• 한국항해항만학회지
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• 제39권3호
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• pp.199-207
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• 2015

우리나라 항구 주변에는 입 출항하는 선박으로 인하여 해상교통흐름이 복잡하다. 이러한 선박통항의 안전과 효율성을 증진하기 위해 우리나라에서는 해상교통관제 서비스를 시행하고 있다. 24시간 쉴 틈이 없는 해상교통 관제사들의 노력에도 불구하고 관제구역 내에서의 충돌사고는 지속적으로 발생하고 있으며, 위험 상황이 약 20분에 1회씩 발생하고 있는 것으로 분석되어 그 위험성은 크다고 할 수 있다. 이러한 사고는 선박운항 및 해상교통관제 정보 제공 시 충돌 위험에 대한 안전 기준을 적시에 제공함으로써 사고를 감소시킬 수 있을 것으로 조사되었다. 이에 본 연구는 선박의 충돌위험도를 선박운항자의 관점에서 평가할 수 있는 모델을 이용하여 그 위험을 선박의 속도, 침로 등을 조정하여 각 교통 상황별 충돌 위험도를 사전에 예측 할 수 있는 위험도 예측 모듈을 개발하였다. 이 모듈을 이용하여 선박운항자 및 관제사는 복잡한 교통 상황에서 위험요소를 쉽게 식별 할 수 있어, 가까운 장래의 위험 정도의 변화를 선박침로 및 속력변경 등을 제시할 수 있는 등의 적절한 피항조치를 취할 수 있다. 이 모듈의 효용성을 검증하기 위해 부산항 해역을 대상으로 조우 상황별 위험도를 예측 후 구체적인 침로 및 속력 변경에 따른 위험도 변화를 식별할 수 있는 것으로 확인되었다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2015년도 춘계학술대회
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• pp.11-12
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• 2015

두 선박이 정면에서 마주치며 선박간 상호 통항하거나 상대선을 추월할 경우 각 선박의 선체형상과 선속에 의한 유체력 상호작용에 따른 선박간 간섭력이 발생한다. 선박간 간섭력의 주요한 평가 요소인 횡력과 회두 모멘트의 측정을 통해 두 선박이 근접하였을 때의 위험도와 충돌을 예측할 수 있다. 선행된 간섭력에 관한 연구는 대부분 경험에 의하거나 이론적인 측면에서 관련 연구가 진행되어왔으며, 학계에서 통상적으로 널리 알려진 뉴턴의 연구(1960)에서는 깊은 수심에서 두 선박을 평행하게 항주시켰을 때 선박간 최대 흡인력은 두 선박이 정횡으로 나란하게 위치되는 지점에서 발생하고, 이때의 간섭력은 선속의 제곱에 비례한다고 추정하였다. 현대의 조선기술이 발전함에 따라 선박의 크기는 점점 대형화되고 선박의 운항 효율성 증진을 위한 다양한 선형이 개발되어 실선에 적용되고 있다. 이런 경향에 따라 과거에 비해 현대 선박 운항환경에서의 선박간 간섭은 선박의 크기 및 선형에 의한 영향이 클 것으로 판단된다. 본 연구에서는 선박의 종류별로 대표 선종을 선정하여 두 선박이 정면에서 마주치며 통과하는 운항조건에서의 선속 증가에 따른 선박 상호간 간섭력의 변화를 통상적으로 사용되는 선박조종시뮬레이터를 이용하여 실험 및 분석하여 상관관계를 도출하였다. 선박 유형에 따른 시뮬레이션 실험 결과 최대 횡력은 주로 선미 부근에서 발생하였고 최대 회두모멘트는 선수가 근접할 때 발생하였으며, 선속이 증가할수록 선박 상호간 근접거리가 좁혀졌고 선형별로 각기 다른 선속에서 선미 충돌이 발생하였다. 이 실험연구는 선형에 따른 선박 상호간 근접 시의 횡거리와 통과속력에 대한 기준 설정의 연구 근간을 마련하였고 선박간 교항시 안전운항을 위한 지침이 될 것으로 판단된다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2018년도 춘계학술대회
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• pp.2-2
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• 2018

선박 항로 설정 시 안전성, 효율성, 편리성 확보 측면에서 항해자들의 경험 기반 주관적인 의사결정에 여전히 의존하였다. 본 연구에서는 HNS(Hazardous and Noxious Substance) 운송 선박의 항해 중 조우하는 고정 위험(Hazard)으로 인해 발생하는 해상교통 사고의 위험성(Risk)를 기반으로 등위험도 곡선(Risk Contour)을 표시하고, 목적별 객체 지향 설정 방법을 제안하였다. 제안된 방법을 실험 해역에서 검증하고, 실제항로와 비교, 평가하였다. 여러 조건과 항로에서 반복적 검증과 실시간 정보 송 수신이 가능해지면, 항해사의 최적항로 설정방법이나 자율운항선박에도 활용이 기대된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권7호
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• pp.767-776
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• 2020

최근 지구온난화에 따른 기후변화에 따라 과거와는 다른 양상의 기상 변화가 발생하고 있으며, 해수 온도 상승으로 태풍의 대형화와 강도증가가 발생하고 있다. 이에 따라 선박이 접안 중 갑작스러운 돌풍 발생시 선박의 계류안전성 확보를 위해 사용할 수 있는 돌풍 대비용 직주의 필요성이 증대되고 있다. 본 연구에서는 항만 및 어항 설계기준상 곡주 및 직주 배치 기준을 분석하고 계류안전성 평가프로그램을 사용하여 12개 시나리오에 따른 직주 사용시 계류안전성 민감도 분석을 수행하였다. 평가 결과, 돌풍 대비용 직주에 선수 및 선미 브레스트라인을 추가하였을 경우, 일반적인 형태의 계류라인 배치에 비해 계류요소값이 감소하는 것으로 분석되었다. 본 연구 결과는 접안선박 및 항만의 특성을 고려한 돌풍 대비용 직주 배치를 제안하기 위한 기초 자료로 활용될 수 있으며, 부두에서 직주의 배치는 돌풍 발생시 선박운항자 측면에서 선박의 계류안전성을 확보하기 위한 효율적인 방안이 될 것으로 사료된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권4호
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• pp.309-316
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• 2020

항만 진입항로 설계 시에는 선박 입출항에 따른 통항 안전성이 우선적으로 확보될 수 있도록 적정한 항로 폭이 고려되어야 한다. 통항 안전성에 요구되는 최소 항로 폭 산출은 선종별 선박의 크기와 운항 속력 등에 따라 상이하게 나타나는 조종성능을 포함한 선박 요소, 바람, 조류 및 파랑에 따른 환경적 요소, 그리고 운항자 개인별 경험과 판단력 등에 따른 인적 요소 및 해상교통량, 항해지원 시설 등의 기타 요소를 종합적으로 검토하여 결정해야 한다. 그러나, 우리나라 항로 폭 설계 기준이 국제수상교통시설협회나 미국, 일본 등의 기준과 비교할 때 단순히 선박 길이 요소만으로 산정하고 있어, 이에 대한 개선이 요구된다. 본 연구에서는 배속 선박조종시뮬레이션을 활용하여 다양한 형태의 선박 및 환경적 요소를 고려하여, 직선항로에서 일방통항에 요구되는 적정 항로 폭에 대한 평가를 실시하였다. 대표적인 연구 결과로 일반적인 운항 선속 10노트 기준 풍속 25노트의 바람과 유속 2노트의 조류, 파고 약 3 m의 파랑이 작용할 경우, 15만 GT급 크루즈선은 선박 길이(L) 대비 0.67~0.91, 1만 2천 TEU급 컨테이너선은 0.79~1.17, 30만 DWT급 원유운반선은 1.02~1.59에 해당되는 최소 항로 폭이 필요한 것으로 분석되었다. 해당 결과는 우리나라 항로 설계기준의 개선 필요성 및 선박 대형화에 따른 통항 안전성 확보에 요구되는 최소 항로 폭 결정 등에 직접적으로 활용이 가능할 것이라 판단된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권1호
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• pp.38-46
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• 2021

4차 산업혁명 시대를 맞이하면서 첨단기술이 산업 전반에 사용됨에 따라 자율운항선박기술에 대한 관심이 고조되고 있다. 이에 본 연구에서는 자율운항선박에 대한 기초 연구로써 모형 선박을 제작하고 드론에 사용되는 아두파일럿(Ardupilot)을 적용시켜 자율운항 제어 시스템을 구축하였다. 구축된 모형선을 활용하여 다양한 항해계획을 실행함으로써 자율운항 선박의 운항 자동제어 가능성을 확인하였다. 침로안정성 실험에서는 모형선이 정해진 침로를 똑바로 따라가지 못하고 지그재그(S자 형태)로 항행하면서 침로에서 최대 5.4 m(4.5 L) 이탈하였으며, 매개변수를 수정하여 이탈거리를 최대 1.8 m(1.5 L)까지 감소시켰다. 선회성능 실험에서는 선회권의 직경이 최대 약 9.3 m(7.8 L)로 나타났는데 매개변수를 수정하여도 큰 변화를 확인할 수 없었다. 하지만 WP 도착 전 감속하도록 실험한 결과 선회권의 직경이 최대 약 3.2 m(2.7 L)로 감소된 것을 확인할 수 있었다. 정지성능을 평가하기 위해 모든 실험의 마지막 정지 예정 위치와 실제 모형선이 정지한 위치를 상호 비교하였으며, 정지 예정 위치로부터 최소 0.4 m(0.3 L), 최대 6.2 m(5.2 L) 떨어진 지점에서 모형선이 정지하였음을 확인할 수 있었다. 추후 다양한 매개변수의 수정·보완을 통한 성능 향상이 이루어진다면 자동제어를 통한 자율운항선박의 자동접안을 위한 연구를 진행할 계획이다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권7호
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• pp.828-835
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• 2023

해상교통관제센터(VTS)의 관제사는 구역 내 교통 상황을 빠르고 정확하게 파악하여 관제가 필요한 선박에게 정보를 제공하는 역할을 수행한다. 그러나 교통량이 급격히 증가하는 경우 관제사의 업무 부하로 인해 관제 공백이 발생하기도 한다. 이러한 이유에서 관제사의 업무 부하를 줄이고, 일관성 있는 관제 정보를 제공할 수 있는 관제 지원 기술의 개발이 필요한 실정이며, 본 논문에서는 구역 내 이상 운항 선박을 자동으로 식별하는 모델을 제안하였다. 제안하는 이상 운항 식별 모델은 규칙 기반 모델, 위치 기반 모델, 맥락 기반 모델로 구성되며, 대상 해역의 교통 특성에 최적화된 교통 네트워크 모델을 사용하는 특징이 있다. 구현된 모델은 시범센터(대산항 VTS)에서 수집되는 실해역 데이터를 적용하여 실험을 수행하였다. 실험을 통해 실해역의 다양한 이상 운항 상황이 자동으로 식별됨을 확인하였고, 전문가 평가를 통해 식별 결과를 검증하였다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2003년도 추계학술발표회
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• pp.67-73
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• 2003

최근 우리나라는 육지와 도서 및 도서간을 연결하는 해상교량을 건설하는 공사가 활발히 이뤄지고 있다. 이러한 교량은 보통 그 하부를 통해 선박이 통항하기 때문에 건설에 앞서 통항교통의 안전성에 관한 충분한 검토가 필요하다. 따라서, 본 연구는 건설예정에 있는 목포대교를 사례로 하여 교량통항의 안전성을 검증한 것으로 이를 위해 인접 수로의 특성을 분석하고 문헌적 검토를 거쳐 선박운항 시뮬레이터를 이용, 그 타당성과 안전성을 평가한 것이다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권1호
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• pp.74-80
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• 2021

부두가 항로와 인접한 위치에 건설되었을 경우 계류선박은 항행 선박에 의해 발생되는 항주파의 영향을 받게 된다. 본 연구에서는 Portable 계측시스템을 제작하여 실제 선박의 Roll 동요량을 계측하고, 그 결과를 프로그램 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 분석 결과 시뮬레이션 수행에 따른 Roll 동요량은 하역안전성 기준을 만족하는 것으로 분석되었지만, 실제 선박의 계측 결과에서는 기준을 만족하지 못하는 시간대가 분석되었다. 하역안전성 기준을 만족하지 못하는 Roll 동요량은 총 18회 분석되었으며, 이 중 다른 시간대의 영향을 받은 3회를 제외한 15회의 상황 중 11회(73.3%)의 상황이 목포-제주간을 운항하는 총톤수 10,000톤 이상의 여객선이 입항하는 시간대와 일치함을 알 수 있었다. 본 연구 결과는 하역안전성 평가 시 해상교통특성 반영을 제안하는 기초 연구로 활용될 수 있으며, 이는 선박의 하역안전성 평가 결과의 신뢰도를 높일 수 있을 것으로 기대된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제17권4호
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• pp.383-389
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• 2011

선박 성능과 항해 안전의 관점에서 선박조종 특성을 아는 것은 선박 설계에서 중요한 일이다. IMO 규정에 의하면 만재 적하된 even 조건(트림=0)에서 몇가지 선박 조종 기준이 제시되어 있다. 그러나 선박은 일반적으로 항상 만재 적재 조건으로 운항되지 않는다. 따라서 선박이 IMO 규정을 만족시키고, 모든 적재 조건에서 안전하게 항행하도록 하기 위해 다양한 적재 조건에서 선박 조종 특성을 추정해야 한다. 본 논문에서 우리는 실선 실험과 시뮬레이션을 수행하여 조종특성을 조사하였다. 시뮬레이션 결과와 비교하였을 때 실선실험은 시뮬레이션 값 및 이전 연구와 그 경향이 일치한다. 실 해역에서 얻은 조종실험 데이터가 선박 조종성능 추정에 활용 될 수 있음을 확인하였고, 실시한 실해역 실험을 통하여, 선박 운항 상태에 따른 조종성의 변화를 추정할 수 있었다.