선박은 충돌방지를 위해 해상충돌예방규칙에 의해 운항한다. 하지만 다수의 선박이 동시에 운항하는 특수상황 시에는 해상충 돌예방규칙을 적용하기 곤란하며 이때는 운항자의 개인능력에 의한다. 이러한 경우 해상교통관제를 통한 교통상황 관리가 필요하다. 이에 전 세계적으로 VTS(Vessel Traffic Services)를 통해 해상교통이 관리되고 있으며 운용 방법은 관제요원이 VTS 시스템을 이용하여 위험상황을 판단하고 통신시설을 이용하여 선박들에게 안전운항을 권고한다. 이 연구에서는 기존 방법에 AI(Artificial Intelligence) 기법을 추가하여 운항자의 관점에서 위험상황을 판단하는 방법에 대해 고찰한다. 또한, 관제 효율성 증대를 위해 AR(Augmented Reality)기법을 추가한 해상교통안전모니터링 시스템에 대해 설명한다. 이 시스템은 위험상황 및 위험 우선순위 예측이 정량적으로 가능하여 복잡한 교통상황시 실제 운항자가 충돌회피하는 방법과 동일한 순차적 위험상황 해소가 가능하다. 특히, 위험상황을 관제요원의 관점뿐만 아니라 각 선박의 운항자의 관점에서 분석할 수 있어 기존의 방법보다 실제적이다. 또한, 분석결과를 통해 정량적인 위험수역 파악이 가능하여 충돌회피를 위한 권고항로 지원이 가능하다. 결과적으로 이 시스템은 해상교통상황이 복잡한 해역에서의 선박간 충돌방지에 도움이 될 것이다. 특히, 해양분야 제4차 산업혁명에 주요한 분야를 차지하는 자율운항선박에 충돌방지 기능으로 사용될 수 있을 것이다.

선박은 해양사고 발생 시 최악의 경우 퇴선을 해야 하나 특성상 협소하고 복잡하며 해상에서 운항하므로 퇴선이 쉽지 않다. 특히, 여객선의 경우 해상에서의 안전훈련을 이수하지 않은 불특정 다수의 승객들로 인해 더욱 퇴선이 어려운 상황이 된다. 이런 경우 승무원들의 피난 유도가 상당히 중요한 역할을 하게 된다. 그리고 구조자가 사고 선박에 진입하여 구조 활동을 하는 경우 어느 구역으로 진입해야 가장 효과적인지에 대한 검토가 필요하다. 일반적으로 승무원 및 구조자는 최단경로를 택하여 이동하는 것이 일반적이나 최단 경로에 사고 상황 등이 발생했을 경우 제2의 최적 경로 선택이 필요하다. 이러한 상황을 해결하기 위해 이 연구에서는 머신러닝(Machine learning)의 기법 중에 하나인 강화학습(Reinforcement Learning)의 Q-Learning 이용하여 퇴선 경로를 산출하고자 한다. 강화학습은 인공지능(Artificial Intelligence)의 가장 핵심적인 기능으로 현재 여러 분야에 사용되고 있다. 현재까지 개발된 대부분의 피난분석 프로그램은 최단경로를 탐색하는 기법을 사용하고 있다. 이 연구에서는 최단경로가 아닌 최적경로를 분석하기 위해 머신러닝의 강화학습 기법을 이용하였다. 향후 AI기법인 머신러닝은 자율운항선박의 최적항로 선정 및 위험요소 회피 등 다양한 해양관련 산업에 적용 가능할 것이다.

이 연구는 운항자가 항해 중 위험을 느끼는 고정 및 이동 물표에 대한 해상교통위험성평가에 대한 것이다. 이를 위해 선박 길이와 속력, 선박조종성능이 고려된 동적선박영역을 기초로 한 충돌위험평가식을 구하였다. 특히, 동적선박영역과 충돌위험평가식을 하이브리드 결합하여 자선의 크기, 속력 등의 영향을 정량적으로 지표화한 항해위험성평가모델을 검토 및 개선하고자 한 것이다. 기존 항해위험성평가 모델에 적용이 부족한 속장비(speed length ratio) 즉, 선박의 길이와 속력에 대한 비가 고려된 새로운 형태의 해상교통위험성평가 모델을 제안하고자 한다. 그 결과 무차원 속력 즉, 속장비가 클수록 CJ 값이 크며, CJ 값은 속장비에 의해 잘 표현되고 있다. 또한, 속장비가 크면 속장비가 작은 경우보다, 보다 먼 거리에서부터 [주의], [경계], [위험] 또는 [매우위험]상태에 도달한다. 이 연구의 결과는 위험항로 회피 또는 최적항로 구축, 방파제폭이나 교량경간 등을 포함한 항로나 항만개발, 연안항해용 안전해도 개발 및 향후 자율운항선박과 같은 스마트선박의 운항 중 충돌방지와 최적항로 선정에 자료로 사용될 수 있을 것이다.

In this study, it was simulated and analyzed the evacuation safety to identify the cadets’ evacuation time by using maritimeEXODUS which is applied IMO MSC.1/Circ.1238 theory as well as the trim and heel which are the major factor of reducing the ship evacuation speed. In addition, this study carried out a simulation through the special program for fire analysis - FDS (Fire Dynamics Simulator) in order to find the effective evacuation time, i.e. life survival time. Particularly, this study did comparative analysis of the influence on the survival of cadets based on the collected simulation data by fire size and sort. As a result of the analysis, It was analyzed the Evacuation Allowable Limit Temperature 60°C and resulted that there is no influence in evacuation by temperature. As a result of the analysis on visibility evacuation limit 5 m, it was found that the only one evacuation rallying point could not meet the evacuation safety. However, it derived the perfect evacuation safety under the condition of two rallying points available on wood fire. In case of Kerosene, it was satisfied the evacuation safety if the heeling was under 10°. Moreover, it could not meet the evacuation safety by evacuating through upper deck although there were two evacuation rallying points. When it was set by the lifeboat descending maximum angle-20°heel and 10°trim which was described in SOLAS regulation, it was simulated that the wood fire having two evacuation rallying points in the center of the ship satisfied the evacuation safety.

선원들은 선박의 충돌, 침몰, 좌초 및 화재 등의 여러 가지 원인으로 긴급 피난을 감행해야 하는 경우가 많이 발생한다. 이러한 사고 발생 시 인명 생존율을 높이기 위해서는 피난시간 단축이 아주 중요한 요소이나 선박의 좁고 복잡한 구조는 신속한 피난에 장애 요소가 되고 있다. 또한, 선박은 해상에서 운항하는 특성으로 좋지 않은 바다 상태에서는 행동의 제약이 발생한다. 이 연구에서는 선원들의 피난시간을 증가 시킬 수 있는 요인을 확인하기 위해 현재 승선중인 선원들을 대상으로 다양한 실험을 실시하고 그 데이터를 정리하였다. 실험 시나리오는 선원들에게 피난 공간 구조를 설명한 후와 하지 않은 후로 구분하였으며 가시거리를 0 m, 3 m, 5 m으로 구분하여 피난 시간을 확인하였다. 그 결과 피난속도는 구조 설명 여부에 따른 영향은 크지 않았으나, 가시거리의 경우 5 m와 0 m 및 3 m는 최대 2.5 ~ 2.6배 차이가 있음을 알 수 있었다. 즉, 피난시간을 감소에 필요한 요인인 가시거리는 5 m 이상 확보가 중요한 요소임이 확인되었다. 향후 선박에 승객 및 선원들의 인명 생존율을 향상시키기 위해서 가시거리 확보를 위한 노력이 필요할 것이다.

우리나라는 세월호 사고 이후 해양안전에 대한 중요성이 증대되고 있다. 특히, 해양관련 종사자들에 국한하지 않고 대국민 해양안전의식 고취를 위해 학교 및 해양관련 단체에서 다양한 교육훈련 및 체험교육이 시행되고 있다. 선원의 안전교육은 SOLAS 규정에 의거 여객선은 10일, 상선은 매월 1회 소화 및 퇴선훈련을 실시하고 있다. 세월호 사고 이후 교육훈련의 효과를 증대시키기 위해 교육 정원을 기존 40명에서 20명으로 줄여 모든 교육생이 실제 교육훈련에 참여할 수 있도록 하고 있다. 현재의 교육훈련 형태는 교재에 의거한 이론교육 실시 후 실제 실습을 행하는 2단계 교육훈련이 실시되고 있다. 하지만 현재 인적, 물적 여건상 교육생들에게 많은 실습시간 부여 및 소수인원으로 구성된 실습교육이 곤란한 상황이나 시뮬레이션 기법이 도입될 경우 실습 전 숙달된 능력으로 실습교육의 빠른 진행으로 많은 실제 실습교육 수행이 가능할 것이다. 이러한 이유로 이 연구에서는 해상안전교육 중 소화훈련의 효율성을 증대시키기 위해 총 3단계로 구분한 교육훈련을 제안하고자 한다. 즉, 이론교육 후 시뮬레이션 기법을 통한 개인별 임무 숙지 및 장비 사용법에 대한 이미지트레이닝교육을 추가하고자 한다. 이러한 시뮬레이션 기법을 사용할 경우 이론교육으로 얻어진 지식을 바탕으로 실제 훈련 전 가상으로 먼저 시행함으로서 실습교육에 빠른 적응이 가능하며 시뮬레이션 특성상 실제 훈련에서는 곤란한 긴급상황 대처훈련 및 다양한 시나리오에 의한 반복훈련이 가능하다. 이렇게 실습 전 숙달된 능력을 바탕으로 실습교육의 진행 속도를 증가시켜 많은 실제 실습교육을 수행할 수 있어 교육훈련 효율성이 증대될 것이다. 실제 교육생 설문조사에 의하면 개인별 실습시간 부족을 지적하였다. 이러한 이유로 가상현실 기법을 이용한 시뮬레이터 개발이 필요하여 이 연구에서는 개발방법에 대해 고찰하였다.

일반 상선과 달리 해양플랜트 시설은 발주자가 직접 고용한 인원과 조선소에서 파견된 시운전 종사자들은 2교대로 해양플랜트공사가 종료될 때까지 혼재되어 승선한다. 그러므로 많은 인원들이 안전하게 거주할 수 있는 별도의 해양플랜트 전용생활부선을 사용하는 것이 일반적이다. 따라서 이 연구에서는 인명 안전의 관점에서 해양플랜트 전용생활부선 거주자의 생존율 향상을 위한 방법을 제시하고자 한다. 이를 위해 해양플랜트 전용생활부선에서 발생할 수 있는 다양한 종류의 사고 중 가장 많이 발생할 것으로 판단되는 화재 사고를 가정하였다. 이를 위해 국내·외 규정에 근거한 화재시뮬레이션 전산 모형을 제작하여 종사자들에 대한 피난 안전성을 분석하였다. 특히, 해양플랜트 전용생활부선에서 화재가 발생할 경우 지속적으로 훈련을 받은 선원들과는 달리 다양한 직종, 인종, 문화를 갖고 있는 인력들의 비정형화된 피난 행위로 인하여 위험성이 높아질 것으로 판단되므로 생존가능시간인 유효 피난시간을 증가시키고, 실제 피난에 소요되는 필요 피난시간을 감소시켜 생존율을 향상시킬 수 있는 구조개선 및 안전설비 설치에 대해 제안하였다.

지구 온난화로 인해 북극해에 얼음이 빠르게 해빙되어 상업적 운항이 진행되고 있다. 극한의 조건에서도 북극해 항로를 개척하는 이유는 기존 항로보다 운항거리 단축되어 경제적으로 이익을 가지고 오기 때문이다. 이에 국제해사기구(IMO)에서는 북극해 항로를 안전하게 운항하기 위해 극지운항선박 안전기준(Polar Code)이 제정하였다. 본 연구에서는 북극해 안전 운항을 위해 항해사가 반드시 알아야 하는 얼음의 종류 및 극지운항선박 안전기준에 대해 설명하였다. 그리고 북극해를 운항하는 통항선의 안전 운항에 대한 이론적 지식을 시뮬레이션을 통해 검증하였다. 그 결과 안전 운항을 위해서 통항선들은 얼음 진입 전 감속을 통해 얼음을 분석하고 얼음을 안전하고 효율적으로 쇄빙하기 위해 직각으로 진입해야 함을 알 수 있었다. 또한, 얼음에 진입 후 항로(lead)운항에 대하여 시뮬레이션을 실시한 결과 변침이 곤란하여 전방의 통항선에 대한 긴급상황 대처 훈련이 필요한 것으로 판단된다. 향후 다양한 조건의 시나리오를 통해 면밀한 분석이 필요할 것으로 본다.

Sometimes, an evacuation should be executed from a ship for many reasons. This study considers on emergency evacuation on fire in a ship, one of the many reasons for evacuation. Due to the characteristic of fire, the most loss of life is known to be caused by suffocation resulted by smoke. To reduce the suffocation by smoke, the time available for evacuation should be improved for the higher survival rate of crews. In this study, crews' survival times and Evacuation time are analyzed quantitatively in during fire in the same sealed space in two different cases of the natural ventilation and the forced ventilation.