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Journal of Korean Navigation and Port Reserch KCI 등재 한국항해항만학회지

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권호

Vol.32 No.10 (2008년 12월) 16

1.
2008.12 서비스 종료(열람 제한)
최근 세계 각지에서는 선박 통항 수역에 해상교량의 건설 운영, 건설 계획 중에 있어 이 해역을 통항하는 선박에게는 위험요소로 작용하여 해양사고를 유발하고 있다. 이 연구는 미국 및 유럽, 일본을 대상으로 해상교량과 관련한 해양사고 인자 분석을 통하여 해상교량 건설 및 기 설치된 해상교량의 안전한 선박통항을 위하여 필요한 환경 요소가 무엇이며 이 환경 요소가 어떻게 설정되어야 하는지에 대하여 분석하였다. 해상교량과 관련한 해양사고 관련 인자는 선박운항자의 실수 이외에 주경간폭, 통항하는 선박크기, 직선거리, 선박교통량 등이 관련하고 있는 것으로 조사되었다. 해양사고 분석을 통한 최소 해상교량 주경간폭은 300m 이상이며, 선박크기가 150m 이상의 선박이 통항하는 해역에서는 주경간폭이 500m 이상이 필요한 것으로 분석되었다. 또한 해상교량 진입 직전 직선거리는 최소한 5L이상이 필요하며 8L(L:선박의 길이) 이상의 확보를 통하여 해양사고를 최소화하여야 할 것이다.
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본 논문에서는 월별 해양사고건수를 이용하여 국내 해역의 해양사고에 관한 통계적인 기초분석을 수행하였다. 이를 위해서 해역간 해양사고건수의 차이여부, 연간 해양사고건수의 차이여부, 그리고 월간 해양사고건수의 차이여부 등을 국내 해역별 및 어선과 비어선으로 나누어 일원분산분석을 통해 확인하였다. 그리고 추가적으로 사후분석을 수행하여 분석그룹에 대한 평균차이의 검정을 하였다 결론적으로 해역간 사고건수에는 서해, 남해, 그리고 동해순으로 많았고 서로 유의한 차이가 있었다. 연간 사고건수의 차이에서는 어선의 경우 남해와 동해에서, 비어선의 경우 남해에서 유의한 차이가 나타났다. 또한 월간 해양사고건수에 대한 차이에서는 어선에 대해서만 서해와 동해에서 서로 유의한 차이를 보였다.
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활주형선이 수면 위를 활주하여 고속이 가능하기 위해서는 특별하게 설계되어 진다. 대부분의 활주형선은 충격하중을 줄이고 황요, 종요 등의 운동성능을 개선시키기 위하여 스프레이 스트립을 설치하며, 고속에서는 파형개선과 양력발생으로 스프레이저항과 마찰저항이 감소되는 것으로 알려져 있다. 이에, 본 논문에서는 모형시험을 통하여 스프레이 스트립의 부착 유무에 따른 고속 활주형선의 저항특성을 비교, 분석하였으며, 시험결과, 스프레이 스트립 부착 고속 활주형선이 미 부착 선형에 비해서 3.0~5.0%의 저항감소 효과를 확인할 수 있었다.
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본 논문은 하이브리드 전기 추진 시스템의 전력 제어에 관한 연구를 수행하였다. 하이브리드 전기 추진 시스템은 기본적으로 발전기와 축전지 전원을 이용하여 선박을 추진하는 시스템이다. 하이브리드 추진 시스템은 공급되는 전력을 최소화하기 위한 제어 알고리즘으로 동작한다. 본 논문에서는 하이브리드 전기 추진 시스템의 효율을 증가시키기 위한 축전지 충전 알고리즘을 제안한다. 실험을 통하여 제어 알고리즘이 하이브리드 전기 추진 시스템에서 정상적으로 동작하는 것을 알 수 있었다.
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선박에서 제어판의 역할은 운동을 제어하는데 목적이 있으며 이는 곧 조종성능을 결정하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 플랩타의 성능평가를 위하여 Re=3.0×104에서 영각에 대응하는 플랩각에 따른 속도 및 에너지 분포를 2-프레임 그레이레벨 상호상관 PIV기법을 이용하여 비교 분석하였다. 또한 영각 10도와 20도에서 전통적인 단동타의 유동특성과 비교하여 플랩타의 성능특성을 평가하였다. 영각 10도에서는 양력, 영각 20도에서는 항력에 의한 측압력을 향상시킬 수 있었다. 영각 10도에서 플랩조작만으로 박리점과 경계층영역의 변화가 가능하였다.
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입자영상속도계(PIV)의 해석에 웨이블릿 변환을 적용하여 정성적인 유동정보뿐만 아니라 공간분해능을 갖는 정량적인 속도장 정보를 제공하고 있다 이 기법은 기포유동(bubbly flow)과 같은 다상(multi-phase)의 유동구조를 해석하는 데도 유용하게 살일 수 있다. 본 연구에서는 기체와 액체의 이상유동(two-pase flow)에 PIV기법을 적용하고 이산 웨이블릿 변환을 사용하여 유장해석을 수행함으로써, 기포를 포함한 속도장 특성과 유동특성을 조사한다.
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최근 선박을 이용한 화물운송의 증대, 해양관광 및 레저 활동을 위한 연안 여객선의 운항 증가, 그리고 해양생태계 파괴와 사회적 문제로 확산된 서해안 기름유출 사고 등 해양에 대한 관심이 갈수록 고조되고 있는 상황에서 선박의 안전운항은 필수적인 요건이다. 이러한 상황에서 현재 운용되고 있는 선박의 출항통제기준에 대한 보다 정량적이고 객관적인 검토가 시급한 실정이다. 본 논문에서는 선박 운항 시 안전운항과 가장 밀접한 관련을 갖는 파랑을 분석하여, 우리나라 연안항로에 취항하고 있는 대표적인 선형의 여객선들을 대상으로 해상상태 및 선형에 따라 내항성능지표를 이용하여 선박의 항해안전성을 평가하였다. 이러한 결과는 선박출항통제 기준의 개선과 연안 여객선의 안전운항에 큰 도움이 될 것으로 판단된다.
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이 논문은 차량 사이드 미러용 고감도 RFID 태그 안테나의 설계에 대해 나타내었다 제안된 태그 안테나(154 mm×66 mm×1;mm)는 900 MHz에서 공진하며 690 MHz(490 MHz~1180 MHz)의 넓은 대역폭을 가진다. 태그 안테나의 측정된 이득과 인식거리는 각각 5.8 dBd와 10 m 이다. 차체를 포함한 사이드미러 내부에 위치한 제안된 태그 안테나의 방사패턴과 인식거리가 전파암실에서 측정되었다. 90˚근방에서의 인식거리는 차체가 없는 제안된 안테나의 인식거리와의 비교로부터 약 1.5 m 확장된 것을 확인하였다. 제안된 태그안테나의 우수한 성능이 상용 태그안테나의 측정된 결과들과의 비교에 의해 관측되고 입증되었다.
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선박용 무선 LAN은 설비의 용이성, 원가절감, 다양한 기능성으로 각광받고 있다. 본 논문에서는 스텝 스터브를 부가하여 2.4 GHz대역과 5.2 GHz대역에서 동작하는 이중 대역통과 필터를 설계하는 방법을 제안한다. 스텝 스터브를 부가한 새로운 형태의 이중 대역통과 필터는 개방 스터브를 부가한 이중 대역통과 필터보다 10 dB 이상 성능이 개선되었고, 기존의 대역통과 필터보다 설계치와 측정치의 오차가 감소됨에 따라 실제 사용할 경우의 성능이 향상되는 효과를 확인하였다. 제작된 이중 대역통과 필터의 설계결과와 측정결과가 거의 일치함을 보임으로써, 본 논문에서 제안한 설계 방법이 타당함을 확인하였다.
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이 논문은 차량용 사이드 미러에 적합한 광대역 RFID 태그안테나를 설계하고, 차체에 의한 지향성의 특성을 제시한다. 제안된 태그 안테나는 인식거리와 광대역 특성을 향상시키기 위해 대칭 구조로 설계되었다 제안된 태그 안테나(30 mm×24 mm×1 mm)는 910 MHz에서 공진하며 대역폭은 780 MHz(540 MHz~1320 MHz)를 가진다. 칩 임피던스는 16 - j131 Ω이고, 상용 칩의 복소 공액 임피던스가 태그 안테나의 설계에 사용되었다. 제안된 태그 안테나는 차량의 사이드 미러의 내부에 위치한다. 사이드 미러의 유전율뿐만 아니라 차체(도체)에 대한 태그 안테나의 효과를 평가하기 위해, 지향패턴 측정과 인식거리가 계산되고 측정되었다. 차량용 RFID 시스템을 위한 최적의 위치가 사이드 미러 내부에서 관측되었으며, 계산된 결과들은 측정된 결과들과 잘 일치하였다.
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고유가와 자연환경에 대한 관심증대에 따른 선박의 환경규제로 많은 해운회사들이 어려움을 겪고 있으며 그에 따라 선박의 에너지 이용 효율성에 대한 관심이 증대하고 있다. 또한 향후 시간이 흐를수록 이러한 문제들의 중요성과 관심은 점점 증대될 것으로 보인다. 이에 대한 한 방안으로 독일의 Skyssails사가 4년간의 개발로 완성한 스카이세일즈 시스템은 새로운 관심을 가지게 한다. 이는 선박에 대형 연을 달아 연비를 낮추는 시스템으로 현재 유럽의 일부 선박에 실용화되고 있는 기술이다. 이에 따라 연의 활용과 관련이 깊은 국내연안의 날씨 등을 고려하여 동북아 피더네트워크가 발달되어 있는 국내연안에서 Strysail 활용에 대한 검토와 효용을 분석하고, 유류절감비용, 환경비용을 추정하였다. 그 결과 Strysail 시스템이 보조추진기구로써 연비절감과 환경비용절감에 많은 도움이 될 수 있음을 알 수 있었다.
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현재 우리나라 선박관리업의 경우 선주에게만 선원의 고용권이 있으며 선박관리회사는 선원고용권이 없는 실정이다. 그리고 선박관리업자간 협력사업이 해외 선박관리업자에게는 허용되나 국내 선박관리업자 간에는 허용되지 않고 있다. 향후 해외 전문선박관리회사가 국내시장에 진출 시 국내 선박관리회사들의 경쟁력이 약화될 우려가 있다. 따라서 국내 선박관리업이 국제 경쟁력을 갖추기 위해 선원고용권 문제를 포함한 선박관리 관련 법, 제도의 미비점을 개선하고 정비하여야 할 필요성이 강조되고 있다. 본 연구는 국내 선박관리업의 선원관리제도 관점에서 국내 선박관리업의 활성화 방안을 검토하였다. 선원인력양성 선원의 고용권 보장, 선박관리회사간 재계약 허용, 비정규직 보호법에서 선원은 제외 등을 발전 방안으로 제시하였다.
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본 연구의 목적은 컨테이너터미널에서 사용되는 다기능 이송차량을 위한 2단계 배차전략을 제시하는 것이다. 2단계 배차는 실시간 위치 제어를 사용하여 이송차량과 크레인간의 대기시간을 절감시키기 위한 방법이다. 배차 1단계는 실시간 위치정보를 바탕으로 목적지 위치를 할당하는 것이며, 기존의 실시간 배차에서 이용되는 방식에 모니터링을 보안한 것이다. 배차 2단계는 이송차량의 싣기, 놓기, 집기 등의 기능을 작업장소의 작업상황에 따라 선택하여 작업지시를 내리는 것이다. 다기능 이송차량의 2단계 배차전략은 하역시스템의 대기시간을 감소시켜 생산성 향상에 기여할 것이다.
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자동화 컨테이너 터미널에서 안벽크레인, AGV (Automated Guided Vehicle)와 같은 하역장비의 작업은 수많은 요인에 영향을 받으며, 이로 인해 각 장비의 작업시간 예측에 있어 불확실성이 존재한다 이러한 불확실성은 AGV 배차를 어렵게 만들고 작업효율을 떨어뜨리는 주요 원인 중 하나이다. 본 논문에서는 이러한 불확실성에 대처하기 위하여 확률적 시뮬레이션 기반 AGV 배차 알고리즘을 제안한다. 제안 방안은 AGV에 작업을 할당할 때, 할당된 작업의 수행 및 이후 일정 기간 동안의 AGV의 작업에 대해 확률적 시뮬레이션을 여러 번 반복 수행하여 작업할당에 대한 평가치의 확률적 표본을 수집한다. 수집한 표본으로부터 평가의 기대치를 추정하고 이를 이용하여 대안을 평가함으로써 불확실성의 영향을 줄인다. 평가의 신뢰도를 높이기 위해서는 많은 수의 표본을 수집해야 하므로 실시간 제약 하에서 수집 가능한 확률적 표본의 수를 늘리기 위해 이벤트 기반의 고속 시뮬레이션을 디자인하였다. 시뮬레이션 실험을 통해 검증한 결과 불확실성이 있는 환경에서 제안방안의 성능이 정적인 환경을 가정하는 방안보다 뛰어남을 확인하였다.
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본 논문에서는 SVM을 이용한 번호판 위치 추출 알고리즘을 제안한다. 일반적으로 번호판 영역은 가로-세로 비율 컬러, 공간 주파수 성분 등의 특징을 포함하고 있다. 제안하는 기법은 영상 획득, 번호판 후보 영역 추출, 번호란 위치 검증 세가지 단계로 구성되어 있다. 번호판 후보 영역 추출 단계에서는 컬러 필터링과 경계선 검출을 하여 번호판 후보 영역을 찾아내고 후보 영역의 DCT 계수를 SVM에 적용하여 검증한다. 이러한 검증과정을 거침으로써 잘못된 추출을 막아 신뢰성 있는 번호판 영역 추출이 가능하다. 실험을 통해 제안한 방법을 검증하였다.
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대규모 컨테이너항만의 건설과 함께 컨테이너 크레인의 생산성 향상으로 선박 체항시간을 단축시켜 항만의 서비스 수준을 높이려는 노력이 가속화되고 있다. 컨테이너 크레인 시스템에 가해지는 입력에 대하여 바람직한 성능을 보이도록 설계사양을 고려한 상태 퍼드백 제어시스템을 사용한다. 컨테이너 크레인에서 측정이 까다롭거나 측정 잡음이 클 것으로 예상되는 상태 변수를 추정하는 방법으로 상태 관측기를 설계하고자 한다. 기존의 연구에서는 상태 피드백 제어시스템의 피드백 이득행렬과 상태 관측기 이득행렬을 분리하여 구하였다. 그러나 본 연구에서는 피드백 이득행렬과 상태 관측기 이득행렬을 선정함에 있어 최근 강인한 탐색법으로 많이 사용되는 REGAs를 사용해 설계사양을 만족하도록 동시에 구하고자 한다.