군사적으로 미래전에서는 항법시스템을 무력화시키기 위한 방편으로 전자전 형태의 항법전(NAVWAR; NAVigation WARfare)이 대두 될 것으로 판단된다. 따라서 본 논문에서는 상용화 된 항법시스템을 지상항법 시스템과 위성항법 시스템으로 구분하여 발달과정을 조사하고, 항법전이 무엇인지 그리고 이에 대한 항법시스템의 취약성을 체계적으로 분석하여 미래 항법시스템 발전방향을 eLoran 시스템 구축, 통합수신기 개발, 통합감시체계 구축으로 경보단계 설정 등 다섯 가지 방향을 제시하였다.
안드로이드 기반 스마트폰은 GNSS (Global Navigation Satellite System) 신호를 수신하여 위치를 결정하고, GNSS 원시계측정보를 사용자에게 제공하고 있다. 현재까지 안드로이드 기기에서 안드로이드 9.0 기준으로 가용한 다중 GNSS 신호는 GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou, QZSS를 포함하고 있다. 본 논문에서는 가용한 다중 GNSS 신호를 이용하여, 해상 이용자를 위한 이중 주파수 안드로이드 스마트폰의 의사거리 기반 다중 GNSS 측위정확도 성능을 비교 분석하였다. 선박에 이주파 수신이 가능한 스마트폰을 설치하고, 해상 환경에서의 멀티 GNSS 원시정보를 계측하여 스마트기기별, GNSS 별, 의사거리 기반 이주파 측위성능 결과를 비교하였다. 더 나아가 본 측위 성능 결과가 해양 항법 이용자를 위한 IMO의 HEA 요구성능을 충족할 수 있을지에 대해 분석하였다. 해상 실험 결과로부터 이주파 GNSS 신호를 지원하는 스마트폰의 경우 6미터(95%) 정도의 측위정확도를 얻을 수 있었으며, IMO에서 요구하는 10미터 이내의 HEA 측위정확도 성능을 달성할 수 있음을 확인할 수 있었다.
해상에서 이동하는 선박들은 가용 채널의 제한으로 지상과의 통신에 많은 제한이 발생하고 있다. 지상에선 무선 중계 시설, 유선 등 기반통신망을 통해 장거리 통신이 가능하게 된다. 또한, 공중에서 운행하는 항공기도 지상 기반통신망 및 고도에 따라 장거리 직선거리(LOS : Line of Sight) 통신이 가능하다. 반면, 해상에서는 해수면까지 직선거리 통신이 제한되기 때문에 위성을 통하거나, 수중에 설치된 통신 중계기기를 통한 통신방식이 연구되어 왔다. 하지만, 위성 혹은 수중 중계방식은 지상시설과 동일 수준의 보안유지 및 대역폭 확보가 제한된다. 본 논문에서는 TCP 기반 링크관절을 이용한 실시간 해상 보안통신에 대해 연구하였다. 열악한 해상 통신환경에서 실시간 통신 및 보안을 제공할 수 있는 링크관절을 제안한다. 본 연구를 통해 해상에서 보다 안전하고 편리하게 통신을 할 수 있는 방안을 제시하였다.
돌고래호 사건과 세월호 사건으로 인하여, 선박에서 발생하는 통신에 대한 육지와 구난 시스템과의 비상 통신 문제가 되고 있다. 3면이 바다로 되어 있는 우리나라의 입장에서는 해상 구난과 비상 재난을 위한 연계 통신 시스템에 대한 점검이 필요해졌다. 해상에서 항해하는 선박은 단독으로 재난을 처리해야 하므로 연계 통신 시스템이 보다 완전하게 갖추어 져야 한다. 해상에서 침수되어 침몰하는 선박과 잠수함에 대한 비상 통신에 대한 연구가 필요하다. 육지에서는 해상과 해저의 선박 및 잠수함의 비상 재난에 대비한 육상 연계 통신과 연계 통신 시스템에 대한 연구가 필요하다. 본 논문은 통신 프로토콜과 비상 재난을 대비한 위치 확인 및 육상과 통산을 위한 비행기나 인공위성과의 연계시스템을 연구한다.
해양을 관측하는 작업 중에서 무인자율수상체계를 활용한 관측은 장거리 원거리 이동하여 해양재난, 재해 발생 해역 관측 및 악천우에서도 관측이 가능해졌다. 그리고 제한된 관측 영역 외 광역의 해역에서 발생한 현상을 연계하여 종합적으로 분석하는 융합기술들이 개발되고 있다. Wave Glider는 대표적인 무인자율수상체계 중 하나로, 파도에 의한 상하 움직임으로 전진하며 장거리 기동이 가능하고 위성통신을 통하여 자율적으로 이동하는 이동형 부이체계로 기존 관측의 한계를 극복하는 차세대 관측체계로 부각되고 있다. 본 연구에서는 2016년과 2017년 두 차례 중국 기원 저염분수 영향이 발생하는 하계에 제주를 포함하는 동중국해에서 관측을 수행하였다. 하계 동중국해 해역에서 발생한 고수온 현상과 저염분수와의 관계를 파악하기 위해서 광역(위성) 감시망과 국지적(Wave Glider) 감시망을 이용하여 관측을 수행했다. 그리고 동중국해에 영향을 준 태풍 또한 두 감시망에서 실시간 영향을 관측했다. 이것은 최근 개발되는 무인수상체계가 높은 내구성과 자율무인 체계로 인하여 다양한 해양환경에서 장기간 관측이 가능해지면서 다른 감시망과 연동하여 종합적이고 효율적인 관측체계를 구축하게 되었다.
디지털 선박은 자율운항 제어 시스템(Intelligent Navigation System), 선박자동식별 시스템(Automatic Identification System), 위성통신망 원격제어 시스템(Integrated Maritime Information Technology)을 기반의 One-man Bridge 시스템을 갖는 차세대 선박을 나타낸다 INS 시스템에서는 선박의 항해와 관련된 기능을 수행하며, 최적항로 계획, 좌초 및 충돌방지 기법, 경제적 운항, 엔진통합제어, 내항성 성능평가 등의 기능이 디지털 GIS(Geographic Information System) 기반의 환경에서 제공된다. AIS 시스템은 선박과 선박간 또는 선박과 관제소간에 선박의 항해 관련 정보를 주기적으로 전송하여 충돌 방지를 기능을 제공하며, IMIT 시스템은 선박내의 통합 플랫폼을 제공하여 선내 네트워크 통합 솔루션을 제공한다. 또한, IMIT 시스템은 위성통신(INMARSAT, OrbComm, 해양관측위성)을 통해 선박과 관제소와의 데이터 송수신을 지원하여, 관제소에서 선박의 항해 상태를 감시하고 선박에 해양 환경정보, 조선소에서의 선박관련 정보 등을 제공하는 기능을 갖는다. 본 논문에서는 디지털 선박의 전체적인 시스템 구현방안과 세부 시스템별 구현방안에 대해 소개하며, 디지털-lT 기반의 차세대 선박에 대한 방향을 제시하도록 한다.
범세계 해상 조난ㆍ안전 시스템에 따라 이의 한 요소인 위성 EPIRB는 국제항해에 종사하는 300GT 이상의 모든 선박에 의무적으로 탑재해야 할 뿐 아니라 각국의 자국법에 의해 어선과 같은 소형선에서도 위성 EPIRB 탑재를 확대 보급되고 있는 추세이다. 그러나 이를 규제하고 있는 현행 국내법으로는 국제법에서 요구하고 있는 위성 시스템과의 호환성 및 장비 자체의 성능을 정확히 평가할 수 없으며 국제법에 준하는 성능 검사가 요구되더라도 일반적인 계측기를 통해서는 확인할 수 없다는 문제점을 안고 있다. 따라서 본 연구에서는 국제법에서 규정하고 있는 대부분의 시험 내용을 확인할 수 있는 시험용 Bench를 설계, 제작하여 기저대역에서 파악하여야 하는 파형에 관련된 사항뿐만 아니라 변조 특성, 주파수 측정, 전력의 측정 등을 쉽게 수행할 수 있도록 하였으며 본 연구의 결과를 통해 전체 시스템과의 호환성과 관련된 송신 반복 주기, 위상 편차, 주파수 안정도 등에 대한 기준을 마련함으로써 결론적으로 조난자의 생명과 직결되는 주요한 조난통신장비의 성능을 향상시키게 할 것이다.
차세대 위성 방송 시스템에서는 빠른 전송 효율과 신뢰도 있는 통신에 대한 요구가 지속적으로 증가하고 있다. 전송 효율을 높이고 성능을 향상시키기 위해 새로운 위성 표준 인 DVB-S3 (Digital Video Broadcasting - Satellite - Third Generation) 시스템에서는 Nyquist 전송률 보다 빠르게 전송하는 FTN (Faster Than Nyquist) 방식이 대두되고 있다. 이러한 요구에 맞춰 본 논문에서는 전송 효율 향상을 위한 세 가지 방식에 대한 성능을 비교 분석하였다. 기존의 LDPC 부호기에서 고 부호화율 방식과 LDPC 복호화 과정에서 생선된 check node를 이용하여 bit node를 puncturing시켜 부호화율 증가 시키는 punctured LDPC 방식, 그리고 Nyquist 속도보다 빠르게 전송하는 FTN 방식이 고려된다. 시뮬레이션을 통해, 세 가지 방식을 동일 전송률 관점에서 성능을 비교한 결과 FTN 방식은 동일한 전송 효율을 유지하면서 성능 면에서 가장 효율적임을 확인하였다.
최근 한국조선산업이 물량적인 면에서 눈부신 성장을 이루었고, 이제는 세계 조선기술을 선도할 수 있는 디지털 선박 개념의 구축과 대양을 운항하는 선박의 경제적이고 안전한 운항관리를 위한 근간 기술 확보가 필요한 시점이다. 본 고의 주요내용은 선박 내 각종 하위 디바이스 및 시스템 등을 통합하는 시스템과 저궤도 위성을 통한 선박과 육상간의 항해 정보지원 등의 육상지원체계 구축 등이다. 선박 통합화 시스템 구축을 위한 근간 기술로서 선박 통합화 프로토콜 및 통합시스템 구성에 대해 고찰하며 개발된 각종 하위 디바이스용 통신 정합장치와 위성통신 적용을 위한 정합장치를 소개하고자 한다.
여객선에는 다양한 종류의 센서와 장비가 설치되어 있다. 이러한 센서와 장비로부터 수집되는 데이터는 여객선의 안전운항 분석을 위해 육상 시스템과 연계가 필요하지만 선박이 LTE 통신을 이용하지 못하는 지역을 운항할 경우 AIS, 위성, MF/HF 등과 같이 다른 대체 통신망을 이용한 정보 전송이 필요하다. 본 논문은 AIS 통신을 이용한 센서정보 전송을 위해 여객선에서 수집되는 센서 데이터의 프로토콜과 종류를 조사하고 선박 센서보고용 ASM 메시지를 설계하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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