• 대한조선학회논문집
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• 제61권3호
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• pp.170-184
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• 2024

With the advancement of autonomous navigation technology in maritime domain, there is an active research on swarming Unmanned Surface Vehicles (USVs) that can fulfill missions with low cost and high efficiency. In this study, we propose a formation control algorithm that maintains a certain shape when multiple unmanned surface vehicles operate in a swarm. In the case of swarming, individual USVs need to be able to accurately follow the target state and avoid collisions with obstacles or other vessels in the swarm. In order to generate guidance commands for swarm formation control, the potential field method has been a major focus of swarm control research, but the method using the potential field only uses the position information of obstacles or other ships, so it cannot effectively respond to moving targets and obstacles. In situations such as the formation change of a swarm of ships, the formation control is performed in a dense environment, so the position and velocity information of the target and nearby obstacles must be considered to effectively change the formation. In order to overcome these limitations, this paper applies a method that considers relative velocity to the potential field-based guidance law to improve target following and collision avoidance performance. Considering the relative velocity of the moving target, the potential field for nearby obstacles is newly defined by utilizing the concept of Velocity Obstacle (VO), and the effectiveness and efficiency of the proposed method is verified through swarm control simulation, and swarm control experiments using a small scaled unmanned surface vehicle platform.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 춘계학술대회
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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.

• 한국항해항만학회지
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• 제46권3호
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• pp.203-208
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• 2022

최근 해사 분야에서는 제4차 산업혁명을 기반으로 e-Navigation, 자율운항선박, 스마트선박 등 다양한 디지털 기술 이슈가 끊임없이 등장하고 있다. 국제해사기구(IMO)는 해양안전 및 해양환경보호를 위한 규제를 점차 강화하고 있으며, 이러한 강화된 규제 이행은 해양안전 및 해양환경보호 분야의 신산업 창출로 이어지고 있다. 이에 본 연구에서는 해사 분야의 대표적 신산업인 자율운항기술 분야에 대한 산업경쟁력 분석을 위해 포터(Porter)의 다이아몬드 모델을 기반으로 산업경쟁력 분석 모델을 설계하고, 총 5개 평가요소 및 13개 세부요소를 기반으로 국내 자율운항기술 산업에 대한 산업경쟁력을 정성적·정량적으로 평가하였다. 산업발전 초기 단계인 자율운항기술 산업은 산업경쟁력 지수화 결과 16.9점으로 평가되었으며, 현재 산업의 범위 정립부터 관련 규제 및 핵심기술 개발 등이 동시에 진행되고 있는 것이 특징이었다. 이러한 산업특성을 고려한 산업경쟁력 분석·평가는 신산업에 대한 전략적 지원 및 정책 추진을 위한 근거를 마련하고, 신산업 경쟁력 강화를 통해 해운·물류, 항만, 조선·기자재 산업 등 광범위한 연관 산업까지 영향을 미칠 것으로 기대된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제56권1호
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• pp.75-81
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• 2019

This study presents an automatic collision avoidance algorithm for autonomous navigation of unmanned surface vessels. The performance of the collision avoidance algorithm is heavily dependent on the estimation quality of the course and speed of traffic ships because collision avoidance maneuvers should be determined based on the predicted motions of the traffic ships and their trajectory uncertainties. In this study, the collision avoidance algorithm is implemented based on the Probabilistic Velocity Obstacle (PVO) approach considering the maritime collision regulations (COLREGs). In order to demonstrate the performance of the proposed algorithm, an extensive set of simulations was conducted and the results are discussed.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 추계학술대회
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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.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2023년도 춘계학술대회
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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.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.188-188
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• 2022

선박의 운용 효율을 높일 수 있는 방법인 무인 운용체계는 근래에 많은 관심을 받고 연구되어 왔다. 특히 무인수상선과 무인수중체의(USV-AUV)의 복합 운용 분야는 그 동안 어려움이 있었던 심해저 탐사 및 특수 임무 활용에 용이하여 많은 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 쌍동선 형태인 무인수상선이 모선이 되고 무인수중체가 결합하여 충전하고 다시 진수하여 원거리 및 심해저 조건에서 무인수중체가 운용 가능하도록 하는 시스템의 일부인 USV-AUV의 docking을 위한 DP 시스템을 개발하고 선박해양플랜트연구소 해양공학수조에서 모형시험을 통해 이를 검증하였다. 또한, 실제 제작된 무인쌍동선과 추진 시스템을 활용하여 모형시험을 통해 검증한 DP 알고리즘을 적용하여 화성 제부도 앞바다에서 실선 DP 테스트를 수행하였다. 실 해역에서의 DP 시스템 테스트는 정확한 환경 조건의 계측 및 구현이 어려워 모형시험과 같은 정량적인 평가는 어렵지만, 정성적으로 DP 시스템이 작동하는 것을 확인할 수 있었다.

• 해양정책연구
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• 제33권2호
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• pp.147-181
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• 2018

Currently, we are living in the era of the 4th industrial revolution. In the field of shipping industry, the MASS is a revolutionary game changer in the making arising out of such an industrial and technical innovation in the pursuit of radically challenging the pre-existing system of a human-operated vessel. Given this trend, the entire maritime regulatory regime, which has been designed by, and intertwined with, human seaworthiness, abruptly faces the most unprecedented normative confrontations now and increasingly in the coming days. As the constitution of ocean, UNCLOS, provides, every flag state is obliged to effectively exercise its jurisdiction to secure technical and human seaworthiness. Moreover, the coastal state may institute protective proceedings against vessels in respect of any violations of its laws to protect its marine environment in maritime zones of the coastal state. Further, UNCLOS acknowledges that the port state's authority extends to take administrative measures to prevent sub-standard ships from sailing within the ports or offshore-terminals of the state. These three jurisdictional functions will be required to more closely interface with each other than ever over the legal and political implications created by MASS. Although states' jurisdictional nuances are significant in this present world tilting back to protectionism, there are few articles to present jurisdictional issues of states and conceivable normative discourse with regard to MASS. This articles visits potential jurisdictional conflicts underlying MASS and tries to strike balance between contradictory interpretive approaches under UNCLOS while it is undeniable that this doctrinal research tends to strive to find justifications within the current framework of international law.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2023년도 춘계학술대회
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• pp.194-195
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• 2023

최근 자율운항선박 기술은 해양 분야에서 선박의 안전과 효율, 경제성을 위한 핵심기술로 주목받고 있다. 육상에서의 원격제어를 위해 항해사의 상황인식(Situation Awareness, SA)에 의한 의사결정은 선박 충돌회피에 중요하게 작용할 것으로 예상된다. 이 연구에서는 충돌상황에 대한 항해사의 의사결정 시간을 측정하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2023년도 추계학술대회
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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.