The use of satellite remote sensing in maritime safety and security can aid in the detection of illegal fishing activities and provide more efficient use of limited aircraft or patrol craft resources. In the area of vessel traffic monitoring for commercial vessels, Vessel Traffic Service (VTS) which use the ground-based radar system have some difficulties in detecting moving ships due to the limited detection range. A virtual vessel traffic control system is introduced to contribute to prevent a marine accident such as collision and stranding from happening. Existing VTS has its limit. The virtual vessel traffic control system consists of both data acquisition by satellite remote sensing and a simulation of traffic environment stress based on the satellite data, remotely sensed data. And it could be used to provide timely and detailed information about the marine safety, including the location, speed and direction of ships, and help us operate vessels safely and efficiently. If environmental stress values are simulated for the ship information derived from satellite data, proper actions can be taken to prevent accidents. Since optical sensor has a high spatial resolution, JERS satellite data are used to track ships and extract their information. We present an algorithm of automatic identification of ship size and velocity. This paper lastly introduce the field testing results of ship detection by RADARSAT SAR imagery, and propose a new approach for a Vessel Monitoring System(VMS), including VTS, and SAR combination service.
효율적이고 안전한 항만운영을 위해 e-Navigation의 필요성이 제기되고 있다. e-Navigation 구축을 위해서는 반드시 선박 및 해상교통관제센터(Vessel Traffic Service Center, VTS) 간 해상교통데이터를 교환할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 이러한 해상교통데이터를 교환하고 활용하기 위한 Open API 시스템을 설계 하였다. 본 논문에서 제안한 시스템은 해상교통관제센터(Vessel Traffic Service Center, VTS)로부터 수신받은 IVEF(Inter VTS Exchnage Format) 데이터를 $3^{rd}$ Party 가 활용할 수 있도록 Open API 형태로 제공한다.
해상교통관제센터에는 RADAR, AIS(Automatic Identification System), 기상센서, VHF(Very High Frequency) 등이 설치되어 운영되고 있으며, 해상교통관제사는 이를 활용하여 관제구역을 통항하는 선박의 동정을 관찰하고 정보를 제공하는 관제 업무를 수행한다. 이들 장비에서 생성되는 각종 관제 데이터는 해상교통 상황을 분석하기 위한 자료로 그 활용 가치가 매우 높지만, 시스템 제조사간 호환성 부족 또는 정책상의 문제로 인해 체계적으로 관리되지 않고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 해상교통관제센터에서 수집되는 관제 데이터를 효율적으로 수집, 저장, 관리할 수 있는 관제 빅데이터 체계를 개발하였다. 개발된 관제 빅데이터 체계는 체계 개발의 중요한 이슈 중 하나였던 운영 안정성을 확보하기 위해 마이크로서비스 아키텍처를 적용하였으며, 효율적인 실시간 운항 정보의 탐색을 위해 저장소를 이원화하여 체계 성능을 향상시킬 수 있었다. 구현된 체계는 실해역 데이터를 적용한 시범 운영을 통해 성능을 확인하고 추가적인 개선 사항을 파악하였으며, 실제 관제 환경에서의 활용 가능성을 검토하였다.
IVEF 서비스는 해상교통관제시스템 상호간, 선박 상호간에 해상교통정보를 교환하기 위한 표준안으로서 e-Navigation이라 불리는 차세대 선박항법체계의 일환으로 표준화가 진행 중에 있다. 국제항로표지협회 IALA는 V-145 권고안을 통해 IVEF 서비스 모델과 서비스 제공을 위한 프로토콜을 제시하고 있으나 구체적인 구성은 이를 이용하는 사용자가 설계하여야 한다. 본 논문에서는 V-145 권고안의 기본 서비스 모델과 프로토콜을 토대로 해상교통정보의 교환을 편리하게 해주는 J-VTS 미들웨어를 설계하고 구현하였다. J-VTS 미들웨어는 IVEF 서비스를 제공하기 위한 다양한 컴포넌트들과 IVEF 메시지 프로토콜을 처리하기 위한 컴포넌트들로 구성된다. 상위 애플리케이션에 해당하는 해상교통관제시스템과 선박들은 J-VTS 미들웨어에서 제공하는 함수들만을 이용하여 편리하게 IVEF 서비스를 이용할 수 있도록 설계 되었으며, 접속자의 보안등급에 따라 서비스가 단계적으로 제공되게 된다.
해상교통 관제구역은 항만 시설을 사용하기 위한 입·출항 선박, 연안 해역을 이동하는 선박 등이 서로 복잡하게 운항하는 교통 패턴을 가지고 있다. 이를 안전하고 효과적으로 관리하기 위해 해상교통관제센터(VTS)에서는 선박을 실시간 모니터링하며 관제 업무를 수행하고 있지만, 교통 혼잡 상황에서는 업무 로드의 증가로 인해 관제 공백이 발생하기도 한다. 이에 교통 혼잡도 및 혼잡 구역을 예측할 수 있다면 보다 효율적인 관제가 가능하지만 현재는 관제사의 경험에 전적으로 의존하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 해상교통관제 관점에서 선박 교통 혼잡을 정의하였으며, 항적 데이터를 이용하여 교통 네트워크를 생성하고, 선박 교통 혼잡도 및 혼잡 구역을 예측하는 방법을 제안한다. 실험에서는 실해역 데이터(대산항 VTS)와 예측 결과를 비교 분석하였으며, 이를 통해 제안하는 방법이 관제 지원 도구로서 활용될 수 있는지 검토하였다.
본 연구는 유선, 어선 등이 관제대상으로 확대됨에 따라 해당 선박이 VTS(Vessel Traffic Service) 관제사에게 미치는 충돌사고 위험도를 분석하는 데 목적이 있다. 이를 위해 VTS 관제사를 대상으로 설문을 하고 소형선박의 범위를 정하여 부산 VTS 관제 구역을 항해하는 일반상선과 소형선박의 침로 등을 3일간 조사하였다. 이를 VTS 관제사 관점에서의 충돌위험 평가모델(CoRI)로 위험도를 구한 결과, 침로 편차에 따른 위험도의 증가 감소 패턴은 비슷하였고, 최댓값과 최솟값은 큰 차이가 없었다. 또한 대부분 VTS 관제사는 선박근접상황에 대해 안전하게 관제할 수 있는 최소 시간으로 3분이 필요하다 응답하였는데, 소형선박의 충돌위험도는 3분의 시간 동안 매우 급격하게 위험도 변화를 보여 VTS 관제사의 업무량 증가와 집중도 저하 우려가 있다고 판단된다. 본 연구는 소형선박의 관제대상 포함 여부가 VTS 관제사에게 미치는 영향을 충돌위험도로 검토한 것으로, 향후 다양한 사례를 통한 CoRI 모델의 각 지수에 대한 분석과 검증을 통해 관제 대상 선박의 적절한 범위 설정을 위한 방안 마련에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
2007년 태안에서 발생한 허베이 스피리트호 사건은 연안 해역 안전관리에 대한 중요성을 다시 한 번 일깨워 주었고, 이에 대한 대응방안으로 연안VTS를 우리나라 전 해역에 걸쳐 구축 운영할 계획이다. 이제까지 VTS 기능에 관한 이론적인 고찰은 있었으나, 연안VTS의 기능에 관한 실증적인 연구는 없었다. 이에 본 연구는 현재 운영되고 있는 진도 연안VTS 운영성과를 분석하고, 사고예방 사례를 조사하여 연안VTS의 기능에 관하여 조사하였다. 연안VTS는 관제구역이 넓어 해상교통 특색이 장소마다 상이하며, 집중 관제를 필요로 하는 곳이 많았고, 통항선박 중 어선과 같은 비관제 대상 선박이 다수를 차지하여 이들의 관제가 중요한 것으로 조사되었다. 그리고 선박 운항자의 집중도가 항내보다는 떨어지므로 인적과실에 의한 사고 개연성이 높은 것으로 분석되었다. 연안VTS는 항만VTS와 같이 정보제공, 항행지원, 교통관리의 역할을 주로 하고 있지만, 수색구조 지원, 해상 보안, 해상치안 업무, 해양오염 대응, 비관제 대상 선박 업무 및 수상레저 안전관리 등의 기능이 강화되는 것으로 나타났다.
VTS 관제에서 시스템적 환경은 선박의 트래픽 이동 및 주변 상황 인지가 매우중요하다. 즉, VTS 에서 도선예정 선박의 정보와, 스케줄의 내용을 파악하여야하며, 정박된 선박의 출항 도선을 하는 경우, 해당정보는 관제사가 파악하고 있어야 하는 정보이다. 따라서 본 논문에서는 도선 스케줄을 VTS 시스템에 적용, 관제사가 쉽게 이해 처리될 수 있도록 구조로 설계 및 구현하였다. 이러한 정보는 향후 e-Navigation 연계 등 관제시스템의 진화시에 실시간 정보교환하여 관제에 도움을 주는 부가 기능으로 제공, 예측관제에 활용될 수 있다.
우리나라에서는 해상교통관제분야에 4차산업기술 중 클라우드, AI 기술을 접목한 클라우드 해상교통관제시스템이 개발중에 있으며, 기존의 해상교통관제시스템(VTS)과는 차별화된 기술과 운영프로그램이 적용되어, 현재 부산항 VTS에 시범센터의 구축이 진행 중이다. 신개념의 클라우드 VTS를 운용하게된 운영자와 유지보수 담당자등의 종사자들의 역할이 새롭게 정의될 필요가 있으며, 클라우드 VTS의 원할한 운영을 위한 신규 교육과정개발이 요구되는 시점이다. 따라서, 동 연구에서는 클라우드 VTS의 개발내용을 소개하고, 안전한 운영을 보장할 수 있는 클라우드 VTS 운영자 및 유지보수 담당자를 대상으로 하는 교육시행 방안에 관한 연구를 수행하였다.
해상교통관제(VTS; Vessel Traffic Service)는 IMO RESOLUTION A.857(20) on Guidelines for Vessel Traffic Services와 해사안전법 제36조, 개항질서법 제28조에 의거 해상운송에서의 위험을 감소하고 해상교통질서확립과 안전확보를 위하여 전세계 주요 항만 및 수역에서 이용되고 있다. 특히 최근 E-navigation 이행 전략 및 개발 프로그램에 의해 육상에서 지원, 제공해야 할 해사안전정보의 중요성이 대두되면서 그 역할 및 중요성을 인정받고 있다. 이에 E-navigation 프로세스 DFD 아키텍쳐와 VTS 업무 프로세스를 비교하고 VTSO의 역할과 VTS 업무의 올바른 분석을 통해 INS, NAS, TOS의 실현을 위한 효과적인 업무프로세스를 찾고 시스템 설계자의 관점에서 개선사항 및 발전방향을 제시하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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