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유출유 모니터링을 위한 해경 항공 영상의 개별정사보정 (Individual Ortho-rectification of Coast Guard Aerial Images for Oil Spill Monitoring)

  • 오연곤;배억안;최경아;이임평
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제38권6_1호
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    • pp.1479-1488
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    • 2022
  • 해양에서는 선박충돌, 침몰 등으로 인하여 기름이 유출되는 사고가 간헐적으로 일어난다. 이러한 사고가 발생하였을 때 신속한 대책 마련을 위해 유출유 현황을 정확히 파악해야 한다. 이를 위해 해양경찰은 고정익비행기 또는 헬기로 대상 지역을 순찰하며 육안이나 영상 촬영을 통해 확인하는데, 유출유로 오염된 면적과 지도 상의 정확한 위치를 파악하는데 어려움이 있었다. 이에 본 연구는 유출유 현황 파악을 위해 해경에서 수집한 항공 영상을 개별적으로 지상기준점 없이 자동으로 직접 지오레퍼런싱(georeferencing)하여 정사보정하는 기술을 개발한다. 먼저, 영상 등 센서 정보를 가시화한 화면에서 지오레퍼런싱에 필요한 메타정보를 문자인식기술을 통해 추출한다. 추출된 정보를 바탕으로 영상의 외부표정요소를 결정한다. 결정된 외부표정요소를 이용해서 영상을 개별적으로 정사보정한다. 이러한 방법으로 통해 생성한 개별정사영상의 정확도는 수십 미터에서 최대 100 m 정도로 평가되었다. 지상기준점을 사용하지 않았고, 위치와 자세 센서의 관측 오차, 카메라 초점거리 등 내부표정요소의 오차를 고려할 때 상당히 양호한 수준이었다. 해양에서 유출유 오염 지역에 대한 현황 파악을 위해 적절한 수준으로 판단된다. 향후 비행 중 촬영 영상에 대한 실시간 전송이 가능해지면, 제안된 개별정사보정 기술을 통해 실시간으로 개별 정사영상을 생성할 수 있게 된다. 이를 기반으로 유출유 오염 현황에 대한 신속한 파악과 대책 수립에 효과적으로 활용할 수 있다.

드론을 활용한 고주파 레이다의 안테나 패턴 측정(APM) 가능성 검토 (Evaluation of Antenna Pattern Measurement of HF Radar using Drone)

  • 정다운;김재엽;송규민
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제35권6호
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    • pp.109-120
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    • 2023
  • 광해역의 표층 해수유동을 준 실시간으로 측정하는 장비인 해양 고주파 레이다(High Frequency Radar, HFR)는 특정 전파대역(HF)의 주파수를 해수면으로 발사하고 후방으로 산란된 전파를 분석하여 표층 유속 벡터를 측정한다(Crombie, 1955; Barrick, 1972). 본 연구에서 사용되는 Codar사의 Seasonde HF radar의 경우, 무지향성 안테나에서 송·수신한 전파의 브래그 피크(Bragg peak)의 강도와 다중신호분류(Mutiple Signal Classification, MUSIC) 알고리즘을 통하여 방사형 해류(Radial Vector)의 속도와 위치를 결정하게 된다. 이때 생산된 해류는 관측 전파 수신 환경의 특성이 고려되지 않은 이상적인 전파환경(Ideal Pattern)이 적용된 자료로써 이를 보정하기 위하여 안테나 패턴 측정(Antenna Pattern Measurement, APM)을 시행하여 보정된 방사해류장(Measured Radial Vector)을 계산하게 된다. APM의 관측원리는 안테나로부터 수신되는 각 위치별 신호 강도값을 측정하여 해류의 위치 및 위상 정보를 수정하는 것으로 일반적으로 선박에 안테나를 설치하여 실험을 진행한다. 하지만 선박을 활용할 시, 기상조건과 해양 상황 등 다양한 환경에 의해 최적의 APM 결과를 산출하기까지 많은 제약이 따른다. 따라서 APM 실험에 대하여 해상 상황에 대한 의존도를 낮추고 경제적인 효율성을 높이기 위하여 무인항공기인 드론을 이용한 APM 활용 가능성을 검토하였다. 본 연구에서는 전남 완도군 당사리 당사도등대에 설치된 고주파레이다를 활용하여 선박을 활용한 APM 실험과 드론을 활용한 APM 실험을 진행하였으며 선박과 드론으로 관측된 결과가 적용된 방사형 해류와 계류된 고정부이를 활용하여 그 결과를 비교 분석하였다.

서·남해안 출수 닻돌 분석 (An analysis of anchor stones on the west and south coasts)

  • 박승민
    • 헤리티지:역사와 과학
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    • 제55권4호
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    • pp.6-22
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    • 2022
  • 본고에서는 서·남해안에서 출수된 닻돌 228점의 유형을 분류하고, 유형별 결합 방식 상정, 출수 위치를 통한 항로 및 묘박지 추정 등을 시도하였다. 유형 분류에 앞서 닻돌의 무게, 두께, 너비, 길이를 측정하였는데, 묘박(錨泊)에서 가장 큰 영향을 끼치는 무게를 I~V군으로, 닻돌의 형태는 1~6형으로 구분하였다. 이러한 무게와 형태의 상관 관계를 통해 모두 17개의 유형으로 분류하였다. 유형별 결합 방식은 출수된 닻돌의 기준값 형태적 특징에 따라 무게가 180kg 이하이면서, 형태가 1·2형인 것은 닻장에 결합하여 사용하는 닻으로, 무게가 180kg 이상이며 형태가 3~6형인 것은 닻채에 결합하여 사용하는 닻으로 상정하였다. 이와 함께 과거 기록과 지역 주민의 증언을 통해 항로와 묘박지(錨泊地)를 파악하고 이를 실물자료와 대조하였다. 항로는 대체로 과거 기록과 그 위치가 일치했지만, 새로운 항로가 섬 인근이나 내륙 인접 해역에서 확인되기도 하였다. 묘박지의 경우 닻돌 집중 분포지인 태안 마도 해역과 진도 벽파진 해역(珍島 碧波津 海域)에서 소형, 대형 닻돌들이 출수되는 양상을 볼 때, 여러 크기의 선박이 두 해역에 묘박하였다는 증언과 일치하였다.

항만의 효율성을 예측하기 위한 실증적 측정방법 - SBM과 윌콕슨부호순위검정접근 - (An Empirical Measurement Way of Efficiency Prediction for Korean Seaports : SBM and Wilcoxson Signed-Rank Test Approach)

  • 박노경
    • 한국항만경제학회지
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    • 제24권4호
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    • pp.313-327
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    • 2008
  • 한국과 일본은 가장 가까운 이웃 나라이면서 한국은 일본의 식민지를 거친 경험을 갖고 있는 논문에서는 Liu(2008)의 슬랙변수모형을 도입하여 이론적으로 설명하고 1994년 및 1995년의 국내 20개 항만의 3개의 산출물(수출입물량, 선박입출항척수, 항만재정수입)과 2개의 투입물(접안능력, 하역능력)을 이용하여 국내항만들의 효율성을 측정한 후에, 양년도간에 모두 효율적인 항만으로 판명된 항만을 제외한 나머지 16개 항만들의 효율성 순위를 이용하여 월콕슨의 부호순위검정을 통해서 슬랙변수모형이 갖고 있는 항만효율성측면의 예측력을 측정하는 방법을 보여 주었다. 또한 동일한 방법으로 다년도(1995년-2003년)분석을 실시하여 항만효율성의 예측력은 어느 정도 되는지를 검정하였다. 다년도(1995-2003년)의 실증분석의 주요한 결과를 요약한다면 "가설검정의 모든 결과는 귀무가설을 기각할 수 없는 것"으로 나타났다. 즉, 예측자료와 실제자료의 차이가 있다고 할 수 없기 때문에, 예측자료가 실제자료를 반영하고 있는 것으로 나타났다. 특히 2000-2001년, 2003-2004년의 유의수준은 60%에 가까운 수준으로 나타나서 예측력이 있는 것으로 나타났으나 1995-1996년, 2002-2003년의 예측력은 낮은 것으로 나타났다. 본 연구의 정책적인 함의는 국내항만들도 슬랙변수모형과 월콕슨부호순위검정방법을 이용하여 차년도의 효율성, 또는 경영성과를 예측하여 제시하는 것도 항만의 효율성을 높일 수 있는 한 가지 방법이 될 수 있다는 점이다.

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지능형 자율운항시스템 지원을 위한 정보 관리 시스템에 관한 연구 (A Study on the Information Management System Support for the Intelligent Autonomous Navigation Systems)

  • 김은경;김용기
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제25권3호
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    • pp.279-286
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    • 2015
  • 최근 들어 급증하고 있는 해양사고의 주요 원인은 인간의 수행 오류에 기인하고 있다. 이를 해결하기 위해 디지털 선박의 구축, 선박 정보의 모니터링 시스템 등의 다양한 연구가 진행되었다. 그러나 선박의 안전한 항해를 위해 다양한 형태의 대량 정보를 효율적으로 저장하고, 이용하고, 관리하는 시스템에 대한 연구가 미흡하다. 본 논문은 지능형 자율운항시스템의 아키텍쳐인 RVC 지능시스템 모델을 기반으로 하는 VWS(Virtual World System)을 제안한다. VWS는 선박의 안전 항해에 필요한 모든 정보를 저장하고 지능형 자율운항시스템의 부시스템에 정보를 서비스한다. VWS는 특정 문제 영역을 표현하기 위하여 토폴로지 데이터베이스를 이용하고, 실시간 처리 특성을 반영하기 위하여 스케줄링을 도입하였다. 또한 분산 처리 특성을 반영하기 위하여 가상세계 API를 정의하였다. 본 논문에서는 설계된 VWS를 지능형 선박 자율운항시스템에 장착하고 시뮬레이션을 통하여 그 효율성을 입증해 보였다.

디지털 어업통신망을 위한 어선용 단말기 구현 방안 연구 (A Study on the Implementation of Terminal System for the Fishing Ship Using Digital Fishing Network)

  • 김정년
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제8권8호
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    • pp.1620-1625
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    • 2004
  • 어업분야의 선진화를 위하여 해양수산분야의 현황파악 및 문제점 분석을 통한 어업정보화의 발전방향을 설정하고 다양한 정책을 효율적으로 추진하여 해양자원관리 및 활용성 제고를 통한 종합적이고 체계적인 정보화 기반을 조성해야 할 것이며, 이를 위해서는 어업통신의 정보화가 필수적일 것이다. 해상이동체인 어선들을 상대로 정보통신망을 구성하기 위한 통신수단에는 위성통신망이 있으나 장기적으로 사용시 막대한 통화료 부담이 있으므로 영세한 어업인들에게는 도입될 희망이 없다고 보아도 무방하며, 최적의 방안으로 기존의 SSB통신시스템을 이용하는 방법이 연구되고 있다. 운용비 부담이 없는 HF대 SSB통신에 의한 어업통신망을 구성하기 위해서는 육상의 해안국에서는 정보시스템 운영의 기본체계인 무선 송·수신소 구축 및 무선통신망 프로토콜에 의한 무선데이타 통신시스템이 갖추어져야 할 것이다. 그리고 어선에는 무선데이타 통신을 하기 위한 단말장치가 필수적이라 하겠다. 이에, 본 연구에서는 동 시스템에 GPS를 연동하여 이동하는 어선이 실시간에 자동으로 위치를 송출하고, 해상기상, 엇가 및 해황 등 각종 정보를 수집할 수 있는 어선용 단말기를 구현하기 위한 방안에 대하여 제안하였다.

Dynamic Positioning System의 IMO Class 변경 요건에 관한 연구 (A Study on Dynamic Positioning System IMO class upgrade requirements)

  • 채종주
    • 한국항해항만학회지
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    • 제39권3호
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    • pp.165-172
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    • 2015
  • Dynamic Positioning System(DPS)은 그 신뢰성 및 redundancy(대체) 시스템에 따라 IMO 및 각 선급에서 3개의 class(등급)로 나누고 있다. IMO MSC/Circ 645에 의하면 DPS는 Class 1, 2, 및 3로 나누고 있으며 등급이 높을수록 좀 더 신뢰성 있고 안전하게 DP 선박을 운용할 수 있다. 국내에서 많은 DP Class 선박들이 건조되고 있는 상황에서 DP Class 1선박의 개조를 통해서 DP Class 2로 변경하거나 DP Class 2선박을 신조 또는 중고선으로 구입하는 경우 무엇을 검토하고 확인해야 하는지에 대한 구체적인 실무 자료가 부족하고, DP Class 1선박을 Class 2로 변경하여 다시 매도하는 새로운 산업분야의 개척에 있어 국내 사례를 바탕으로 한 연구가 필요할 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서는 DP Class 1선박을 DP Class 2 선박으로 변경하기 위해서는 어떠한 IMO 및 선급의 DP class 요건의 충족이 필요하며 이를 위해서 어떠한 설비의 변경 및 추가가 필요한지를 국내에서 있었던 실제 사례를 통해서 연구해 보았다. DP 선박 Class 변경을 위해서는 FMEA를 통해서 파악되는 DP 선박의 동력 시스템, thruster 시스템 및 제어 시스템 3가지의 주요 시스템에 대체(redundancy)기능을 갖추어야 한다. 동력 시스템은 단일의 발전기, 배전반등에 문제가 발생해도 DP 기능을 유지할 수 있어야 하며, 더불어 PMS기능을 갖추고 있어야 한다. thruster 시스템은 단일의 고장이 발생하더라도 선박의 Surge, Sway 및 Yaw를 남은 thruster 시스템으로 자동 제어 할 수 있어야 한다. 각종 제어 시스템, PRS 및 센서는 여러개를 설치하여 단일의 장비고장에도 DP 기능을 유지 할 수 있어야 한다.

항만의 경쟁상황을 고려한 동적모형 개발에 관한 연구 (A Study on the Development of Dynamic Models under Inter Port Competition)

  • 여기태;이철영
    • 한국항해학회지
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    • 제23권1호
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    • pp.75-84
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    • 1999
  • Although many studies on modelling of port competitive situation have been conducted, both theoretical frame and methodology are still very weak. In this study, therefore, a new algorithm called ESD (Extensional System Dynamics) for the evaluation of port competition was presented, and applied to simulate port systems in northeast asia. The detailed objectives of this paper are to develop Unit fort Model by using SD(System Dynamics) method; to develop Competitive Port Model by ESD method; to perform sensitivity analysis by altering parameters, and to propose port development strategies. For these the algorithm for the evaluation of part's competition was developed in two steps. Firstly, SD method was adopted to develop the Unit Port models, and secondly HFP(Hierarchical Fuzzy Process) method was introduced to expand previous SD method. The proposed models were then developed and applied to the five ports - Pusan, Kobe, Yokohama, Kaoshiung, Keelung - with real data on each ports, and several findings were derived. Firstly, the extraction of factors for Unit Port was accomplished by consultation of experts such as research worker, professor, research fellows related to harbor, and expert group, and finally, five factor groups - location, facility, service, cargo volumes, and port charge - were obtained. Secondly, system's structure consisting of feedback loop was found easily by location of representative and detailed factors on keyword network of STGB map. Using these keyword network, feedback loop was found. Thirdly, for the target year of 2003, the simulation for Pusan port revealed that liner's number would be increased from 829 ships to 1,450 ships and container cargo volumes increased from 4.56 million TEU to 7.74 million TEU. It also revealed that because of increased liners and container cargo volumes, length of berth should be expanded from 2,162m to 4,729m. This berth expansion was resulted in the decrease of congested ship's number from 97 to 11. It was also found that port's charge had a fluctuation. Results of simulation for Kobe, Yokohama, Kaoshiung, Keelung in northeast asia were also acquired. Finally, the inter port competition models developed by ESB method were used to simulate container cargo volumes for Pusan port. The results revealed that under competitive situation container cargo volume was smaller than non-competitive situation, which means Pusan port is lack of competitive power to other ports. Developed models in this study were then applied to estimate change of container cargo volumes in competitive relation by altering several parameters. And, the results were found to be very helpful for port mangers who are in charge of planning of port development.

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국내항만투자의 효율성 및 적정 투자규모 예측을 위한 모형개발 및 실증적 적용에 관한 연구 (A Study on the Model Development and Empirical Application for Predicting the Efficiency and Optimum Size of Investment in Domestic Seaports)

  • 박노경
    • 한국항만경제학회지
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    • 제26권3호
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    • pp.18-41
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    • 2010
  • 본 논문에서는 Liu(2009)의 슬랙변수모형과 윌콕슨 부호순위 검정방법을 도입하고 새롭게 수퍼효율성모형을 도입한 Tone(2002)의 수퍼SBM모형에 대해서 이론적으로 설명하였다. 또한 1997년부터 2007년까지 국내 20개 항만의 5개의 산출물(항만서비스만족도, 수출입물량, 선박입출항척수, 항만재정수입, 컨테이너화물처리량)과 3개의 투입물(항만투자금액, 접안능력, 하역능력)을 이용하여 국내항만들의 효율성을 측정한 후에, 효율성 순위를 이용하여 윌콕슨의 부호순위검정을 통해서 수퍼SBM모형이 갖고 있는 항만효율성측면의 예측력을 측정하는 방법을 보여 주었다. 또한 개별항만별, 연도별로 적정한 항만투자의 금액을 예측하여 보여 주었다. 실증분석의 주요한 결과는 다음과 같다. 첫째, Wilcoxon의 부호순위 검정통계량에 의거하여 효율성 예측에 대한 가설검정을 해 보면, 제1모형에서는 p값이 평균 97.68% 수준에서 성과예측력을 가지는 것으로 나타났으며, 제2모형에서는 약 76.1%로 나타났다. 둘째, 수퍼SBM모형에 의한 항만별 항만투자의 적정투자규모를 정확하게 제시하였다. 셋, 제2모형에 대한 수퍼SBM모형에 의한 항만별 항만투자의 적정투자규모예측 결과는 다음과 같다. (ㄱ) 항만투자규모가 적정했던 항만들은 인천, 완도, 여수, 서귀포, 부산, 울산, 속초로 나타났다. (ㄴ) 거의 모든 항만들에서 투자금액이 과다한 것으로 나타났으며, 과소한 항만들은 삼천포, 마산, 울산, 삼척, 동해항으로 나타났다. (ㄷ) 차기년도의 항만의 적정투자규모를 예측하여 제시할 수는 있었다. 본 연구의 정책적인 함의는 국내항만관리자들은 항만의 환경이 변하고 있으므로 본 연구에서 제시하고 있는 수퍼SBM모형을 이용하여 항만들의 항만투자의 효율성 측정이나, 경영성과를 예측하는데 도입을 해야만 한다.

잠수함 수동소나 시뮬레이터 알고리즘 (An Algorithm for Submarine Passive Sonar Simulator)

  • 정영철;김병욱;안상겸;성우제;이근화;한주영
    • 한국음향학회지
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    • 제32권6호
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    • pp.472-483
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    • 2013
  • 잠수함 소나 운용 요원의 능력을 향상시키기 위한 실제 해상 훈련은 많은 비용과 제약사항이 따른다. 소나 시뮬레이터는 이러한 문제점을 해결하고, 실제와 유사한 전장 환경을 모의함으로써 소나 운용 요원의 능력과 훈련 성과를 극대화시킨다. 본 연구에서는 수동 소나 시뮬레이터의 알고리즘을 제시하였으며, 알고리즘은 기동모듈, 소음원모듈, 소음 전달 모듈의 3가지 모듈로 나뉘었다. 기동모듈은 3차원 좌표계를 이용하여 함정의 기동을 구현하였으며, 시간 간격은 함정의 변침률에 따라 설정하였다. 소음원 모듈은 표적 소음, 해양 배경 소음, 자체소음으로 구성하였다. 표적 소음은 주파수 특성에 따라 비변조 협대역, 변조 협대역, 비변조 광대역, 변조 광대역 신호로 구분하였으며, 톤수와 속력에 의존하는 함정 방사소음 준위를 적용하였다. 해양 배경 소음은 음향도파관 효과가 고려된 바람 소음과 그외 배경 소음으로 모의하였으며, 자체소음은 유체소음과 소나돔 삽입 손실로 모의하였다. 소음 전달 모듈은 음선 기반의 모델을 이용하였으며, 기동 모듈의 각 시간에서 고유음선의 진폭, 위상, 시간지연을 합산하여 주파수 영역에서 표적 소음에 곱하였다. 최종적으로 시나리오에 따른 모의 결과 실제 해양에서 발생하는 소음과 유사한 경향을 확인할 수 있었다.