In the fourth industrial era, when various technologies are fused and combined, new and advanced technologies from other industries are used extensively in the maritime industry field. New security threats are also increasing along with the development of new technologies. In addition, in incorporating convergence technologies into the maritime industry, various problems, such as communication definitions and procedures between technologies and customer-customized delays, occur. In this paper, for the problems mentioned above, research results on the network configuration of safer autonomous vessels by supplementing and fusing existing solutions rather than developing new technologies are proposed. In conclusion, the entire network consists of VDI and presents additional configurations to ensure confidentiality, integrity, and availability, which are the three security elements. According to the composition of such a convergence network, it is intended to help prepare countermeasures to protect internal data from external threats.
조선산업에서 선박의 건조 과정 중 탑재 공정은 작업자 간의 긴밀한 통신을 필요로 하며 매우 위험한 작업이다. 이러한 작업을 음성 품질이 매우 열악한 무전기나 호접속 지연이 많은 주파수 공용통신(TRS)를 이용하여 통신을 하고 있어 매우 위험하다. 따라서, 이러한 기존 통신방식을 대체하는 IP 기반 그룹통신 시스템과 이에 대한 품질 측정 및 평가가 필요하다. 본고에서는 IP 멀티미디어 시스템의 최초의 서비스인 PoC(PTT over Cellular) 서비스를 기반으로 조선산업에서 통합통신(Unified Communication)을 지향하기 위하여, 강재로 인한 매우 열악한 비가시 거리(NLOS)를 극복하고, 효율적인 통신 서비스를 제공하기 위한 엔터프라이즈 PoC을 기반으로 그룹통신의 품질을 측정하고 평가하였다. WiBro 기반 엔터프라이즈 PoC 서비스는 실제적으로 적용이 가능할 뿐 아니라, 실제의 작업자가 통신할때 지연이 느껴지지 않는 1초 이내의 그룹통신 지연시간에 대해 상기 서비스를 분석하였으며, 이론 상으로는 충분히 제공 가능함을 보이고 있다.
요즘 모든 분야에서 실세계의 상황정보 인지를 통해 전자공간과 물리공간을 결합할 수 있는 유비쿼터스 컴퓨팅의 기반 기술을 사용하여 센서와 무선 통신 기술을 결합한 무선 센서 네트워크에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있는 추세이다. 또한 선박에서도 유무선 기술을 융합하여 지능형 선박에 적합한 Ship Area Network(SAN) 연구가 진행되고 있으나, 다양한 유무선 네트워크 연동 SAN-브릿지 기술, 이종 센서, 제어기기를 자율적으로 구성관리하거나 상호연동, 원격제어 하는 자율 SAN 구성관리 기술 등의 필요성이 제기되고 있는 실정이다. 선박에서의 모니터링 분야인 구조적 안전과 화물 관리를 위한 모니터링 외에도 선원을 포함한 모든 주변 환경을 안전하게 유지하는 것이다. 이에 본 논문에서는 기후 변화에 대한 감지나 여러 구조물에 대한 온도, 압력 등의 모니터링 시스템을 효율적으로 설계하기 위해 무선 센서 네트워크에서의 에너지 효율을 이용한 라우팅 및 데이터 병합을 위한 기술 동향을 파악하고 자기 구성 클러스터링 방법을 분석하여 선내의 무선 센서 네트워크 구성에 대해 연구하였다.
선박의 항해사가 안전 항해를 위해 GPS, ARPA, AIS, NAVTEX, VHF 등 다수의 항해장비가 제공하는 화상, 수치, 텍스트 및 음성 정보를 숙지하여야 하나, 항해당직에 임하면서 동시에 이들 정보를 획득하여 안전 항해를 위한 판단자료로 활용하는 것은 대단히 번거롭고 어려운 작업이다. 따라서 이들 멀티미디어 항해안전정보를 이해하고 융합하여 항해사가 처한 상황을 인식하고 항해사의 의사결정에 필요한 정보를 추론하여 언어로서 제공해주는 시스템이 필요하다. 본 연구에서는 멀티미디어 항해안전정보를 이해하고 융합하여 언어로 제공하는데 필요한 의미해석 모델을 Semantic Network를 이용하여 구축하고자 한다.
해양상황인식(Maritime Domain Awareness)체계는 안보, 안전, 경제 및 환경과 관련하여 해상에서 발생하는 모든 상황에 대한인지능력 향상을 위해 필요한 제반 구성요소를 말한다. 2010년 국제해사기구(International Maritime Organization) 해사안전위원회의 승인을 거쳐 현재 주요 해양국가에서 도입을 추진하고 있는 해양상황인식체계의 국내 구축을 위해서는 관련 법령의 정비, 조직 신설 및 관련 시스템 간의 정보 융합 및 연계 등에 대한 운영방안이 정립되어야 한다. 향후 한국형 해양상황인식체계가 효율적으로 구축되기 위한 기술적 기반 조성을 목적으로, 본 연구에서는 해양상황의 인식을 위해 현재 해양경찰청에서 운영 중인 각 시스템(Radar, VHF, V-PASS 등)별 정보 현황을 분석하고 이들 시스템 간의 정보연계를 위한 데이터 및 통신 표준안과 관련 규정의 적용 방안을 제시하고자 한다.
일반적인 선박 내 통신은 재질의 특성상 기존 RF기반 무선통신 기술을 적용하는 데 제약이 따른다. 가시광통신 기술은 가시광을 통신수단으로 하기 때문에 전파제약이나 간섭 같은 기존 무선통신 기술의 문제점을 해결할 수 있으며, LED조명을 활용한 통신과의 융합으로 추가적인 설비 요구가 상대적으로 낮고, 가시광을 이용함에 따라 인체에도 무해하다는 장점이 있다. 본 논문에서는 256Kbps급, 5m 전송 거리 급의 가시광통신 기술을 선박 내 통신에 적용함으로써 일반적인 RF통신기기 적용이 어려운 여건에서의 응급호출 시스템 솔루션을 제안하고, 제안 시스템의 실제구현과 시험을 통하여 그 타당성을 검증한 결과를 제시하였다.
최근 미국에서는 민간 우주개발업체인 스페이스 x가 스타링크 사업을 통해 2031년까지 저궤도 위성 42000개를 띄울 계획을 발표하였으며, 현재까지는 900여개의 위성을 발사하였다. 구체적으로는 Ku 대역과 ka 대역을 갖는 위성을 운용할 계획이며 광대역 신호의 전송을 위해 V 대역을 갖는 7518개 위성을 고도 340 km에 발사할 계획이다. 따라서, 원양에서도 무선통신이 가능하게 되며, 저궤도 위성을 이용한 다양한 솔루션이 제공될 계획이다. 본 연구에서는 디지털 통신 시스템과 모터 제어 시스템을 FPGA 칩 내부에 구현하여 이를 선박무선 통신 시스템에 적용하고자 한다.
최근 미국에서는 민간 우주개발업체인 스페이스 x가 스타링크 사업을 통해 저궤도 위성을 발사할 계획이며, 현재까지는 900여개의 위성을 발사하였다. 구체적으로는 Ku 대역과 ka 대역을 갖는 위성을 운용할 계획이며 광대역 신호의 전송을 위해 V 대역을 갖는 7518개 위성을 고도 340 km에 발사할 계획이다. 따라서, 운항중인 선박에서도 저궤도 위성을 통한 무선통신이 가능하게 되며, 다양한 솔루션이 제공될 계획이다. 본 연구에서는 3차원 결합구조를 가지는 코프레너 선로 구조에 대한 RF 특성을 연구하였으며, 이를 통해 완전집적형 해양무선통신 반도체 SoC (System on Chip)를 구현하기 위한 RF소자의 개발가능성을 검토하였다.
국제항로표지협회(IALA)는 선박의 안전하고 효율적인 운항을 위해 2016년에 선박교통관제서비스(VTS) 운영을 위한 VTS 매뉴얼 권고지침을 제시하였으며, 한국해양경찰청(KCG)은 IALA VTS 매뉴얼 및 VTS 관제사의 교육훈련 지침에 근거하여 2022년까지 전국 항만 및 연안 수역에 총 19개의 VTS 센터를 설치·운영하고 있다. 또한, IALA는 효율적인 e-Navigation 시스템 서비스와 관제 당국의 안전하고 효율적인 VTS 서비스 지원을 위해 2011년에 VTS 간 데이터 교환 표준인 Inter-VTS Exchange Format(IVEF) 서비스권고안(V-145)을 제시했다. IVEF 서비스는 선박 정보교환을 위한 공통 프레임워크로 일곱 개의 기본 IVEF 서비스(BISs) 모델을 제시하고 있으며, VTS 서비스 제공자는 IVEF 표준을 이용하여 공동 운항구역에 대한 VTS 정보공유를 통해 보다 안전하고 효율적인 VTS 서비스를 제공할 수 있다. 본 논문에서는 KCG에서 수행하고 있는 클라우드 기반 VTS 통합 플랫폼 및 개발 서비스를 BISs의 데이터 모델, 상호작용 모델, 인터페이스 모델에 근거하여 제시했다. 또한, IVEF 서비스 구현을 위한 클라우드 VTS 통합 플랫폼 테스트 베드를 구축하고, IVEF 서비스의 주요 기능을 구현한 결과를 보였다.
선박 건조공정의 초기 단계인 강재적치처리공정에서는 입수한 강재를 어느 선박블록을 제작하는데 사용될 것인가에 따라 수십 개의 적치장을 이용하여 분류한다. 이 과정에서 강재를 잘못된 적치장에 적치하는 적치 오류, 무거운 강재를 다루는데 수반되는 작업자 안전 취약성, 각 적치장의 강재 정보 관리의 미비로 인한 작업 계획의 불확실성 등으로 인하여 생산성이 크게 저하된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 상황인식 컴퓨팅 기술을 적용하여 지능형 강재적치처리시스템을 구축하였다. 연구의 효율성을 위하여 강재적치처리 작업과정을 보여줄 수 있는 시뮬레이터를 제작하였으며, 센서, RFID 태그, 실시간 위치추적시스템과 같은 기술을 활용하여 공간 내에 있는 객체들의 위치 및 작업 처리 상태 등, 상황정보를 실시간으로 획득할 수 있도록 유비쿼터스 컴퓨팅 공간을 구축 하였다. 본 연구는 유비쿼터스 컴퓨팅 기술을 적용한 선박 건조 생산성 제고는 물론 대규모 생산현장에 IT를 적용하는 제조IT 융합연구의 새로운 모델을 제시하였다는데 의미가 크다고 할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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