최근 해양 분야에서는 해상과 육상의 다양한 데이터를 통합, 활용하여 해상에서의 선박의 안전 운항, 해양 환경 및 자원의 보호 등의 활동에 필요한 정보를 적시에 제공하는 정보 서비스 체계로 e-Navigation에 대한 관심이 높아지고 있다. 국제해사기구(IMO)를 비롯한 해양 분야 국제기구 등은 e-Navigation을 위한 정책, 표준, 관련 기술 및 시스템 개발 등 e-Navigation을 주도하기 위한 많은 노력을 기울이고 있다. UN산하 해사안전 분야 전문기구인 국제해사기구(IMO)는 인적과실에 의한 해양사고를 줄이기 위해 2006년 e-Navigation 도입을 결정, 2018년부터 시행하기 위해 국제협약 제 개정 등을 추진하고 있다. 해양수산부는 국제해상안전 규제동향에 선제적으로 대응함으로써 해양안전을 강화하는 한편, 관련 분야 신산업 육성과 일자리 창출 등을 목표로 하는 "한국형 e-Navigation 대응전략"을 발표하였다. 항로표지는 해상에서의 안전한 활동을 지원하는 필수 시설로써 e-Navigation 시스템의 중요한 운영자원으로 활용될 예정이며 이에 국내에서도 e-Navigation 시스템 운영을 위한 항로표지시설에 대한 기술 개발이 절실한 실정이다. 이러한 항로표지를 이용한 한국형 e-Navigation 운영을 위한 발전 방안에 대하여 기술하였다.
Global Navigation Satellite System (GNSS)/Inertial Navigation System (INS) integrated navigation systems provide highly accurate and reliable navigation solutions and are widely used as civil and military navigation systems. In order to facilitate the GNSS/INS integrated navigation system development task, a simulator can be used to provide inputs for the GNSS/INS integrated navigation system. In this paper, a simulator design using general-purpose Personal Computer (PC) and Off-The-Shelf (OTS) interface boards for a GNSS/INS integrated navigation system is proposed and implementation results are presented. Requirements of the GNSS/INS integrated navigation system simulator are presented and a design method that satisfies the requirements is described. In order to show the usefulness of the proposed design method, a simulator using a general-purpose PC and OTS interface boards for the GPS/INS integrated navigation system are implemented and verified. The implementation results show that the simulator designed by the proposed method generates the GPS L1 C/A signal and IMU data without any problems.
관성항법시스템 (INS; inertial navigation system)은 센서 오차에 의해 유발되는 항법오차 보정을 위해 보정시스템이나 보정센서를 사용한다. 위성항법시스템 (GNSS; global navigation satellite system), 속도계 (VMS; velocity measurement sensor), 레이더는 INS를 보정하기 위해 일반적으로 사용되는 장치이다. 터널을 지나거나 전파 방해를 받아 GNSS를 사용할 수 없는 환경에서 지상항법시스템 (LNS; land navigation system)이 주로 사용하는 보정센서는 속도계이다. 속도계는 진행방향의 속도성분만 존재하고 횡축 및 종축 속도성분이 없기 때문에 속도계 보정항법을 수행 할 때 직진 주행이 요구된다. 국내는 고속도로라도 원활히 속도계 보정항법을 할 수 있는 구간이 드문데, 이는 국토 형상 및 도로 건설 조건이 속도계 보정에 필요한 직진성 유지에 적합하지 않기 때문이다. 본 논문은 직진성이 보장되지 않는 환경에서 LNS의 속도계를 사용한 보정항법을 수행할 때, 측정치의 필터 갱신 조건을 두어 성능을 개선하는 알고리즘을 제안하였다. 또한 차량탑재 시험결과를 제시하여 알고리즘의 성능을 입증하였다.
IMO introduced the concept of e-Navigation and proposed MSPs(Maritime Service Portfolios) concept to reduce marine accidents, to improve efficiency of ship operation, port operation, and ship operation technology. Korean e-Navigation defines S1 ~ S5 services, as the service concept focused on domestic e-Navigation service corresponding to IMO MSPs, and is constructing a system as an ongoing project. S2 service (onboard system remote monitoring service) among the concepts of Korean e-Navigation services, is a service concept that judges the emergency level according to risk if an abnormal condition occurs during navigation, and provides corresponding guidance to accident ships based on emergency level. The purpose of this paper is to provide a basic architecture proposal of Korean e-Navigation S2 service navigation safety module, based on the S2 service operation concept. To do this, we conducted a questionnaire survey to ask experts with experience with sailors, to respond to the subjective risk experienced by sailors considering effects of anomalies, including equipment failure relative to sailing and navigational safety. Risk level for each abnormal condition was classified. The basic algorithm design of the navigation safety module is composed of safety index (SI) calculation module based on results of questionnaire and expert opinions, safety level (SL) determination module according to safety index, and corresponding guidance generation module according to safety level. To conduct basic validation of basic architecture of the navigation safety module, simulation of the ship anomaly monitoring was performed, and results have been revealed.
항해와 기상에 관한 경보/예보 정보인 MSI(Maritime Safety Information)는 e-Navigation의 육상기반 서비스인 MSP(Maritime Service Portfolio)중 하나의 서비스로 포함되었고, 유럽 지역의 다양한 e-Navigation 테스트 베드 프로젝트에서 시험 되는 등 중요한 서비스로 인식되고 있다. 본 연구에서는 e-Navigation 시대에 대비하여 항해 환경에 중요도가 매우 높은 MSI 서비스에 대해 프로토타입 개발 연구를 수행 하였으며, 세부 내용으로, MSI 및 NAVTEX 현황에 대해 분석하였고, NAVTEX 운영에 있어서 제약사항과 개선사항을 정리 하였다. 또한 e-Navigation 정보 표준으로 간주되고 있는 S-100 표준을 기반으로 MSI 서비스 프로토타입 기초 연구를 수행 하였다.
IMO introduced e-Navigation concept to improve the efficiency of ship operation, port operation, and ship navigation technology. IMO proposed sixteen MSPs (Maritime Service Portfolio) applicable to the ships and onshore in case of e-Navigation implementation. In order to meet the demands of the international society, the system implementation work for the Korean e-Navigation has been specified. The Korean e-Navigation system has five service categories: the S2 service category, which is a ship anomaly monitoring service, is a service that classifies emergency levels according to the degree of abnormal condition when a ship has an abnormality in ship operation, and provides guidance for emergency situations. The navigation safety module is a sub-module of the S2 service that determines the emergency level in case of navigation equipment malfunctioning, engine or steering gear failure during navigation. It provides emergency response guidance based on emergency level to the abnormal ship. If an abnormal condition occurs during the ship operation, first, the ship shall determine the emergency level, according to the degree of abnormality of the ship. Second, an emergency response guidance is generated based on the determined emergency level, and the guidance is transmitted to the ship, which helps the navigators prevent accidents and not to spread. In this study, the operational concept for the implementation of the Korean e-Navigation system is designed and the concept is focused on the navigation safety module of S2 service.
Navigation이라고 하는 용어는 매우 다양한 분야에서 여러 가지 의미로 사용되고 있다. 예를 들어, 차량에 장착되어 운전자에게 지리 및 교통정보를 알려 주는 car navigation system, 미사일 등의 비행체가 원하는 곳으로 이동하기 위한 navigation system, PDA나 휴대폰 등 potable 전자기기의 입력을 위한 Pen입력장치에 사용되는 Pen궤적 추적 장치, 개인의 운동량을 측정하거나, 해저탐사, 등산 시 사용되는 personal navigation system, 가상현실게임 등 매우 다양한 분야에서 navigation 기술이 사용되고 있다.(중략)
3D 가상환경 사용자는 목표하는 지역 또는 대상을 찾아내고 이동하기 위해 Navigation 기술을 사용한다. 3D 가상환경 개발 초기 단계에서부터 효과적인 Navigation을 위해서 Navigation Aid에 대한 연구가 꾸준히 진행되어왔으나, 환경 구조의 중요 지점만을 정리한 요약 형태의 정보를 제공하는 방법이 주를 이루고 있다. 본 논문에서는 의미기반의 Navigation을 통해 원하는 지역 또는 대상을 찾아내고 이론 3D 가상환경에서의 이동으로 연결하는 방법을 제안했다. 의미기반의 Navigation Aid는 3D 가상환경 구조와 무관하게 사람들이 생각하는 측면에서의 Navigation을 지원한다. 따라서 Navigation 대상 환경 구조에 익숙지 않은 방문자라도 유용하게 사용할 수 있으며, 환경을 구성하는 객체들의 위치가 자주 변하더라도 사용자에게 동일한 Navigation 환경을 제공하는 장점을 갖는다.
IMO MSC 에서 제안된 E-Navigation 개념은 전자정보통신기술에 기반한 선박과 육상간 해양정보의 수집, 통합, 교환, 표현, 분석 풍을 통해서 항행 안전과 효율을 높이고, 해양환경을 보호하는 항행서비스를 개선하는 것이다. E-Navigation 전략을 개발하고 E-Navigation 환경을 구축하는 과정에서 해상교통환경의 주체가 되는 관제센터와 운항 선박의 정보교환 연동 시뮬레이션은 E-Navigation 환경 구축에서 중요한 의의가 있다. 육상-선박간 연동 시뮬레이션을 통해서 E-Navigation의 다양한 정보 교환의 기술적 가치와 새로운 교통환경의 안전성과 효율성을 평가할 수 있다. 본 연구에서는 항만 관제 모의를 수행하는 VTS 시뮬레이터와 선박운항을 모의하는 선박운항 시뮬레이터를 통합 운영하여 고급의 교통 정보를 양방향으로 교환하고, 각 선박마다 차별화된 교통 정보를 제공받을 수 있는 방안을 마련하기 위한 E-Navigation 환경을 시뮬레이션하는 시스템을 연구하였다.
국제해사기구(IMO)에서는 인적과실의 예방과 항해사의 업무부담 경감을 위하여 e-navigation의 도입을 추진하고 있고 전략이행계획에 따라 2019년까지 e-navigation의 구현을 위한 관련 지침의 개발과 협약규정 제 개정작업이 활발히 진행 예정이다. 해양사고에 취약한 소형선박이나 어선에 e-navigation적용위해서는 사고예방에 관한 시스템의 개발과 구축이 필요하다. 본 연구에서는 IMO의 e-navigation 솔루션과 현재 정부에서 추진중인 한국형 e-navigation 구축사업 내용을 바탕으로 향상된 개념의 소형선박의 선박충돌예방지원시스템을 연구하여 제시하였다. 이 연구가 e-navigation이 실질적인 해양사고 예방에 효율적으로 활용되는데 정책적인 측면과 실무적인 측면에서 기여할 수 있다고 보며, 특히 연안선박과 소형어선의 안전증진에 기여할 수 있기를 기대한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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