세계적 경제변화, $CO_2$ 배출량의 규제, 연료비 상승 등의 원인에 의해 국내외에서 최적항로지원시스템 개발 및 상용화하여 사용중에 있다. 하지만, 대부분 외항상선을 대상으로 하여 기술의 실용화를 위한 실선실험이 행해졌고 내항상선을 대상으로 개발한 사례는 거의 없다. 또한, 국제해사기구(IMO)의 "e-Navigation 전략이행계획" 및 정부의 "한국형 e-Navigation 사업"에 따라 주요 추진전략으로 연구개발 되고 있는 차세대 신(新) 항법시스템의 도입에 예상됨에 따라 국내 연안 최적 안전항로시스템의 새로운 개념 설계가 필요한 시점이다. 본 연구에서는 e-Navigation 체계에서의 최적항로시스템 및 기존의 운용 및 연구개발 중인 최적항로시스템을 분석하고 선박, 육상 및 육해상 통신인프라 등의 시스템 체계를 기본으로 최적안전항로시스템에 적용될 알고리즘을 분석, 시스템의 개념을 설계하고자 한다.
2012년을 마지막으로 국제 해사 기구인 IMO에서는 e-Navigation의 국제적인 프로젝트의 도입여부는 결정이 된다. 특히 e-Navigation의 여러 분야의 기술 중 하나인 IVEF의 표준화도 완료가 된다. 하지만 국내에서의 IVEF 관련 연구는 매우 드물기 때문에 발 빠른 서비스 도입과 취약점 연구에 대한 연구가 시급한 것이 현실이다. 게다가 IVEF 서비스는 shore-based e-Navigation 시스템 내에 포함되기 때문에 VTS간 안전한 해상 정보 교환을 위하여 기본적인 IVEF 기술 분석은 물론이며 내부적, 물리적인 안전한 서비스 제공방안에 대해서도 활발히 연구가 진행되어야 한다. 본 논문에서는 e-Navigation 선박항법 체계에서 데이터 통신 프로토콜로 표준화가 진행 중인 IVEF(Inter-system VTS Exchange Format)를 기반으로 하여 해상교통관제시스템(VTS)과 선박간의 데이터 송수신을 위한 프로토콜의 이용방안 및 그 구현에 관해 설명한다. 구현은 실제 운항중인 선박의 에뮬레이션을 위해 안드로이드 플랫폼이 탑재된 스마트 폰을 이용하였고, VTS 서비스 센터의 에뮬레이션을 위해 데스크톱을 이용하였다.
IMO 마리타임 클라우드는 이내비게이션의 실행전략으로서 연구, 개발 중인 기술이다. 마리타임 클라우드의 개발은 해양 이해관계자들 간의 안전하고 신뢰성 있는 정보 교환을 가능하게 한다. 본 논문에서는 이내비게이션 응용 서비스 설계 및 개발을 위해 오픈소스 기반의 마리타임 클라우드를 정적 분석하였다. 마리타임 클라우드의 핵심 기술 중 하나인 MMS의 컴포넌트 구성과 역할, 기능을 분석하고, 마리타임 클라우드 기반의 응용을 이해하기 위해 EPD 적용사례를 분석하였다. 마리타임 클라우드와 클라이언트 간의 동작과정 및 관계에 대한 분석결과는 향후 이내비게이션 서비스를 개발에 활용할 수 있다.
Son, Pyo-Woong;Fang, Tae Hyun;Park, Sul Gee;Han, Younghoon;Seo, Kiyeol
Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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제11권1호
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pp.23-28
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2022
The eLoran system is a high-power terrestrial navigation system that is recognized as the most appropriate alternative to complement the GNSS's vulnerability to radio frequency interference. Accordingly, Korea has conducted eLoran technology development projects since 2016. The eLoran system developed in Korea provides 20 m positioning accuracy to maritime user in Incheon and Pyeongtaek harbor. To accurately calculate the position with the eLoran signal, it is necessary to apply a compensation method that mitigates the propagation delay. In this paper, we develop the compensation method to mitigate the eLoran signal propagation delay and evaluate the positioning performance in Incheon harbor. The propagation delay due to the terrain characteristics is pre-surveyed and stored in the user receiver. Real-time fluctuations in propagation delay compared to the pre-stored data are mitigated by the temporal correction generated at a nearby differential Loran station. Finally, two performance evaluation tests were performed to verify the positioning accuracy of the Korean eLoran system. The first test took place in December 2020 and the second in April 2021. As a result, the Korean eLoran service has been confirmed to provide 20 m location accuracy without GPS.
현재 해양 환경의 안전을 위해 국제해양기구(IMO) 및 해양수산부에서 e-Navigation이 추진되고 있다. 해사클라우드는 e-Navigation의 핵심 통신 기반 기술에 해당하며, 성공적인 e-Navigation의 도입을 위한 필수적인 기술이다. 안전한 해사클라우드 환경을 위해서는 보안에 대한 고려가 필수적이며, Identity 관리 기술은 해사클라우드에서의 인증 및 권한 확인을 수행하는데 있어 주요 기술로서 작용하게 될 것이다. 따라서 본 고에서는 해사클라우드에서의 Identity 관리 기술 및 주요현황을 살펴본다.
E-Navigation은 IMO(국제해사기구, International Maritime Organization)에서 최근 큰 이슈로 떠오르는 선박의 전자항법에 관한 주제로 국내외 선도적 해운 및 선박업체에서 큰 관심을 갖고 있다. 기존의 전자항법은 선박 내의 항해관련 부품 간의 유선통신을 기반으로 한다. 본 연구에서는 한국해양대학교에서 연구하는 유비쿼터스 컴퓨팅을 도입하여 보다 진보적이고 다양한 서비스를 제공할 수 있는 U-Ship의 분야 중 진보된 전자항법서비스 구현을 위한 개념과 표준을 소개한다.
항만건설 및 운영에서 해양교통시설의 설치와 운영은 해상충돌방지 및 안전에서 매우 중요한 인자이다. 그리고, 해상교통시설의 설치 및 운영은 IMO SOLAS 5장 제13조에 의하여 당국의 의무사항으로 규정되어 있다. 해양교통시설은 과거의 시각적(광학, 형상) 시설에서 AIS, DGPS 및 기타 전파표지 등을 활용한 e-Navigation의 개념으로 발전하고 있다. 그러나 이러한 해양교통시설의 자동화 흐름에도 불구하고 선박의 안전한 항해를 위한 광파표지 및 형상표지의 역할은 여전히 절대적이다. 본 연구에서는 시각표지의 운영관리 효율을 향상시키기 위한 해양교통시설 서비스수준의 결정방법으로 해상교통관련 전체 시설을 하나의 관리시스템으로 조합하고 더욱 효율적인 시스템 관리방안으로서 항로표지 운영율을 제안하였다. 해외의 서비스 수준에 대한 비교와 이론적 배경을 분석하고, 제안된 서비스수준을 인천해역에 실제 적용하여 항로의 안전성을 평가한 사례를 제시하였다.
본 논문은 지상파 기반의 측위·항법·시각(PNT, Positioning, Navigation, and Timing) 서비스의 대표격인 eLoran(enhance LOng RAnge Navigation) 시스템의 시각동기 성능 모니터링 시스템의 설계에 관한 것으로서, GNSS(Global Navigation Satellite System)의 신호 취약성에 따른 시각동기시스템의 한계에 대해 설명하고, 이에 대한 백업시스템으로 대표적 지상파항법시스템인 eLoran 시스템의 시각동기 성능모니터링 시스템에 대해 중점적으로 다룬다. eLoran 시스템을 이용한 시각동기 서비스 및 이에 대한 성능감시를 위한 보정기준국(dLoran, differential Loran) 관점에서의 시각동기 성능모니터링 시스템의 구성과 그 요구성능에 대해 설명한다. 또한 eLoran 테스트베드 환경 내 시각동기 모니터링 시스템의 장기 시범운영을 통해서, eLoran 시각동기서비스의 성능을 분석한다. 시각동기 성능모니터링 시스템을 이용한 성능 분석결과 보정 전 43.71 ns, 보정 후 22.52 ns (rms)의 시각정밀도를 나타내었으며, 이를 통해서 정밀시각 동기원으로 eLoran 서비스가 충분히 GPS 백업 시각동기시스템으로 활용이 가능함을 확인할 수 있었다.
This paper addresses on the International technical trends, standards, and development status of terrestrial radionavigation system to provide more accurate and fail-safe Positioning, Navigation, and Timing (PNT) Information available in maritime navigation environment. We analyze the performance result of pilot service in enhanced Long range navigation (eLoran) testbed environment using Low Frequency (LF) signal, and describe the development status of Ranging-Mode (R-Mode) system using Medium Frequency (MF) and Very High Frequency (VHF) to meet the Harbor Entrances and Approaches (HEA) requirement of International Maritime Organization (IMO) within 10m position accuracy. Furthermore, we present an architecture for integrated service of satellite-terrestrial navigation system and future maritime applicable fields. As the core information infrastructure of future navigation for 4th industrial revolution, this paper will be contributed to determining the direction of present and future to provide fail-safe PNT service with Global Navigation Satellite System (GNSS) based on the technical enhancement of terrestrial integrated navigation system.
위성항법시스템의 취약성에 따른 보완 시스템의 필요가 높아지면서, eLoran 시스템이 가장 현실적인 대안으로 인정받고 있다. 우리나라도 서해 일부 지역에서 eLoran 시스템의 테스트베드 구축 사업을 진행 중에 있다. 전 해양지역에 안정적인 서비스를 제공하기 위해서는 추가적인 송신국 설치가 필요하지만. 여러가지 현실적인 이유로 인해 추진되기 어렵다. 이런 문제를 해결하기 위해 기존의 NDGNSS 기준국과 AIS 기지국을 활용한 측위기술이 개발되고 있다. 이미 운영 중인 NDGNSS 기준국, AIS 기지국을 활용하면 전 해상에서 보다 높은 정확도의 탄력적 항법시스템 운용이 가능해질 수 있다. 그렇기 때문에 각 시스템이 통합운영 되었을 때의 성능을 예측하는 것은 중요하다. 본 논문에서는 eLoran 시스템과 전국의 NDGNSS의 해양기준국, AIS 기지국을 활용한 지상파 통합항법시스템의 성능을 예측할 수 있는 시뮬레이션 툴을 제작하였다. ITU에서 배포한 송출 주파수와 거리에 따른 신호 세기, 대기잡음 등을 고려해 Cramer-Rao Lower Bound로 수신 신호의 측정 거리 오차를 계산하였다. 추가적으로, 실제로 전국의 NDGNSS 해양기준국에서 수집된 DGPS 신호 정보를 통해 300 kHz 신호의 연평균 대기잡음을 추정해 시뮬레이션 결과를 보다 정확하게 하였다. 해당 결과는 추후 진행될 지상파통합항법시스템 개발에 유용하게 활용될 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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