Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety (해양환경안전학회지)

The Korean Society of Marine Environment and safety (해양환경안전학회)
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Study on the Selection of Optimal Operation Position Using AI Techniques

인공지능 기법에 의한 최적 운항자세 선정에 관한 연구

  • Dong-Woo Park (Department of Marine Mobility, Tongmyong University)
  • 박동우 (동명대학교 해양모빌리티학과)
  • Received : 2023.10.02
  • Accepted : 2023.10.27
  • Published : 2023.10.31
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Abstract

The selection technique for optimal operation position selection technique is used to present the initial bow and stern draft with minimum resistance, for achievingthat is, the optimal fuel consumption efficiency at a given operating displacement and speed. The main purpose of this studypaper is to develop a program to select the optimal operating position with maximum energy efficiency under given operating conditions based on the effective power data of the target ship. This program was written as a Python-based GUI (Graphic User Interface) usingbased on artificial intelligence techniques sucho that ship owners could easily use the GUIit. In the process, tThe introduction of the target ship, the collection of effective power data through computational fluid dynamics (CFD), the learning method of the effective power model using deep learning, and the program for presenting the optimal operation position using the deep neural network (DNN) model were specifically explained. Ships are loaded and unloaded for each operation, which changes the cargo load and changes the displacement. The shipowners wants to know the optimal operating position with minimum resistance, that is, maximum energy efficiency, according to the given speed of each displacement. The developed GUI can be installed on the ship's tablet PC and application and used to determineselect the optimal operating position.

최적 운항자세 선정 기술이란 주어진 운항 배수량과 운항 선속에서 최소의 저항을 가지는 즉, 최적의 연료 소비 효율을 가지는 초기 선수흘수와 선미흘수를 제시하는 것이다. 본 논문의 주 목적은 대상선박의 유효동력 데이터를 기반으로 주어진 운항조건에서 최대의 에너지효율을 가지는 최적의 운항자세를 선정하는 프로그램 개발하는 것이다. 본 프로그램은 인공지능 기법에 의한 파이썬 기반 GUI(Graphical User Interface)로 작성되어 선주가 쉽게 사용할 수 있도록 하였다. 그 과정에 있어 대상 선박 소개, 전산유체역학(CFD)을 통한 유효동력 데이터 수집, 심층학습을 사용한 유효동력 모델 학습 방법 그리고 심층신경망(DNN) 모델을 응용한 최적 운항자세 제시 프로그램을 구체적으로 설명하였다. 선박은 운항 별로 화물을 싣고 내리게 되고, 이에 화물 적재량이 변화되고 배수량이 변경된다. 선주는 배수량 별 예상 선속에 따라 최소저항을 가지는 즉, 최대의 에너지효율을 가지는 최적의 운항자세를 알고자 한다. 개발된 GUI는 해당선박의 태블릿 PC와 앱에 설치하여 최적 운항자세 선정에 활용 가능하다.

Keywords

Acknowledgement

이 논문은 2021년도 동명대학교 교내학술연구비 지원에 의하여 연구되었음(2021A035, 202102170001).

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