• 해양환경안전학회지
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• 제27권4호
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• pp.483-491
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• 2021

수역 내 충돌 위험 식별은 항해의 안전을 위해 중요하다. 본 연구에서는 거리 요인을 기반으로 한 군집화 방법인 계층 클러스터링을 포함하는 새로운 충돌 위험 평가 방법을 도입했으며, 주변의 선박이 많은 경우 실시간 데이터, 그룹 방법론 및 예비 평가를 사용하여 선박을 분류하고 충돌위험평가를 기반으로 평가하였다(HCAAP 처리라 부른다). 조우하는 선박들의 군집은 계층 프로그램에 의해 모아지고, 예비 평가와 결합되어 상대적으로 안전한 선박을 걸러내었다. 그런 다음, 각 군집 내에서 조우하는 선박 사이의 최근접점(DCPA) 및 최근접점까지의 도착시간(TCPA)까지의 시간을 계산하여 충돌위험지수(CRI)와의 관계를 비교하였다. 조우하는 선박들간의 군집에서 CRI와 DCPA 및 TCPA 수학적 관계는 음의 지수 함수로 구성되었다. 이러한 CRI로부터 운영자는 명시된 해역에서 항해하는 모든 선박의 안전성을 보다 쉽게 평가할 수 있으며, 프레임워크는 해상운송의 안전과 보안을 개선하고 인명 및 재산 손실을 줄일 수 있다. 본 연구에서 제안된 프레임워크의 효과를 설명하기 위해 국내의 목포 연안 해역에서 실험 사례 연구를 수행하였다. 그 결과, 본 연구의 프레임워크가 각 군집 내에서 조우 선박 간의 충돌 위험 지수를 탐지하고 순위를 매기는 데 효과적이고 효율적이라는 것을 보여 주었으며, 추가연구를 위한 자동 위험 우선순위를 지정할 수 있게 해주었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권1호
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• pp.22-28
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• 2021

본 연구는 화재진압 및 피난활동을 지원하는 딥러닝 기반의 알고리즘 개발에 관한 기초 연구로 선박 화재 시 연기감지기가 작동하기 전에 검출된 연기 데이터를 분석 및 활용하여 원격지까지 연기가 확산 되기 전에 연기 확산거리를 예측하는 것이 목적이다. 다음과 같은 절차에 따라 제안 알고리즘을 검토하였다. 첫 번째 단계로, 딥러닝 기반 객체 검출 알고리즘인 YOLO(You Only Look Once)모델에 화재시뮬레이션을 통하여 얻은 연기 영상을 적용하여 학습을 진행하였다. 학습된 YOLO모델의 mAP(mean Average Precision)은 98.71%로 측정되었으며, 9 FPS(Frames Per Second)의 처리 속도로 연기를 검출하였다. 두 번째 단계로 YOLO로부터 연기 형상이 추출된 경계 상자의 좌표값을 통해 연기 확산거리를 추정하였으며 이를 시계열 예측 알고리즘인 LSTM(Long Short-Term Memory)에 적용하여 학습을 진행하였다. 그 결과, 화재시뮬레이션으로부터 얻은 Fast 화재의 연기영상에서 경계 상자의 좌표값으로부터 추정한 화재발생~30초까지의 연기 확산거리 데이터를 LSTM 학습모델에 입력하여 31초~90초까지의 연기 확산거리 데이터를 예측하였다. 그리고 추정한 연기 확산거리와 예측한 연기 확산거리의 평균제곱근 오차는 2.74로 나타났다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권2호
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• pp.414-421
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• 2022

해저 석유와 가스 탐사가 점점 더 깊은 수심으로 진행되고 있으며, 해저 파이프라인은 고압 및 고온 조건에서 작동하는 것이 일반적이다. 온도 및 압력 차이로 인하여 파이프 축 방향 힘이 축적되는 현상이 있다. 이러한 현상은 파이프라인을 구속하는 해저면 효과 때문에 파이프라인은 횡 좌굴이 발생하게 된다. 온도가 증가하는 경우 축 방향의 압축 하중이 가해지며 이 하중이 임계 수준에 도달하면 파이프가 수직방향으로 움직이게 된다. 또는 파이프라인의 구조적 완전성을 위태롭게 할 수 있는 횡 방향 좌굴이 발생하는 상황에서, 작동 중 파이프라인의 구조적 안전함을 보장하기 위해 파이프라인의 상세 구조 강도평가가 수행되어야 한다. 본 연구에서는 해저면의 마찰 효과 및 재료의 열 수축/팽창을 고려한 비선형 구조해석을 상용 유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 활용하여 검토하였으며, 외부충격에 의한 횡 방향 좌굴 안전성을 분석하였다. 본 연구의 결과를 통하여 수치 해석적 단순화된 분석 모델을 통하여 해저면의 효과를 고려한 조건에서의 실제 파이프라인의 붕괴 조건을 예측할 수 있다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권4호
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• pp.667-679
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• 2022

선박의 피로 손상 해석에는 운항적인 요소를 고려한 매개 변수들을 포함하고 있다. 이러한 운항적인 변수들 때문에 설계 단계에서 예측하는 피로 손상도와 실제 운항 조건을 고려한 피로 손상도간의 차이가 발생한다. 마찬가지로 피로 해석에서 적재 하중 조건을 고려할 때 실제 컨테이너선은 다양한 적재 상태가 존재하지만 설계 단계에서 대표 하중 조건을 선택하여 피로 손상도를 계산한다. 실제 하중 조건과 설계시 하중 조건을 적용하였을 때 피로 손상 계산 결과의 차이가 예상됨에도 불구하고 컨테이너선의 하중 조건에 따른 피로 손상 기여도에 관한 연구는 거의 이루어지지 않은 실정이다. 본 연구에서는 컨테이너선의 화물 중량 분포를 변화시켰을 때 피로 손상기여도를 분석하고자 하였다. 일반적으로 설계 단계에서 적용하는 하중 조건뿐만 아니라 다양한 하중 조건을 생성하고 유체동역학 계산으로 얻을 수 있는 선체 거더 하중 및 스펙트럴 피로 해석을 수행하여 얻은 피로 손상도를 확인하였다. 그 결과, 컨테이너선에서 화물 중량 분포 변화는 선체 거더 하중을 변화시켰으며 선체 거더 응력에 영향을 주어 피로 손상의 변화를 야기시키는 것을 알 수 있었다.

• 한국항해항만학회지
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• 제46권3호
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• pp.203-208
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• 2022

최근 해사 분야에서는 제4차 산업혁명을 기반으로 e-Navigation, 자율운항선박, 스마트선박 등 다양한 디지털 기술 이슈가 끊임없이 등장하고 있다. 국제해사기구(IMO)는 해양안전 및 해양환경보호를 위한 규제를 점차 강화하고 있으며, 이러한 강화된 규제 이행은 해양안전 및 해양환경보호 분야의 신산업 창출로 이어지고 있다. 이에 본 연구에서는 해사 분야의 대표적 신산업인 자율운항기술 분야에 대한 산업경쟁력 분석을 위해 포터(Porter)의 다이아몬드 모델을 기반으로 산업경쟁력 분석 모델을 설계하고, 총 5개 평가요소 및 13개 세부요소를 기반으로 국내 자율운항기술 산업에 대한 산업경쟁력을 정성적·정량적으로 평가하였다. 산업발전 초기 단계인 자율운항기술 산업은 산업경쟁력 지수화 결과 16.9점으로 평가되었으며, 현재 산업의 범위 정립부터 관련 규제 및 핵심기술 개발 등이 동시에 진행되고 있는 것이 특징이었다. 이러한 산업특성을 고려한 산업경쟁력 분석·평가는 신산업에 대한 전략적 지원 및 정책 추진을 위한 근거를 마련하고, 신산업 경쟁력 강화를 통해 해운·물류, 항만, 조선·기자재 산업 등 광범위한 연관 산업까지 영향을 미칠 것으로 기대된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권4호
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• pp.567-576
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• 2022

선원은 해상이라는 노동환경의 공간적 특수성으로 말미암아 예측할 수 없는 다양한 해상위험에 노출되어 있어 이를 고려해 재해선원에 대한 충분한 보상이 필요하다. 그러나 우리나라의 선원법은 육상근로자와 비교했을 경우 재해선원에 대한 보상이 미흡한 상태이다. 이에 본 연구에서는 유럽의 사회보험 선진국인 독일의 해양노동법, 산재보험법을 살펴보고 우리나라와 비교하여 시사점을 도출하고자 하였다. 먼저 선원재해 발생 시의 보상 주체에 대해서 독일은 공적 성격의 기관에서 관리하는 반면 우리나라는 선박소유자가 전적으로 보상하고 있는 것으로 조사되었다. 두 번째로 재해보상의 내용에 대해서 독일은 다양한 지원제도를 통해 연속적인 치료와 요양을 제공할 뿐 아니라 선박 업무 복귀를 위한 다양한 프로그램을 운영하고 있다. 그러나 우리나라는 선박소유자가 재해보상의 책임을 면할 수 있도록 하는 일시보상제도를 두고 있어 재해선원에게 불리한 상황인 것으로 분석되었다. 마지막으로 선원재해의 원인을 판단하는 주체는 독일의 경우 공적 성격의 산재보험조합이 업무 기인성에 대해 판단하고 있으나, 우리나라는 선박소유자나 보험회사에 의해서 결정되고 있는 것으로 나타났다. 따라서 우리나라의 재해선원에 대한 적절한 보상을 위해서 선원재해보상을 주관하는 공공기관을 설립하여 역할을 부여할 필요가 있으며, 재요양, 장해연금, 재활급여 등을 보상받을 수 있도록 선원법 정비 또는 관련 제도의 개선이 필요하다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권7호
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• pp.1038-1043
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• 2021

안정적인 선원 수급을 위해서는 선원의 임금 보장이 필수적이다. 하지만 선원들이 임금을 제대로 받지 못하는 임금체불 분쟁이 발생하고 있다. 본 연구에서는 선원 임금체불을 해결하기 위해 블록체인 기반 스마트 컨트랙트를 이용하여 임금지불 자동체결시스템을 설계하였다. 설계한 시스템은 정보등록부, 매칭처리부, 평점관리부, 스마트 컨트랙트를 배포하기 위한 임금 송금 등으로 구성된다. 매칭처리부는 선원과 선주의 자동알림설정을 위해 임금, 선종/어업, 직위, 면허 등 4가지 변수의 가중치 합이 임계값보다 넘으면 전송되도록 설계하였다. 또한, 평상시 근로조건을 상호 간 잘 이행해 나갈 수 있는 매개체 역할을 위해 평균과 중앙값을 조합하여 평점관리방식을 제시하였다. 스마트 컨트랙트는 중개자 없이 당사자 간 근로계약을 자동으로 이행하게 함으로써 선주에 의한 임금체불 문제뿐만 아니라 선원에 의한 선불금 사기, 무등록 직업소개소업자의 횡령, 선원수첩 위조 등의 문제들이 자연히 해결될 것이다. 이러한 시스템 설계가 상용화되어 제도적으로 활성화될 경우, 선원에게는 안정적인 임금보장과 더불어 선주에게는 인력수급의 어려움이 해결될 것으로 기대된다. 향후 본 시스템 개발을 위해 로컬 환경에서 테스트할 예정이다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권5호
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• pp.773-779
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• 2022

우리나라 원양산업은 대중성 수산물 공급 및 식량안보에 중요한 역할을 하고 있다. IMO를 비롯한 각국에서는 어선의 국제적으로 통일된 안전 기준 마련을 위하여 노력하였고, '1977년 어선안전 토레몰리노스 협약' 채택을 시작으로 '2012 케이프 타운 협정' 채택을 하였으나 발효 요건을 충족하지 못하고 있다. 그러나 2019 토레몰리노스 선언으로 협정의 발효가 가시화되었고, 우리나라도 협정 비준을 앞두고 있으며 원양어선이 협정의 적용 대상이 된다. 2012 케이프 타운 협정은 적용 대상 기준을 선체의 길이 또는 총톤수를 선택할 수 있고, 현존선에 대해서도 일부 적용이 된다. 현존선에 대한 영향을 확인하기 위하여 한국원양산업협회 회원으로 등록된 원양어선 188척을 대상으로 분석한 결과 총톤수 적용이 협정 비준에 미치는 영향이 적은 것으로 나타났다. 또한 Two-way VHF, Radar transponder 등 GMDSS 설비의 강제화 및 선원들의 안전 친숙화 등의 대한 법령 개정이 필요한 것으로 식별되었다. 산업계에서는 협정에서 요구하는 설비의 비치와 어선원의 안전 친숙화가 필요하다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권7호
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• pp.1267-1273
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• 2022

최근 한국 조선업계가 세계 선박 발주 물량의 대부분을 수주하고 있지만, 생산 현장에서는 인력난으로 생산공정 차질을 겪고 있다. 오랜 조선업 불황으로 일감과 임금 모두 줄어든 탓에 근로자들이 조선소를 떠났기 때문이다. 수주가 증가한 주요 요인은 카타르 LNG선 대량 발주였으며, 선박에 요구되는 기술 사양이 복잡해지는 상황도 유리하게 작용하고 있다. 선박은 계약한 인도 시점이 무엇보다도 중요하기 때문에, 조선소의 주요 공정 중 도크 진수 계획이 무엇보다도 중요한 관리 아이템이다. 도크에서 건조되는 구조물은 의장 작업을 남긴 선체 혹은 완성형 선박일 수 있으며, 때에 따라서 선체의 일부 블록 수준일 경우도 많다. 진수 시, 선체는 유체력에 의한 호깅(hogging) 혹은 새깅(sagging) 모멘트 영향을 받게 되고, 블록 연결부의 구조강도에 대한 안전성 확보가 무엇보다도 중요하다. 정상적인 공정이라면 연결 부재는 용접을 끝낸 상태에서 진수하지만, 실제 조선사에서는 도크 일정을 준수하기 위하여 구조 안전성이 확보되는 조건에 대한 빠른 의사결정이 필요하다. 본 연구에서는 앞서 언급한 문제점들을 엔지니어링 관점에서 합리적으로 판단하기 위하여 휨 응력평가법과 유한요소해석 모델링을 사용한 상세 해석법과 적용성을 분석하였다. 논문에서 언급된 주요 내용은 향후 유사 구조 강도 평가의 진행 시 좋은 사례로 활용될 수 있을 것으로 생각한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권7호
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• pp.1259-1266
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• 2022

최근, 구조설계 기준 및 평가방법의 전문화로 인하여, 선급 규칙의 통합화가 이뤄졌었다. 그 좋은 일례가 국제공통규칙(CSR, Common Structural Rule)이다. 그러나, 종강도 하중이 크게 작용하는 화물창 구역에만 국한하여 세부규정이 제시되어 있고, 선수와 선미부 구조에는 별다른 평가 지침이 없다. 언급한 구역의 구조설계는 조선사의 설계 경험에 의존하여 진행하고 있으며, 선급에서도 명확한 기준이 없으므로 구조 손상 문제가 발생하더라도 근본적인 원인을 파악하기가 힘들다. 본 연구에서는 선미부에 주로 발생하고 있는 좌굴 손상의 대표적인 사례에 대한 근본적인 원인을 파악하기 위한 엔지니어링 기반의 해법을 제시하였다. 유한요소해석 모델링 기반 구조 강도 검증을 위하여, 하중 조건, 경계조건, 모델링 방법 그리고 평가 기준에 대한 합리적인 해법을 제시하였다. 선미부에 작용하는 휨 모멘트에 의하여 높이 방향으로 압축하중에 의해서 좌굴이 발생할 가능성이 있으며, 좌굴 강성 증가를 위하여 판 두께 증가 혹은 수직 보강재의 추가가 필요하다. 앞으로도 이 결과는 유사 운반선의 선미부 구조 강도 검토 시 도움을 줄 것으로 기대된다.