• 한국항해항만학회지
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• 제46권1호
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• pp.1-10
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• 2022

본 연구는 제4차 산업혁명 기술에 의해 선박의 자동화와 지능화가 진전되면서 자율운항선박이 도입되게 됨에 따라 해기사 인력수요축소와 직능 전환 등의 문제가 대두되는 상황에서 해기사의 직무변화와 이에 따른 요구 역량을 분석하고 이를 배양하기 위한 인력양성 방향을 제시하였다. 선행연구 검토와 전문가 집단의 브레인스토밍과 AHP 설문조사를 통해 자율운항선박의 해기사 직무와 역량 요인을 도출하고 그 중요도를 평가하였다. 해기사 승선 자율운항선박의 해기사 직무 중에서 안전 운항과 비상시 대응 그리고 화물의 안전운송 관련 직무요인이 중요한 것으로 나타났으며, 자율운항시스템의 제어 및 운용 역량의 중요성이 매우 높으며 이를 뒷받침하기 위한 육·해상 커뮤니케이션과 AI 및 Big Data 분석 역량이 필요한 것으로 나타났다. 완전자율운항선박의 해기사 직무는 예상하지 못한 비상상황에 대비하여 선박을 안전하게 원격운항시키는 비상상황대처, 원격운항제어, 선박정비·관리 직무 순으로 중요도가 높으며, 해기사 역량에서는 자율운항시스템 제어와 운용 그리고 이를 수행하기 위한 Big Data 와 AI 활용 역량들의 중요도가 매우 높은 것으로 분석되었다, 이러한 요인들의 직무역량 함양을 위한 해기인력 양성 방향과 규모는 기술의 진보에 따라 크게 달라질 수 있는 점을 고려하여 자율운항선박 도입단계별로 필요한 해기사 교육 프로그램과 직무교육 내용 그리고 핵심역량 함양을 위한 교육인프라 구축 방안을 제시하였다. 이 연구는 자율운항선박의 해기사 직무 및 역량 요인을 실무적 관점에서 체계적으로 도출하였으며, 관련 전문가별 인식도를 분석함으로써 자율운항선박 도입에 대한 전문가 차원의 대응 방안을 진단하였다는데 연구의 의의가 있다.

• 로봇학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.217-225
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• 2016

Dynamic Positioning (DP) is used to automatically maintain the position and heading of a floating structure subjected to environmental disturbances. A DP control system is composed of a motion controller to compute the desired force and moment and a thrust allocator to distribute the computed force and moment to multiple thrusters considering mechanical and operational constraints. Among various thruster configurations, azimuth thrusters or propeller/rudder pairs tend to make the allocation problem difficult to solve, because these types of propulsion systems include nonlinear constraints. In this paper, a dynamic positioning strategy for a twin-thruster ship that is propelled by two azimuthing thrusters is addressed, and a thrust allocation method which does not require a numerical optimization solver is proposed. The applicability of the proposed method is demonstrated with an experiment using an autonomous boat.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권2호
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• pp.200-207
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• 2017

선박에서 제어판을 가지는 목적은 선박의 운동을 제어하는데 있다. 제어판은 단동타의 형태일수도 있고 고정된 부분과 이동하는 부분의 조합에 의해 구성될 수도 있다. 이러한 제어판은 그 고유의 목적에 맞도록 역할을 수행하는 기능을 가지며, 유체와 상대적인 운동과 원초적인 기능에 의해 조정력을 증가시키는 것이다. 이러한 힘과 모멘트는 영각의 변화와 회전에 의해서 생성되고 선박의 조종성능을 결정한다. 본 논문에서는 플랩러더와 물분사러더의 2차원 유동특성을 회류수조에서 PIV기법을 이용하여 각각 계측하였다. 모델시험은 플랩러더와 물분사러더를 NACA0012의 영각과 플랩각을 변화시키면서 수행하였다. 2프레임 입자추적기법은 유동장에서 속도분포를 득하는데 이용되었다. 전체실험에서 레이놀즈수 $Re{\fallingdotseq}3.0{\times}10^4$를 적용하였으며 상호비교를 통해 계측된 결과값을 비교평가하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제47권6호
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• pp.386-393
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• 2023

최근 자율 항해 기술의 수요가 높아져 관련 연구도 증가하는 추세이다. 자율운항선박들은 일반적으로 계획 항로를 추종하여 항해하는 도중 위험 상황에 따라 회피항로를 산출하고 산출된 항로를 추종한다. 항로 추종에는 일반적으로 자동조타장치가 활용되며, 자동조타장치의 운용 방식 중, 항로제어 모드를 자율운항선박에 적용하는 것이 현 시점에서 가장 적절한 방안이다. 따라서 본 논문에서는 자동조타장치의 항해제어 모드를 활용해 회피 항로를 적용하기 위한 항로 추종 알고리즘을 개발한다. 알고리즘은 직선구간과 선회구간을 구분하여 개발하였으며, 이에 대한 성능을 검증하기 위해 국제 인증을 취득한 시뮬레이터 장비를 사용하여 관련 국제 표준인 IEC 62065에서 제시한 성능을 만족하기 위한 성능 시험을 진행하였다. 성능 검증 결과로 보았을 때, 선박이 항로를 추종함에 있어서 선박과 항로 사이의 직선거리를 나타내는 Cross Track Error가 IEC 62065에서 제시하는 성능 기준을 만족하는 것을 확인하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제46권6호
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• pp.554-561
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• 2022

자율운항선박 관련 기술개발이 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 그러나, 통신, 사이버 보안, 긴급대처능력 등 기술적으로 해결되지 못한 문제들이 아직 많이 남아있기 때문에, 자율운항선박이 상용화되기까지는 많은 시간이 필요할 것으로 예상된다. 이 연구에서는 기술적으로 완전하지 않은 자율운항선박의 대체 방안으로 한 척의 리더 선박과 여러 척의 추종 선박을 하나의 그룹으로 묶어 항해하는 선박 그룹항해시스템을 제안한다. 이 시스템에서는 리더 선박이 항행을 개시하면 추종 선박은 리더 선박의 항행 경로를 자율적으로 추종하며, 경로 추종을 위해 PD 제어를 적용하였다. 또한, 각 선박들은 충돌방지를 위해 안전거리를 유지하면서 일직선 형태로 항해한다. 선박 간의 안전거리유지는 속력 제어를 통해 구현된다. 선박 그룹항해시스템의 유효성을 검증하기 위해 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션에 사용된 선박은 관련 데이터가 공개되어 있는 KVLCC2의 L-7 모델이며, 선박조종운동에는 일본조선학회에서 제안한 MMG standard method를 사용하였다. 시뮬레이션 결과, 리더 선박은 미리 정해진 항로를 따라 항해하였으며, 추종 선박은 리더 선박의 경로를 따라 항해하였다. 세 척의 선박은 시뮬레이션 중 일직선 형태를 유지하였으며, 선박 간 안전거리를 유지하는 것으로 나타났다. 이 연구에서 제안하는 선박 그룹항해시스템은 자율운항선박의 문제점들을 해소하는 항행시스템으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.127-138
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• 1997

본 연구에서는 선박의 기본설계 단계에서 정의된 선도를 입력 정보로 하여 순정도 높은 선형을 표현할 수 있는 기법을 개발하였다. 곡선모델링의 경우, de Casteljau (드 카스텔죠)알고리듬과 Bezier 조정점을 이용하여 자유곡선을 표현하였고, 이를 토대로 Non-Uniform B-Spline(NUB) 곡선, Spline곡선 등으로 서로 변환(Conversion)할 수 있는 Unified curve modeling( 곡선모델링 단일화) 기법을 정립하였다. 곡면모델링의 경우, 곡면정의를 위하여 입력되는 그물망 곡선(Mesh curve net)을 먼저 Unified curve modeling 기법에 의하여 Interpolation(보간)한 후, "Remeshing" (그물망 곡선의 재생성)기법에 의하여 Gregory surface patch(그레고리 곡면 patch)의 Mesh curve segment(경계 세그멘트 곡선)를 생성하고 이를 접속하여 순정도 높은 Composite surface(합성곡면)를 만드는 기법을 개발하였다.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제13권6호
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• pp.297-303
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• 2018

Recently, the tasks assigned to surface ship are becoming diverse and important. In this trend, shipboard directional pedestals are widely used for surveillance and electronic warfare because ships are always under angular motion such as rolling, pitching and yawing. To estimate the performance of pedestal, the motion responses of vessel as well as mechanical characteristics of pedestal should be considered. In this study, both the motion responses of vessel which the pedestal will be mounted and the behavior of 3-axis pedestal are considered. Numerical analysis based on potential theory is used to obtained motion characteristics of vessel and then 6-DOF motions of vessel are simulated under operational condition. 1st-order time delay model and LQR control algorithm are used for modeling of pedestal drive model and control model, respectively. By using coordinate transform, the angular motions which the pedestal should compensate are calculated from the vessel's angular motion. Through these M&S methodologies, time history of pedestal behavior and maximum angular error of each pedestal axis are obtained. Overall M&S results show that 3-axis pedestal compensate the angular motion induced by vessel, efficiently.

• 한국정밀공학회지
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• 제15권8호
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• pp.46-59
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• 1998

This paper presents shape design, surface construction, and cutting path generation for the surface of marine ship propeller blades. A propeller blade should be designed to satisfy performance constraints that include operational speed which impacts rotations per minutes, stresses related to deliverable horst power, and the major length of the marine ship which impacts the blade size and shape characteristics. Primary decision variables that affect efficiency in the design of a marine ship propeller blade are the blade diameter and the expanded area ratio. The blade design resulting from these performance constraints typically consists of sculptured surfaces requiring four or five axis contoured machining. In this approach a standard blade geometry description consisting of blade sections with offset nominal points recorded in an offset table is used. From this table the composite Bezier surface geometry of the blade is created. The control vertices of the Hazier surface patches are determined using a chord length fitting procedure from tile offset table data. Cutter contact points and path intervals are calculated to minimize travel distance and production time while maintaining a cusp height within tolerance limits. Long path intervals typically generate short tool paths at the expense of increased however cusp height. Likewise, a minimal tool path results in a shorter production time. Cutting errors including gouging and under-cut, which are common errors in machining sculptured surfaces, are also identified for both convex and concave surfaces. Propeller blade geometry is conducive to gouging. The result is a minimal error free cutting path for machining propeller blades for marine ships.

• 대한조선학회논문집
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• 제46권6호
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• pp.587-594
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• 2009

In the paper the effect of a stern-plate attached to a ship was taken into account. The relationship between the trim angle of a ship and the wave-resistance coefficient induced by the a stern-plate was studied using the potential flow analysis method. Numerical algorithm was described using the panel method and the vortex lattice method(VLM) to simulate the flow phenomena around a ship. The non-linearity of the free surface boundary conditions were considered using the iterative method and the IGE-GMRES(Incomplete Gaussian Elimination-The Generalized Minimal RESidual) algorithm was adopted to solve the linear equation at each iterative step. Numerical calculations were carried out to investigate the validity of the adopted algorithm using KCS(KRISO 3600 TEU Container) hull. Possible cases for attachment of the plate were checked. The results showed that the numerical algorithm could be physically appropriate.

• 동력기계공학회지
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• 제17권3호
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• pp.89-98
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• 2013

In this paper, the authors consider control system design problem of barge type surface vessel. It is based on the Dynamic Positioning System(DPS) design problem. The main role of barge ship is to carry and supply the materials to the floating units and other places. To carry out this job, it should be positioned in the specified area. Even though sometimes the thrust systems are installed on it, in general the mooring winch system with the rope is used. It may be difficult to compare the control performances of two types. But, if we consider this problem in point of usefulness, we can easily find out that the winch control system is more useful and applicable to the real field than the thrust control system except a special use. Therefore, in this paper we consider a single type mooring winch system and control system design problem in which accurate position control is needed. Because this result can be extended to the general type mooring system in which a number of winch are installed. At first, a mathematical model of winch is obtained and evaluated to verify the usefulness for control system design by experiment. Also, the disturbance model is extracted from experiment data to evaluate the strength of the uncertainty. Based on this results, the robust control system is designed and control performance is evaluated by simulation.