• 해양환경안전학회지
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• 제27권2호
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• pp.211-218
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• 2021

본 연구는 종방향과 횡방향에서 규칙파가 외란으로 입사하는 선박의 종동요 및 횡동요를 억제하는 문제를 다룬다. 선박의 안전 운항을 위해서 파랑 중 선박의 종동요 및 횡동요를 안정화시키는 것은 필수적인 과제로 여겨진다. 종동요 및 횡동요 거동에서 중요한 특징 중에 하나는 공진인데, 이 현상은 특정한 조건에서 예상치 못한 큰 응답을 초래한다. 종동요와 횡동요는 두 운동이 상호 결합되어 있고 복원항이 강한 비선형을 갖고 있음으로 계의 파라미터에 따라 다양한 동적 거동을 보이는 것이 중요한 특징인데, 특히 종동요에서 이 특성이 두드러지게 나타난다. 무엇보다, 선박의 조종성능 및 안전을 위해 선박의 종동요 가속도 응답을 완전히 억제하는 것은 상당히 도전적인 과제이다. 이 연구에서는 준 슬라이딩 모드 제어 기법을 이용하여 종동요와 횡동요를 줄임으로 파랑 중의 선박을 안정적인 직립 상태로 유지시키고, 아울러 채터링을 감소시키는 목적을 달성하였다. 리아프노프 이론으로 준 슬라이딩 모드 제어의 안정성을 판명하였고, 수치 시뮬레이션으로 제어 방식의 유효성을 증명하였다. 제시한 기법으로 종동요 및 횡동요 응답의 수렴 및 채터링 감소라는 두 가지 목표가 효과적으로 달성되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제11권1호
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• pp.23-28
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• 2005

선박 횡동요는 물적 손실을 초래할 뿐만 아니라, 승선자의 거주성, 안전성 및 작업능률을 저하시키는 가장 큰 요인이 된다. 횡동요억제를 위한 많은 연구는 다양한 형태의 장치개발이라는 결과를 가져왔으며 상당한 효과를 얻고 있다. 지금까지 개발 된 대부분의 장치는 그 성능을 고려하지 야더라도 특수한 목적의 선박을 대상으로 설치$\cdot$운영되고 있으며, 고가이고 복잡하여 설치 상에도 많은 문제점을 안고 있다. 따라서 본 논문에서는 선박의 선미측에 설치한 플랩을 이용하여 운항중인 선박의 횡동요 억제에 관해 고찰하고 있다. 본 장치는 중$\cdot$소형의 선박에도 쉽게 설치하여 운용이 용이할 뿐만 아니라, 적절한 제어시스템 구축으로 피칭운동도 제어할 수 있는 장점이 있다. 본 논문에서는 이러한 장치를 설치한 선박에 대해 실험적 기법을 이용하여 모델링을 행하고 시뮬레이션을 통해 장치의 횡동요 억제효과를 검증하고 있다.

• 한국항해항만학회지
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• 제29권10호
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• pp.839-845
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• 2005

조타에 의해 불규칙파 중 선박의 선수동요 및 횡요를 제어하는 횡요 감소시스템에 관한 연구를 수행하였다. 횡요를 포함한 선박 운동 시뮬레이션을 위해 4-자유도 조종 운동방정식을 사용하였고, 선체에 가해지는 외력으로서 파강제력이 고려되었다. 파강제력은 3차원 특이점 분포법에서 얻어진 주파수 전달함수로부터 시간영역해석법을 적용하였다. 선수동요와 횡요를 제어하는 PD 제어기를 각각 구성하고, 이를 선형 결합하여 횡요 감소 조타 제어기를 구성하였다. 조타 속도 및 타의 종류를 변화시켜 선수동요 및 횡요의 제어효율을 검토하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.55-61
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• 2005

조타에 의해 불규칙파$\cdot$중 선박의 선수동요 및 횡요를 제어하는 횡요 감소시스템에 관한 연구를 수행하였다. 횡요를 포함한 선박 운동 시뮬레이션을 위해 4-자유도 조종 운동방정식을 사용하였고, 선체에 가해지는 외력으로서 파강제력이 고려되었다. 파강제력은 3차원 특이점 분포법에서 얻어진 주파수 전달함수로부터 시간영역해석법을 적용하였다. 선수동요와 횡요를 제어하는 PD 제어기를 각각 구성하고, 이를 선형 결합하여 횡요 감소 조타 제어기를 구성하였다. 조타 속도 및 타의 종류를 변화시켜 선수동요 및 횡요의 제어효율을 검토하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권5호
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• pp.437-444
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• 2020

본 논문에서는 불규칙 선수파랑 조건에서 선박계류시스템의 전후동요를 억제하는 연구를 수행하였다. 두점식 계류시스템은 비선형복원력의 특성으로 인하여 규칙파 조건에서도 강한 비선형 응답 특성을 보인다. 종방향 불규칙 장파가 외란으로 선박계류시스템에 작용하게 되면 규칙파 외력이 입사하는 경우보다 변위와 속도에서 더욱 복잡한 비선형 거동이 발생한다. 계의 종동요 변위와 속도를 동시에 억제하기 위하여 슬라이딩모드 제어법(SMC)을 적용하였다. SMC는 매개변수의 불확실성 및 외란에 대한 강인성을 갖는 폐루프 시스템을 제공하지만, 채터링은 이 제어법을 사용할 때 큰 단점이 된다. 본 연구에서는 준 슬라이딩모드의 시그모이드 함수를 이용하여 불규칙 해양파의 외란 조건에서 채터링을 줄이고. 수렴의 정확성에 도달하는 목표를 달성하였다. 제어법의 유효성은 수치시뮬레이션을 통해 증명하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제22권10호
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• pp.2236-2245
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• 1997

직접위성방송(DBS)은 정보화사회를 위한 실질적인 서비스 분야로써 각광을 받고 있으며, 특히 해상에 까지 광범위한 방송서비스를 제공할 수 있는 매우 유용한 매체이다. 그러나 해상에서의 DBS 수신장치는 선박의 운항이나 피칭(pitching), 로링(rolling), 요잉(yawing) 등의 동요에 관계없이 위성을 계속 추적하기 위한 복잡한 안테나 제어장치가 필요하다. 이 연구는 소형 선박에서 무궁화위성의 DBS를 수신하기 위한 장치의 개발을 목표로 하고 있으며, 한반도 주위의 해역을 항해하는 소형 선박에서 쉽게 탑재하고 사용할 수 있도록 소형, 경량, 저가격화에 중점을 두었다. 그러므로 한반도 연.근해에서 무궁화위성의 추적조건을 분석하고 이에 적합한 Az/El 2축 마운트를 설계하여 제작하였으며, 스텝트렉(step track) 빙식에 의한 추적과 각속도 센서를 이용한 마운트의 동요보정 기능을 타 장비의 도움없이 스스로 수행할 수 있는 시스템을 연구하였다. 또한 장치를 탑재할 수 있는 선박운동 시뮬레이터를 제작하여 여러가지 형태의 동요를 구현하며, 추적과 동요보정에 따른 수선상태를 측정, 분석하므로써 실험적으로 최적의 알고리즘을 작성하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2010년도 춘계학술대회
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• pp.725-727
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• 2010

선박의 운동을 시뮬레이터 하기 위해서는 Pitch, Roll, Yaw의 세가지 선박 운동 요소를 시뮬레이터 할 수 있어야 한다. 이를 위해 선박의 운동을 시뮬레이터 할 수 있는 6축의 자유도를 가지는 모션 시뮬레이터를 설계 개발 하였다. Gyro Sensor based Servo Motion Control 알고리즘은 선박의 6자유도운동을 분석하여 그에 대응 할 수 있는 Motion Control 동요안정화 제어장치를 개발하였다.

• 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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• 한국퍼지및지능시스템학회 2001년도 춘계학술대회 학술발표 논문집
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• pp.149-152
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• 2001

선박이 해상에서 운항시, 선체는 파도에 의해 심하게 동요되기 때문에 승선감과 안전성이 저하된다. 따라서 선박의 안전항해, 쾌적한 승선감, 구조적인 안전 보장을 위한 선체제어를 위한 필요성이 증대되어 왔다. 기존의 PID 제어기법 등은 정상편차가 적어 과도응답의 문제점 및 오차누적의 문제점이 있고, 퍼지제어 기법은 최적화가 어렵다는 단점을 가진다. 본 논문에서는 퍼지추론 기법을 이용한 선체자세 제어기법으로 운동체에 관한 전문가의 지식과 경험을 바탕으로 퍼지집합과 퍼지규칙을 설정하고 설계된 퍼지 추론을 통해 현재의 운동상황을 판단함으로써 효과적인 최적화와 자세계산을 수행할 수 있다. 본 논문에서는 퍼지추론을 이용한 자세제어 알고리즘을 제안하고 실시간 시뮬레이션을 통하여 시험한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권2호
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• pp.172-178
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• 2015

제어 모멘트 자이로(control moment gyroscope, CMG)는 고토크 발생 장치로서 인공위성 뿐만 아니라 항공, 선박, 자동차, 로봇 등의 다양한 산업분야의 자세안정화와 기동 시스템에 적용될 수 있다. 본 논문은 여러 산업분야에서 적용할 수 있는 100Nm급 CMG 개발 전반에 대한 내용을 다룬다. 이를 위해서 CMG 시스템레벨 요구사항 분석, 모터 서브시스템 설계/제작/조립, 시험장치 구성, 성능시험 및 평가에 대한 개발과정과 결과를 제시한다. 스핀모터와 김벌모터를 설계조건에서 구동하여 CMG의 토크출력이 120Nm 이상 생성됨을 성능시험을 통해 확인한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권2호
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• pp.139-145
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• 2017

최근 이상적인 자연현상으로 인해 돌풍, 태풍 및 쓰나미 등 비상상황이 자주 발생하고 있고, 이로 인해 항내 계류선박은 선체거동을 미리 예측하여 해석하고, 선체거동을 제어하지 못해 계류선박의 계류시스템이 손상되면 해양사고가 발생할 수 있다. 따라서 계류시스템의 손상이 예상되는 경우 정량적 판단에 의해 항내 계류할 것인지 아니면 항외로 피항할 것인지 결정할 필요가 있다. 본 연구에서는 외력에 의한 계류선박의 거동해석 및 계류시스템 제어를 위해 대학내 전용 부두에 계류중인 실습선을 대상으로 계류안전성을 평가하였다. 계류삭의 최대장력을 분석한 결과, 파주기 12초 및 15초인 경우에는 대부분 허용강도(S.W.L)를 초과하는 것으로 분석되었다. 계선주에 작용하는 최대견인력을 분석한 결과, 해당 위치에 설치된 지 노후화된 소형 계선주에 다수의 계류삭을 체결함으로서 모든 평가 Case에서 계선주 허용규격인 35톤을 초과하는 것으로 분석되었다. 선체동요 및 하역안전성 평가결과 파주기 12초 이상 및 풍속 25노트 조건에서는 Surge 운동의 한계값인 3.0미터를 초과하는 것으로 분석되었다. 그 결과를 토대로 계류시스템 제어를 위한 판단기준이 되는 풍속, 파고 및 파주기 등의 주요 외력조건별 고위험, 위험 및 보통 위험 등 3단계의 리스크 매트릭스(Risk Matrix)를 작성하여, 계류시스템 제어를 위한 판단기준이 되는 위기관리 대응매뉴얼로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.