신재생 에너지 자원중 풍력발전은 비약적인 기술 발전과 시장 규모가 급속하게 성장하고 있다. 최근 육상풍력발전단지의 공간적 한계, 환경 문제 등으로 인하여 설치 공간이 해상으로 이동되었고, 더욱 풍부한 풍황 조건을 가진 깊은 수심에 설치되는 부유식 해상 풍력단지의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 해상교통관점에서 해상풍력단지의 최적위치 선정은 선박과 풍력기들의 간섭을 최소화 하고 사고 확률이 적은 곳이며, 선박 밀집도가 낮은 해역이 최적위치로 선정된다. 본 연구에서는 유전 알고리즘 기반의 계절별 1주일 기간 선박자동식별장치 데이터를 유전자 및 염색체로 구성하였다. 80개의 유전자로 구성하고 유전 알고리즘의 적합도 평가를 거쳐 부유식 해상 풍력단지의 계절별 최적위치를 선정하였다. 더 나아가 계절별 최적위치 점수를 합산하여 최종 최적위치를 선정하였다. 분석 해역에서 최적위치는 11개로 나타났으며, 해상교통관점에서 유전 알고리즘을 통한 최적위치 선정이 적용 가능함을 확인하였다.

최근 지구 환경문제에 대한 논의가 활발해지면서 국제 운송의 큰 부분을 차지하고 있는 해상운송에서도 배출물질 규제를 위한 정책이 시행되고 있다. 이 연구에서는 선속 제한에 의한 배출량의 감축 효과를 검토하기 위하여 기관 부하율을 적용하여 선박의 배출물질을 수치계산하였다. 2017년 1월 1일부터 12월 31일까지 부산 북항의 입출항 선박을 대상으로 선속제한구역 20마일권역을 설정하고 해당 구간에서의 선종별, 선속별로 배출량을 계산하고 분석하였다. 항행, 접·이안, 정박 중일 때를 모두 포함하여 가장 많은 배출물질을 발생시키는 선박은 컨테이너선 76.1 %, 일반화물선 7.2 %, 여객선 6.8 %의 순으로 계산되었다. 항행 및 접·이안 모드일 때는 일반화물선이 여객선 보다 배출물질이 적었지만 정박 모드일 때는 여객선보다 많았다. 총 배출물질은 질소산화물, 황산화물, 입자상물질, 휘발성유기화합물의 순으로 각각 49.4 %, 45 %, 4 % 1.6 %로 구성되었다. 선속 제한이 없는 경우와 선박 속도를 12노트, 10노트, 8노트로 제한시킬 때 배출물질을 비교하면 속도 12노트 제한의 경우 질소산화물 39 %, 휘발성유기화합물 40 %, 입자상물질 42 %, 황산화물 38 %의 감소효과가 있고, 10노 트 제한일 때 질소산화물 52 %, 휘발성유기화합물 54 %, 황산화물 56 %, SOx 50 %의 감소효과가 있으며, 8노트 제한일 때 질소산화물 62 %, 휘발성유기화합물 64 %, 입자상물질 67%, 황산화물 59 %의 감소효과가 있었다. 이처럼 선박의 속도 감소에 따라 배출물질 역시 크게 감소 되는 연구결과를 확인할 수 있었으며, 향후 항만 배출물질 감소를 위해 선박의 속도를 제한하는 방안을 적극적으로 고려할 필요가 있다.

SOLAS에서는 국제 항해에 종사하는 총톤수 500톤 이상의 선박에 대하여 2018년 7월 1일 이후 도래하는 최초 검사까지 ECDIS 를 설치해야 한다고 규정하고 있다. 새로운 주요 항해 장비로 ECDIS가 탑재되면서 ECDIS 사용에 관련한 다양한 사고가 발생하고 있다. MAIB, BSU, BEAmer, DMAIB, DSB에서 발행한 12가지의 사고보고서에는 항해사의 운용 미숙과 ECDS 시스템의 사고 원인으로 분석하였고, 사고 원인과 관련된 단어들을 정량적으로 분석하기 위해 R-프로그램을 사용하여 텍스트를 분석하였다. 도출 빈도에 따른 단어의 중요도를 나타내기 위해 텍스트 마이닝 기법인 단어 구름, 단어 연관성, 단어 가중치의 방법을 사용하였다. 단어 구름은 사용된 단어들의 빈도 수를 구름 형태로 나타내는 방법으로써 N-gram 모델을 적용하였다. N-gram 모델 중 Uni-gram 분석 결과 ECDIS 단어, Bi-gram 분석 결과는 Safety Contour 단어의 사용 빈도가 가장 많았다. Bi-gram 분석을 기반으로 사고 원인 단어를 항해사와 ECDIS 시스템으로 구분하고, 연관된 단어들을 단어 연관성으로 나타내었다. 마지막으로 항해사와 ECDIS 시스템에 연관된 단어들을 단어 말뭉치로 구성한 후 단어 가중치를 적용하여 연도별 말뭉치 빈도 변화를 분석하였다. 추세선 그래프로 말뭉치 변화 경향을 분석한 결과, 항해사 말뭉치는 최근으로 올수록 감소하였으며 반대로 ECDIS 시스템 말뭉치는 점점 증가함을 나타내었다.

본 논문에서는 바람, 파도, 조류 등의 큰 외란조건에서 선박계류시스템의 계류안정성 확보를 위한 동적제어기 설계를 연구하였다. 선박계류시스템의 비선형 동요를 억제하기 위해 슈퍼트위스팅 알고리즘(STA)을 포함한 슬라이딩 모드 제어(SMC) 기법이 적용되었다. 외란이나 파라미터의 불확실성에 대한 강인성의 장점에도 불구하고, 채터링은 슬라이딩 모드 제어기를 적용하는데 주요 단점이 되고 있다. 1차계 SMC는 정확히 제어 목표치에 수렴 하도록 정밀한 제어는 가능하나, 채터링과 같은 파괴적인 현상과 연계되어 적용에 주요한 장애가 된다. 대신에, STA는 큰 외란에도 불구하고 비교적 높은 정확도를 보이며 채터링 현상을 완전히 제거한다. 1차계 슬라이딩 모드 제어기의 채터링 문제를 피할 수 있는 STA기반의 SMC는 비선형 계류시스템의 동적제어를 위한 아주 효과적인 수단으로 판단된다. 아울러, STA로 제어된 선박계류시스템의 위치오차 궤적은 경계 구역 내에서 형성된다. 끝으로, 슬라이딩 표면과 위치궤적의 오차결과를 통해 STA의 이득제어 효과도 관측할 수 있다.

최근 국제적으로 풍력, 태양광, 파도, 연료전지 등의 친환경 신재생에너지 개발이 활발하다. 특히, 해상에서의 풍력발전단지 개발은 대형화를 통한 단가 절감, 고품질의 풍력자원 활용, 발전기로 인한 소음 피해 최소화를 위해 해안에서 멀리 떨어진 위치에 대규모 부유식으로 건설되는 추세이다. 풍력발전단지의 개발은 해사안전법에 의한 해상교통안전진단제도에 따른 평가가 필요하다. 풍력발전단지의 평가는 해당 수역의 체계적인 개발, 관리, 활용을 위해 선과 면적 개념을 모두 적용하여 수행되어야 하며, 이를 위한 평가 방법과 기준이 개발되어야 한다. 이 연구에서는 해상풍력발전단지처럼 해양 공간을 평가할 수 있는 해상교통조사방법과 평가에 대한 적절한 기준을 수립하고, 이를 시스템적으로 처리할 수 있는 방안에 대해서 연구하였다. 먼저 해상교통조사를 위해 AIS와 레이더를 이용한 이동식 해상교통데이터 수집장치를 설계하였다. 그리고 선과 면적의 개념을 모두 적용한 해상교통 항적도, 밀집도, 경로 분석을 제안하였다. 해상교통밀집도는 Grid-cell의 크기를 조절하여 단위 cell에 대한 공간적, 시간적 점유율을 구분하고 해상교통 경로 분석은 해상을 통항로 또는 작업 공간으로 사용할 때를 구분하여 선박의 이동 패턴을 평가할 수 있도록 제안하였다. 최종적으로 시스템적인 해상교통데이터의 수집과 평가가 가능한 해상교통안전평가솔루션의 개념설계를 수행하였다. 이는 자동적인 해상교통데이터의 수집·저장·분류를 통해, 데이터 누락이나 오표기와 같은 인적 오류를 최소화하고 해상 공간의 용도에 따라 선과 면적 개념을 반영하여 분석함으로써 신뢰성 있는 해상 공간의 평가가 가능하게 한다.

선박 해도시스템은 기존의 종이해도 사용에서 ECDIS을 이용한 전자해도의 사용으로 변화하였다. 선박 항해장비의 자동화, 통합화, 디지털화를 위해서 전자해도의 등장은 필수적이지만 새로운 시스템이 해상에 도입되는 과도기적인 상황에서 예상치 못한 다양한 문제가 발생하면서 항해 안전에 큰 위협이 되고 있다. 이 논문에서는 ECDIS가 새로운 항해 장비로서 본래의 목적에 따라 선박의 안전 항해에 기여하고 있는지를 분석하기 위해서 선박에서 ECDIS를 사용했던 항해사들을 대상으로 ECDIS 사용전과 후에 대한 사용성 평가를 실시하고 대응표본 t 검증하였다. 그 결과, 업무 간소화와 비용 감소에 대한 효율성이 ECDIS 사용 후 더욱 저하된 것으로 유의미하게 분석되었다. 사용자 지침인 IMO ‘MSC.1/Circ.1503 ECDIS - Guidance for good practice’를 분석하여 S/W 유지보수, ECDIS 이상현상, RCDS와 ECDIS의 차이, ECDIS 상의 다양한 정보 중첩으로 인한 식별성 저하 등이 선박 안전에 미치는 영향을 고찰 하였다. 또한 식별된 이상현상을 특성 별로 분류하고 그에 맞는 개선 방안에 대해 제안하였다. 사용성 평가에서 효율성 저하의 원인 은 ECDIS의 문제를 시스템적으로 해결하지 않고 사용자에게 주의를 환기시키는 것으로만 해결하려고 했기 때문으로 분석되며, 우선적으로 ECDIS의 최신 S/W 유지, 전 세계 해역을 포함하는 신뢰성 있는 ENC 발행, S-mode 개발과 같은 정보 식별성 향상이 문제 해결에 필요하다.

본 연구에서는 실제 외항선에 종사하는 선장 및 항해사 260명을 대상으로 GMDSS 통신장비와 항해사가 정보를 인식할 수 있는 대표적인 항해장비 ECDIS에 대하여 사용실태, 만족도, 만족 및 불만족의 이유를 조사하였다. 응답자들은 통신장비 중 MF/HF와 INMARSAT (telex)를 각각 자주 사용하는 장비 3, 4위로 선택하였지만 동시에 불필요한 장비 2, 3위에 해당된다고 응답하였고 이러한 응답 결과는 일부 통신 장비의 경우, 잦은 사용 빈도가 항해 안전의 유용성 크기와 비례하지 않다는 것을 보여준다. 특히 통신장비를 사용할 때 응답자의 42.3%와 50%는 ‘장비의 운용상 편리’와 ‘해당 정보의 필요’가 해당 장비 사용의 만족도를 높이는데 중요하다고 답변하였다. 이를 통해 선박의 안전을 위해서는 새로운 설비, 기술, 서비스의 도입 뿐 아니라 ‘정보의 접근성’, ‘정보의 적절성’, ‘장비의 용이성’이 중요하다는 사실을 알 수 있다. IMO에서 논의되는 다양한 정책과 규정이 선박의 안전을 보장하는 장치로 충분히 활용되기 위해서는 최종 사용자를 대상으로 한 구체적이고 실질적인 검증이 보완되어야 한다.

급속공사 현장에 사용되는 속경성 보수모르타르의 내구성능 증진을 위해 사용재료의 물리적 성능을 평가하였다. 이를 위해 염화물 확산 억제 성능을 보유한 페로니켈 수쇄슬래그 잔골재와 급결제, EVA계 폴리머를 모르타르에 치환시켜 급결성능과 기초적 성능을 평가하였다. 그 결과 FNS잔골재 및 RS잔골재 사용에 따른 압축강도, 휨강도, 부착강도가 증가되었다. 속경성 폴리머 모르타르의 염화물 이온 촉진시험의 결과 FNS를 50%이하 사용 시 재령 7일에서 재령 28일간 염화물 억제 성능이 유지되었으며, FNS잔골재 및 RS잔골재 사용에 따른 내구성 저하는 발견되지 않았으나, 건축 및 토목용 대체골재로 사용하는데 경제성 및 장기 내구성에 대한 추가 검토가 필요할 것으로 판단된다.

해양 콘크리트 구조물 중 침지대에 위치한 구조물은 수심이 10 m 깊어질수록 1 atm의 정수압을 받아 염화물이온 침투가 촉진될 가능성이 있다. 본 연구에서는 정수압이 해양콘크리트의 염화물이온침투에 미치는 영향과 원인을 평가하기 위하여 보통 포틀랜드 시멘트와 고로슬래그 시멘트를 활용한 콘크리트를 각각 1, 6 atm의 정수압과 인공해수에 노출시켜 깊이별 수용성 염화물량과 미세구조 분석을 실시하였다. 측정결과 6 atm의 정수압을 받는 콘크리트는 표면 염화물이온 농도가 급격하게 상승하며, 깊이별 수용성 염화물량이 증가하는 경향을 나타내었다. 또한, 정수압을 받은 콘크리트는 5~100 nm에 해당하는 모세관공극이 증가하는 경향을 나타내었다.

α형 반수석고는 생산방법이 복잡하고, 대량 연속 생산이 곤란하며, 재료 단가가 높기 때문에 건설재료로써 활용범위가 크지 않았으 나, 최근 화력발전소의 배연탈황석고를 활용하여 경제적으로 α형 반수석고를 제조하는 기술이 실용화되고 있다. 이에 본 연구에서는 응결 시 작 시간이 빠르고 재령 초기 팽창변형이 발생하는 α형 반수석고의 특징에 주목하여, α형 반수석고를 10, 20, 30 wt.% 치환한 보통포틀랜드시멘 트 및 고로슬래그시멘트 모르타르를 제조한 후 응결 및 압축강도 특성, 건조수축을 검토하였다. 실험 결과, α형 반수석고의 치환율이 증가할수 록 보통포틀랜드시멘트 모르타르 및 고로슬래그시멘트 모르타르의 초결시간이 빨라지는 경향을 확인할 수 있었다. 또한, 보통포틀랜드시멘 트 모르타르와 고로슬래그시멘트 모르타르 모두 α형 반수석고의 치환율이 증가할수록 압축강도가 저하되는 경향을 보였으며, 보통포틀랜드 시멘트보다 고로슬래그시멘트에서 α형 반수석고의 압축강도 발현이 유리한 것으로 나타났다. 한편, α형 반수석고를 치환한 모르타르의 경우 α형 반수석고의 혼입에 의해 생성된 에트링가이트 침상결정의 성장압에 의해 초기재령에서 수축변형이 저감되는 것을 확인할 수 있었으며, 초 기 재령에서 수축변형의 억제 효과는 분명하지만, 재령이 지남에 따라 α형 반수석고를 치환하지 않은 조건과 변형의 차이는 다시 감소하는 경 향을 보였다. 따라서 α형 반수석고를 모르타르에 적용할 경우 강도는 다소 저하하지만, 응결 촉진 및 수축변형 억제에 큰 효과가 있기 때문에 건설재료로써 활용 가치가 높을 것으로 판단된다.

초고강도 콘크리트를 이용한 부재의 내화 성능을 검토하기 위해서는 실제부재 단위의 시험에 의한 평가가 요구되고 있다. 그러나 실제부재 실험을 하기 위해서는 재하 능력이 큰 시험 장비가 필요하기 때문에, 재료 모델을 이용한 해석적 연구를 통해 내화 성능을 평가하고 있다. 본 연구에서는 80, 130 및 180 MPa의 초고강도 콘크리트를 대상으로 고온 가열시의 변형 특성을 실험적으로 평가하고 초고강도 콘크리 트에 대한 기존 변형 모델의 적용을 검토했다. 그 후, 최소 제곱법에 의해 실험 값과 기존의 변형 모델을 적용한 계산 값의 누적 오차가 가장 작 은 상수 값을 도출하고 초고강도 콘크리트에 적용 할 수 있는 변형 모델을 제시했다.

본 연구에서는 슬래그를 다량 치환한 콘크리트의 동결융해 저항성능에 미치는 미세공극의 영향을 검토하였다. 콘크리트는 용선예비처리슬래그가 포함된 고로슬래그 미분말을 0, 40, 70 % 치환하여 제조하였으며 압축강도 특성 및 동결융해 저항성능과 미세공극을 검토하였다. 또한 설계기준강도와 목표공기량을 설정하고, 동결융해 작용에 따른 열화를 확인하기 위하여 재령 14일의 낮은 압축강도로 인한 내력저하를 유도하였다. 실험결과, 설계기준강도를 유사하게 설정하고 목표공기량을 확보하였음에도 불구하고 콘크리트의 미세공극 분포가 상이한 결과를 나타내었다. GGBS70 시험체는 동결융해를 받지 않은 초기 0사이클에서 10~100 nm 크기의 공극량이 가장 적어 공극 내 동결할 수 있는 물의 양이 적을 것으로 판단된다. 이러한 이유로 다른 시험체에 비해 동결팽창압력이 상대적으로 작기 때문에 동결융해 저항성능이 우수한 것으로 판단된다.