• 한국항해항만학회지
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• 제46권4호
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• pp.321-330
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• 2022

부산항은 우리나라 항만 중 가장 많은 물동량을 처리하고 있으며, 부산신항은 부산항 전체의 물동량 중 68.5%를 차지하고 있다. 이러한 물동량 증가로 인하여 부산신항에는 극초대형 컨테이너 선박이 입항하고, 최근에는 남컨테이너 부두 선석 추가 개장 및 현재 진행중인 서컨테이너 부두 건설 사업이 완료되면 부산신항 진출입 항로 내 다양한 조우 상황이 발생하게 되어 충돌 위험 상황을 초래할 수 있다. 이에 본 연구는 부산신항 진출입 항로 내 선박 통항 안전성을 향상하는 방안을 마련하고자 하였다. 이를 위하여 부산신항 내 항만 입출항 현황, 해상교통흐름을 살펴보았으며, AHP 기법을 활용하여 연구 수역 이용자들로부터 위험요소 및 안전대책을 식별하였다. 또한, 도출된 안전대책을 기반으로 환경 스트레스 모델(Environmental Stress model, ES model)을 활용하여 시나리오를 설정하고, 해상교통류 시뮬레이션 실시하여 각 안전대책의 교통 위험도를 파악하였다. 설문조사 및 시나리오 평가 결과, 선박운항자는 일방통행을 위한 진입금지 해역 설정을 가장 중요하게 생각하였으며, 이는 위험도 경감에 큰 효과가 있을 것으로 예상되었다, 본 연구는 부산신항을 입출항 하는 선박들의 통항 안전성 제고를 위한 안전대책 마련의 기반이 될 수 있으며, 추후 안전대책이 마련되면 부두 신설에 따라 변화된 교통량과 교통흐름을 활용하여 안전성에 대한 검증을 실시할 필요가 있다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권7호
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• pp.1238-1243
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• 2022

국제해사기구(IMO)를 필두로하여 국제적으로 선박에 대한 배출가스 규정을 강화하고 있으며, 대한민국 정부도 온실가스 감축을 위한 기본 로드맵을 설정하는 등 배출가스 저감을 위한 대책 마련이 절실한 상황이다. 또한, 국내 연안을 항해하는 선박에서 배출되는 온실가스 배출량 중 90.6%를 차지하고 있는 어선에 적용가능한 효율적이고 배출가스량이 감소가능한 새로운 추진시스템의 도입이 절실하다. 본 연구에서는 국내 연안어선에 적용가능한 전기복합 추진시스템을 제안하고, 전기복합 추진시스템이 적용가능한 대상선박을 선정하였다. 선정된 기존 대상어선에 탑재된 추진시스템과 비교하여 개발된 전기복합 추진시스템을 적용할 경우 발생할 수 있는 예상 연료소모량을 비교하기 위한 시뮬레이션 시스템을 Matlab/Simulink를 이용하여 구성하였다. 시뮬레이션을 통해 기계식 추진시스템, 전기복합 추진시스템(배터리 육상충전을 하지 않은 경우, 육상충전을 한 경우)간의 연료소모량 결과를 확인하였으며 전기복합 추진시스템을 적용하는 경우 약 13%, 16%의 연료소모량이 감소될 수 있는 것을 보여주는 결과를 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권7호
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• pp.910-914
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• 2023

4차 산업혁명의 도래로 인한 기술혁신은 자율운항선박을 중심으로 해상 운송분야까지 활발한 발전을 불러왔다. 특히, 현재의 선원이 직접 운항하는 방식인 유인선박 사이에서 운항하게 될 자율운항선박은 자율도에 따라 원격제어를 통해 운항을 수행하며, 육상에서 이를 제어할 원격운항자에 대한 관심 또한 늘어나고 있다. 하지만 아직 원격운항자가 개입이 필요한 상황이 동시에 발생하는 등을 고려한 원격운항자 최소 인력 요구사항에 대한 연구는 부족한 상황이다. 본 연구는 특정 해역 구간의 누적된 항적데이터를 활용하여 선박간에 발생할 수 있는 조우상황에서 원격운항자의 개입이 필요한 상황을 정의하고, 해당 구간을 특정 규모의 자율운항선박 선대로 운항하였을 때, 원격운항자의 개입이 동시에 필요한 상황이 얼마나 발생하는지를 시뮬레이션을 통해 확인하였다. 연구의 결과는 향후 실제 자율운항선박 선대를 운행할 원격운항센터의 원격운항자의 적정인력 배치 등의 계획 또는 정책 수립에 활용될 기초 자료로 활용될 것으로 기대한다.

• 한국음향학회지
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• 제26권4호
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• pp.173-181
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• 2007

본 논문에서는 음향 스펙트로그램을 이용하여 수중 이동표적의 위치를 추정하기 위한 방법을 연구하였다. 주파수와 시간의 2차원 평면으로 표현되는 스펙트로그램은 수중 운동체의 이동 정보를 제공한다. 음원과 수신 센서간의 거리가 충분히 멀 경우 스펙트로그램의 넓은 주파수에 걸쳐 발생하는 줄무늬들은 해수면 및 해저면에 의해 반사된 모드간의 간섭을 의미하고, 이때 최대 음압이 발생하는 줄무늬의 기울기는 음향 도파관 불변인자 ${\beta}$와 표적과 센서간의 거리에 의해 영향을 받는다. 2개 이상의 센서를 사용하여 이동하는 선박의 광대역 방사 소음을 측정한 경우 스펙트로그램에 나타나는 최대 음압이 발생하는 줄무늬의 기울기와 줄무늬가 주파수축에서 천이된 비율이 표적과 센서간의 거리에 따라 각각 다르게 나타난다. 두개의 센서를 두 정점으로 가정하여 표적에 이르는 거리의 비가 일정한 값을 가지면서 운동하는 점의 자취인 아폴로니오스의 원을 형성하고, 3개의 센서를 사용할 경우 두 개의 원이 서로 교점을 형성하는데, 이 교점의 좌표를 표적의 위치라 추정한다. 제안된 위치 추정 기법의 성능을 평가하기 위해 음파전달 프로그램을 이용한 시뮬레이션을 수행하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권12호
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• pp.1065-1075
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• 2015

하구둑과 같은 구조물이 설치된 하구역에서는 상류로부터 내려온 하천수와 외해의 조석, 수문의 운영에 따라 복잡한 유출특성을 가지게 되며, 하나의 하구역에 2개 이상의 유역출구가 존재하는 경우 더욱 복잡한 형태의 홍수유출특성을 나타낸다. 이러한 사례로 현재 개발계획이 수립중인 새만금 지역을 들 수 있다. 새만금 지역의 경우 만경강과 동진강 유역에서 하천수가 유입되고 방조제에서는 배수갑문을 통해 하천수를 방류하고 해수유입을 차단한다. 두 하천이 만나는 새만금호 내에는 분리하는 용지가 들어서게 되며, 두 수계의 유출량을 연결수로를 통해 교환할 수 있도록 계획되고 있다. 이러한 연결수로는 평소에는 주운의 역할을 하지만 홍수시에는 두 수계간의 홍수를 소통시켜 홍수를 분담하는 기능을 하게 된다. 따라서 하구역 내의 치수적 안전성 확보를 위해서는 연결수로에 대한 홍수분담능력을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 연결수로의 통수능에 따른 홍수위 저감효과를 수치해석을 통해 분석하였다. 해석에는 Delft3D를 활용하였으며 해석기간은 배수갑문의 방류가 어려워 최대홍수위가 발생되는 소조기로 설정하였다. 새만금종합개발계획상의 토지이용계획에서는 3개의 연결수로가 계획되어 있으나 연결수로에 의한 홍수위저감효과를 검토하기 위해 해석을 단순화하여 가장 폭이 넓은 수로 1개만 운영되도록 설정하였다. 연결수로의 폭은 동일하게 하고 하상고를 EL.-15m~EL.-3m까지 2m 단위로 변화시켜 다양한 통수능 조건에서의 홍수저감효과를 검토하였다. 수치해석 결과 연결수로의 통수능이 감소하면 두 수계간의 수위차가 증가하면서 배수갑문지점에서의 최대수위도 증가하며, 동일한 수위차라 하더라도 통수단면적에 따라 유속의 영향으로 홍수위 저감효과도 변화한다는 것을 확인하였다. 또한, 통수단면적이 증가하더라도 홍수위 저감효과가 발생하지 않게 되는 통수단면적도 분석하여 제시하였다. 본 연구결과는 향후 연결수로 설계시 기초자료로 활용될 수 있으며, 준설로 인한 공사비를 최소화하면서 홍수위 저감효과는 극대화할 수 있는 최적 연결수로를 설계할 수 있을 것으로 기대된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권4호
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• pp.23-29
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• 2017

본 연구에서는 선박이송용 트레슬의 표면에 부착할 수 있는 광섬유센서 패키지를 설계하고 파장다중분할방식에 기초한 센서 네트워크를 설계한 후, 모의 트레슬 유닛을 이용한 실험을 통하여 트레슬의 구조적 건전 모니터링을 위한 스마트 트레슬의 가능성을 확인하였다. 광섬유 브래그 격자 센서는 알루미늄 관으로 만들어진 원통형으로 패키징 되었다. 또한, 패키징 된 광섬유 센서를 폴리머 튜브에 삽입 한 후, 튜브 내부에 에폭시를 충전하여 센서가 해수에 대한 부식저항과 내구성을 갖도록 하였다. 패키지 된 광섬유 센서는 0.2 MPa 하의 수압테스트를 통하여 해수에서의 사용에 대한 신뢰성도 검증되었다. 트레슬의 변형에 관한 유한 요소 해석에 의해 얻어진 트레슬 부재의 변위가 큰 곳을 중심으로 트레슬에 부착할 브래그 격자의 수와 위치를 결정하였다. 최대 하중이 가해지는 트레슬 부재의 변형은 ${\sim}1000{\mu}{\varepsilon}$의 변형율로 분석되었으며, 그 때 트레슬에 걸리는 최대 하중으로 인한 센서의 브래그 파장 변화는 ~1,200 pm으로 계산되었다. 유한 요소 해석에서 얻은 결과에 따라 센서의 브래그 파장 간격을 3~5 nm로 결정하여 트레슬에 하중이 가해 졌을 때 센서 사이의 브래그 격자 파장값이 겹치지 않도록 설계하였다. 5개의 광섬유센서 패키지로 구성된 센서 모듈 5개를 연결하면 브래그 격자 센서 50개가 네트워크 될 수 있으므로, 브래그 격자 파장 검출기의 광원 중심 파장이 1550 nm에서 150 nm 광학 창 내에서 모두 검출될 수 있도록 하였다. 모의 트레슬 유닛에 부착 된 5개의 광섬유 센서 패키지의 브래그 파장 이동은 광섬유 루프미러를 사용하는 브래그 격자 파장검출기에 의해 잘 검출되었으며, 그 때 검출된 브래그 격자 센서의 값은 최대 변형률이 약 $235.650{\mu}{\varepsilon}$로 측정되었다. 센서 패키징과 네트워킹의 모델링 결과는 실험 결과와 서로 잘 일치하였다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• 제20권2E호
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• pp.30-45
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• 2001

This study considers the environmental factors affecting propagation loss and sonar performance in the continental regions of the East Coast Sea of Korea. Water mass distributions appear to change dramatically in a few weeks. Simple calculation with the case when the NKCW (North Korean Cold Water) develops shows that the difference in propagation loss may reach in the worst up to 10dB over range 5km. Another factor, an eddy, has typical dimensions of 100-200km in diameter and 150-200m in thickness. Employing a typical eddy and assuming frequency to be 100Hz, its effects on propagation loss appear to make lower the normal formation of convergence zones with which sonars are possible to detect long-range targets. The change of convergence zones may result in 10dB difference in received signals in a given depth. Thermal fronts also appear to be critical restrictions to operating sonars in shallow waters. Assuming frequency to be 200Hz, thermal fronts can make 10dB difference in propagation loss between with and without them over range 20km. An observation made in one site in the East Coast Sea of Korea reveals that internal waves may appear in near-inertial period and their spectra may exist in periods 2-17min. A simulation employing simple internal wave packets gives that they break convergence zones on the bottom, causing the performance degradation of FOM as much as 4dB in frequency 1kHz. An acoustic experiment, using fixed source and receiver at the same site, shows that the received signals fluctuate tremendously with time reaching up to 6.5dB in frequencies 1kHz or less. Ambient noises give negative effects directly on sonar performance. Measurements at some sites in the East Coast Sea of Korea suggest that the noise levels greatly fluctuate with time, for example noon and early morning, mainly due to ship traffics. The average difference in a day may reach 10dB in frequency 200Hz. Another experiment using an array of hydrophones gives that the spectrum levels of ambient noises are highly directional, their difference being as large as 10dB with vertical or horizontal angles. This fact strongly implies that we should obtain in-situ information of noise levels to estimate reasonable sonar performance. As one of non-stationary noise sources, an eel may give serious problems to sonar operation on or under the sea bottoms. Observed eel noises in a pier of water depth 14m appear to have duration time of about 0.4 seconds and frequency ranges of 0.2-2.8kHz. The 'song'of an eel increases ambient noise levels to average 2.16dB in the frequencies concerned, being large enough to degrade detection performance of the sonars on or below sediments. An experiment using hydrophones in water and sediment gives that sensitivity drops of 3-4dB are expected for the hydrophones laid in sediment at frequencies of 0.5-1.5kHz. The SNR difference between in water and in sediment, however, shows large fluctuations rather than stable patterns with the source-receiver ranges.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제28권6호
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• pp.53-62
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• 2023

본 논문은 국내 조선산업의 요양 재해 현황에 나타난 미숙련 기술인력들의 높은 재해 발생률을 낮추기 위한 방안으로 XR(Extended reality) 기술을 활용한 훈련 콘텐츠 도입의 필요성을 윈치를 활용한 케이블 포설을 중심으로 제시하였다. 국내 조선산업의 요양재해율은 타 제조업에 비해 평균 97.4%(2017~2020)나 높았으며, 특히 조선산업요양 재해의 31.8% 이상이 근속 기간 6개월 미만의 근로자들에게 발생하여 이는 신규입사자들이 업무에 대한 정보 부족과 미숙련도 및 작업환경에 익숙하지 못한 것이 그 원인으로 보인다. 최근 조선산업은 경기 회복으로 많은 신규인력이 유입되고 있으며, 이로 인해 재해 발생률이 높아질 가능성이 있다. 이런 점은 단기간에 신규인력들을 작업환경에 익숙해지는 데 도움이 되는 훈련방법을 도입할 필요가 있음을 말해준다. 국내 조선소의 교육훈련은 용접, 도장, 기계설치, 전기설치 등 특정 기술의 숙련에 치우쳐 있으며 작업환경에 익숙해질 수 있는 훈련은 작업용 2D 도면을 이용하여 선박 건조방법 등을 설명하는 단편적인 교육에 머무르고 있다. 이러한 이유로 현장에서는 다시 OJT(On-the-Job Traning)를 반복 실시하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 XR 기술을 활용한 훈련의 도입을 제안하고 구체적인 예로 Unity로 선박에서 윈치를 활용한 케이블 포설(Pulling) 작업 과정을 XR 기반 훈련 콘텐츠로 구현하였다. 개발된 콘텐츠를 활용하면 신규작업자들이 가상공간에서 시뮬레이션을 통해 실제 작업 과정을 미리 경험하고, 이를 통해 신규인력이 작업환경에 익숙해지는 데 도움을 줄 수 있는 보다 효과적인 훈련 콘텐츠가 될 수 있음을 예증하였다.