해양탐사에 있어 자료취득은 자료 처리 및 해석 분야 못지않게 아주 중요한 분야 중의 하나이지만 탐사 장비를 개발하는 상업적인 회사 중심으로 발전을 했기 때문에 해양지구물리 분야를 전공한 사람이라도 자료 취득 분야에 대한 정보가 상대적으로 적을 수 있다. 따라서 해양지구물리 탐사 계획을 수립하는데 필요한 일반적인 탐사 방법과 정보를 소개함으로써 체계적이고 효율적인 탐사를 수행하는데 도움이 되고자 하였다. 탐사 계획을 수립할 때 가장 우선시 할 것이 요구되는 탐사 심도 및 해상력을 근거로 탄성파 탐사 장비를 먼저 선정한 후 측선 간격을 설정한다. 측선 간격은 연구 목적에 따라 다르지만 일반적으로 밝히고자 하는 지하구조 크기보다 작아야 하며 다중빔 음향 측심자료를 100% 취득하고자 하면 장비 특성에 따라 적절하게 설정을 한다. 또한 수심, 중력 및 자력 자료를 기존에 조사한 자료와 통합을 하는 경우에는 측선과 측선 사이의 교차 지점에서 발생하는 교차점 오차에 의한 인위적인 이상대를 제거해야만 올바른 해석을 할 수 있다.
선박과 함정에서 사용하고 있는 다기능 콘솔(Multi-Function Console) 시스템은 매우 다양한 기능을 지원하는 반면, 복잡한 인터페이스로 사용자에게 운용의 어려움을 제공하고 있다. 본 연구에서는 선박 시스템에 대한 사용자의 요구 조건을 분석하여 직관적인 운용환경을 제공하는 HCI 기반 다기능 콘솔의 개념설계를 제안하고 있다. 사용자의 요구조건을 분석하기 위해 전문가 인터뷰와 설문조사가 수행되었으며, 이를 바탕으로 멀티 터치스크린 입력에 최적화된 HCI 기반 다기능 콘솔이 개념 설계되었다. 제안된 다기능 콘솔은 선박근무자에게 사용하기 쉽고 편리한 사용성을 제공하여 안전한 운용환경을 제공한 것으로 예상된다.
수중음향통신 링크는 육상에서의 통신 링크와 비교했을 때, 물과 공기라는 매질의 차이, 음파와 전자기파라는 전달 파의 차이로 인하여 링크 해석에 있어서 수중음향통신 환경 고유의 특성을 고려한 링크 해석이 필요하다. 본 논문에서는 수중에서 음파를 이용한 무선통신의 매질로서 바다 속을 경로 손실, 흡음, 환경 잡음 측면에서 수중음향통신 링크 예산 수립에 적합하도록 음향학 기반의 지식을 해석하고 고찰하였다. 우리나라 연안에서의 흡음 계수 및 잡음 레벨에 대해서 분석하고 흡음 계수 및 잡음 레벨을 고려한 수중음향통신 주파수 대역 선정 방법을 제시하였다. 또한, 수중음향채널 링크 해석 결과의 적용 예로서 수중음향통신 시스템에서 널리 사용되고 있는 주파수 대역 중에서 25kHz 중심 주파수를 사용하고 전송 속도 10kbps, 목표 전달 거리 1km, 목표 비트 오율 $10^{-3}$인 QPSK 수중음향통신 시스템의 천해 동작환경을 고려한 이상적인 AWGN 환경에서의 링크 예산 수립 예를 보였다.
해상에서 이동하는 선박들은 가용 채널의 제한으로 지상과의 통신에 많은 제한이 발생하고 있다. 지상에선 무선 중계 시설, 유선 등 기반통신망을 통해 장거리 통신이 가능하게 된다. 또한, 공중에서 운행하는 항공기도 지상 기반통신망 및 고도에 따라 장거리 직선거리(LOS : Line of Sight) 통신이 가능하다. 반면, 해상에서는 해수면까지 직선거리 통신이 제한되기 때문에 위성을 통하거나, 수중에 설치된 통신 중계기기를 통한 통신방식이 연구되어 왔다. 하지만, 위성 혹은 수중 중계방식은 지상시설과 동일 수준의 보안유지 및 대역폭 확보가 제한된다. 본 논문에서는 TCP 기반 링크관절을 이용한 실시간 해상 보안통신에 대해 연구하였다. 열악한 해상 통신환경에서 실시간 통신 및 보안을 제공할 수 있는 링크관절을 제안한다. 본 연구를 통해 해상에서 보다 안전하고 편리하게 통신을 할 수 있는 방안을 제시하였다.
전력 관리 시스템인 PMS는 선박 통합 제어 시스템에서 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 액화 천연가스선의 PMS를 검증하기 위해서 실시간 HIL 시뮬레이션을 구현한다. 시뮬레이터는 터빈 발전기 디젤발전기, 차단기, 주요 3상 부하로 구성되고, 이들 모델은 MATLAB/Simulink로 구현한다. 더불어 FPGA 기반 제어 콘솔과 메인 스위치보드를 구축하여 선박에 탑재 되어 있는 LNGC PMS 제어 환경을 모사 한다. PMS 기능 검증을 위해 LNGC 내 주요 전력소모원 대비 두 가지 전력 분배 모드를 테스트 케이스로 수행한다. 그 결과 본 연구에서 제안한 시스템은 PMS 시뮬레이터로써 시운전 테스트뿐만 아니라 오류 주입 검증용으로 사용될 것이다.
본 연구는 해양레저에서 필요로 하는 정보를 제공해 주는 디바이스의 필요성에 의해서 스마트워치와 풍향풍속계를 개발하였다. 멀티센서를 부착한 해양레저용 스마트워치, 자이로 박스와 풍향풍속계를 기반으로 하여 GPS, 모션, 습도, 온도, 기압, 그리고 심박수 등의 외부 데이터를 수집할 수 있도록 하였다. 그리고 수집된 외부 환경 데이터는 안드로이드 기반의 휴대기기인 스마트폰에서 애플리케이션을 통해 관리할 수 있도록 하였다. 개발된 스마트워치 및 풍향풍속계는 해양 레저 산업의 접근성 증대와 활성화에 기여할 것으로 판단되며 안전과 교육적인 측면에서 해양 정보를 제공해주는 디바이스의 필요성이 크기 때문에 고부가 가치 시장 진출 가능성을 높이고 제품 국산화율을 향상시킬 것으로 예상된다.
조선 및 해운·물류 분야의 디지털 전환은 자율운항선박의 도입 및 선박의 운항방식의 변화를 이끌 것으로 예상된다. 기존 운항방식과 함께 자율운항, 원격운항 등 다양한 운항형태가 공존하며, 선박 운용 프로세스의 전환과 새로운 이해관계자의 등장이 전망된다. 본 논문에서는 선박 운항방식 변화에 따른 미래 선박 운항 프로세스를 분석하고, 미래 선박의 운항환경 변화를 예측하여 주요 업무별·이해관계자별 기능요건을 도출하고자 한다. 델파이 기법을 활용하여 항해 및 화물운송 계획 수립단계부터 최종 목적항 입항 및 화물 하역단계까지 선박 운항 시나리오를 구성하고, 업무별, 수행 주체별 미래 업무 변화를 예측했다. 원격운항, 자율운항 등으로 선원의 개입이 최소화될 것이며, 각 분야의 전문가가 선박 운항의 다양한 측면에서 책임과 의무를 갖게 될 것으로 예상된다.
Kyeongjea Lee;Tae-Woo Kim;Sungyoon Cho;Kiwon Kwon;Dong Ku Kim
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제18권4호
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pp.922-937
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2024
Maritime activities are on the rise, there is a growing demand for high-quality communication services that can cover larger areas. However, the transmission of high data rates to maritime users is challenging due to path loss from land base stations, which limits the transmission power. To overcome this challenge, researchers have been exploring the use of buoys in a marine environment as relays for communication technology. This paper proposes a simulation-based approach to investigate the impact of various beamwidths on communication performance when using a buoy as a relay. The objective is to determine the optimal beamwidth that yields the highest data rate for the target location. The approach is based on an offshore wave model where the direction of the buoy changes according to the height of the wave. The study investigates the performance of the relay in the downlink situation using receive beamforming, and the capacity at the user in the three-hop situation is verified using an amplify-and-forward (AF) relay that uses transmit beamforming to the user. The simulation results suggest that the beamwidth of the relay should be adjusted according to the wave conditions to optimize the data rate and relay position that satisfies a data rate superior to the direct path to the target position. Using a buoy as a relay can be a promising solution for enhancing maritime communications, and the simulation-based approach proposed in this paper can provide insights into how to optimize beamwidth for effective communication system design and implementation. In conclusion, the study results suggest that the use of buoys as relays for maritime communication is a feasible solution for expanding coverage and enhancing communication quality. The proposed simulation-based approach provides a useful tool for identifying relay beamwidths for achieving higher data rates in different wave conditions. These findings have significant implications for the design and deployment of communication systems in maritime environments.
수중 이동체의 방사소음을 측정하는 경우 이동체와 수신기 사이의 거리 정보가 중요한 요소이지만 수중에서는 Global Positioning System(GPS)를 사용할 수 없기 때문에 대체 수단이 필요하다. 대체 수단으로써 별도의 음향신호를 이용하여 도달 시간, 도달 시간 차 및 도달 주파수 차 등을 추정하여 거리를 측정한다. 하지만 채널 환경에 의해 오류가 발생하며, 이러한 특이값들은 연속적으로 거리를 측정함에 있어서 장애 요인이 된다. 본 논문에서는 거리 정보를 측정하는 과정에서 발생한 특이값들을 제거하기 위하여 사후 처리로써 V-곡선 형태의 함수로 곡선 적합하여 오류를 감소시키는 방법을 제안한다. 제안한 방법의 성능검증을 위해 모의, 호수 및 해상실험을 수행하였다. 호수실험 결과에서는 Root Mean Square Error(RMSE) 관점에서 약 85 % 정도로 거리 추정 오차가 감소하였다.
본 연구는 VR 콘텐츠를 사용해 본 이용자의 VR 사용현황과 함께 도서관에서 VR 콘텐츠 서비스를 제공하는 것에 대한 이용자 요구를 규명하는 것을 주요 목적으로 수행되었다. 온라인 설문조사를 수행한 결과 총 229명의 VR 콘텐츠 사용 경험자가 응답하였으며, 기술수용모델 분석 결과 VR 콘텐츠에 대한 이용자 유용성 및 이용용이성 인식과 VR 콘텐츠에 대한 이용자 만족 및 재사용 의도 간의 관계에 대해 모형 적합도가 양호한 결과를 보여서 도서관에서 VR 콘텐츠 서비스 만족도를 높이기 위해서는 이용자에게 VR 콘텐츠 사용편의성을 개선하고, 몰입감을 높일 수 있는 환경을 조성하여야 함을 보여주었다. 또한 응답자들은 VR 콘텐츠 서비스가 도서관 이용자 만족도와 도서관 재방문 의도를 높일 것으로 응답하였으며, 선호하는 VR 콘텐츠 주제로 게임(액션, 전략 등), 여행, 우주/해양의 순서로 답변하였다. 도서관에서 VR 콘텐츠 서비스를 제공하는 것에 대체로 긍정과 기대에 대한 의견이 많았지만, 효용성이 그리 크지 않을 것 같고 기기관리가 제대로 되지 않을 것이라는 부정적 의견 또한 제시되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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