선박의 안전과 해양사고 예방을 위해서는 선박이 안전한 운항을 담보할 수 있어야 한다. 선박은 선박검사를 통하여 안전운항 적부를 논하게 되며, 검사 규 정의 근간은 IMO 국제해사협약과 각 나라의 국내법이 된다. 우리나라 선박안 전 및 검사제도 법령은 일제 강점기를 거친 역사로 인하여 일본의 그것과 매우 흡사하나 잘 사용하지 않는 용어 수정, 제도 보완 등의 과제가 남아 있다. 또한, 우리는 아직도 해외의 선진법제를 도입하고 있는 처지에 있어 해운 선진국의 위치에 있는 미국과 영국의 법제를 연구하는 것은 우리나라 관련 법제를 정비 하는데 큰 도움이 될 것이다. 이러한 이유로 불문법 체계를 가진 미국과 영국 그리고 우리나라와 같이 성문법 체계를 가진 일본의 선박안전 및 검사 법령을 고찰하였다. 미국과 영국은 불문법 체계를 가지나, 성문법 국가인 우리나라에 비하여 뒤 지지 않을 만큼 제정법화 되어 있으며 통합적인 법 체계를 구성하면서도 세분 화된 검사대상을 규정하여 보다 효과적으로 이행하고 있다. 이에 반하여 우리 나라 선박검사 관련 법령은 여러 기술고시에 산재하여 있는 등 상대적으로 복 잡한 구성을 취하고 있어 수범자로 하여금 규범 준수의 어려움이 있다. 따라서, 선박안전법 및 해양환경관리법 하위의 복잡하고 관리가 어려운 기술고시 및 기 준을 간소화하거나 통합하는 것이 필요하다. 일본의 경우, 법령의 명칭과 용어 사용에 있어서 우리와 매우 유사한 체계를 가지고 있어 구조적인 보완점이나 시사점을 도출하기에는 어려운 사실이 있다. 그러나, 선박안전 및 검사제도 법령을 위반할 경우 벌칙이나 과태료 조항을 관 련 법 조문 뒤에 명기하고 있는 형식을 참조하여 선박검사 관계법령에 한해서 라도 법 조문에 대한 시인성과 직관성을 높이는 방안을 고려할 필요가 있다. 선박검사와 관련하여 국제항해에 종사하는 선박은 국제해사협약을 적용하도 록 하고 국내항해에 종사하는 선박은 각 나라의 특징과 실정에 맞도록 국내법 을 제정하여 적용하는 검사규범 이원화를 고려할 필요가 있다. 또한, 획일화된 규정 제정보다는 특별히 안전관리가 필요한 선박별로 규정을 강화하는 검사규 정 집중화도 요구된다.

현재의 해양산업의 기술은 스마트 선박 및 자율운항선박 등의 개발과 같은 자율화 및 지능화와 환경규제의 강화에 맞추어 선 박의 운항 효율성을 개선하는 친환경 선박을 위한 기술이 함께 개발되고 있다. 이러한 흐름에 맞추어, 세계각국에서는 선박의 안전운항을 보장하는 선에서 선박운항효율을 극대화하기 위해 다양한 방식으로 노력하고 있다. 본 연구에서는, 현존하는 선박운항효율 개선 기술이 운항 당시의 기상환경, 선박조종 등의 선박운항상태를 실시간으로 반영하지 못하는 문제를 개선하기 위해, 선박에서 수집한 선박운항데 이터를 활용하여 실시간 선박운항효율 분석모델을 개발하고자 한다. 본 연구의 실시간 선박운항효율 분석모델은 연료소모를 기준으로 판 단한 선박운항효율과 당시의 선박운항상태를 감안하여 판단한 선박운항효율을 비교하여, 식별된 선박운항효율의 타당성을 확인할 수 있 는 모델이다. 분석의 주요 내용은 대상선박의 선정과 선박운항데이터의 수집, 선박운항효율 특성과 선박운항상태 특성의 구분, 그리고 이 를 활용한 분류모델의 개발을 포함한다. 연구의 결과는 기존의 선박운항효율과 항해 당시 선박운항상태를 감안한 운항효율을 제시하여 선박 운항자의 의사결정을 지원하여 운항효율을 개선하고자 한다.

Recently, Regulations on ships exhaust gas are being strengthened. Nations around the world are trying to various efforts in many aspects to decrease ship emission gas. As part of these efforts, the shipping industry is working towards establishing green system that reduce the emission gas emitted in port. In this study we measured exhaust emission gases such as by fuel change using A-Ra Training Ship in Port. When sailing, we found that was 3.6% to 6.6% higher when using LRFO compared to using MGO, and during departure and arrival, the load changes were significant. As a result, was on average 29.8% higher and was 42% higher during departure, while was on average 19.5% higher and was 17.4% higher during arrival, with almost no difference in the other components.

In this study, the second-order Nomoto’s nonlinear expansion model was implemented as a Tagaki-Sugeno fuzzy model based on the heading angular velocity to design the automatic steering system of a ship considering nonlinear elements. A Tagaki-Sugeno fuzzy PID controller was designed using the applied fuzzy membership functions from the Tagaki-Sugeno fuzzy model. The linear models and fuzzy membership functions of each operating point of a given nonlinear expansion model were simultaneously tuned using a genetic algorithm. It was confirmed that the implemented Tagaki-Sugeno fuzzy model could accurately describe the given nonlinear expansion model through the Zig-Zag experiment. The optimal parameters of the sub-PID controller for each operating point of the Tagaki-Sugeno fuzzy model were searched using a genetic algorithm. The evaluation function for searching the optimal parameters considered the route extension due to course deviation and the resistance component of the ship by steering. By adding a penalty function to the evaluation function, the performance of the automatic steering system of the ship could be evaluated to track the set course without overshooting when changing the course. It was confirmed that the sub-PID controller for each operating point followed the set course to minimize the evaluation function without overshoot when changing the course. The outputs of the tuned sub-PID controllers were combined in a weighted average method using the membership functions of the Tagaki-Sugeno fuzzy model. The proposed Tagaki-Sugeno fuzzy PID controller was applied to the second-order Nomoto’s nonlinear expansion model. As a result of examining the transient response characteristics for the set course change, it was confirmed that the set course tracking was satisfactorily performed.

방충설비는 선박의 접안 및 양하역 과정에서 선박의 충격력을 흡수하여 선박과 접안시설을 모두 보호하는 매우 중 요한 역할을 수행한다. 하지만 이에 대한 최근 연구 및 설계 최적화의 노력이 매우 부족해 보인다. 이에 본 논문은 국내 항만 설계기준에서 제시하고 있는 방충재 설계에 사용되는 선박 접안에너지 산정식을 개선, 보완하기 위하여 연구를 수행하였다. 접 안에너지 산정과정에서 선박 및 접안시설의 조건을 고려하기 위하여 적용되는 영향계수의 변화에 따른 영향을 분석하였으며, 이 과정에서 국내외 설계코드에서 제시하고 있는 산정방법과 최신 선박제원, 국내 설계결과가 활용되었다. 분석에는 최신 선박 의 표준제원과 국내에서 실시된 실제 설계결과가 적용되었다. 그 결과, 국내 항만 설계기준에서 제시하고 있는 영향계수 결정방 법은 선박과 접안시설의 조건을 최적으로 반영하기에는 부족하며, 접안에너지가 20%이상 크게 산정되어 방충재 선정과정에서 과다 설계가 야기될 수 있는 것으로 판단되었다. 이에, 국내 항만 설계기준에서 제시하고 있는 영향계수를 선박 및 접안여건을 고려하여 설계할 수 있도록 최적화된 방법을 제시하였다.

In order to optimising the sea traffic network efficiency, improving the safety of shipping and the protection of the environment, it is useful to model the sea network and its spatio-temporal characteristics of the ship patterns. These maritime patterns could also be an a-priori set of knowledge for the upcoming Maritime Autonomous Surface Ships (MASS) which are starting to navigate our seas with or without remote human controls. The above concepts are crucial and essential elements for defining and understanding the Maritime Situational Awareness (MSA). Nowadays the applied methodologies for modelling the maritime traffic use large scale of database for extracting the patterns. The Knowledge Discovery from Data (KDD), strictly connected with Data Mining (DM) is growing significantly to modelling the behaviour of the vessels in relations to their surroundings. This is just one example that confirms the growing up of the cloud computing usage for maritime applications too. Besides these applications there are also a continuous and fast evolution of the IT services, which more often than not means data centre scale-ups with consequent improve of power consumptions. This paper is a case study based on real world data assessing a multi-objective energy consumption analysis. It is based on the comparison between the traditional air conditioning structures known as Heating, Ventilation and Air Conditioning (HVAC) and the Free Cooling Technique (FCT) in order to reduce the data centre power consumption keeping the same number of computational calculations performed.

Maritime navigation is an important mode of transportation in the country. With the development of the country and the world, there will inevitably be higher requirements for the safe transportation of ships in the future. Therefore, intelligent ships have become the latest research direction in ship design. And with the gradual development and improvement of big data and artificial intelligence technology in the industrial field, smart ships are an inevitable trend in the development of the shipbuilding industry. Smart ships need to maintain the stability of the ship to ensure the safety of the ship when operating at sea. Therefore, the research on the autonomous stowage of ballast water for smart ships in the future is very important. This paper analyzes the development background of intelligent ships, introduces the ship optimization model and optimization design algorithm, and speculates the future development direction of intelligent ships.

전산유체역학을 사용하는 일반적인 선박의 저항성능 평가는 많은 시간과 비용이 필요하며, 이를 줄이기 위한 다양한 방법이 연구되고 있다. 선박의 주요 치수나 단면을 이용하는 기존의 방법들은 선형에 크게 좌우되는 저항성능을 추정하는데 한계가 있다. 본 논 문에서는 선형 격자의 기하학적 정보를 입력으로 선체 표면의 저항성능을 빠르게 추정할 수 있는 심층신경망 모델을 제안한다. Perceiver IO 기반의 제안하는 심층신경망 모델은 시간 단계별로 계산이 필요한 전산유체역학 기법과 달리 바로 저항성능 추정이 가능하며, 저속비 대선의 일종인 50K 탱커 선박을 대상으로 한 데이터집합에서 평균 1% 미만의 오차로 저항성능을 추정하는 결과를 보인다.

본 논문에서는 AI 기반 설계 탐색 기법을 활용하여 선박의 주요 치수 최적화를 수행하였다. 설계 탐색 기법은 최적화 프로그램 HEEDS의 SHERPA 알고리즘을 사용하였다. 유동 해석은 상용 CFD 코드인 STAR-CCM+를 사용하였고, 주요 치수 변환은 전처리 과정에서 JAVA Script와 Python을 사용하여 선박의 치수가 자동으로 변환되도록 설정하였다. 대상 선박은 소형 쌍동선형으로 주요 치수 최적화는 한쪽 선형의 길이, 폭, 흘수 그리고 단동선형 간의 간격에 대하여 수행되었다. 최적화 알고리즘에 사용된 목적함수는 총저항이며, 내부 의 장 시스템의 크기 등을 고려한 배수 체적의 범위를 제한조건으로 선정하였다. 그 결과 최적 선형의 주요 치수는 기존 선형 대비 ±5% 내 에서 변화가 있었고 총저항은 약 11% 개선된 결과를 보였다. 본 연구를 통해 선박의 형상을 직접 변경하지 않더라도 주요 치수 최적화를 통해 선박의 저항 성능이 향상됨을 확인하였고, 다양한 선박의 주요 치수 최적화를 통한 성능 향상에 활용이 될 것으로 기대한다.

선박은 화물 운송의 효율을 증대시키기 위해 대형화되는 추세이다. 선박 대형화는 선박 작업자의 이동시간 증가, 업무 강도 증가 및 작업 효율 저하 등으로 이어진다. 작업 업무 강도 증가 등의 문제는 젊은 세대의 고강도 노동 기피 현상과 맞물러 젊은 세대의 노동력 유 입을 감소시키고 있다. 또한 급속한 인구 노령화도 젊은 세대의 노동력 유입 감소와 복합적으로 작용하면서 해양산업 분야의 인력 부족 문 제는 극심해지는 추세이다. 해양산업 분야는 인력 부족 문제를 극복하기 위해 지능형 생산설계 플랫폼, 스마트 생산 운영관리 시스템 등의 기술을 도입하고 있으며, 스마트 자율물류 시스템도 이러한 기술 중의 하나이다. 스마트 자율물류 시스템은 각종 물품들을 지능형 이동로봇 을 활용하여 전달하는 기술로서 라이다, 카메라 등의 센서를 활용해 로봇 스스로 주행이 가능하도록 하는 것이다. 이에 본 논문에서는 이동 로봇이 선박 갑판의 통행로를 감지하여 stop sign이 있는 곳까지 자율적으로 주행할 수 있는지를 확인하였다. 자율주행은 Nvidia의 End-to-end learning을 통해 학습한 데이터를 기반으로, 이동로봇에 장착된 카메라를 통해 선박 갑판의 통행로를 감지하여 수행하였다. 이동로봇의 정지 는 SSD MobileNetV2를 이용하여 stop sign을 확인하여 수행하였다. 실험은 약 70m 거리의 선박 갑판 통행로를 이동로봇이 이탈 없이 주행 후 stop sign을 확인하여 정지하는지를 5회 반복 실험하였으며, 실험 결과 경로이탈 없이 주행하는 결과를 얻을 수 있었다. 이 결과를 적용한 스 마트 자율물류 시스템이 산업현장에 적용된다면 작업자가 작업 시 안정성, 노동력 감소, 작업 효율이 향상될 것으로 사료된다.

선택적 촉매 환원법(SCR)은 질소산화물(NOx)을 저감하는 매우 효율적인 방법으로 알려져 있으며 발생된 질소산화물(NOx)을 질 소(N2)와 수증기(H2O)로 환원시키는데 촉매 작용을 한다. 질소산화물(NOx) 저감 성능을 결정하는 요소 중 하나인 촉매는 셀 밀도가 증가하 면 촉매효율이 증가하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 실습선 세계로호에 설치되어 있는 발전 기관의 배기가스 조건을 모사한 실 험장치를 통하여 100CPSI(60Cell)촉매의 부하에 따른 질소산화물(NOx) 저감 성능을 확인하고 세계로호에 설치되어 있는 25.8CPSI(30Cell) 촉 매의 기존 연구 자료와의 비교를 통해, 셀 밀도가 질소산화물(NOx)의 저감에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 실험용 촉매는 셀 밀도만 변화를 주었고 형태는 벌집형(honeycomb), 조성물질은 V2O5-WO3-TiO2를 동일하게 사용하여 제작하였다. 실험결과 100CPSI(60Cell) 촉매의 질소산화물(NOx) 농도 저감율은 평균적으로 88.5%이며 IMO specific NOx 배출량은 0.99g/kwh로 IMO Tier III NOx 배출기준을 만족하였다. 25.8CPSI(30Cell) 촉매의 경우, 질소산화물(NOx) 농도 저감율은 78%, IMO specific NOx 배출량은 2.00g/kwh 이었다 두 촉매의 NOx 농도 저감 율과 IMO specific NOx 배출량을 비교하였을 때, 100CPSI(60Cell)촉매가 25.8CPSI(30Cell) 촉매보다, NOx 농도 저감율은 10.5% 높고 IMO specific NOx 배출량은 약 2배 적은 것을 확인하였다. 따라서 촉매의 셀 밀도를 높임으로써 효율적인 탈질효과를 기대할 수 있으며 향후 실선 테스트를 통하여 검증한다면 촉매의 부피 저감을 통한 제작 비용을 줄이고 협소한 선박 기관실을 효율적으로 사용하기 위한 실용적 인 자료로서 기대된다.

신안군 해역의 섬을 통한 관광사업이 활발해지면서 도서 간을 연결하는 해상교량은 현재까지 총 13개가 완공되었다. 그러나 통항로에 설치된 해상교량은 선박통항에 있어 위험성을 주며, 특히 섬과 섬을 연결하는 연도교의 경우 수로의 폭이 매우 좁아 그 위험도 는 더욱 높다. 본 연구는 신안군 해역의 연도교에 대한 해상교통조사를 토대로 교각과 선박의 충돌위험도를 항만수로의 위험도 평가 모 델인 IWRAP(IALA Waterway Risk Assessment Program)을 활용하여 평가하였다. 그 결과 신안1교가 충돌확률이 가장 높은 것으로 분석되었으 며, 통항선박의 대부분은 연안 여객선으로 나타났다. 또한, 신안1교는 대상해역의 교각 중 가장 충돌사고가 많이 발생한 곳으로 본 연구 에서는 그 원인을 분석하고자 하였다. 신안1교 해역환경의 위성사진을 영상처리기법으로 분석한 결과 해도에는 볼 수 없는 장애물이 교 량 근처에 존재하는 것을 확인할 수 있었다. 이로 인해 장애물을 피해 교량의 통항유도방식인 양방향 통항과 달리 한 방향으로 통항이 집 중되는 것을 알 수 있었다. 본 연구의 영상처리기법을 활용한 위험원인 분석방법은 향후 연도교의 위험요인 분석을 하는데 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

선박의 운항이 유인(有人)으로부터 무인(無人)상태로 변화함에 관한 새로운 기술의 등장은, 사람의 탑승을 전제로 하여 마련되었던 전통적인 법적 패러다 임의 근본적인 변화를 가져오게 될 것이다. 본 논문은 자율운항 선박의 AI 및 사이버보안과 같은 신기술이 영국 법제하에서 책임 및 해상보험에 어떠한 영향 을 미칠지에 특히 관심을 기울이고자 하였다. 자율운항선박의 개념에 관하여 간단히 소개를 한 뒤, 영국 법과 법원이 자율주행차량 및 자율운항기체에 관해 어떠한 입장을 가지고 있는지와 자율주행차량의 보험제도 등을 다루기 위해 새 로이 입법된 영국 Automated and Electric Vehicles Act 2018을 소개한다. 영국법제하에서의 AI 책임 문제에 관하여서는 AI의 법적 지위에 기반하여, 패러다 임 시프트가 일어나는 동안의 현실과 법제의 괴리를 해소하기 위한 제안을 하 고자 노력하였다. 마지막으로, 해상보험 관련법의 해석 관련, AI 및 사이버보안 등은 자율운항선박 감항성의 요인으로서 묵시적 보증의 요소가 될 수 있으며 나아가 예측가능하지 않은 수준의 사이버보안 문제 등도 부보가능한 위험으로 해석하여야 함을 밝히고자 하였다. 다시 말해, 본 논문의 목적은 신기술이 영국 법제하에서 자율운항선박 관련 영향을 미칠 수 있는 분야를 개괄적으로 제시하 고 그에 관하여 발생할 수 있는 법적 문제를 포괄적으로 정리하는 데에 있다고 하겠다.

오랫동안 화석 연료를 사용해온 해운업계는 국제해사기구(International Maritime Organization, 이하 ‘IMO’) 주도하에 선박으로부터 발생하는 대기오염 물질을 줄이기 위해 다양한 노력을 해오고 있다. 2020년 1월부터 국제 항해에 종사하는 모든 선박은 황함유량 0.5% 이하인 연료유를 사용하여야 한다. 이 국제적인 규제의 준수를 위해 선박들은 황산화물 저감장치 설치, 또는 저유황유 를 사용하거나 LNG 연료 추진선으로의 전환이 필요하며, 그중 LNG가 새로운 친환경 선박 연료로 주목받고 있다. LNG 연료는 황산화물뿐만 아니라 질소산 화물 및 온실가스 배출를 감축시킬 수 있어 현재 강화된 대기환경규제를 충족 할 수 있는 가장 상용화된 선박 연료로 평가받고 있다. 이러한 친환경 LNG 연 료의 공급 시장을 활성화하기 위해서는 선박의 운항항로를 고려한 벙커링 인프 라 구축이 무엇보다 중요 하나 이에 못지않게 공급되는 연료의 품질 또한 중요 한 요소이다. 이 연구에서는 현행의 선박 연료유 품질관리에 대한 국제표준, 국제해사협 약 및 국내법 등을 살펴보고, 이러한 규정들이 경년변화로 대표되는 LNG 연 료의 특성을 고려하여 품질을 적절하게 관리하고, 부적합한 품질의 LNG 연료 사용에 기인한 해양오염의 발생 방지를 위해 적합한가를 고찰한다. 이를 통해 LNG 연료 품질관리의 중요성을 인식하고, 메탄가에 대한 정보를 포함하고 있 는 LNG 연료 공급서 및 연료 견본 관리, 물질안전보건자료 제공 등을 포함하 는 LNG 연료 품질관리에 관한 입법론적 개선을 제안하고자 한다.

선박 간 충돌사고의 원인 분석에서는 해당 사고에 적용되는 항법에 따라 책 임관계가 달라질 수 있으며, 이는 해당 사고와 관련한 민사나 형사소송에까지 영향을 미치게 된다. 따라서 선박충돌사고에 있어 항법 적용의 기본적인 원칙 은 중요하다. 현재 우리 해양안전심판원에서는 양 선박이 상당한 시간과 여유를 가지고 접근하여, “항행 중인 한 선박의 입장에서 상대 선박이 어떤 동작을 취하고 있 는지 파악하고 다음에 어떤 동작을 취할 것인지 예상할 수 있을 정도로 상당기간 침로 및 속력을 유지한 상태”에 한하여 항법규정에 명시되어 있는 일반적 인 항법을 적용하고 있다. 이러한 조건에 맞지 아니하여 일반적인 항법을 적용 하는 것이 적절하지 아니한 경우 선원의 상무 규정이 적용되고 있다. 한편, 사고 수역이 무역항의 수상구역 등인 경우 ｢선박의 입항 및 출항 등에 관한 법률(이하 “선박입출항법”이라 한다)｣의 항법규정이 우선 적용되며, ｢선박 입출항법｣에서 따로 정하지 않는 부분은 ｢해사안전법｣상의 항법규정을 적용하 게 된다. 무역항의 수상구역 등을 제외한 우리 영해와 이와 접속한 수역에서는 ｢해사안전법｣상의 항법규정이 적용될 것이며, 이 법률에 명시적 규정이 없는 경우에는 선원의 상무 규정이 적용될 것이다. 항법의 적용에 있어 항법 적용의 시점(始點) 문제는 중요하다. 항법 적용의 시점은 어느 지점에서 충돌의 위험성이 존재하기 시작하였는지에 대한 판단을 기준으로 하여, 최근접점까지 도달하기 15분전이 되는 지점 및 양 선박 간의 거 리가 3마일 이내가 된 지점을 함께 고려하여 결정하여야 할 것이다. 양 선박 간의 항법변경에 대한 합의는 양측이 시간적 여유를 두고 충분히 항 법변경을 약속한 상태에서만 인정할 수 있을 것이고, 이러한 합의의 효과는 ｢ 선박입출항법｣과 ｢해사안전법｣에 명시된 항법에 우선한다.