The Smart AtoN(Aids to Navigation) project aims to upgrade the facilities of AtoN to provide new additional information to nearby ships and unmanned ships. This paper deals with methods for collecting various sensor data through standardized interfaces; the NMEA-0183(serial line), the NMEA-2000(CAN), and the NMEA OneNet(IPv6). The AIS(Automatic Identification System) and the AIS-ASM(Application Specific Message) are considered as communication means for providing sensor information to nearby ships. In this paper, we summarize existing NMEA sentences for collecting sensor data and AIS-ASM messages that can be used to deliver sensor data to ships. Information provided from the smart AtoN through AIS, ASM, etc. may be presented on the shipborne displays that complies with the IEC62288:2021 standard.

항로표지는 항행하는 선박에 대하여 가항수역의 위치·방향 및 장애물의 위치 등을 알려주는 항행보조시설이다. 항로표지가 가 항수역의 한계를 표시할 때에는 해당 수역을 처음 이용하는 항해자의 입장에서 편리하게 이용할 수 있도록 배치되어야 한다. 우리나라의 서남해안에는 지형적인 영향으로 많은 수의 좁은 수로가 형성되어 있으며, 좁은 수로를 따라 IALA 해상부표식에 따른 측방표지 및 방위 표지 등이 배치되어 있다. 본 연구는 우리나라 서남해안 좁은 수로에 배치된 항로표지가 양식장 개발 등의 해상교통 환경 변화 이후, 선 박운항 안전에 대한 역할을 제대로 수행하고 있는지 검토한 실증 사례 연구이다. 서남해안의 5가지 좁은 수로에 대한 사례 검토 결과, 항 로표지가 표시하는 가항수역 상에 양식장이 분포하여 항로표지로서의 역할을 제대로 수행하지 못하는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과 로, 해당 항로표지의 종별 혹은 위치 변경, 양식장 표지의 설치, 해도상 양식장 위치 표기 등의 개선방안을 제시하였다.

With the development of maritime ICT, the introduction of e-navigation and the MASS (maritime autonomous surface ship), the types and scope of maritime communication networks are expanding, and the need for digital AtoN services is increasing. However, due to problems such as the aging of fishing crews, coastal backlight, weather conditions, and inexperience with regard to the use of advanced navigation equipment on board, the visual and electronic perception of AtoN is degraded, and it is difficult to ensure safe ship navigation. In this study, in response to the introduction of the MASS, a plan for the development of an active customized virtual digital AtoN service system in consideration of ship operating conditions and geographic conditions is proposed. The proposed service system may facilitate electronic identification of AtoN and contribute to preventing marine accidents by ensuring the safe navigation of ships.

The AtoN Simulator provides simulation circumstances, which include the topographical and environmental characteristics of a primary harbor, as well as the characteristics of navigating a ship and maritime traffic. The AtoN planning expert can design a safer and more efficient distribution of AtoN using the simulator. AtoN simulation system is a system that adds AtoN part such as AtoN attribute and modeling to ship handling simulation system. AtoN 3D modeling and motion characteristics implemented in existing ship handling simulations were not perfect. Therefore, there was inconvenience in 3D simulation. Therefore, AtoN attribute construction and 3D modeling are required for AtoN simulation system. This study researched the AtoN 3D modeling for AtoN simulator. The AtoN analysis surveyed the AtoN for 3D modeling. Modeling design was designed to be similar to the actual AtoN on the basis of such an analysis of the AtoN scale. Modeling was AtoN 3D modeling based on the design drawings. Each AtoN was grouped into a Main Category and Sub Category. Specific data were easily changed using the 3D tools.

This study investigated the design and establishment of AtoN(Aids to Navigation) in the AtoN Simulator. In recent years, IALA(International Association of Lighthouse Authorities) has raised the need of a system which could verify whether AtoN is appropriate for the design of AtoN and placement planning. An AtoN Simulator provides simulation circumstances, including the topographical and environmental characteristics of a primary harbor and the characteristics of a navigating ship and the maritime traffic. In the present study, we have developed an AtoN simulator system, including the integrated system design and the construction of an AtoN database. The AtoN Manager was developed as a virtual AtoN to manage the AtoN simulation. However, the data and materials are difficult to manage. Hence, an AtoN Manager and an AtoN simulation system have been needed for an effective managing of the AtoN properties database data. For the database structure design, we have analyzed the database design methodology. The AtoN properties have been analyzed for the effective data management. The AtoN properties designed in the present paper were classified into 19 categories. The status and properties database of AtoN were installed in 14 major ports, those were applied to the AtoN Manager. Designing the AtoN properties database was defined to reduce confusion of the use of English terms and abbreviations. The terms and acronyms have been defined in the AtoN properties and designed to the properties database structure for each AtoN. Before structuring the database for the AtoN Manager, the data of the AtoN properties for each harbor have been organized in accordance with the Excel system. The regulated data were converted into the AtoN properties database in use for the AtoN Manager. The database based on the AtoN properties table structure to each AtoN was designed. The AtoN simulator was implemented by the AtoN Manager applied to the AtoN properties database.

본 연구에서는 항로표지 시뮬레이터에서 구축된 항로표지 데이터베이스를 쉽게 관리하고 활용할 수 있는 방안과 항로표지 배치에 대한 의사결정을 지원하기 위한 방안을 모색하고자 하였다. 시나리오와 같은 계층 구조와 이력카드, 상태 부여 등을 통해 항로표지 데이터베이스를 관리하는 방안을 검토하고 항로표지 배치안에 대하여 시각적, 청각적, 정량적인 검증을 할 수 있도록 돕는 항로표지 운용 소프트웨어를 구현함으로써 본 연구의 목적을 달성한다. 항로표지 운용 소프트웨어는 항로표지 신설, 이설 등과 같이 자유로운 제어뿐만 아니라 조건 검색, 가상운항 및 정량 평가 결과 전시 등의 다양한 기능을 통해 항로표지 배치계획에 대한 의사결정을 돕는다. 이를 활용하여 여러 설계안에 대해 선박이나 선원에게 미칠 수 있는 영향을 예측하거나 설계안의 효율성 및 적절성 여부를 판단하는데 도움을 주고, 수월해진 검증 방법을 통해 더 다양한 설계안을 비교할 수 있기 때문에 항로표지 설계 및 배치 계획 시에 발생 할 수 있는 실패비용과 항로표지 관리비용을 감소시킬 것으로 기대된다.

해안 및 항만에 설치되는 항로표지 시설에 3색 LED를 적용하여 야간에 식별을 용이하게 하는 감성적 시각의 조명과 항만 진입등의 점멸제어 방식에 대하여 연구하였다. 항만 양측에 홍등, 백등의 항로표지를 주변의 조명과 차별화하여 식별을 쉽게 하였고, GPS에 의한 시각동기와 타이머를 통하여 항만 진입등을 좌우 및 일렬순차 점등으로 동기시키는 통합형 콘트롤러를 설계하였다. LED에 의한 AtoN(Aids to Navigation) 시설을 높이에 따른 층별 색상으로 조화시키고 감성조명으로 표현하여 항해사의 표지식별에 대한 혼란을 방지하며 야간항만의 경관을 미화시키는 효과를 얻었다. 또한 선박의 항만진입을 인도하는 메시지를 전달하는 모르스 부호 발광의 기능을 부가적으로 구현하였다. 등명기는 반영구적인 고휘도 LED로 대체되므로써 수명과 소비전력에 대한 효율성을 증대하였다.

해상교통관제시스템(VTS)은 선박의 위치, 속도, 침로 등 해상 교통 정보를 획득하기 위하여 다수의 해상감시레이더를 주요 센서로 이용하고 있으며, 거리 및 방위각 바이어스와 같은 2차원 해상감시레이더의 시스템 오차는 레이더 영상 및 표적 추적정보의 정확도를 크게 저하시킬 수 있다. 따라서 해상교통관제시스템에서 정확한 표적정보를 제공하기 위하여 레이더의 시스템 오차는 정밀하게 보정되어야 한다. 본 논문에서는 VTS 관제영역에 설치된 항로표지의 위치정보를 이용하여 2차원 해상감시레이더의 거리 및 방위각 오차를 보정하기 위한 방법을 제안한다. 2차원 레이더 측정값의 표준오차 모델과 항로표지 위치정보로부터 측정 잔차 모델을 유도하고, 레이더 시스템 오차를 추정하기 위한 선형 칼만필터를 설계한다. Monte-Carlo 모의실험을 통하여 제안한 방법을 검증하고, 항로표지 정보의 개수에 따른 레이더 시스템 오차 추정의 수렴 특성 및 정확도를 분석한다.

근래 세계 각국에서는 기존의 항로표지와 선박자동식별장치(AIS)를 혼합한 형태의 항로표지용 AIS를 도입하여 해상 상태 및 위치 등의 정보를 수집 전달하는 방식의 시스템을 구축하고 있다. 우리나라 역시 국제 동향에 맞춰 항로표지용 AIS를 채택하여 활성화시키는 단계에 있다. 그 중 서해안은 해양교통 환경이 매우 빠르게 변화하고 있는 곳으로, 현재 인천 및 대산 해역에 항로표지용 AIS 시스템을 설치하여 운영하고 있다. 이 연구에서는 항로표지용 AIS 시스템의 국내 표준을 구축하기 위한 목적으로 현재 항로표지용 AIS 시스템을 운영 중인 두 해역의 운영 실태를 분석하고 그 개선안을 마련하고자 한다. 이를 위하여 국제 항로표지용 AIS 관련 규정 및 국외의 항로표지용 AIS 시스템 구축 사례를 조사하고 관리조직모듈, 구성모듈, 정보모듈, 기능모듈 및 협력모듈의 5가지 모듈을 나누어 두 해역의 운영 실태 분석 및 개선안을 제시한다. 그 개선안은 시스템 관리 구조 불일치 개선, 다수의 항로표지용 AIS 정보표시로 인한 관리자 및 이용자의 정보 혼란 해소, 불필요한 정보 수신 문제 개선, 항로표지용 AIS의 수신불능 등 기능상 문제 개선, 항로표지용 AIS 정보의 비활용도에 대한 개선 등이다.

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.