원격운항자는 자율운항선박의 안전 운항에 대한 책임이 있는 사람으로 위급한 상황에 개입하여 원격조종을 수행하는 역할을 수행한다. 기존의 유인선 항해 환경에서는 단일 선박에 선장, 당직사관, 당직 조타수 등의 선교 인력이 동시에 승선하고 있어, 미숙한 선 박조종을 수행할 때에도 이를 지원이 가능한 조직으로 구성된다. 다수의 선박을 동시에 관리하는 원격운항자는 각 선박에 대한 조종 특 성에 대응이 필요하고, 위급한 상황에서만 상대적으로 짧은 시간 동안 개입해야 함에도 단일 선박에만 집중할 수 없는 방식으로서, 긴급 한 선박 조종에 대한 조직적 지원을 제공받기 어려울 것으로 예상된다. 본 연구에서는 원격운항자의 선박조종을 지원하기 위한 선박 조 종 행동 예측 모델 개발을 위한 기초연구로서, 숫자가 아닌 패턴을 활용한 행동 예측 방법을 제안한다. 제안하는 방법론은 선박 조종 데 이터를 패턴화하는 과정, 행동 패턴을 자기회귀 모델에 학습하여, 실제 선박에서의 개인의 조종 습관에 기반한 선박 조종 행동 예측 방법 을 제안하고, 원격운항자의 선박별 선박 조종을 지원하기 위한 선박 조종 행동 예측 모델 활용의 구체적인 예시를 제공한다. 검증된 패턴 을 활용한 행동 예측 방법은 원격운항자의 조종 특성 적응을 지원하는 모델의 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

본 연구에서는 3D 스캐닝 기반의 역설계 기술과 전과정평가(Life Cycle Assessment, LCA)를 통합하여 실제 생산 공정의 특성을 반영한 디지털 모델을 구축하고 이를 기반으로 선박의 성능과 환경성을 동시에 개선하는 지속가능한 설계 방법을 제안하였다. 연구 대상 인 8m급 복합재료 소형 선박을 3D 스캐닝하여 초기 디지털 모델을 생성하였으며 이후 설계 중량과 실제 측정 중량 간의 차이를 규명하기 위해 수적층(hand lay-up) 공법의 제조 공차, 재료 겹침, 불균일한 수지 분포 등 생산 현장의 비정형적 요소를 모델에 정량적으로 반영하여 실제 제작 상태에 근접한 역설계 모델을 개발하였다. 이를 기준으로 성능 개선 요구사항을 만족시키는 최종 설계안을 도출하고 두 모델 에 대한 전과정평가를 수행하여 환경 영향을 비교 분석하였다. 그 결과 생산 공정의 특성을 고려한 역설계 모델은 실제 선박의 중량과 0.02% 이내의 오차를 보여 높은 정확도를 입증하고 이를 바탕으로 개선된 최종 설계안은 역설계 모델 대비 평균 1.94%의 환경 영향 감소 효과를 보였으며 폴리에스터 수지가 전체 환경 부하의 핵심 요인임을 정량적으로 식별하였다.

최근 4차 산업 혁명의 도래와 함께 기술의 발전에 따라 자율운항 선박에 대한 관심이 높아지고 있다. 미래의 선박은 고기량 선원들 의 육상 근무 선호도 증가와 승선 인원 제한으로 인해 점차적으로 낮은 기량의 선원들이 승선하며 선원 수가 감소될 전망이다. 따라서 선박의 안전 운항을 위한 운동 및 조종의 제어뿐만 아니라 자율운항 선박의 원활한 유지보수를 위해 증강현실 기반의 원격 유지보수 시스템이 필요하며 현재 개발이 활발히 진행 중이다. 증강현실 기반 원격 유지보수 시스템에서는 3D모델만 가시화하는 것은 활용성 이 떨어진다. 또한, 애니메이션을 개발하는 것은 개발 플랫폼에 대한 의존도가 높기 때문에 호환성 및 활용성이 떨어진다. 이러한 문 제를 해결하기 위해 손쉽게 정비 애니메이션을 만들 수 있는 저작도구가 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위 해 Json 파일 형식으로 정비 애니메이션 중립 포맷을 만들어 경량화 및 호환성 높은 정비 애니메이션을 위한 저작도구를 개발하였다. 또한, 프로토타입을 개발하여 활용성을 검증하였고, 다른 플랫폼과의 호환성 검증을 진행하였다. 마지막으로, 애니메이션을 제작할 수 있는 소프트웨어와의 비교를 통해 제안한 저작도구의 유효성을 입증하였다.

정확한 선박 항적 예측은 선박의 충돌 회피 전략 수립과 자율운항 선박의 안전 운항에 중요한 요소이다. MMG(Maneuvering Modeling Group) 모델이나 CFD(Computational Fluid Dynamics)를 활용하여 선박 항적을 계산할 수 있지만, 계산을 위한 선박의 정확한 계 수등을 확보하는 것은 현실적으로 어렵다. 이에 대한 대안으로, LSTM(Long Short-Term Memory)과 같은 인공지능을 활용한 항적 예측 연 구가 진행되고 있다. 그러나 LSTM 단독으로는 선박의 복잡한 비선형적 움직임을 완벽히 예측하는데 한계가 있다. 예측 정확도를 향상 시키기 위해 본 연구에서는 STL-CNN-LSTM 하이브리드 모델을 제안한다. 이 모델은 STL (Seasonal and Trend decomposition using Loess)을 이용한 데이터를 분해하고, CNN(Convolutional Neural Network)을 활용한 데이터의 특징 추출, 그리고 LSTM을 통한 학습이 이뤄진다. 이 연구는 CNN-LSTM에 비해 얼마나 더 높은 항적 예측도를 보여주는지 비교 분석한다. 분석 결과, STL-CNN-LSTM 모델은 CNN-LSTM보 다 우수한 예측 성능을 보이며, 예측 오차는 1~5미터 범위 내에 있는 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과는 정밀한 충돌 회피 전략 개 발에 기여할 수 있으며, 향후 연구에서는 실무 적용을 위한 충돌회피 모델의 설계 고도화 연구에 적용될 것이다.

해양오염사고가 발생하면 해양경찰청에서는 긴급방제에 관한 전략 수립을 위해 유출유 확산 예측모델을 구동한다. 이러한 유출유 확산예측모델은 바람, 해류, 조류 등 해양기상을 기반으로 해상에서 유출유 이동방향과 소멸시간 등을 예측하며, 그 결과를 기 반으로 해양경찰청에서는 방제전략을 수립하고 필요한 방제자원을 동원한다. 이뿐만 아니라 유출유 확산예측모델은 해양경찰청의 해 양환경에 관한 다양한 법률 분야와 연계된 형사법 작용의 기술적 근거를 제공한다. 우선 행정법적 측면에서 해양경찰청이 방제의무자 에게 이행하도록 하는 권력적 행정행위로서의 방제명령 등에 대한 비례성 원칙에 부합하는지를 확인할 수 있고, 이는 행정의무 미이행 에 대한 형사법 작용의 전제 요건이 될 수 있다. 그리고 국제법적 측면에서 관할해역 이원에서 발생한 오염에 대해 국가의 개입여부를 판단할 수 있는 근거를 제공하고, 이는 형사관할권에 대한 판단에 있어 기술적 자료가 될 수 있다. 더불어 형사법적 측면에서는 예측 모델은 해양오염과 유출원 사이의 인과관계를 증명하는 방법으로 활용할 수도 있다. 그리고 기후위기로 친환경선박이 도입되고, 이에 따라 해양오염사고는 인명과 환경에 함께 피해를 주는 복합사고 형태로 변화할 것이다. 이에 따라서 기술적 측면에서 기존 해상에서의 유출유 예측모델은 대기ㆍ해양ㆍ수중에 대한 통합모델로 전환되어야 한다. 그리고 제도적 측면에서 친환경선박의 위험 연료에 대한 관리의무 규정을 마련하여야 하고, 의무이행을 위한 형사정책적 측면에서는 위험연료 유출로 해양환경 위해가 있는 경우에 형사벌 대 상이 될 수 있다. 여기서 통합모델은 환경ㆍ안전이 관한 보호법익 침해를 증명하는 과학적 증거로 활용할 수 있다.

본 연구는 중소형 내항여객선의 운항 성능을 효율적으로 평가할 수 있는 실용적인 한국형 성능 평가 모델을 제안한다. 국제 선박성능평가 표준 ISO19030은 대형 선박에 적합한 평가 기준을 제공하지만, 중소형 내항여객선에 적용할 경우 복잡한 절차와 높은 비용 이 발생한다. 문제를 해결하기 위해 엔진성능, 추진성능, 연료효율을 주요 지표로 설정하고, 로그북 데이터와 AIS 항적 데이터를 활용하여 성능 변화를 분석하였다. 실증 분석 결과, 제안된 평가 모델은 중소형 내항여객선에 적합한 실용적 도구로서 유효성이 입증되었으며, ISO19030보다 간단하고 경제적인 대안임이 확인되었다. 상가검사와 유지보수 활동이 성능 회복에 중요한 역할을 한다는 사실이 밝혀졌 고, RPM 조정이 성능 개선에 중요한 요인임도 확인되었다. 조류, 풍향, 화물량 등의 외부 요인을 충분히 반영하지 못한 한계가 있지만, 후 속 연구를 통해 변수들을 고려하면 평가 모델의 신뢰성과 정확성이 높아질 것으로 기대된다.

본 연구는 해양에서 선박 운항 시 발생할 수 있는 항행장애물, 특히 부유물과의 충돌 위험성을 예측하기 위해 몬테카를로 시뮬 레이션을 적용한 항행안전 충돌 확률 모델을 개발하는 데 중점을 두고 있다. 항행장애물은 해양에서 선박의 운항을 방해하거나 위험을 초 래할 수 있는 물체로, 선박 사고의 주요 원인 중 하나이다. 연구는 부유물 감김 사고와 관련된 최근 5년간의 해양사고통계 정보와 7년간 사 고 데이터를 분석하여 사고 발생 패턴을 파악하고, 이를 기반으로 위험성 평가 방법론을 검토하였다. 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 임의 의 제한된 해상 공간 내에서 표류하는 부유물과 이동 중인 선박이 접촉할 확률을 도출하였으며, 다양한 변수(부유물의 크기, 개수, 속도, 이 동하는 선박의 개수, 선박의 통항 패턴 등)가 충돌 확률에 미치는 영향을 분석하였다. 연구 결과, 표류하는 장애물의 속도보다는 장애물의 크기와 이동하는 선박의 개수에 따라 충돌 확률이 영향을 받음을 확인할 수 있었다. 이 연구는 해양과 선박 데이터 기반 실행 가능한 모델 을 제안하며, 이를 통해 선박 운항의 안전성을 높이고, 사고 예방을 위한 효과적인 관리 방안을 제공하는 것을 목표로 하고 있다.

해상 운송 시스템에 사이버 위협이 증가함에 따라, 안전한 운항을 보장하기 위한 사이버 복원력의 필요성이 부각되고 있다. 특 히, 자율운항선박과 같은 고도의 기술 융합이 요구되는 스마트선박은 기존보다 더 광범위한 사이버 공격 표면을 가지게 되어 이에 대한 리스크 관리가 필수적이다. 본 연구에서는 스마트선박의 사이버 복원력을 평가하기 위해 국제 표준인 IACS UR E26, E27, IEC 62443, NIST SP 800-160을 분석하고, 이를 통해 스마트선박의 선종과 자율화 수준에 따른 사이버 리스크 평가 및 각각의 리스크에 맞는 복원력 모델 개념을 설계하였다. 특히, 선박의 자율화 수준이 높아질수록 사이버 리스크가 커지므로 이를 반영한 맞춤형 대응 전략을 도출하고 스마트 선박의 사이버 복원력 향상을 위한 성숙도 모델을 제안했다.