• 대한조선학회논문집
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• 제58권6호
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• pp.358-365
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• 2021

Crabbing motion is a pure sway motion with only sway velocity. The ship's crabbing motion is essential for an ideal berthing/unberthing process. The unberthing situation proceeds in sequential order such as crabbing motion section, pivoting section, and outer port section. For the berthing situation, the sequence has a reverse order: the inner port section, pivoting section, and crabbing motion section. In this paper, the berthing/unberthing data of the reference ship, Pukyong National University research ship "NARA", was analyzed to develop a sway velocity reference model. Several constraints were defined to derive the crabbing motion section during berthing/unberthing. The sway velocity reference model for the auto-berthing/unberthing was developed using the estimated sway velocity. A reproduction simulation of the ship was performed to compare the designed reference model and the reference ship data.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권2호
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• pp.139-148
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• 2020

선박이 접안할 때 발생하는 접안에너지에 가장 영향력이 큰 요소는 접안속도이며, 과도한 경우 사고로 이어질 수 있다. 접안속도의 결정에 영향을 미치는 요소는 다양하지만 기존 연구에서는 일반적으로 선박 크기에 제한하여 분석하였다. 따라서 본 연구에서는 다양한 선박 접안속도의 영향요소를 반영하여 분석하고 그에 따른 중요도를 도출하고자 한다. 분석에 활용한 데이터는 국내 한 탱커부두의 선박 접안속도를 실측한 것을 바탕으로 하였다. 수집된 데이터를 활용하여 머신러닝 분류 알고리즘인 의사결정나무(Decision Tree), 랜덤포레스트(Random Forest), 로지스틱회귀(Logistic Regression), 퍼셉트론(Perceptron)을 비교분석하였다. 알고리즘 평가 방법으로는 혼동 행렬에 따른 모델성능 평가지표를 사용하였다. 분석 결과, 가장 성능이 좋은 알고리즘으로는 퍼셉트론이 채택되었으며 그에 따른 접안속도 영향요인의 중요도는 선박 크기(DWT), 부두 위치(Jetty No.), 재화상태(State) 순으로 나타났다. 이에 따라 선박 접안 시, 선박의 크기를 비롯하여 부두 위치, 재화 상태 등 다양한 요인을 고려하여 접안속도를 설계하여야 한다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.149-150
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• 2022

항만 계류시설에 작용하는 접안력은 접안에너지에 근거하여 계산하게 된다. 접안력을 결정하는 절대적인 요소로서 현장에서 안전한 도선을 위해 주의해야 할 것이 바로 '선박접안속도'이다. 본 연구에서는 선박접안속도 관련 국내외 동향을 살펴보고, 안전하고 효율적인 부두설계 및 도선운영을 위한 기초자료로 활용하고자 국내부두에서 접안속도 실측데이터를 통계적 수단 및 알고리즘을 통해 분석하였다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제6권2호
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• pp.347-360
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• 2014

The auto-berthing of a ship requires excellent control for safe accomplishment. Crabbing, which is the pure sway motion of a ship without surge velocity, can be used for this purpose. Crabbing is induced by a peculiar operation procedure known as the push-pull mode. When a ship is in the push-pull mode, an interacting force is induced by complex turbulent flow around the ship generated by the propellers and side thrusters. In this paper, three degrees of freedom equations of the motions of crabbing are derived. The equations are used to apply the adaptive backstepping control method to the auto-berthing controller of a cruise ship. The controller is capable of handling the system non-linearity and uncertainty of the berthing process. A control allocation algorithm for a ship equipped with two propellers and two side thrusters is also developed, the performance of which is validated by simulation of auto-berthing.

• 한국항해항만학회지
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• 제43권3호
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• pp.186-196
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• 2019

선박의 접안과정 중 발생하는 접안에너지는 접안속도와 밀접한 관계가 있다. 접안속도가 과다할 경우 선박 및 부두에 손상이 발생하는 접안사고로 이어질 수 있으므로 적절한 접안속도를 설계하는 것이 중요하다. 선박접안속도의 경우, 일반적으로 대수정규분포를 따른다고 가정하고 있으나 국내에서는 이에 대한 검증이나 연구가 없어 해외의 사례를 바탕으로 설계접안속도를 설정하고 있는 상황이다. 이에 본 연구에서는 부두의 선박접안속도 분석을 통계학적으로 접근하여 실측데이터와 확률분포를 비교하여 가장 적합한 확률분포를 찾고자 하였다. 적합도 검정으로는 K-S(Kolmogorov-Smirnov) 검정, A-D(Anderson-Darling) 검정, Q-Q(Quantile-Quantile) 플롯 등을 이용하여 접안속도 실측치 분포에 적합한 확률분포를 확인하였다. 분석 결과, 접안속도의 빈도분포는 선박의 재화상태에 따라 만재 시, 대수정규분포, 경하 시에는 와이블분포와 적합함을 확인하였다. 또한 적합도 검정 결과를 이용하여 초과확률에 해당하는 접안속도 예측치를 산출하였다. 이 예측값과 해당 부두의 설계접안속도와 비교 해본 결과, 예측값이 설계값을 크게 초과함을 확인하였다. 이를 통해 설계 시의 접안속도가 현실과 맞지 않게 다소 낮게 설정되어 있음을 알 수 있으며, 이 결과를 바탕으로 적정 설계접안속도 산정법 개선에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.71-78
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• 2020

This paper proposes vision sensors and deep learning-based around view monitoring system for ship berthing. Ship berthing to the port requires precise relative position and relative speed information between the mooring facility and the ship. For ships of Handysize or higher, the vesselships must be docked with the help of pilots and tugboats. In the case of ships handling dangerous cargo, tug boats push the ship and dock it in the port, using the distance and velocity information receiving from the berthing aid system (BAS). However, the existing BAS is very expensive and there is a limit on the size of the vessel that can be measured. Also, there is a limitation that it is difficult to measure distance and speed when there are obstacles near the port. This paper proposes a relative distance and speed estimation system that can be used as a ship berthing assist system. The proposed system is verified by comparing the performance with the existing laser-based distance and speed measurement system through the field tests at the actual port.

• Journal of Ship and Ocean Technology
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• 제6권1호
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• pp.16-26
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• 2002

In this paper, a motion identification method using neural networks is applied to automatic ship berthing to overcome disturbance effects. Motion identification is used to estimate the effect of environmental disturbance. Two rule-based algorithms have been developed to over-come disturbance. The first rule based-algorithm was designed to overcome lateral disturbance when a ship's lateral speed is affected by it. The second rule-based algorithm was also designed to overcome longitudinal disturbance when a ship's angular velocity is changed by it. Finally, numerical simulations for automatic berthing are carried out, and the suggested control system is proved to be more practical under disturbance circumstances.

• 한국해양공학회지
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• 제27권6호
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• pp.56-64
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• 2013

Crabbing motion is the pure sway motion of a ship without surge velocity. Thus, it can be applied to a berthing operation. Crabbing motion is induced by a peculiar operation method called the push-pull mode. The push-pull mode is induced by using a combination of the main propeller and side thruster. Two propellers generating the same amounts of thrust and rotating in opposite directions produce some yawing moment on a vessel but do not induce longitudinal motion. With the additional operation of side thrusters, the push-pull mode is used to induce a large amount of lateral force. In this paper, three-degree-of-freedom equations of motion such as for the surge, sway, and yaw are constructed for the crabbing motion. Based on these equations of motion, a feedback linearization control method is applied to auto-berthing control for a twin-screw ship with side thrusters. The controller can deal with the nonlinearity of a system, which is present in the berthing maneuver of a twin screw ship. A simulation of the auto-berthing of a ship is performed to validate the performance of the designed controller.

• 한국항해항만학회지
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• 제31권3호
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• pp.223-228
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• 2007

최근 선박의 대형화와 전용화가 현저하게 진행됨에 따라 갑판 상부의 구조물이 비교적 큰 컨테이너선, LNG 운반선, 자동차운반선, 여객선 등이 출현하여 운항되고 있다. 이러한 선박들이 부두에서 접 이안 또는 항내에서 저속으로 운항할 경우 바람, 조류 등과 같은 외력의 영향을 받기 쉬우며, 외력이 과도할 경우에는 압류나 회두 현상으로 인해 선박 운항에 지장을 초래할 수 있으므로 특정 외력 하에서의 선체 거동에 대한 분석은 선박의 안전운항에 있어서 매우 중요한 자료라 할 수 있다. 본 연구는 수면 상부의 구조물이 상대적으로 큰 실습선 한나라호를 대상으로 정상풍 하에서의 선체에 작용하는 풍압력 및 풍압모우멘트 영향을 분석하였다. 또한 정상풍 하의 선박 운항에 있어 주요한 정보인 표류각과 대응 타각을 상대 풍향과 풍속을 기초로 산출하였고, 풍속 선속비에 따른 조종 한계 풍속, 선속별 풍향에 따른 조종 한계 풍속, 최대 풍압력에 의한 횡경사각 등을 정량적으로 산출하여 제시하였다. 이러한 자료는 한나라호의 입출항 조종 및 태풍 피항을 위한 운항 현장에서 직접 활용될 수 있고, 실선에서 해당 결과를 비교 평가할 수 있으므로 향후 이론식에 대한 수정 및 보완과 함께 교육 자료로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제75권6호
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• pp.785-797
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• 2020

As the growth of world trade has surged rapidly over the past years, the number is expected to continue growing over the coming years. Although the transportation costs can be reduced by using larger vessels, however, new berthing structures have to be constructed in order to cater for the larger vessels. This leads to a need for researching on designing a better berthing structure. For optimization of berthing structure design, we need to provide a better estimation of berthing energy than the previous methods in the existing guidelines. In this study, several berthing parameters were collected from previous works and researches. Moreover, the scenarios were selected efficiently by using a sampling technique. First, the berthing energy was calculated by executing 150 numerical simulations. Then, the numerical simulation results were compared with the results calculated by existing methods quantitatively to investigate the sensitivity of the berthing parameters and the accuracy of existing methods. The numerical method results have shown some deviation with respect to the existing method results in which the degree of deviation varies with the methods and the tendency of differences is dependent on certain berthing parameters. Then, one of the existing methods which has shown a small deviation was selected as a representative method and applied with several safety factors to obtain a suitable safety factor for the design.