• 대한조선학회지
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• 제27권4호
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• pp.32-42
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• 1990

선체표면 및 자유표면에 Rankine Source를 분포하는 방법에 의하여 선체 주위의 유동의 수치계산을 수행하였다. 선체표면 및 자유표면은 사각형 Panel들로 표시되며 자유표면 조건은 이중모형 흐름에 의해 선형화 되어 C.W. Dawson의 유한차분법에 따라 교란없는 자유표면에 적용되었다. Wigley 선형 및 Series 60, $C_B=0.6$ 선형에 대한 Fixed Condition에서의 조파저항, 선측파고, 압력분포 및 Trim & Sinkage 등을 계산하였으며 계산된 결과는 국내외 수조에서의 계측치와 비교하였다. 또한, 선체표면과 자유표면의 Panel 분할조건 및 자유표면의 설정영역의 변화에 따른 계산치의 영향도 아울러 조사하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2006년도 International Symposium on GPS/GNSS Vol.1
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• pp.333-335
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• 2006

Position of surface objects can be fixed in many ways. The most popular radionavigational systems, including satellite systems, make possible obtaining nearly continuous and very precise ship's position. However, under the water application of radionavigational systems is impossible. Underwater navigation requires other tools and solutions then these encountered in surface and air navigation. In underwater environment vehicles and submarines, operate that have to possess alternative navigational systems. Underwater vehicles, in order to perform their tasks require accurate information about their own, current position. At present, they are equipped with inertial navigational systems (INS). Accuracy of INS is very high but in relatively short periods. Position error is directly proportional to time of working of the system. The basic feature of INS is its autonomy and passivity. This characteristic mainly decides that INS is broadly used on submarines and other underwater vehicles. However, due to previously mentioned shortcoming i.e. gradually increasing position error, periodical calibration of the system is necessary. The simplest calibration method is surface or nearly surface application of GPS system. Another solution, which does not require interruption of performed task and emergence on the surface, is application of comparative navigation technique. Information about surrounding environment of the ship, obtained e.g. by means sonic depth finder or board sonar, and comparing it with accessible pattern can be used in order to fix ship's position. The article presents a structure and a description of working of underwater vehicle navigation system simulator. The simulator works on the basis of comparative navigation methods which exploit in turn digital images of echograms and sonograms. The additional option of the simulator is ability to robust estimation of measurements. One can do it in order to increase accuracy of position fixed with comparative navigation methods application. The simulator can be a basis to build future underwater navigation system.

• 대한조선학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.80-86
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• 1994

자유수면을 항주하는 선박에 의하여 발생되는 비선형 조파현상을 해석하기 위한 수치해석법을 개발하였다. 유동은 비점성, 비압축성으로 가정하고 선체 및 자유수면 형상과 일치하는 좌표계의 생성을 위하여 타원형 편미분방정식을 수치해석하여 물체적합 좌표계를 생성하였으며 변환된 정규격자 물체적합 좌표계에 대한 Euler방정식을 유한차분법(Finite Difference Method)을 이용하여 계산하였다. 수치해석을 위하여 시간에 대한 미분항은 전진차분, 공간에 대한 미분항은 중심차분법으로 이산화하였고 대류항에는 수치계산의 안정을 위해 인위적인 소산(dissipation)항을 첨가하였다. 자유수면의 형상은 매 시간 단계마다 자유수면 경계조건들을 만족하도록 다시 계산되었고 격자점들은 자유수면형상의 변화에 적합하게 다시 생성되도록 하였으며 압력에 대한 Poisson방정식은 반복연산법에 의하여 풀고 그 결과를 이용하여 속도를 외삽하였다. 개발된 수치해석법의 검증을 위해 수식선형인 Wigley 모형에 대한 계산을 Fn=0.250-0.408에 대하여 수행하고, 그 결과를 실험 결과와 비교하여 잘 일치함을 보였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.73-81
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• 1994

선박 내항성능의 3차원적 해석을 위하여 3차원 판넬 방법을 이용한 쏘오스 분포법과 쏘오스-다이폴 분포법이 널리 이용되어 왔다. 그러나, 이 방법들을 이용하는 경우에는 내부 유동에 의한 자유표면의 공진현상에 의해 특이파수(irregular frequency)라고 불리는 파주파수에서 동유체력 계산에 큰 오차가 발생하게 되며 이런 현상을 제거하는 것은 정확한 내항성능 해석에 필수적이라 할 수 있다. 본 논문에서는 전진동요하는 선박의 운동 해석을 위하여 Wu등이 유도한 전진하면서 동요하는 Green 함수를 이용하였다. Green함수의 계산을 위하여는 어뎁티브(adaptive) 적분방법과 스트레칭(stretching) 변환 및 정류위상(stationary phase) 적분 방법을 사용하였으며 선체의 표면과 선체 내부 수선면에 특이점을 분포한 적분방정식을 도출하였다. 또한 2차원 문제를 다룬 Ohmatsu의 제안에 따라 내부 수선면에서 법선속도가 0이라는 조건을 이용하여 동요하는 문제의 불규칙파수 현상을 제거할 수 있었다. 계산은 Series 60($C_B=0.7$)에 대하여 수행되었으며 부가질량 계수, 감쇠 계수 및 파랑강제력에 대하여 기존의 연구 결과 및 실험 결과와 비교하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2021년도 추계학술대회
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• pp.18-20
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• 2021

최근 증가하고 있는 선박의 충돌 사고 예방을 위하여 인공지능 기반의 자율운항선박(Maritime Autonomous Surface Ship, MASS)에 관한 연구가 진행되고 있다. 하지만 대부분의 자율운항선박 관련 연구들은 자율운항시스템의 크기와 비용으로 인해 주로 중대형 선박을 그 대상으로 하고 있으며, 여기에 사용되는 센서들은 소형선박에 탑재하기 어렵다는 문제를 지닌다. 따라서 이 논문은 소형선박의 자율운항을 위하여 GPS와 IMU 센서를 탑재한 경로 추적 시스템을 제안한다. GPS와 IMU 센서는 선박의 정확한 위치 파악을 위하여 활용되며, 이를 통하여 제안 시스템은 소형선박 모형을 수동으로 제어하여 경로를 생성하고, 이후 소형선박이 동일한 경로를 이동할 시 Pure Pursuit 알고리즘을 이용하여 경로를 추적하도록 한다. 그 결과, 이 연구는 경량화된 저가의 센서들을 이용하여 소형 선박의 자율운항 시스템을 저비용으로 개발할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2021년도 추계학술대회
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• pp.72-73
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• 2021

자율운항선박(MASS, Maritime Autonomous Surface Ship) 도입을 위한 국제해사기구의 논의가 본격화됨에 따라 국제항로표지협회 제27차 이네비게이션(ENAV) 위원회 워킹그룹(WG2)에서 MASS 운영지원을 위한 시스템 개발시 사이버보안(사이버 위험관리) 측면을 우선적으로 고려하도록 하는 논의가 진행되었다. 우리나라는 2020년 자율운항선박 기술개발사업을 착수하였으며, 2021년부터 사이버보안 기술개발을 위한 세부과제를 추진 중에 있다. 디지털 해상통신시스템 환경에서의 MASS 운용은 기존 해상통신환경에서는 고려되지 않았던 다양한 디지털 장비들의 네트워크 보안이 요구된다. 본 연구에서는 사이버보안 기술개발 세부과제에서 수행중인 MASS 운용 지원을 위한 네트워크 보안장비 기본 개념을 소개하고, 기초단계에서의 MASS 선박 적용을 위한 네트워크 보안장비 인터페이스를 정의한다.

• 한국음향학회지
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• 제29권3호
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• pp.155-164
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• 2010

본 논문에서는 두 개의 항적 센서를 이용한 수상함 항적 탐색 방법을 제안한다. 수상함의 항적은 수상함 후면의 수면 위에 그 이동 자취에 따라 생성된다. 본 논문에서는 항적 반향 강도가 수상함에 가까울수록 강하며 항적 탐지 센서는 항적 반향 강도를 탐지할 수 있다는 가정 아래, 항적 반향 강도를 이용한 효과적인 항적 탐색 방법을 제안하였다. 제안한 탐색 방법의 성능 평가를 위해 몬테카를로 시뮬레이션을 적용하였으며, 실험 결과 제안한 탐색 방법이 기존의 단일 항적 센서를 이용한 탐색 방법에 비해 평균 탐색 시간 측면에서 약 45초 정도의 성능 향상을 나타내었다. 또한, 항적 길이가 짧은 경우에 본 논문에서 제안한 탐색 방법이 기존의 방법에 비해 효율적임을 알 수 있었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제61권3호
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• pp.143-151
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• 2024

In this study, we present a mapping framework for 3D spatial reconstruction of digital twin model using navigation and perception sensors mounted on an Autonomous Surface Vehicle (ASV). For improving the level of realism of digital twin models, 3D spatial information should be reconstructed as a digitalized spatial model and integrated with the components and system models of the ASV. In particular, for the 3D spatial reconstruction, color and 3D point cloud data which acquired from a camera and a LiDAR sensors corresponding to the navigation information at the specific time are required to map without minimizing the noise. To ensure clear and accurate reconstruction of the acquired data in the proposed mapping framework, a image preprocessing was designed to enhance the brightness of low-light images, and a preprocessing for 3D point cloud data was included to filter out unnecessary data. Subsequently, a point matching process between consecutive 3D point cloud data was conducted using the Generalized Iterative Closest Point (G-ICP) approach, and the color information was mapped with the matched 3D point cloud data. The feasibility of the proposed mapping framework was validated through a field data set acquired from field experiments in a inland water environment, and its results were described.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제13권1호
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• pp.641-649
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• 2021

Fuel oil consumption (FOC) must be minimized to determine the economic route of a ship; hence, the ship power must be predicted prior to route planning. For this purpose, a numerical method using test results of a model has been widely used. However, predicting ship power using this method is challenging owing to the uncertainty of the model test. An onboard test should be conducted to solve this problem; however, it requires considerable resources and time. Therefore, in this study, a deep feed-forward neural network (DFN) is used to predict ship power using deep learning methods that involve data pattern recognition. To use data in the DFN, the input data and a label (output of prediction) should be configured. In this study, the input data are configured using ocean environmental data (wave height, wave period, wave direction, wind speed, wind direction, and sea surface temperature) and the ship's operational data (draft, speed, and heading). The ship power is selected as the label. In addition, various treatments have been used to improve the prediction accuracy. First, ocean environmental data related to wind and waves are preprocessed using values relative to the ship's velocity. Second, the structure of the DFN is changed based on the characteristics of the input data. Third, the prediction accuracy is analyzed using a combination comprising five hyperparameters (number of hidden layers, number of hidden nodes, learning rate, dropout, and gradient optimizer). Finally, k-means clustering is performed to analyze the effect of the sea state and ship operational status by categorizing it into several models. The performances of various prediction models are compared and analyzed using the DFN in this study.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제6권2호
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• pp.363-379
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• 2014

In an effort to cope with recent high oil price and global warming, developments of air lubricated ships have been pursued to reduce greenhouse gas emissions and to save fuel costs by reducing the frictional resistance. In this study, reduction in the frictional resistance by air lubrication with air layers generated on the lower surface of a flat plate was investigated experimentally in the large water tunnel of SSMB. The generated air layers were observed, and changes in the local frictional drag were measured at various flow rates of injected air. The results indicated that air lubrication with air layers might be useful in reducing the frictional resistance at specific conditions of air injection. Accordingly, resistance and self-propulsion tests for a 66K DWT bulk carrier were carried out in the towing tank of SSMB to estimate the expected net power savings.