화 및 안전규제체계 마련을 위한 기초자료로 활용 할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2023.05a
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• pp.194-195
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• 2023

Recently, Maritime Autonomous Surface Ship(MASS) technology has attracted attention as a key technology for ship safety, efficiency, and economic feasibility in the marine field. Decision-making by the navigator's Situation Awareness (SA) for remote control on shore is expected to play an important role in ship collision avoidance. In this study, the navigator's decision-making time for the collision situation was measured.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2022.11a
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• pp.369-370
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• 2022

최근 자율 운항 선박에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히, MUNIN (Maritime Unmanned Navigation through Intelligence in Networks) 프로젝트를 계기로 자율 운항 선박에 대한 개발과 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 국제해사기구 IMO는 자율 운항 선박 시대에 대응하기 위해 자율 선박을 MASS (Maritime Autonomous Surface Ship)라 정의하고 선박 자율화 정도에 따라 4단계 등급을 제시하고 있다. 완전한 자율 운항 선박에 대한 요구조건을 만족하기 위해서는 항로 결정과 제어기술이 필수적이다. 본 연구에서는 여러 가지 기술 중 선박의 최적경로를 생성하는 기법을 다룬다. 기존에 최적항로를 생성하기 위한 방법으로는 A^*, Dijkstra와 같은 알고리즘들이 주로 사용되었다. 그러나 이와 같은 알고리즘은 섬이나 육지에 대한 충돌 회피는 고려하고 있지만 수심 및 연안 선박에 대한 규정들은 고려하지 않고 있어 실제로 적용하기에는 한계점이 있다. 따라서 본 연구에서는 안전을 위해 선박의 선저 여유 수심과, 해도에 규정되어 있는 선박 운항에 대한 여러 규정들을 반영하여 최적 항로를 생성하고자 한다. 최적 항로를 생성하기 위한 알고리즘으로는 강화학습 기반의 Q-learning 알고리즘을 적용하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2023.05a
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• pp.261-262
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• 2023

자율운항선박의 도래와 예상 할 수 없는 선박의 구조 변화 및 적화 상태 변화로 인한 전복사고로부터 선박을 보호하기 위해서는 선박의 복원성 상태를 실시간으로 모니터링 것이 매우 중요합니다. 자율운항선박의 복원성 상태를 실시간으로 정밀 모니터링 시스템 개발은 운항자에게 사전에 위험을 경고하고 적화상태 보완 또는 평형수 상태 변형 등을 통하여 추가적은 복원성 확보를 위해서 필수적입니다. 본 연구는 실습선의 전자 경사계로 실시간 횡요 주기로 추정한 선박의 메타센터 높이(GM)의 정확도를 실험적으로 검증 하였습니다. 본 연구는 선박의 전자 경사계를 사용하여 선박의 복원성 안정성 상태를 실시간으로 평가하여 추정한 선박 GM의 정확도와 향후 연구에서 시스템 개선을 위한 요구 사항을 제시하였습니다.

• Journal of Navigation and Port Research
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• v.46 no.3
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• pp.203-208
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• 2022

Recently, various digital technology issues such as e-Navigation, Maritime Autonomous Surface Ship (MASS) and Smart ships have constantly emerged in the maritime industry, based on the fourth industrial revolution. The International Maritime Organization is gradually tightening regulations for marine safety and marine environmental protection, and these strengthened regulations are leading to new maritime industries. Thus, the purpose of this study was to design a suitable model to analyze the industrial competitiveness of domestic autonomous operation technology industry, based on the Porter's diamond model. Based on a total of five evaluation factors and 13 detailed factors, the industrial competitiveness of the domestic autonomous operation technology industry was evaluated qualitatively and quantitatively. This industry, which is in the early stage of industrial development, was evaluated as 16.9 points relative to indexing industrial competitiveness. Currently, it is characterized by the simultaneous development of related regulations and core technologies, from the establishment of the scope of the industry. The industrial competitiveness evaluation considering these industrial characteristics is expected to serve as the basis for strategic support and new industrial policy, and impact a wide range of related industries such as shipping, logistics, ports, and shipbuilding and equipment industries.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2022.11a
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• pp.233-235
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• 2022

43차 산업혁명이 도래함에 따라 해운분야에도 자동화 및 무인화 기술을 접목한 안정성과 효율성을 향상시키기 위한 기술개발이 진행중이다. 그중 선박의 신속하고 안전한 이/접안을 돕도록 고안된 자동계류시스템은 선박의 식별 정보와 융합센서로부터 다양한 정보를 수집해 인력의 개입이 최소화하거나 무인화할 수 있으며, 이는 계류 라인을 이용한 기존 방법 대비 발생하는 위험 요소를 줄이고 효율적인 도선 지원이 가능하게 한다. 본 연구팀은 기초단계 연구로서 자율 운항 선박 구현을 위한 자동 계류 시스템 개념 설계를 제시한다. 연구내용은 크게 자동 계류시스템의 하드웨어 설계, 제어 및 운용 프로세스 설계, 선체 계측 기술 개발, 운동변위/계류력 산정 수치모델 개발, 항만 내 운영환경 및 시나리오 분석으로 분류할 수 있으며 본 발표에서는 연구현황과 추후 진행 방향에 대해 다루도록 한다.

• Journal of Navigation and Port Research
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• v.46 no.6
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• pp.554-561
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• 2022

Technology development related to maritime autonomous surface ships (MASS) is actively progressing around the world. However, since there are still many technically unresolved problems such as communication, cybersecurity, and emergency response capabilities, it is expected that it will take a lot of time for MASS to be commercialized. In this study, we proposed a ship group navigation system in which one leader ship and several follower ship are grouped into one group. In this system, when the leader ship begins to navigate, the follower ship autonomously follows the path of the leader ship. For path following, PD (proportional-derivative) control is applied. In addition, each ship navigates in a straight line shape while maintaining a safe distance to prevent collisions. Speed control was implemented to maintain a safe distance between ships. Simulations were performed to verify the ship group navigation system. The ship used in the simulation is the L-7 model of KVLCC2, which has related data disclosed. And the MMG (Maneuvering Modeling Group) standard method proposed by the Japan Society of Naval Architects and Ocean Engineering (JASNAOE) was used as a model of ship maneuvering motion. As a result of the simulation, the leader ship navigated along a predetermined route, and the follower ship navigated along the leader ship's path. During the simulation, it was found that the three ships maintained a straight line shape and a safe distance between them. The ship group navigation system is expected to be used as a navigation system to solve the problems of MASS.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2023.11a
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• pp.98-99
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• 2023

자율해운(Autonomous Shipping)은 자율운항선박(Maritime Autonomous Surface Ships, MASS)의 태동과 함께 해양산업분야에서 창출되고 있는 해상운송의 새로운 개념이다. 자율해운은 MASS의 장점을 극대화하여 경제적 편익을 추구하기 위한 것이다. 한편, MASS는 기존 육상에 주로 구축된 항만시설을 이용한 해상운송 행위에 많은 제약이 따른다. 본 연구는 향후 전개될 것으로 예상되는 자율해운의 선점을 위한 것으로, 원격으로 제어되는 수준 2-3 사이의 MASS를 원격으로 제어하는 해상항만(Remote Controlled Sea Port)을 이용하여 경제적 편익을 극대화함과 동시에 안전하면서도 친환경적인 자율해운을 도모하기 위한 것이다. 본 연구의 목적은 해상 부유체를 이용한 원격제어 해상항만과 원격제어 MASS를 운영하기 위한 시설과 장비 및 운영과 관리 방법 등에 관한 기초 개념을 설계하기 위한 것이다. 글로벌 협력을 바탕으로 전개될 수 있는 자율해운을 정의하고, 자율해운에 현실적으로 적용 가능한 원격제어 해상항만의 구현 방법과 운영 방법을 논의하며, 이러한 원격제어 해상항만을 이용한 원격제어 자율운항선박의 제어 및 운용방법 등을 검토하였다. 본 연구는 세계적인 자율운항선박 관련 해양산업에서의 자율해운 시장의 선점에 기여할 것으로 고려된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2023.11a
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• pp.109-110
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• 2023

자율운항선박(Maritime Autonomous Surface Ships, MASS)은 4수준으로 구분되는데, 현재 세계적으로 수준 2-3 사이의 원격제어 자율운항선박이 상용화를 시작할 것으로 조사되었다. 원격제어 자율운항선박은 3 주요요소(MASS, 해상위성통신, 원격제어자)로 구성되는데, 주요한 문제는 통신 손실이다. 자율운항선박의 원격제어는 해사 위성통신을 이용할 수밖에 없는데, 이러한 해사 위성통신은 통신두절, 대용량 데이터 송수신에 의한 지연 등이 문제로 대두되고 있다. 본 연구의 목적은 제어 데이터 송수신 과정에서 발생하는 지연시간이 충돌사고에 미치는 영향을 식별하기 위한 것으로, 우선하여 이러한 영향을 식별할 수 있는 실험방법을 고찰하고자 한다. 실험방법은 선박조종시뮬레이터를 이용할 것인데, 그 이전에 제어지연이 발생하는 메카니즘을 구현하고, 이러한 메카니즘에 의해서 정량적 및 정성적 분석이 가능한 방법론을 검토하였다. 본 연구는 자율운항선박에서 발생할 수 있는 제어지연이 항해안전에 미치는 영향의 과학적 식별과 평가에 관한 하나의 기반이될 것으로 기대된다.