제한수역에서는 Bank cushion과 Squat의 작용으로 인하여 선체의 운동특성이 변한다. 실선을 통한 제한수역에서의 조종성능의 측정은 선박의 안전 때문에 어려운 실정이다. 본 연구에서 제한수역에서의 측벽효과와 Squat에 관한 정보를 얻기 위해 수치모델을 이용하여 선박의 운동을 모사하였다. 선박과 안벽의 거리가 좁을수록 선수방위는 많이 변하였다. 선수방위의 최대 변화치는 선폭에 대한 이안거리의 비(D/B)=0.2에서 22.37˚를 나타내었다. Squat는 속력이 빠를수록 흘수가 작을수록 커졌다. Squat의 최대치는 흘수에 대한 수심(H/d)=1.25, 속력 8knot일 때 0.29m였다. 선박의 안전운항을 위하여 제한수역에서는 감속이 가장 중요한 요소인 것으로 나타났다.

선박의 항행안전의 문제가 중요시됨에 따라 선박조종시뮬레이터를 이용한 운항훈련, 안전성 검토 등이 필요성이 중요하게 인식되고 있다. 또한 추진성능을 향상시킬 목적으로 다양한 선종이 출현되고 있고, 이에 따라 선박조종시뮬레이터의 개발에 있어서 선박의 데이터베이스는 필수적이라고 할 수 있다. 따라서 선종에 따른 수학모델을 각각 선박조종시뮬레이터에 적용시킴으로써 다양한 조종 시뮬레이션을 가능하게 할 수 있다. 본 논문에서는 우수한 추진성능을 목적으로 한 2축2타선박을 대상으로 조종운동 수학모델을 정식화하였다. 구체적으로 항만내에서의 저속시 조종운동을 구현할 수 있는 수학모델에 대해서 검토하였으며, 선체·프로펠러·타의 상호간섭에 대해서도 고려하였다. 또한, 수치시뮬레이션을 수행함으로써 2축2타선박의 기본적인 조종성능을 확인하였다.

선박이 제한수로를 운항할 때에는 기존 심수 및 천수 중을 운항하는 선박의 조종특성과 일반적으로 다르기 때문에 선박의 안전한 항해를 위해 달라지는 선박의 조종특성 추정이 중요하다. 본 연구에서는 제한수로를 운항하는 선박의 조종성능을 추정하기 위해 조종운동 방정식과 가상 구속모형시험 시뮬레이션을 통한 유체력 미계수를 이용하여 조종성능을 추정하였다. 조종 수학 모델 중 선체, 프로펠러, 타를 분리하여 유체력을 모델링하는 방식인 모듈형(modular type) 모델에 제한수로의 영향을 고려하는 항을 추가하여 제한수로 중 조종성능을 추정 연구를 수행하였다. 제한수로 중 선체에 작용하는 유체력 미계수를 도출하기 위하여 상용 CFD 프로그램을 이용한 가상 구속모형시험 시뮬레이션을 수행하였다. 최종적으로 제한수로 중 직진 시뮬레이션과 Zig-zag 시뮬레이션을 수행하여 제한수로의 영향이 고려된 조종 시뮬레이션을 수행하였다. 특히 선박의 침로 안정성능을 평가하기 위해 Zig-zag 시험을 수행하는데, 측벽으로 인한 선박 주위의 비대칭 유동이 좌현과 우현에 압력 차이를 발생시켜 선박의 궤적에 큰 영향을 미침을 확인하였다.

This study developed an optimization model, defined as the IPS (Itinerary for Passenger Satisfaction), for a cruise ship to identify an itinerary that maximizes passenger satisfaction. A 0-1 integer programming model was developed to provide an optimal sequence of ports of call, assigning a destination to each day of the cruise. The concepts of the destination access network and the neighborhood of a destination were designed and manipulated to organize the complex network of destinations so that each next destination is selected within a practical overnight sail. The developed model can also be viewed as a reduced variant of the traveling salesperson problem with less constraints. A set of example tests shows that practical scenarios of the IPS with moderate cruise duration can be easily solved with light computation loads. Considering cruise ship passengers usually make their decisions not relying on only one destination but on an itinerary in its entirety, the purpose of this study was to identify itinerary alternatives to attract potential cruise passengers for attaining maximum occupancy level.

한국형 e-Navigation의 내항성 안전 모듈은 운항 중인 선박을 실시간으로 모니터링하고 내항성의 이상 상태를 사전에 경고함으로써 선박의 안정성을 확보하는 선내 원격 모니터링 서비스 중 하나이다. 일반적으로 선박설계를 위한 내항성능은 주어진 조건에서 선체 운동 시뮬레이션을 수행하여 평가하여 왔다. 하지만 운항 중 선박의 내항성능을 실시간으로 평가하기 위해 이러한 시뮬레이션을 실제 운항조건에 맞추어 수행하는 것은 계산시간의 한계로 인해 현실적이지 않다. 본 연구에서는 기계학습 기반의 근사모델을 활용하여 선박의 내항성능 평가 요소들 중 하나인 횡동요 운동특성을 합리적으로 보다 빠르게 예측하는 방법을 소개하고자 한다. 다양한 학습 기법과 데이터의 샘플링 조건을 적용하여, 얻어진 근사모델의 결과와 운동해석 결과의 오차가 거의 1% 내로 일치함을 보였다. 따라서 이러한 방법을 활용하면 선박의 실시간 내항 성능을 평가하는데 효율적으로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

IMO는 선박의 조종성능과 복원성능에 관한 국제적 기준 마련에 노력해 왔다. 이러한 움직임은 해상에서의 선박 안전 향상에 기 여하였으며, 선박 연구자가 수행하는 학술적 연구의 방향에도 영향을 미쳤다. 기존의 수행된 선박 조종성능과 조종성능 연구는 각각 그 분야 에서 독립적으로 수행되어 왔다. 두 분야의 상호 관계에 관한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 논문에서는 선박의 조종성능과 복원성능의 상 호 관계를 정량적으로 규명하고자 기초적인 실험 연구를 수행하였다. 각 두 항목을 나타내는 지표로 복원성능은 GM 변화를 사용 하였고, 선 박의 조종성능은 선회성능을 선택하여 이 두 지표의 상호관계에 관해 정량적인 분석을 시도하였다. 이를 위하여 자유 항주 모형선을 이용한 선회 실험을 실시하고, GM변화에 따른 선회 반경 및 선회 중 발생하는 최대 횡경사 각도의 변화를 분석 하였다. 실험 결과 GM에 따른 선회 반경 감소 및 초기 횡경사 증가의 경향이 서로 다르게 나타났다. 이를 이용하여, GM 감소에 따른 선회반경 및 초기 횡경사 변화 예측을 위한 개략적인 경향 추정식을 제안 하였다. 선박은 운항 중 예상하지 못한 원인으로 갑작스럽게 GM이 감소 할 수 있다. 본 논문에서 얻은 실험 결 과는 GM감소량에 따른 선박의 선회반경 및 조타에 의한 횡경사 각도 변화 크기를 개략적으로 추정하기 위한 기초 자료로 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.

국내 여객선 이용자수는 매년 5% 이상 증가하여 2012년에는 1,453만명이 여객선을 이용하였으며, 동시에 해상재난 건수도 증가하 였다. 재난예방단계에서 선내 승객의 피난가능성을 예측하고 재난상황에 대비한 안전피난 관련 기술을 개발하는 것은 매우 중요한 사안이다. 이에 본 연구는 일반 승객의 피난가능성 예측을 위한 선내 피난모델 개발을 위해 승선생활이 익숙하지 않고 재난대응과 관련된 정규교육을 받지 않은 일반인의 피난경로특성을 파악하였다. 본 83명이 참가한 본 실험에는 33가지 경로선택설문이 제시되었고 응답결과를 분석하면 다 음과 같다. T, U, Y형의 2 분기경로에서 왼쪽 경로보다 오른쪽 경로를 선택하는 비율이 6~18% 높았다. 그러나 경로 상에 보행자 혹은 주행자 가 있으면 보행자 혹은 주행자가 있는 경로를 선택하는 비율이 높아지며, 상대적으로 주행자가 이동하는 경로를 더욱 선호하였다. ‘ㅓ’, ‘ㅏ’형 의 2 분기경로, 3 분기경로에서는 직진경로를 선택하는 비율이 높았다. 이 경우에도 다른 사람을 따르는 경향이 나타났지만 그 보다는 직진경 로를 선택하는 직진성이 더욱 강한 것으로 조사되었다. 또한 분기경로에서 상대적으로 밝은 경로를 선택하는 비율이 높았다. 계단에서는 같은 조건일 때 우측계단, 하향계단, 가까운 계단을 각각 더 선호하는 것으로 조사되었고, 일반 계단에 비해 에스컬레이터와 엘리베이터를 선택하 는 비율은 매우 낮았다.

해운업의 성장과 더불어 국내 선박관리업의 시장도 급격히 확대되어 이제 과거의 인력송출이라는 단순한 업무에서 벗어나 선주재산의 관리라는 측면에서 기업다운 기업으로 성장하도록 새롭게 조명해야 할 단계에 이르게 되었고, 그 대상도 국내를 벗어나 국제시장을 대상으로 글로벌화하지 않으면 안 되는 단계가 되었다. 이 논문에서는 우리나라의 선박관리업의 성장에 지대한 영향을 미친 일본이 선박관리업에서 국제적 수준의 독립선박관리회사를 보유할 수 없었던 이유를 분석해 보고, 일본에 있어서 선박관리업의 쇠퇴과정을 모델링하며, 이러한 일본의 쇠퇴모델을 따르지 않고 발전하기 위한 한국의 발전모델을 제시하고, 제시된 발전모델로 전환하기 위한 방안을 제시한다.

In this paper, a 3m-class free running model ship will be introduced with its manoeuvring performance experiments. The results of turning circle test and zig-zag test will be explained. The developed system are equipped with GPS, main control computer, wireless LAN, IMU (Inertial Measurement Unit), self-propulsion propeller and driving rudder. Its motion can be controlled by RC (Radio Control) and wireless LAN from land based center. Automatic navigation is also available by pre-programmed algorithm. The trajectory of navigation can be acquired by GPS and it provides us with important data for ship's motion control experiments. The results of manoeuvring performance experiment have shown that the developed free running model ship can be used to verify the test of turning circle and zig-zag. For next step, other experimental researches such as ship collision avoidance system and automatic berthing can be considered in the future.

일반적으로 상선에서 해상운송 사고의 주된 원인은 원의 인적과실로 고려되고 있다. 본 논문에서는 선박에 승선 중인 선장, 1항사, 2항사 및 3항사를 포함하는 갑판사관들이 야기할 수 있는 사고 위기를 평가하기 위한 인적과실 모델(HEM)의 구축기법에 관해서 기술했다. 연구범위는 130척의 선박을 관리하는 회사에 소속된 542명의 갑판사관들을 대상으로 했다. 우선, 갑판사관들의 인적 데이터에 대한 통계적 분석과 전문가에 의한 브레인스토밍 과정을 통해서 KEM을 구축하고, 인적과실을 평가하기 위한 인적요소들의 변수 r와 r에 대한 평가등급 EP(r) 및 가중치 α, 갑판사관의 직책별 가중치 β 등을 결정했다. 그리고 선박의 사고기록에 대한 통계분석 결과, 인적과실에 의한 사고원인 비율 γH와 외적과실에 의한 사고원인 비율 γB은 0.517(51.7%)과 0.483(48.3%)로 나타났다. r의 상관계수는 95%(p 〈 0.05) 신뢰구간에서 유의함을 확인하였고, 각 갑판사관의 위기수준 RL의 정규 확률분포 분석으로부터 HEM의 타당성을 검토했다.

최근 해양사고가 날로 증가되고 있으며, 특히, 인적과실로 인한 충돌사고의 비중은 70%에 이르고 있다. 본 연구에서는 실시간 충돌 위험도 표시 시스템을 개발하였는데, 충돌위험도를 사전에 인지함으로써 비상상황에 효과적으로 대처하고, 인적과실로 인한 충돌위험도를 줄이고자 하였다. 충돌위험도 추정을 위해, 선박들 간에 충돌위험도를 평가하는 퍼지알고리즘을 이용한 방법과 항해사가 느끼는 환경스트레스를 이용하여 충돌위험도를 평가하는 방법의 두 가지를 비교 검토하였다. 실시간 충돌위험도 추정 알고리즘을 검증하기 위해 선박운항 시뮬레이터에 설치하고 다양한 시뮬레이션을 수행하였다.

선박의 충돌회피 방법을 제시하는 관점에 있어, 두 선박의 조우각도에 따라 속력이 충분히 고려되어야 할 것이다. 하지만 선박의 충돌회피를 위해 새롭게 연구된 근접상황 선박충돌회피지원 모델의 안전경계영역(Safe-Guard Ring) 설정은 본선과 상대선박의 속력비가 약 1.7이하로 제한되어 있으므로 제한된 범위 이외의 경우에서 충돌 위험이 존재 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 두 선박이 조우하는 각도 및 속력을 고려한 안전경계영역 설정을 연구함으로써 안전한 충돌회피 조종을 위한 선박충돌회피모델을 제시하고자 한다.

In this paper, we propose a new ship scheduling set packing model considering limited risk or variance. The set packing model is used in many applications, such as vehicle routing, crew scheduling, ship scheduling, cutting stock and so on. As long as the ship scheduling is concerned, there exits many unknown external factors such as machine breakdown, climate change and transportation cost fluctuation. However, existing ship scheduling models have not considered those factors apparently. We use a quadratic set packing model to limit the variance of expected cost of ship scheduling problems under stochastic spot rates. Set problems are NP-complete, and additional quadratic constraint makes the problems much harder. We implement Kelley's cutting plane method to replace the hard quadratic constraint by many linear constrains and use branch-and-bound algorithm to get the optimal integral solution. Some meaningful computational results and comments are provided.

본 연구는 근접상황 선박충돌회피지원시스템 개발을 위한 기초연구로써, 근거리 조우상황에서 항해사의 부적절한 조선으로 발생하는 선박충돌사고를 감소시키기 위한 선박충돌회피지원모델을 제시한다. 이 모델은 선박의 다양한 조우상황을 비교하고, 자선의 선회특성을 이용하여 상대선박의 침로, 속도 유지에 대한 충돌회피 가능영역과 방법을 나타냄으로써 근접상황에서도 신속한 피항동작 검토 및 결정을 가능케 하며 효과적인 충돌회피 조선을 지원할 것이다.

항만의 계획 및 개발단계에서 중요한 요소 중 하나는 항로의 설계이다. 항로를 설계할 때 가능한 한 만곡부를 피해야 하지만, 그렇지 못할 경우에는 변침과정에서 추가적으로 발생하는 항과면적의 증가를 고려하여 항로의 폭을 확장하고 항로를 배치하는 것이 선박의 안전한 통항에 필수적이다. 본 연구에서는 가변범퍼영역모델을 이용하여 만곡부의 항로의 폭과 항로의 배치를 결정하는 기법을 다룬다. 모델실험결과 만곡부 중심교각이 30도 미만인 경우 만곡부의 항로의 폭을 직선구간에서의 항로의 폭과 동일하게 설계할 수 있지만, 만곡부 중심교각이 60도인 경우에는 만곡부의 항로의 폭을 대상선박의 길이와 만곡부의 중심교각에 따라 확장해야 할 것으로 분석되었다.

항만의 계획 및 개발단계에서 중요한 요소 중 하나는 항로의 설계이다. 대부분의 경우 수심이 확보되어 있는 수역이라면 항로의 설계의 핵심은 항로의 배치와 항로폭의 결정이 될 것이다. 본 연구에서는 가변범퍼영역모델을 이용하여 항로를 설계하고 평가한다 이 모델은 선박의 주요명세, 선박점용이론, 선박의 속력, 선박지휘자의 조선기술과 경험을 항로설계에 반영할 수 있으며, 특히 선박의 운동 및 조종특성에 영향을 주는 외력을 정확하게 반영할 수 있다. 이를 위해 선박조종자의 선박제어와 외력 등에 의해 생성되는 선박의 동적데이터를 분석하기 위해 전기능선박조종시뮬레이터를 이용하였으며, 항로의 적정성과 안전성을 평가하기 위해 점용도와 점용지수를 정의한다. 개발된 항로설계기법을 울산신항개발계획에 적용하였다. 이 계획에서 항로의 폭은 전장의 1.5배 중심교각 57도인 만곡부의 곡률반경은 전장의 5.0배로 설계하였으며, 항로부근에는 SBM이 위치하고 있다. 모델의 적용결과 항로의 폭과 곡률반경은 적절하지만, 대각도 변침과 항로부근에 위치한 SBM에 의해 선박조선상의 어려움이 야기되는 것으로 분석되었다.

선박운항시스템은 첨단화 되고 있으며, 선박충돌회피시스템에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그럼에도 선박 충돌사고율은 줄어들지 않는 실정이다. 시스템에 의한 충돌회피 조종에도 불구하고 근접거리로 충돌위험이 계속 존재한다면, 충돌위험 결정 및 판단기준에 있어서 단순히 TCPA, DCPA만의 입력변수 사용은 근접상황에서 충돌위험회피에 도움을 주지 못한다. 최근 5년간 국내 선박충돌사고 상대선 초인거리 조사에 의하면 약 45%가 2마일 이하 근거리 초인하는 것으로 분석된다. 이런 요소는 선박조종성능 특성과 행위결정을 위한 시간적 특성의 영향을 많이 받는 근접조우를 유발한다. 따라서 근접상황에서 선박충돌회피동작 결정에 관한 연구는 안전항해의 필수적인 요소라고 할 수 있을 것이다. 본 논문에서는 선박조종성능 특성에 따른 선회조종과 선박의 거동을 분석하여 근접상황에서 신속하고 올바른 층돌회피 조선을 지원할 수 있는 선박충돌회피지원 모델을 제시한다.

지금까지(1988∼2000년) 국내 해양안전심판원에서 재결한 선박충돌사고의 원인분류 통계데이터를 살펴보면 전체 2,290건의 인적과실(Human Error) 중에서 상대선박에 대한 경계의무소홀이 929건으로 약 40.6％나 되는 가장 많은 비중을 차지하고 있는 것으로 파악되고 있다. 선박충돌사고는 좌초사고와 더불어 인적과실로 기인한 수많은 인명피해와 재산피해 및 해양환경오염을 유발하는 심각한 해양사고로서 이에 대한 사고원인을 철저히 분석하고 그 예방대책 마련이 무엇보다 중요한 과제가 되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 선박충돌사고의 인적과실을 분석하기 위한 목적으로 목포해양안전심판원에서 재결한 선박충돌사고(1990∼2002, 65건)에 대하여 상대선 경계의무소홀이나 동정감시 불충분으로 기인하여 발생한 충돌사고를 조사항목별로 분석하고, GEMS 동적모델을 이용하여 선박충돌사고의 인적과실 유형을 체계적으로 분류하였다.

선박의 항행에 의해 발생되는 항주파의 특성은 선박의 속도와 수심 조건에 따라 크게 달라진다. 연안 항로에서 발생된 항주파는 주변 해안으로 전파됨에 따라 항만 내의 정온 수역을 교란하여 정박 중인 소형선박, 수영객 등에 돌발적이고도 심각한 위험을 가져다 줄뿐만 아니가 해안의 침식, 호안의 결괴 등의 피해를 주기도 한다. 지금까지 항주파에 관한 연구의 관심사는 일정 수심 조건에 대해 조파저항이나 조선에 미치는 영향을 분석하는 등 주로 조선공학도의 관점에서 검토가 대상이 되어 왔으며, 가변 수심을 가진 실제 해역에 있어서의 항주파 발생과 전파에 기인한 주변 해역의 영향은 그다지 검토되지 못하였다. 최근 고속선 등의 발달로 인해 천해역에서의 항주파로 인한 인근 해역의 피해가 더욱 우려되고 있는 추세이다. 따라서 실제 수역에서의 항주파의 발달과 그 전파과정은 조사할 필요가 있는 것이다. 본 연구에서는 연안해역의 얕고 복잡한 수로와 다양한 선속 조건에 대한 항주파의 발생 및 전파를 예측하기 위하여 고정 좌표계에서 Boussinesq 방정식을 토대로 항주파 수치예측 모형을 구축하였다. 제안된 모형은 수리모형실험 결과와의 비교를 통하여 검증하였으며, 또한 실제 수로를 토대로 한 가변 수심역에 개발된 모형을 적용하여 수신 변화 고려의 중요성을 확인하였다.

일반적으로 메타센터높이가 작은 선박이나 고속선의 경우에는 조종운동 시 큰 횡동요각을 유발하는 것으로 알려져 있다. 이러한 선박의 조종성능 예측 시에는 조종운동에 횡동요의 영향을 고려해야만 보다 정확한 결과를 얻을 수가 있다 즉, 조종운동을 다루는 전후동요, 좌우동요, 선수동요에 횡동요를 포함시키는 4자유도 운동방정식이 요구된다. 본 연구에서는 지금까지 여러 연구자들에 의해 제안되어 있는 4자유도 조종운동 수학모델을 검토 분석하고, 이들 실험자료를 재정리하여 보다 간결하고 실용적인 새로운 수학모델을 제안한다. 아울러 기존의 복잡한 수학모델과 새로운 수차모델에 의한 조종운동 시뮬레이션을 각각 수행하고 그 결과를 비교 검토하여 본 연구에서 제안한 수학모델의 유용성을 검증한다.