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Journal of Korean Navigation and Port Reserch KCI 등재 한국항해항만학회지

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권호

Vol.33 No.6 (2009년 8월) 13

1.
2009.08 서비스 종료(열람 제한)
1년 전까지만 해도 조선시황은 한없는 호항을 누릴 것으로 보였다. 그러나 2008년 후반에 찾아든 글로벌 경제의 불황은 바로 해운시장을 뒤흔들었고 그 여파는 바로 조선 사장에도 한없는 추락을 가져오고 있다. 저자들은 이러한 사태를 예견하여 이미 드라이 도크의 건조에 신중을 기할 것을 주장한 바 있다. 여기에 비하여 Floating Dock는 건조 비용도 덜 들고, 건조 기간도 짧고, 이동성마저 갖추고 있기 때문에 훨씬 더 유연한 도크 건설 방법이 될 수 있다. 그러나 Floating Dock는 대형의 블록을 탑재할 때 갑작스런 중량의 이동으로 인한 중심의 큰 변화로 안정성이 크게 위협 받게 된다. 따라서 안전하게 블록을 탑재하기 위하여서는 아주 고도의 정밀한 발라스트 작업이 수행되어야 한다. 본 연구에서는 육상에서 만들어진 거대 블록을 플로팅도크에 밀어 넣는 Skid Launching System을 위한 플로팅도크 제어 시스템을 완성하여 안정적인 SLS를 구현하고자 한다. 이를 위하여 저자들은 우선 가상의 진수 절차를 만들어 모의 조정하는 시뮬레이터를 개발(Kim et al. 2008)한 바 있다. 본 논문에서는 이시뮬레이션을 바탕으로 실시간 모니터링하면서 실시간 제어하는 시스템을 만들고 실제 진수에 적용하고자 한다.
2.
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일반적으로 해양 시설물은 대부분 태양광 기반의 발전 시스템으로 구성된다. 태양광 발전 시스템은 날씨의 광량에 따라 변화한다. 태양광 발전 시스템은 흐린 날과 비오는 날에 전력 생산량이 감소한다. 태양광 발전량이 부족해지면 해양 시설물에 전력 부족이 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 논문은 태양광과 파력 시스템을 복합한 하이브리드 발전 제어 시스템을 제안한다. 파력 발전 시스템은 웰스 터빈과 영구자석 발전기로 구성되어 있다. 제안하는 시스템을 특별한 지역에 설치하고 태양광 발전 전력과 파력 발전 전력을 측정하였다. 실험결과 태양광 전력은 파력에 비하여 안정적인 전원이다. 그러나 파력은 태양이 없는 동안에도 전력을 공급할 수 있다. 제안하는 하이브리드 시스템의 전력 특성이 태양광 시스템에 비하여 높은 안정성을 갖는 것을 알 수 있다.
3.
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본 연구에서는 수중청소로봇의 추종 성능과 통합 제어시스템 성능을 가시적으로 예측할 수 있는 3차원 시뮬레이터를 개발하였다. 수중청소로봇의 동역학적 해석을 기반으로, 시뮬레이터에는 실제 개발 중인 3차원형상의 수중청소로봇을 적용하고 로봇의 위치와 속도 등을 나타내는 창을 표시하였다. 또한 조이스틱을 사용하는 입력 및 제어 장치를 직접 제작하여 시리얼 통신을 통하여 시뮬레이터의 입력 및 제어에 사용하였다. 그리고 통합 항법 제어시스템을 설계하고, PI 기반의 퍼지 제어기를 포함하는 way-point tracking 시뮬레이션을 통하여 성능을 검증하였다.
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본 논문에서는 DGNSS의 현대화에 대비하고 국제적으로 논의되고 있는 소프트웨어 기반 RSIM 시스템의 기능구현을 위하여, 해양용 DGPS 기준국의 무결성 감시 기능을 설계한다. 무결성 감시국(IM)의 핵심 기능은 기준국 시스템 이상에 따른 알람정보의 생성과 피드백 메시지를 기준국(RS)으로 전송하는 것이다. 이러한 무결성 감시 기능의 설계 및 실험적 차원의 성능 검증을 위하여, 먼저 소프트웨어 RSIM의 아키텍처에 대해 살펴보고, 다음으로 RTCM SC-104 RSIM의 해양용 DGPS 기준국 무결성 감시를 위한 성능 표준에 대하여 분석한다. 그리고 성능표준에 기반한 무결성 감시국 기능을 설계하고, 무결성 정보 생성 및 처리과정을 제시한다. 마지막으로 GNSS 시뮬레이터를 이용한 실험을 통해 무결성 감시국 기능의 성능분석 결과를 제시하고 시스템 구현을 위한 향후 연구방향에 대해 논의한다.
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컨테이너 터미널의 경쟁력을 높이기 위해서는 터미널 생산성 향상이 중요한 요소라고 할 수 있다. 이러한 생산성에 영향을 줄 수 있는 요인은 다양하다. 그 중 야드이송장비의 경우, 특정 선석크레인(QC, Quay Crane)에 야드트랙터(YT, Yard Tractor)가 고정 할당되는 방식에서 타수 QC들의 작업을 처리하는 풀링 방식으로 전환하여 YT의 생산성을 올리고 있다. 현재 국내 터미널에서도 YT 풀링을 도입하고 있는 실정이다. 하지만 아직 적절한 풀링 범위 및 효과적인 YT 할당 계획에 대한 노력은 부족한 실정이다. 본 논문에서는 YT 풀링 운영을 더 효율적으로 할 수 있도록 YT 풀링이 담당할 작업범위 결정에 미치는 요인의 도출과 상황에 따른 YT의 작업할당 모형에 대해서 제시하였다.
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우리나라는 수출에 크게 의존하는 경제 구조를 가지고 있기 때문에 수출화물의 운송수단인 해상 및 항공운송의 중요성이 매우 크다. 따라서 지속적이고 안정적인 수출을 위해서는 해상 및 항송이 서로 보완적이고 독립적인 고유의 시장 특성을 가지고 발전될 필요가 있다. 이러한 측면에서 본 논문은 부산지역의 해상 및 항공운송 수단으로 운송되는 LCL(less than container load) 화물의 특성을 단위당 가격, 운임 부담력, 운임 구조 등의 측면에서 분석하고 시장 육성을 위한 시사점을 도출하는 것을 주목적으로 한다. 이를 위하여 500여건의 선하증권(B/L)을 분석하고 해상 및 항공운송 시장의 뚜렷한 차이와 각 운송시장 발전을 위한 운임 책정 방안을 제시하였다.
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최근 들어서 부산항의 환적화물 처리량이 크게 감소하는 등 국내 항만 물동량이 예측치를 크게 밑돌고 있다. 이에 따라 과거 급증했던 환적화물 처리를 위해 계획된 국내 항만개발계획의 대폭적인 수정이 불가피한 상황이며, 항만 물동량 유치가 그 어느 때 보다도 중요한 실정이다. 이러한 상황에서 본 연구는 중국과 더불어 국내 항만의 2대 환적시장인 일본을 대상으로 일본 수출입 화물을 부산항에서 환적 처리하는 경우 물류비 절감효과를 파악하는 것을 목적으로 하였다. 이를 위해 일본 서안지역 항만 화물운송 패턴을 3가지 시나리오로 구분하여 물류비를 비교 분석하여 부산항을 이용할 경유 예상되는 물류비 절감효과와 화물유치를 위한 시사점을 제시하였다.
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최근 국제교역량의 증가에 따라 해상 교통량이 증가하고 있다. 해상 교통량의 증가는 해상사고의 위험을 증가시키는 주된 원인이 되고 있다. 특히, 입출항이 빈번한 연안에서의 사고율이 높은 실정이다. 선박과 육상에 연안에서의 해양안전정보는 이러한 사고를 방지하는데 필수적이다. AIS AtoN은 국제항로표지기술협회의 기능적 권고안 및 국제전기통신연합의 기술적 표준안에 의해 운영되는 항행안전지원용 장비이다. 본 논문에서는 연안에서의 해양안전정보의 신뢰도를 높이기 위해, 기존 AIS AtoN의 표지의 안전과 설정관련 메시지에 사용자정의 명세를 확장해 보았다. 표지기본 메시지21, 상태보고 메시지6 그리고 안전관리 메시지12 와 메시지14에 사용자 정의형 포맷을 설계하고 구현했다.
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컨테이너터미널에서 사용되는 컨테이너 크레인은 컨테이너 선박의 컨테이너를 양적하하는 주요 장비이다. 크레인이 고장이 나면, 컨테이너터미널의 생산성을 감소시킬 것이다. 본 논문은 컨테이너 크레인에 대한 예방정비 일정을 다룬다. 컨테이너 크레인은 많은 부품으로 구성되고 3개의 모델을 사용하여 컨테이너 크레인의 구조를 분석한다. 그리고 최적의 예방정비 일정을 결정하기 위하여 유전자 알고리즘을 적용하고 시뮬레이션 시스템을 통해서 제안된 방법의 성능을 평가한다. 마지막으로 작업일정에 기초하여 산업체에서 발견된 예방정비 일정을 조정하는 방법을 설명한다.
10.
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대양 항행하는 거의 모든 선박에서 항해사를 지원하기 위해 선박의 회두각 유지 및 변침을 목적으로 사용되는 일반적인 자동조타기는 대부분 PID형 제어기가 장착되어 있다. 선박 자동조타기의 제어기 계수는 운항 경제성 관점에서 선박의 추진 에너지 손실량(연료소비량)으로써 평가해야 한다. 본 논문에서는 선박 자동조타기의 정량적인 평가함수를 바탕으로 추진 에너지 손실량이 최소가 되도록 자동조타기의 제어이득을 구하고자 한다. 이 때 제약조건, 즉 설계사양을 고려한 RCGA를 이용하여 제어이득의 탐색을 실시하고, 시뮬레이션을 통해 제안한 방법을 검증한다.
11.
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본 논문은 재정돈 계획의 최적화를 위해 협력적 공진화 알고리즘을 이용하는 방법을 제안한다. 재정돈이란 컨테이너 터미널에서 적하 작업시 발생하는 지연을 줄이기 위해 선박에 적하될 컨테이너의 위치를 변경하는 작업이다. 재정돈 계획 수립을 위해서는 적하 시 작업 효율이 최대가 되고 재정돈 시간이 최소가 되도록 컨테이너가 재정돈 후 배치될 장치형태와 재정돈 시 컨테이너를 옮길 순서를 결정해야한다. 협력적 공진화 알고리즘은 주어진 문제가 세부 문제들로 분할 가능할 때 분할된 세부 문제들을 동시에 탐색하여 문제를 효율적으로 해결하는 방법이다. 이에 본 논문에서는 재정돈 계획 문제를 장치형태 결정 문제와 이동 우선순위 결정 문제로 분할하고 협력적 공진화 알고리즘을 적용하여 재정돈 계획을 최적화하였다. 실험결과 문제를 분할한 협력적 공진화 알고리즘이 문제를 분할하지 않는 접근 방법에 비해 더욱 효과적으로 재정돈하는 계획을 수립함을 확인할 수 있었다.
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저해상도 3D 해저 디지털 지형 모형(Digital terrain model: DTM)의 이미지를 컴퓨터 화면에 확대 표시할 때 데이터가 없는 픽셀은 인위적으로 보간해서 표시할 수밖에 없다. 따라서 본 연구에서는 기존의 선형 보간법의 문제점을 개선하기 위해 저해상도 DTM으로부터 지형정보를 추출하고 이로부터 보간하는 방법을 다룬다. 이를 위해 DTM을 다수의 패치로 분할하고 프랙탈 이론(Fractal theory)를 이용하여 프랙탈 차원을 추정하고, 추정 정보와 원래의 데이터를 근간으로 패치 지형을 Midpoint Displacement법으로 보간하고, 보간된 이미지의 국부적인 기복을 완화해 자연스런 해저지형을 만들기 위해 미디언 필터(Median filter)를 이용한다. 가상의 프랙탈 지형 맵을 이용하여 제안된 알고리즘의 그 유효성을 검정한다.
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본 논문은 Newton-Rhapson법으로 조류계산을 하여 해양도시내 분산전원의 최적 설치점에 대해 연구하였다. 도시 내에 분산전원을 설치할 경우 대규모 발전소나 송전설비를 추가 건설하지 않고도 효율적으로 필요한 전력을 공급할 수 있는 장점이 있다. 따라서 전 세계적으로 분산전원은 도시 에너지원으로 주목받고 있다. 그러나 도시 내의 전원 설치지점 변경에 따른 전력손실 평가에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 분산전원이 주변의 선로에 미치는 전력손실을 최소화 할 수 있도록, 분산전원의 최적 설치지점을 선정하는 방안을 제안한다.