선박의 대형화와 더 높은 서비스수준의 요구에 따라 많은 항만하역시스템이 전세계적으로 개발되고 있다. 그러나, 신개념의 항만하역시스템의 개발을 위한 판단기준 및 항만에서의 요구사항에 대한 분석적 측면의 연구는 미미한 상황이다. 그래서 본 연구에서는 항만하역시스템의 개발시 고려해야 하는 사항을 전문가 설문을 통해 AHP분석을 수행하였다.
현재 컨테이너 터미널에서 사용되고 있는 하역 장비들은 크게 하역작업을 수행하는 크레인과 컨테이너를 운반하는 트레일러, 컨테이너의 하역상태를 파악하는 모니터링 시스템으로 구분할 수 있다. 각각의 장비들은 수동으로 동작되며, 모니터링 시스템에서는 컨테이너의 위치 및 수량 등을 파악한다. 이런 시스템 하에서는 모든 항만 하역 장비들을 사람이 일일이 수동으로 조작함으로써 많은 인력이 필요하다. 또한, 각 하역장비들의 상태를 평면적인 2차원 화면으로만 보여주므로써 모니터링 시스템에 대한 현실감이 떨어진다. 이와 같은 단점을 보완하기 위해 컨테이너를 자동으로 운반하는 AGV를 도입하고 트랜스퍼 크래인과 컨테이너 크레인의 일부분을 자동화하여 작업능률을 향상시키고, 여기에 3차원으로 표현된 VR 시스템을 도입하여 각 하역장비들에 대한 세세한 동작까지를 모니터링함으로써 사용자가 현장에 있는 것과 유사한 느낌을 가질 수 있도록 하였다. 본 논문에서는 이러한 3차원 VR시스템과 모형으로 만들어진 AGV와 컨테이너 크레인, 트랜스퍼 크레인간의 유기적인 데이터 송,수신 및 안정적인 통신을 위해 데이터 포맷에 대한 연구를 하였다. 이런 데이터 포맷의 결정은 손실 없는 통신을 보장하며 나아가 정확한 모니터링을 보장할 것이다.
최근 고유가로 인하여 항만의 경영수지가 악화되고 있고, 발리유엔기후협약 등 기후변화에 대한 국제 환경규제에 대비한 항만분야의 대응이 필요하다. 선진국의 항만들은 안벽 하역장비 및 야드 크레인의 생산성 향상과 더불어 효율적인 터미널 운영과 하역 보관, 이송능력 향상 및 높은 수준의 서비스를 제공하는 컨테이너터미널 하역시스템 개선 방안에 대해 지속적으로 연구 개발하고 있다. 특히 일본의 경우 재래식 컨테이너 터미널의 친환경화 및 생산성 제고를 위해 항만하역 장비의 자동화 기술을 개발하였으며, 독일의 CTA에서는 야드에서의 완전 무인자동화 시스템을 운영하고 있다. 그러나 국내에서는 아직 컨테이너터미널 하역시스템 기술에 관한 연구가 부족한 실정이며, 고생산성, 저비용, 저노동력의 국제 환경변화 및 요구사항에 부합하는 항만을 개발하기 위해 고효율 친환경적인 항만하역장비시스템 개발이 요구되고 있다. 이러한 고효율 친환경 항만 구축을 통하여 우리나라 컨테이너항만의 국제 경쟁력을 유지하고 항만기술 분야의 선도 기술을 확보하여 동북아 허브항만으로서의 위상을 제고할 수 있도록 하여야한다.
최근 스마트폰의 수요증가와 대중화로 인하여 스마트폰을 활용한 다양한 연구가 진행 되고 있다. 이중 항만 물류 하역 시스템에도 스마트폰과 관련된 관심이 높아져 스마트폰을 이용한 다양한 서비스를 지원하고 그에 따른 다양한 프로젝트도 진행 중에 있다. 항만 물류 시스템은 중앙관리실에서 자동화된 시스템으로 관리되고 있으며 이중 하역장비 운용은 관리자가 중앙 관리실에서 원격으로 제어 하고 있다. 이는 관리자가 자리에 위치해 있어야만 관리가 가능하기 때문에 관리자의 이동성을 보장 하지 못한다. 따라서 본 논문에서는 스마트폰으로 하역장비를 원격제어 할 수 있도록 하여 관리자의 이동성을 보장하고 보다 효율적인 작업이 가능하도록 설계하였다. 또한 이를 테스트 해보기 위해 항만 하역장비 원격제어 시스템을 Lego_NXT를 이용하여 프로토타입으로 제시한다.
효율적인 항만 운영을 위해서는 항만 하역 장비의 자동화와 하역 장비의 효과적인 운영이 필요하다. 하역 장비를 제작하고 그 운영을 실제로 현장에서 직접 시도하여 그 결과를 분석하기에는 시간과 비용이 많이 소모되므로 이를 효과적으로 행하기 위해서 시뮬레이션 방법이 많이 이용된다. 본 논문은 VR 기술을 항만 하역 장비의 시뮬레이션에 적용한 것으로, 기존 컴퓨터 시뮬레이션의 단점인 현실감 부족을 개선하고 실제 하역 장비의 모형을 만들어 시뮬레이션에 이용했다. 사용자는 실제 하역 장비들의 하역 과정을 3차원 공간에서 표현된 컴퓨터 화면을 통해 현장과 유사한 현실감을 느끼면서 시뮬레이션 할 수 있으며, 하역 장비들에 대한 다양한 정보를 얻을 수 있다. 향후로는 실제 하역 장비의 이동과 위치 추정 및 감시, 작업 통제 등이 가능한 하역 장비 운영을 위한 실시간 통합 운영 시스템이 될 수 있도록 할 예정이다.
하역장치가 장착된 모바일하버 선박은 새로운 해상운송시스템 개념으로, 임시정박지에서 대형 컨테이너 선박에 계류하여 해상상태 3 이하 조건에서 선박간 해상계류 상태에서 신속하면서 효율적인 컨테이너 하역작업을 수행하는 것이다. 모바일하버와 관련한 주요 연구로는 고속하역시스템, 부유체 구조 설계, 안벽하역시스템 해석 및 작업크레인 설계 둥의 원천 기술 개발을 중심으로 수행되었다. 본 연구는 모바일하버 선박의 하역작업 중 동척 안전성 확보를 위한 계류안정화시스템을 개발하고자 하는 것으로, 국내외 계류장치에 대한 현황 분석을 기초로 현재 선박에 탑재되어 있는 의장장치인 윈치시스템에 계류안정화 기능을 추가시킨 포지셔녕 윈치를 개발하여 모선과의 상대운동을 최소화하는 방안에 대한 개념 설계를 제안한다.
컨테이너 터미널에서 하역작업 생산성은 운영전략과 밀접한 관련이 있다. 본 연구는 수직배치형 컨테이너 터미널을 대상으로 여러 운영전략에 따른 하역생산성의 변화를 살펴보았다. 자가하역이 가능한 ALV 이송시스템을 대상으로 시뮬레이션 모형을 개발하여 하역작업 생산성에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 실험에 따르면 수직배치인 경우에 본선작업 물량의 장치장 분산 할당이 중요한 것으로 나타났다.
인천항은 동북아 경제권의 중심항만으로 경인공업지대 및 수도권지역에 각종 원자재를 공급하며 수도권 일대에서 필요로 하는 소비물자의 적기공급등 국가경제발전에 중추적 역할을 담당하고 있다. 또한 인천항은 대 중국화물, 장래 남북화물을 유치하는데 아주 유리한 여건에 있어 인천지역의 물동량은 해마다 더욱 증가할 것으로 예상된다. 하지만 인천항의 처리능력의 한계를 이미 넘어섰고 이로 인해 만성적인 체선 · 체화현상이 발생하고 있다. 이러한 항만시설의 부족은 항만시설의 신규건설을 통한 항만공급 능력의 확대가 장기적으로 바람직하나 현실적으로는 항만시설의 기능재배치를 통한 운영효율화로 시설능력을 증대해야 한다. 본 연구에서는 시뮬레이션을 이용하여 시설소요 화물량과 하역능력을 비교하여 하역능력이 절대적으로 낮은 화물과 하역능력이 높은 화물을 부두별로 재배치함으로써 시설능력의 증대를 도모하고자 한다. 특히 인천항의 기능재배치의 시뮬레이션을 위한 본 시스템은 화물의 이동이나 화물량의 변화, 선석의 배정규칙을 변경하여 여러 가지의 시나리오를 설정할 수 있고, 이에 대한 결과를 하역사, 화물군, 부두별로 분석하여 영향을 검토함으로써 항만운영계획에 대한 의사결정을 지원할 수 있을 것이다.
본 연구에서는 조수조건이 고려된 벌크항만의 하역 최적화를 위한 정수계획모형을 제안한다. 특히, 본 연구에서는 실제 벌크항만의 운영 환경과 조건들을 반영하여 체선료(Demurrage Cost)와 조출료(Dispatch Money)를 모두 고려한 하역비용 최소화를 목적함수로 설정하고, 벌크항만의 서비스 수준을 결정하는 최소재고 제약조건 또한 고려한다. 일반적으로 비선형 함수 형태로 표현되는 체선료 계산식을 선형화(Linearize)하여 스케줄 해상도를 향상하고, 조수조건을 고려한 선석할당 문제의 경우 전통 자원할당 모형에서 필수적인 Big-M 제약식이 대체 가능함을 확인한다. 실험결과를 통해 기존 모형 대비 계산복잡도와 전역최적성이 크게 향상 가능함을 검증한다.
컨테이너터미널에서 사용되는 하역시스템은 유류 및 전기 에너지를 주로 소모하는 특성을 가지고 있어 컨테이너의 작업량에 따라 에너지 소비가 증가하게 된다. 따라서 본 연구에서는 컨테이너터미널 운영사에서 하역작업시 장비별로 소비하는 에너지소비 패턴분석을 하고자 한다. 에너지소비 패턴을 분석하기 위해 하역장비별 에너지 소모량과 영역별 컨테이너 처리량을 상호비교 분석하였다. 그리고 컨테이너터미널에서 소비하는 에너지의 월별 소비패턴에서 정상적인 에너지 소비패턴과 비정상적인 에너지 소비패턴을 분류하는 방법을 도출하고 정상적인 에너지소비 패턴을 유도하기 위한 방안을 제시하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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