수역에서 항행할 시, 선박운항자는 위험을 회피하기 위해 타와 주기관 사용 등 여러 가지 조종요소를 사용하게 된다. 그 때 어느 정도의 조작량을 사용하는 가에 관해서는 선박운항자 개인의 특성에 따라 그 사용량 및 빈도는 달라지게 된다. 그러나 이러한 조종 요소의 빈번한 사용은 선박운항자에게 일정한 부하를 주게 될 것으로 생각된다. 본 연구에서는 이 부하를 조종부하로 정의하고, 교각이 설치된 직선 항로를 통항하는 시뮬레이터 실험을 통하여 조선 곤란성과의 관계를 접근하고자 하였다. 사용한 변수 항목으로는 우회와 감속과 이러한 조종 행동에 따른 항행시간 연장률 및 조선 곤란성(Environmental Stress) 수치를 이용하였다.

Manta형 무인잠수정(Manta-type Unmanned Undersea Test Vehicle, 이하 MUUTV라 함)은 Naval Undersea Warfare Center의 Manta Test Vehicle의 설계 및 운용 개념을 기초로 하여 제안되었다(손 등, 2006). 본 연구에서는 Feldman(1979)과 손 등(2006)의 6자유도 운동 수학모델을 이용하여 MUUTV의 조종운동 특성에 미치는 유체력미계수의 민감도 해석을 수행하였다. 민감도 해석 기법으로는 Sen(2000)이 제안한 방법을 채택하였다. 본 연구를 통하여 각각의 유체력미계수가 MUUTV의 조종운동 특성에 미치는 영향을 정량적으로 파악할 수 있었으며, 상대적으로 영향을 작게 미치는 유체력미계수가 포함된 항을 제거하여 조종운동 수치 시뮬레이션을 수행하여도 운동 추정이 가능함을 알 수 있었다.

이 논문은 부산항 방파제 진입항로에서 강한 횡조류가 있는 경우 60,000 DWT의 파나막스 선박의 조종에 있어 선속에 따른 영향을 파악하기 위하여 3년 이상의 선장 경력을 가진 76명의 조종자가 선박조종 시뮬레이션을 실시하고 그 결과를 선박의 근접도 계측, 제어도 계측, 조선자의 주관적 계측을 통하여 분석하기로 한다. 조류는 남서 방향, 2노트이고 독립 변수인 선속은 각각 5노트, 10노트로 한다. 시뮬레이션의 분석 결과는 다음과 같다. (1) 부산항 방파제 진입항로에서 선속 5노트인 경우 드리프트 앵글을 10˚ 이상으로 하는 것은 선수가 방파제 입구를 벗어나게 되므로 조종자는 심리적으로 이 각도 이상은 취하지 않는 경향이 있다. (2) 선속 5노트에서의 경우가 선속 10노트보다 주관적 계측치, 선박의 근접도, 제어도가 상대적으로 크게 나타나고 있다. (3) 선박의 제어도 계측 항목을 무차원화하여 이를 단일 지표로 표시하는 방법을 제안하였다.

실습선 한바다호에 설치된 선박 조종성능 계측 시스템을 이용하여 타각, 선회방향, 속력 등 다양한 조건으로 수차례에 걸쳐 선회시험을 실시하였다. 이를 바탕으로 선회권, 조종성 지수, 신침로 거리 등을 산출하여 상호 비교하였고, 그 결과 IMO 조종성 기준(Maneuvering standards)을 잘 만족하고 있음을 확인하였다. 실습선 한바다호는 좌현으로 선회하는 경우 모든 타각에서 선회권이 작게 측정되었고, 타 선박과 비교하여 선회성 지수(K)와 추종성 지수(T)가 상대적으로 크게 나타났다. 따라서 선회과정에서 선회경은 다소 작아질 수 있으나, 전진거리가 길어질 수 있으므로 전방의 위험물 회피에 주의가 요구된다. 또한, 신침로가 30˚~90˚인 경우 신침로거리는 125m~300m로 측정되었다. 이러한 결과는 충돌회피와 항내조선 및 협수도 항해 시 선박을 보다 안전하게 조선하는데 매우 중요한 지표가 될 것으로 판단된다.

최근 국내에서는 원활한 물류 수송과 도로 이용자의 편의를 도모하기 위해 항만 및 주요 항로를 횡단하는 대형 해상교량 건설이 활발하게 추진되고 있다. 그러나 이러한 해상교량건설이 육상 도로시스템의 연장선상에서 경제 원리에 입각하여 추진된다면 이는 해상교통안전 확보에 지장을 초래할 수도 있을 것이다. 이러한 위험요소를 사전에 검증하고 통항안전성 유무를 평가하기 위하여 대표적인 방법으로 선박조종시뮬레이션을 채택하고 있다. 본 연구에서는 국내 전 기능 선박조종시뮬레이터(FMSS)를 보유하고 있는 대표 4개 기관에서 해상교량 건설과 관련하여 수행했던 통항안전성 평가 보고서를 비교 분석하여, 각 기관별 수행 방법에 대한 차이점과 문제점을 도출하고, 향후 시뮬레이션의 수행 및 평가 방법에 대한 표준화 필요성을 제시하고자 한다.

A network-based robot [1] is a robot that explores service servers in the network environment for analyzing sensor data and making decision. Since network-based robot architecture was proposed, it’s possible to reduce costs of robots. We hope robots would be all around at home environment. Therefore, normal users who are not experts need to be able to control those robots by using easy commands. We developed a scripting language, named CCSLR, to help users and developers who control various robots in ubiquitous environment. We focused on how to design the common language for various robots and how to translate a CCSLR script into a sequence of low-level commands of the target robot. In this paper, we propose scripting methods, with three layers. The CCSLR system reads the profile information from the knowledge representation database. Users don’t have to know all about kinematical and mechanical details of a robot. Then again, the CCSLR system will use the profile information to translate the script into separated executable library commands. The CCSLR system manages robot’s changing state every time a robot executes a command.

우리나라의 경우 선박조종시뮬레이션을 이용한 선박 통항의 안전성 평가는 흔히 목표선 분석으로 이뤄지고 있다. 이 논문에서는 목표선 분석만으로 이뤄지는 통항 안전성 평가의 위험성을 경고할 목적으로 하나의 예로서 한국해양수산연수원의 선박조종시뮬레이터를 이용하여 15,000 TEU급 컨테이너 선박이 풍속 26노트 풍향 NW의 바람과 낙조류 2.2노트의 조류에서 광양항 항로를 따라 출항하는 시뮬레이션을 실시하고 그 결과에 대하여 목표선 분석과 연속분석을 실시하였다. 이들을 비교 분석한 결과 광양항 항로 중 굴곡부의 한곳에서는 목표선 분석에 의한 침범확률이 연속 분석에 의한 침범 확률보다 다소 크게 나타나고 있는데 이는 목표선 분석만으로도 통항 안전성 평가하는 것은 위험이 따를 수 있음을 제시하는 사례로 판단된다. 그 외에 이 논문에서는 현행의 연구의 항로중심에서 선박의 중심이 벗어난 값을 이용하지 않고 선측의 끝에서 항로경계까지를 최근접거리로 하는 근접도 평가를 제시하였다.

해난사고를 억제하고 선박을 안전하게 운항하기 위해서는 선박을 조종하는 항해사와 항해사의 항해 수행을 보조하는 시스템의 효과적인 상호작용이 필수적이다. 본 연구에서는 항해사의 항해 수행을 지원하고 안전한 선박 운행을 확보하기 위해 개발된 SCMS(Ship Control and Management System)의 기능을 항해사의 수행과 관련지어 (1) 경계(watchkeeping), (2) 위치확인(positioning) 및 조종(maneuvering)의 측면에서 개관하고, 선박 조종 및 안전성 확보를 위해 항해사가 이 시스템과 어떠한 방식으로 상호작용하는지 기술하였다. 또한 실제 선박에 탑재된 것과 동일한 SCMS 시뮬레이터를 이용하여 항해사를 훈련할 경우 선박조종을 위한 교육시간이 훨씬 단축될 수 있다는 것과, 실제 항해 실습 과정에서 경험하는 선박조종에서의 안전 정도(특히 조종 부문에서)도 급격히 상승함을 경험적 자료를 통해 확인하였다.

본 연구는 선박 조종에 영향을 주는 대표적 요인들(충돌위험 정도, 목표선박의 항로변경 여부 및 주변 선박 수)을 체계적으로 조작한 조건들에서 항해사의 상황인식 훈련이 항해사의 선박 조종 능력에 어떠한 차이를 가져오는지 선박조종시뮬레이터를 이용하여 분석하였다. 본 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 항해와 관련된 상황인식 훈련을 받은 조건에서 실험참가자들은 여러 선박 조종 요소들(목표선박과의 거리 유지와 충돌 비율)에서 훈련을 받지 않은 조건에 비해 수행이 우수하였다. 둘째, 훈련을 받지 않은 실험참가자들은 목표선박이 평시상황에서 항로를 변경하는 경우 선박 조종에 가장 큰 어려움을 겪었으나 훈련 이후에는 이러한 경향이 크게 감소하여 동일한 조건에서 수행이 향상되는 것이 관찰되었다. 이러한 결과들을 종합하면, 선박 조종에서의 상황인식에 대한 여러 요소들의 훈련은 항해사들의 기본적 선박 조종능력에서 우수한 수행을 이끌 수 있는 것으로 판단된다.

이 연구는 선박 설계 초기단계에서 선형 변화에 따른 선박 조종성능 추정에 관한 내용을 다루었다. 선박제원을 대표하는 파라메터 그리고 선미형상의 변화를 민감하게 반영할 수 있는 새로운 파라메터를 선정하는 작업을 수행하였다. 이렇게 선정된 파라메터와 유체력 미계수와의 상관관계를 알아보기 위하여 구속모형 실험을 수행하였다. 그 결과 기본적인 선박제원 중 선체 유체력 미계수와 상관도가 높은 파라메터를 가려낼 수 있었다. 또한 선미형상의 새로운 파라메터와 조종성능과의 상관도를 추정할 수 있었다. 또한 이를 활용하여 유체력미계수에 대한 새로운 경험식을 제시하였다. 이를 활용하면, 초기 선형 설계 시 선형변화 및 수정에 따른 조종성능 추정에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

선박이라는 거대한 물체를 항만 또는 조선소내의 안벽에 접안하거나 이로부터 이안시키는 작업은 도선사나 도크마스터의 고유한 업무로서 상당한 집중력과 고도의 위험성을 내포하고 있다. 이와 같은 접이안 작업 시에는 예선의 사용량이 많아지고, 본선이 저속으로 움직이므로 외력의 영향을 크게 받는다. 본 연구에서는 외력의 영향 특히 강풍 하에서 주로 예선을 이용하여 접이안 조종 작업을 수행할 수 있는 2차원 가상시스템은 구축하였다. 또한 조종위험도를 평가할 수 있는 객관적인 기준을 제안하고 이를 위해 시뮬레이션 실험은 수행하였다. 이 가상시스템을 이용하여 접이안 조종 작업을 수행한 결과 운항자가 주관적으로 체감한 위험의 정도를 수치화하여 표현한 주관적 평가와 조종운동과 관련된 주요 파라미터에 관련된 객관적인 지수와의 상관관계를 분석하여 조종위험도의 평가 기법에 대해 논의한다.

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.

일반적으로 거의 모든 항만들은 출입구가 하나뿐인 폐쇄형태로 설계되어 있다. 선박이 대형화됨에 따라서 선박의 조종곤란성, 선회수역의 크기, 추가적인 예선사용료 등의 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 폐쇄형태의 항만에서 선박의 출입구가 각각 존재하는 일방통항형 항만형태로의 발상을 전환할 필요가 있다. 따라서 이와 같은 일방통항형 항만의 장점을 선박운항자의 조종부하경감 관점에서 검토하기 위해서는 정량적이고 시스템적인 분석절차가 필요하다. 본 연구에서는 각각 다른 세가지 출항방식에 대한 조선자의 선호도를 퍼지적분 모델을 이용하여 평가하였다.

1993년 IMO가 채택한 조종성 잠정기준에서 요구되는 4가지 항목 중, 특히 비대 선박의 경우, 침로 안정성이 문제시될 수 있다는 것은 잘 알려진 사실이다. 본 연구에서는 비대 선박의 조종운동시 타의 크기에 따른 선미 유동 특성을 조사하기 위해서 회류수조에서 사항상태의 조건 하에 두 종류의 모형실험을 수행하였다. 즉, 첫번째 실험은 타에 유입하는 흐름의 정류효과 측정에 대한 것이고, 두번째 실험은 타 상부와 선미오버행 하부 공간 주위의 흐름가시화에 대한 것이다. 실험결과, 타의 크기에 따른 선미 유동 특성과 타에 유입하는 흐름의 정류효과의 상관관계를 규명하였고, 타 상부와 선미오버행 하부의 공간은 침로 안정성에 있어서 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었으며, 특히 타 상부와 선미오버행 하부의 공간이 작을수록 침로 안정성이 저하될 가능성이 높다는 것을 확인하였다.

The paper is the second part on the 3-D sound-field creation implementing the Virtual Reality Ship Handling Simyulator(VRSHS). As mentioned in the previous part Ⅰ, the spatial impression, which arose from reproduced 3-D sound-field , give natural sound environmental context to a listener. This spatial impression is due to the reverberation by reflections and ,is can be obtain by using Head-Related Transfer Function(HRTF). In this work, we foumulate early and late reverberation models of the HRTF's with theoretical control factors based on the sound-energy distribution in an irregularly shaped enclosures. Using the reverberation models, we report results from psychophysical tests used to asses the validity of the proposed 3-D soud-field control method.

This paper describes elemental technologies for the creation of three-dimensional(3-D) sound-field to implement the next-generation Ship Handling Simulator with human -computer interaction, known as Virtual Reality. In the virtual reality system, Head-Related Transfer Functions(HRTF's) are used to generate 3-D sound environmental context. Where, the HRTF's are impulse response characterizing the acoustical transformation in a space. This work is divided into two parts, the part Ⅰis mainly for the model constructions of the HRTF's, the part Ⅱis for the control of 3-D sound-field by using the HRTF's . In this paper, as first part, we search for the theory to formulate models of the HRTF's which reduce the dimensionalityof the formulation without loss of any directional information . Using model HRTF's we report results from psychophysical tests used to asses the validity of the proposed modleing method.

In this paper, we studied to improve Inoue's[1] and Kijima's[2] model used to predict ship's manoeuvrability in initial design stage. To perform this work, we had PMM(Planar Motion Mechanism) test and rudder open water test for 12 Models of low-speed blunt-ship which have horn type rudder and bulb in afterbody. Using MMG(Mathematical Modelling Group) model, we analyzed hydrodynamic and MMG experimetnal coefficidnts used to search sensitivities and to estimate ship's manoeuvrability, adn the results are performed by the regression analysis of principle parameters. We varified them to analyze ship's manoeubbrability , had simulate manoeubrability to check revised MMG model and compared them wiht Inoue's method. the result of PMM test and sea trial. Then it is found that the revised method can predict the maneuverability more accurately even for an unstable ship.

Mathematical model of maneuvering motion for a single-screw single-rudder ship is established and several applications to the special situations of maneuvering are attempted. While, the mathematical model for twin-screw twin-rudder ship is not presented so much, because that type of ship is not popular. Lee et al. have examined the characteristics of such ship by captive model tests in 1988, in Japan. This paper proposes new mathematical models for propeller effective wake (1 -Ωp) and effective neutral rudder angle deltaR in the case of twin-screw twin-rudder ship. And some maneuvering motionse are calculated with proposed models and compared with exact simulations.

It is general that large ships entering or leaving a port located in the East coast of Korean peninsular are often exposed athwart to swell while maneuvering in the vicinity of breakwater at harbor enterance or to prevailing wind inside the port in winter. Particulary, Many VLCCs laden with ore coal are calling at Pohang Port, on account of which it is likely that one of those VLCCs block the port if they were to run aground in fairway due to adverse circumstance of swell, prevailing winds or improper shiphandling. This accident may result in delay of delivery of raw material for Pohang Steel Mill which will bring about shortcomings of steel products for nationwide relevant industries causing national economic shock. Therefore, This study basically aims at establishment of certain criteria for safe unberthing of VLCC in this port to prevent such unexpected disaster because any VLLC is highly affected by external forces when in ballast condition. Computer simulations are unavoidable to fulfull this study successfuly and many simulations have been carried out repeatedly to find a model of safe unberthing under various unfavourable wind conditions. The "PC-based ship maneuvering simulator for training purpose" was used to perform numerous simulations at the least economic burden and to verify its availability that it can be used not only for training but also some other purposes. purposes.

Most of the ShipHandling Simulators of full-mission-bridge system need vast area to install and even PC-based maneuvering simulators are often equipped with Steering Wheel or Engine Telegraphe etc. of data input interface, which necessarily makes the user face with excessive financial burden. These have been one of the obstacles for the officers, captains, pilots and students in access to maneuvering simulation whenever they want to try it in advance prior to actual ship maneuvering. Subsequently, all the officers and captains come to have little chances to train themselves until they arualified as a pilot after a long period of time of realship maneuvering practice on board, which means they have to control they have to control their own ship at sea without clear understanding on her maneuverability when they are forced to do it on the way. And these lack of capability for maneuvering have used so often to result in marine casualties of collision with other ships or pier facilities while maneuvering in harbor. To prevent those accidents by means of enhancing their maneuvering ability, PC-based DeskTop Simulator that allows anyong to access readily at anytime is needed and in conformation to such demand this simulator has been developed. The Software this simulator written in Turbo Pascal Ver. 5.0 has adopted MMG mathmatical model theoretically in part and also it was designed to make it possible that all numeric data inputs and outputs with graphic presentation for maneuvering operation be carried out just only with keyboard and monitor console. With the Simulation software, all the officers, captains, pilots and even students who has a proper computer at hand are expected to be able to make an attempt to simulate the maneuvering of their ownship or any other types of them at any port in which they want to do it.