• 해양환경안전학회지
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• 제29권7호
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• pp.857-862
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• 2023

자율운항선박이 부두 근처에 도착하여 예선이나 도선사의 도움 없이 선박을 자동으로 접·이안하기 위해서는 부두를 인식하고 주어진 외력 조건에서 부두까지 정해진 접안속도로 접안하기 위한 스러스터 출력과 출력각을 산정해야 한다. 이에 본 연구에서는 선박이 접안 중에 작용하는 외력과 모멘트를 분석하고 자동접안을 위한 스러스터의 출력 계산과 자동접안 프로그램 개발을 위한 기본개념을 설계하였다. 선박이 접안 중 바람에 의해 선체에 작용하는 풍압력은 풍압면적을 기초로 선형과 풍향각에 따라 계산하였으며, 선체에 작용하는 유압력은 조류에 의한 유압력과 접안속도에 따른 유압력을 분리하여 계산하였다. 그리고 선박의 횡방향 힘에 따라 선박을 회전시키는 회두모멘트를 계산하였다. 접안 중 선박에 작용하는 힘과 회두모멘트를 고려하여 부두와 평행하게 접안하기 위한 스러스터 출력과 출력각을 계산할 수 있는 이론식을 제시하고 다른 변수들로 인한 회두를 PID 제어기로 제어하였다. 또한, 이론식에 필요한 입력요소를 분석하여 프로그램 개발을 위한 기본개념을 제시하였다.

• 동력기계공학회지
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• 제14권6호
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• pp.96-101
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• 2010

접안을 위해 선박이 안벽으로 접근할 때나, 좁은 항내에서 선박을 조종할 때는 항해 중에서보다 많은 제약이 따른다. 그것은 대형 선박일수도 분 관성력으로 인해 효과적인 제어가 어렵기 때문이다. 그래서 터그보트를 수동적으로 제어하여 선박을 접안시키는 것이 현재로선 가장 일반적이 접안기술이라 할 수 있다. 지능적인 제어기술을 적용하여 자동접안을 시도하려는 연구결과가 보고되고 있으나, 대부분이 auto-pilot 기술에 지나지 않으며 어느 것 하나 안정적인 접안을 위한 접안기술로 볼 수 없다. 이와 같이 터그보트를 이용할 수밖에 없는 현실이라면, 보다 효과적인 터그보트 제어기술을 기반으로 한 접안지원시스템을 개발하는 것이 우선일 것이다. 그래서 본 논문에서는 터그보트의 원격제어를 통해 모선을 효과적이고 안정적으로 접안하는 문제에 대해 고찰하였다. 즉, 터그보트로 조종되는 선박조종시스템에 대한 모델링을 수행하고, 터그보트로부터 발생되는 제어력을 적절히 분배하여 모선을 제어하는 새로운 접안지원시스템을 개발하였다. 시뮬레이션을 통해 제안된 시스템의 유효성을 검증하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제32권8호
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• pp.589-596
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• 2008

선박의 접안운동을 자동화하기 위하여 인공신경망(Artificial Neural Network, 이하 ANN)에 의한 제어를 수행하였다. ANN은 시스템의 비선형성이 표현 가능하므로 접안운동과 같은 비선형성이 강한 조종운동에 적합하다. 입력층과 출력층 사이에 하나 이상의 중간층이 존재하는 다층 인식자(Multi-layer perceptron)를 사용하였고, 교사 데이터(Teaching data)와 역전파(Back-Propagation) 알고리즘을 사용하여 신경망의 출력값과 목표 출력값 사이의 오차가 최소가 되도록 신경망 학습을 수행하였다. 접안 시 저속조종 수학모델을 사용하여 접안 시뮬레이션을 수행하였으며, ANN의 입력층 성분(unit)이 8개인 구조와 6개인 구조의 접안 제어를 비교하였다. 시뮬레이션 결과, 두 ANN에 의하여 접안 경로 선택에 차이가 나타났으나 접안 조건은 모두 만족하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제30권10호
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• pp.839-845
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• 2006

선박 접안을 돕기 위해 레이저 접안 장치는 부두에 설치된 레이저 센서로부터 선박까지의 거리를 센티미터 수준의 정확도로 측정하여 제공한다. 그러나, 레이저 접안 장치는 레이저 센서의 정확한 설치 위치를 알아야 하고, 선박이 접안하는 부두의 전 범위를 다룰 수 있도록 설치되어야 하며, 부두의 선적 및 하역 환경, 조수의 변동을 고려해야 하는 문제가 있다. 특히 레이저 센서 거리 측정기는 가격이 비싸고, 거리를 측정할 수 있는 범위가 좁다는 단점이 있다. 레이저 접안 장치가 지닌 이상과 같은 문제를 해결하기 위한 방법으로 제안된 방법이 반송파보정 측위 기법이다. 본 논문에서는 상대 수평측위 정확 희석도 시뮬레이션을 통하여 레이저 접안 장치가 지닌 문제를 해결하기 위해 기존에 제안된 반송파 보정 측위기법이 연속성을 갖는 센티미터 정확도의 측위 서비스가 어려움을 보이고, 이를 해결하기 위한 방법으로 의사위성 보강 측위기법을 제안한다. 본 논문은 의사위성을 반송파 보정 측위성능 향상을 위해 사용하며, 제안한 측위기법이 기존에 반송파 보정 측위기법과 달리 연속성을 갖는 센티미터 정확도의 측위 서비스가 가능함을 보인다. 또한 제안한 측위기법이 선박 자동접안을 위해 요구하는 측위성능을 만족시키는 기법임을 필드시험을 위해 구축한 테스트 베드에서 확인한다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 1998년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.111-119
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• 1998

본 연구에서는선박의 조종운동 중 중요한 과제인 접안운동을 자동화하기 위하여 현대제어이론중의 하나인 인공신경망(Artifical Neural Network, 이하 ANN으로 함)에 의한제어를 수행하였다.잘 알려진 바와 같이 ANN은 어떤 시스템의 입출력간의 연결상황과 요소들 내부의 처리방법을 정의하여 시스템을 표현하는 방법이다. 구체적으로는 시스템의 입출력에 대한 모범적인 교사 데이터(Teaching data)를 준비하여 교사데이타와 실제 입출력간의 오차가 최소가 되도록 학습을 시키게 된다. 학습의 결과 ANN은 그 시스템의 비선형성을 충분히 표현할 수가있어, 접안운동과 같은 비선형성이 강한 조종운도에 적합할 것으로 생각된다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2013년도 춘계학술대회
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• pp.17-20
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• 2013

본 연구는 외란하에서 선박 트랙 키핑에 대한 수치시뮬레이션 문제를 다루었다. 이용된 선박 모델은 새누리호 선박을 이용하여, 목포항 입구부터, 목표 부두까지 항로에서의 항로 추종를 자동제어 기법을 이용하여 시뮬레이션 수행하였다. 기존 과거 연구의 선박 트랙 키핑 문제는 주로 정속에서 수행되었으나, 본 연구에서 부두에 접안하기 전 단계까지를 감안하여, 선박 속도를 저하시키며, 접안 하기 직전 선박이 목표 지점에 도달하여 정지할 때까지의 트랙 키핑 문제를 다루었다. 사용 제어 기법은 PID기법, 외란으로 바람 영향을 고려한 트랙키핑 시뮬레이션을 수행하였고, 그 결과 접안 직전 지점까지 적정하게 속도를 저하시키며, 원하는 항로를 따라 자동 제어 됨을 알 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권6호
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• pp.1036-1043
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• 2022

본 논문은 자동계류 장치에 설치하여 선박의 접안 상황을 검출할 수 있는 시각 센서의 개발에 대하여 논하고 있다. 선박의 접안 시 사고방지를 위해 선박의 속도를 통제하고 위치를 확인하고 있음에도 불구하고 부두에서의 선박 충돌사고는 매년 발생하고 있으며, 이로 인한 경제적, 환경적 피해가 매우 크다. 따라서 부두에 접안하는 선박에 대한 안전성 확보를 위해 선박의 위치 및 속도 정보를 신속하게 확보할 수 있는 시각 시스템의 개발은 중요하다. 이에 본 연구에서는 선박의 접안 시 사람과 유사하게 영상을 통해 접안하는 선박을 관찰하고, 주변 환경에 따른 선박의 접안 상태를 적절하게 확인할 수 있는 시각센서를 개발하였다. 먼저, 개발하고자 하는 시각 센서의 적정성을 확보하기 위해 기존 센서로부터 제공되는 정보, 감지 범위, 실시간성, 정확도 및 정밀도 측면에서 센서 특성을 분석하였다. 이러한 분석 자료를 바탕으로 LiDAR형태의 3D시각 시스템의 개념 설계, 구동메커니즘 설계 및 모션 구동부의 힘과 위치 제어기 설계 등을 수행하여 대상물의 정보를 실시간으로 획득할 수 있는 3D 시각 모듈을 개발하였다. 최종적으로 시스템 구동을 위한 제어 시스템의 성능평가와 스캔 속도에 대한 성능을 분석하였고, 실험을 통해 개발된 시스템의 유용성을 확인할 수 있었다.

• 한국해양공학회지
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• 제27권6호
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• pp.56-64
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• 2013

Crabbing motion is the pure sway motion of a ship without surge velocity. Thus, it can be applied to a berthing operation. Crabbing motion is induced by a peculiar operation method called the push-pull mode. The push-pull mode is induced by using a combination of the main propeller and side thruster. Two propellers generating the same amounts of thrust and rotating in opposite directions produce some yawing moment on a vessel but do not induce longitudinal motion. With the additional operation of side thrusters, the push-pull mode is used to induce a large amount of lateral force. In this paper, three-degree-of-freedom equations of motion such as for the surge, sway, and yaw are constructed for the crabbing motion. Based on these equations of motion, a feedback linearization control method is applied to auto-berthing control for a twin-screw ship with side thrusters. The controller can deal with the nonlinearity of a system, which is present in the berthing maneuver of a twin screw ship. A simulation of the auto-berthing of a ship is performed to validate the performance of the designed controller.

• 대한조선학회논문집
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• 제58권6호
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• pp.358-365
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• 2021

Crabbing motion is a pure sway motion with only sway velocity. The ship's crabbing motion is essential for an ideal berthing/unberthing process. The unberthing situation proceeds in sequential order such as crabbing motion section, pivoting section, and outer port section. For the berthing situation, the sequence has a reverse order: the inner port section, pivoting section, and crabbing motion section. In this paper, the berthing/unberthing data of the reference ship, Pukyong National University research ship "NARA", was analyzed to develop a sway velocity reference model. Several constraints were defined to derive the crabbing motion section during berthing/unberthing. The sway velocity reference model for the auto-berthing/unberthing was developed using the estimated sway velocity. A reproduction simulation of the ship was performed to compare the designed reference model and the reference ship data.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.233-235
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• 2022

43차 산업혁명이 도래함에 따라 해운분야에도 자동화 및 무인화 기술을 접목한 안정성과 효율성을 향상시키기 위한 기술개발이 진행중이다. 그중 선박의 신속하고 안전한 이/접안을 돕도록 고안된 자동계류시스템은 선박의 식별 정보와 융합센서로부터 다양한 정보를 수집해 인력의 개입이 최소화하거나 무인화할 수 있으며, 이는 계류 라인을 이용한 기존 방법 대비 발생하는 위험 요소를 줄이고 효율적인 도선 지원이 가능하게 한다. 본 연구팀은 기초단계 연구로서 자율 운항 선박 구현을 위한 자동 계류 시스템 개념 설계를 제시한다. 연구내용은 크게 자동 계류시스템의 하드웨어 설계, 제어 및 운용 프로세스 설계, 선체 계측 기술 개발, 운동변위/계류력 산정 수치모델 개발, 항만 내 운영환경 및 시나리오 분석으로 분류할 수 있으며 본 발표에서는 연구현황과 추후 진행 방향에 대해 다루도록 한다.