무인 항공기(UAV, Unmanned Aerial Vehicles)는 높은 기동성을 가지며 설치 비용이 저렴하다는 이점이 있어 홍수, 지진 등의 재난 재해 감시 시스템에 이용되고 있다. 재난 재해 감시 시스템에서 UAV는 지상에 위치한 사물인터넷(IoT, Internet of Things) 기기로부터 데이터를 수집하는 임무를 수행하기 위해 계획된 항로를 따라 비행한다. 이때 UAV가 정상 경로로 비행하기 위해서는 실시간으로 GPS 위치 확인이 가능해야 한다. 만일 UAV가 계산한 현재 위치의 GPS 정보가 잘못될 경우 비행경로에 대한 통제권을 상실하여 임무 수행을 완료하지 못하는 결과가 초래될 수 있다는 취약점이 존재한다. 이러한 취약점으로 인해 UAV는 공격자가 악의적으로 거짓 GPS 위치 신호를 전송하는GPS 스푸핑(Spoofing) 공격에 쉽게 노출된다. 본 논문에서는 신뢰할 수 있는 시스템을 구축하기 위해 지상에 위치한 기기가 송신하는 신호의 세기와 GPS 정보를 이용하여 UAV에 GPS 스푸핑 공격 여부를 탐지하고 공격당한 UAV가 경로를 이탈하지 않도록 대응하기 위해 연합학습(Federated Learning)을 이용하는 방안을 제안한다.
본 논문에서는 해양관측부이 보호 및 해상 관측 등을 위해 사용되고 있는 국내외 영상감시 시스템 및 기술 현황을 살펴보고, 차세대 해상용 통신 네트워크 및 인공위성을 통한 해양 공공시설의 안전감시 시스템이 가져야 할 요구사항과 이에 대한 국내외 기술개발 현황을 살펴본다. 또한, 선박 인식 및 추적, 나아가 충돌 예측 등을 수행하여, 해상사고를 예방할 수 있는 해양관측부이용 감시시스템의 개발에 관한 내용을 다룬다. 이를 위해 개발하는 시스템은 해양관측부이에 장착되어 저전력으로 동작하며, 해수에 강한 트레일 감시카메라를 개발하여 적용한다. 추가적으로 AIS정보를 활용한 충돌 예방 경고 모듈이 탑재되고, LTE-M 등과 같은 차세대 해상이동통신 및 위성망 M2M 네트워크를 응용한 통신 모듈을 기반으로 육상 알람 기능을 제공한다. 이를 통해 시스템의 신뢰성을 확보하고, 대형 선박과의 해상사고(선박추돌사고 및 기름유출 등)와 소형선박에 의한 시설물 훼손(Vandalism)의 발생 가능성을 인지할 수 있는 종합적인 데이터를 수집하여 사고의 예방 및 재난 상황 등을 예측함으로써 중요시설의 안전 및 해양환경 보호에 기여하고자 한다.
AIS(Automatic Identification System)는 선박의 항해안전 및 실시간 모니터링을 위하여 국제해사기구(IMO)에서 채택한 것으로서 선박의 제원 및 운항정보를 선박-선박/육상간에 자동 송수신하는 장치이다. 연안해역의 관제, 수색 및 구조지원, 선박통항관제 수단을 제공하여 주는 유용한 장비이다. 본 연구에서는 AIS 장비를 항로표지에 설치하여 항로표지에 대한 실시간 정보를 수집하거나 감시 및 제어 또한 이를 직접 선박에 제공하기 위한 실시간 유비쿼터스 해상표지시설의 구축을 위하여 실시한 해상실험을 결과를 분석하여 구축을 취한 방안을 제안 하고자 한다.
AIS(Automatic Identification System)는 선박의 항해안전 및 실시간 모니터링을 위하여 국제해사기구(IMO)에서 채택한 것으로서 선박의 제원 및 운항정보를 선박-선박/육상 간에 자동 송수신 하는 장치이다. 연안해역의 관제, 수색 및 구조지원, 선박통항관제 수단을 제공하여 주는 유용한 장비이다. 본 연구에서는 AIS 장비를 항로표지에 설치하여 항로표지에 대한 실시간 정보를 수집하거나 감시 및 제어 또한 이를 직접 선박에 제공하기 위한 실시간 유비쿼터스 해상표지시설의 구축을 위하여 실시한 해상실험을 결과를 분석하여 구축을 위한 방안을 제안 하고자 한다.
AIS(Automatic Identification System)는 선박의 항해안전 및 실시간 모니터링을 위하여 국제해사기구(IMO)에서 채택한 것으로서 선박의 제원 및 운항정보를 선박-선박/육상 간에 자동 송수신 하는 장치이다. 연안해역의 관제, 수색 및 구조지원, 선박통항관제 수단을 제공하여 주는 유용한 장비이다. 본 연구에서는 AIS 장비를 항로표지에 설치하여 항로표지에 대한 실시간 정보를 수집하거나 감시 및 제어 또한 이를 직접 선박에 제공하기 위한 실시간 유비쿼터스 재상표지시설의 구축을 위하여 실시한 해상실험을 결과를 분석하여 구축을 위한방안을 제안 하고자 한다.
통합항해시스템이라 함은 자동화된 선박의 운용에 관한 것으로, 다양한 항해 센서(GPS, Gyro, Speed Log, echo sounder)를 이용하여 선박의 항해에 필요한 각종 정보를 입수하여 최적의 항로를 설정해주고, 운항의 안정성과 효율을 극대화시키는 시스템을 지칭한다. 즉, 선박의 운항에 필요한 다수의 모듈들을 독립적으로 운용하는 것이 아니라 이를 통합된 형태로 운용하여 효율을 극대화시키는 시스템이 통합항해시스템이라 할 수 있다. 통합항해시스템은 다양한 항해 센서들과 항해 시스템으로 구성되며, 다양한 항해 데이터들은 항해 센서로부터 수신하여 처리하는 동작을 수행한다. 즉, 통합항해시스템은 다수의 센서들로부터 수신된 정보를 평가하고 잠재적 위험과 무결성 저하에 대해서는 적절한 경고를 제공하여야한다. 따라서, 항해센서 데이터의 유효성(Validity) 및 모호성(Plausibility) 검사와 무결성 감시(Integrity Monitoring)는 통합항해시스템의 필수적 기능이라 할 수 있다. 본 연구에서는 IEC 61924 규격에 의한 항해센서로부터 수신된 항해데이터가 정확하고 유효함을 가지는 지에 대한 가치평가의 척도와 독립적인 데이터 소스로부터 데이터를 비교하여 검증하는 무결성, 정확도 이내의 정보를 완전하고 명확한 방법으로 사용자에게 제공하는 무결성 감시의 방법을 제시하며, 항해센서들에 의해 취득되는 항해 데이터의 무결성 검사를 통한 유효성, 적용가능성, 무결성의 평가방법을 기술한다.
무인기를 위한 자율 시스템은 임무 목표, 임무 상황, 무인기의 상태를 기반으로, 목표 달성을 위해 현재 수행할 행동을 결정하는 의사결정 능력을 가진다. 본 논문에서는 지형 충돌 위험이 있는 저고도 운용, 방문 순서를 변경하지 않아야 하는 항로점 집합, 임무 대상 객체의 위치 불확실성 등 현실적인 제약조건 하에서 감시정찰 임무를 자율적으로 수행할 수 있는 의사결정 시스템과 이러한 특성을 효과적으로 표현할 수 있는 임무 정의를 제시한다. 제안한 의사결정 시스템을 Hardware-In-the-Loop Simulation 환경에서 현실적인 임무 상황을 반영한 3종의 시나리오를 통해 검증한다. 무인기의 비행 경로와 임무 상황에서 의사결정 시스템이 선택한 행동을 시뮬레이션 결과로 제시하고, 그 결과를 논의한다.
해양에서 정보통신기술 기반의 4차 산업혁명 확산은 고정밀 및 안정적인 위치·항법·시각·정보(PNT&D)를 요구하고 있다. 국제해사기구(IMO)와 국제항로표지협회(IALA)에서는 범지구 위성 항법 시스템(GNSS) 의존도가 증가함에 따라 취약성 경감을 위해 백업시스템을 요구하고 있어 우리나라는 R-Mode 기술개발에 관한 연구를 진행하고 있다. 시설의 중복투자를 막기 위해 기존 해상 인프라인 중파를 이용하는 DGPS(Differential Global Positioning System) 보정국과 감시국 34개소 및 초단파를 이용하는 선박자동식별장치(AIS) 기지국을 활용하고자 하며, 일부 서해 지역에서 수신신호의 세기가 미약한 전파 음영지역이 있으므로, 이를 해결하기 위해 R-Mode 보정국과 감시국 신설을 통하여 전파 음영지역을 해소하고자 한다. 따라서 본 논문에서는 주파수가 낮은 대역에서(단파대 이하) 전파가 지표면(수면)을 따라 잘 전송되는 특징이 있어 시뮬레이션과 전파측정을 하였으며, 전파전파 특성 분석을 통하여 R-Mode 보정국과 감시국 신설 후보지를 제안하고자 한다. 본 논문을 활용하여 다른 지역의 전파 음영지역을 해소하기 위해 적절한 위치에 R-Mode 보정국과 감시국 후보지를 선정할 수 있다.
기술의 발달에 따라 무인표지에도 기존의 등명기 이외에도 Racon, Fog Detector, 전기폰, 기상 및 해양 관측장비, 휴대폰 중계기 등 전력을 필요로하는 다양한 장비가 설치되고 잇는 실정인데 반해, 현재의 무인표지 전력제어시스템은 기존의 관습대로 등대 내 협소한 구내에 축전지, 충방전 조절기, 전력선 등이 널 부러져 있는 상태로서 효과적인 전력관리와 능률적이고도 안전한 전력 관리를 위하여는 종합적 전력제어시스템 설치가 필요한 실정이다.. 이 연구에서는 현재 무인표지의 전력 시스템을 체계적이고도 안전한 방법으로 관리 할 수 있으며, 축전지 잔량표시, 저전압 충전시스템, 낙뢰피해 방지 및 원격 감시기능 등 기능적인 측면에서도 뛰어난 성능을 가질 수 있도록 무인등대용 표준전력제어장치를 연구 개발하였다.
IMO NAV54차의 권고에 의거하여 전자해도와 ECDIS는 2012년부터 단계적으로 선박에 탑재할 것을 의무화하고 있다. 우리나라는 상대적으로 빠른 시기인 1997년부터 전자혜도를 제작하기 시작하여 현재는 전해안을 디지털화함으로써 It강국으로서의 위상을 높혔다. 2008년부터 GRID based전자해도를 공급하기 시작하였고, Dynamic ENC, MIO, S-100, AML 등의 차세대전자해도를 추진하고 있다. 국내공급대행업체뿐만 아니라 PRIMAR와 IC-ENC등의 글로벌전자해도유통센타(RENC)를 통해 전세계에 공급하고 있다. 전자해도는 ECDIS드의 기본 항해장비에 적용될 뿐 아니라, VTS,AIS,VMS, 기상정보, 항로표지모니터링 등 다양한 분야의 기본맵으로 채택되고 있다. 또한 다양한 인터페이스, 3D Display, 해저지형도, 육해상 지도통합 등 기술적인 발전이 거듭되고 있어 명실공히 수로, 향해, 관제, 감시, 환경 등을 포괄하는 e-Navigation의 중심으로 서고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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