본 논문에서는 AI 기반 설계 탐색 기법을 활용하여 선박의 주요 치수 최적화를 수행하였다. 설계 탐색 기법은 최적화 프로그램 HEEDS의 SHERPA 알고리즘을 사용하였다. 유동 해석은 상용 CFD 코드인 STAR-CCM+를 사용하였고, 주요 치수 변환은 전처리 과정에서 JAVA Script와 Python을 사용하여 선박의 치수가 자동으로 변환되도록 설정하였다. 대상 선박은 소형 쌍동선형으로 주요 치수 최적화는 한쪽 선형의 길이, 폭, 흘수 그리고 단동선형 간의 간격에 대하여 수행되었다. 최적화 알고리즘에 사용된 목적함수는 총저항이며, 내부 의 장 시스템의 크기 등을 고려한 배수 체적의 범위를 제한조건으로 선정하였다. 그 결과 최적 선형의 주요 치수는 기존 선형 대비 ±5% 내 에서 변화가 있었고 총저항은 약 11% 개선된 결과를 보였다. 본 연구를 통해 선박의 형상을 직접 변경하지 않더라도 주요 치수 최적화를 통해 선박의 저항 성능이 향상됨을 확인하였고, 다양한 선박의 주요 치수 최적화를 통한 성능 향상에 활용이 될 것으로 기대한다.

국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)를 중심으로 자율운항선박 도입을 대비한 해사안전 및 보안관련 국제 협약 을 제정하고 있다. 국내에서도 선급 및 산업체를 중심으로 자율운항시스템 기술개발에 착수하고 있으며 연안선박에서 발생하는 사고를 줄이기 위해 연안선박을 대상으로 하는 자율운항선박 기술적용 방안 연구가 진행되고 있다. 국내외적으로 자율운항선박에 대한 관심이 크게 증가하고 있으며 실제 개발된 기술의 검증을 위한 해상실증이 본격적으로 추진되고 있다. 본 연구에서는 연안선박에 적용하기 위한 디지털트윈 기술 관련 실증선박과 육상 플랫폼(원격지원센터)의 설계를 위한 기초연구를 진행하였다. 디지털트윈 기술을 선박에 적용하 기 위해 8m 소형 배터리 전기추진선박을 대상으로 선정하였으며, 선박과 육상 플랫폼 간 통신을 통해 선박 항해 및 운전 데이터가 서버 시스템에 저장되고 전기추진선박의 원격제어 명령이 가능한 디지털트윈 통합 플랫폼의 기본 설계를 진행하였다. 이러한 디지털트윈 기술 을 적용한 선박 성능관리, 운항 및 운영 최적화, 예지제어 등이 가능할 것으로 판단되며, 위기상황에 대응이 가능한 안전하고 경제성 있는 디지털트윈 기술의 선박적용이 가능할 것이라 사료된다.

행정선 추자호는 제주시 추자군도 내 유인도서를 운항하는 유일한 교통수단이다. 추자호는 선령이 관공선의 내구연한인 25년이 지나서 안전을 위해 대체 건조가 필요한 상황이다. 또한 현재 추자도에는 응급환자 발생 시 제주시까지 해상수송 수단이 없어서 추자도 주민들은 의료선 기능을 갖춘 행정선으로 대체를 강력히 요구하고 있다. 본 연구의 목적은 추자도 행정선의 대체건조를 위해 행정선이 수행해야 할 기능을 조사하고, 그 기능의 수행에 적합한 대체 행정선의 개념설계를 제시하는 데 있다. 본 연구에서는 선박운항 현장조사 및 선박이용자와 관계기관 종사자를 대상으로 이용자 요구사항을 조사하여 대체 행정선이 의료선 기능을 수행해야 할 필요성을 제시 하고, 의료선 기능을 갖춘 행정선의 개념설계를 제시하였다. 본 연구 결과는 지방정부의 행정선 대체 건조사업의 예산편성을 위한 검토 및 선박기본설계로 활용될 수 있으며 도서지역 주민의 교통안전 향상 및 의료환경 개선에 기여할 것으로 기대한다.

The purpose of this study is to investigate the interrelationship of how the ship's wave resistance performance changes with the change of the longitudinal position of the section line in the ship's lines, and to find a way to use it in the hull-form design. To this end, we developed a hull-form automatic change algorithm that can maintain the proper hull-form while moving the section lines in the longitudinal direction, and the computer program for a numerical analysis was developed to apply the developed algorithm. By applying the developed hull-form automatic change algorithm and the wave resistance performance prediction program, the numerical analysis package was constructed. The numerical analysis was carried out for the passenger ship. Numerical analyzes were carried out by moving the section lines of the passenger ship in the longitudinal direction, and the results were compared with each other. Based on the numerical results, we attempted to investigate the correlation between the section line movement and the wave resistance performance.

본 연구는 학생들의 능동적이고 협력적인 학습활동과 이에 따른 학습 성과를 높이기 위한 문제기반학습(PBL)을 ‘실습선 수업’ 에 맞게 재설계하고 운영한 과정을 제시하였다. 그리고 그 효과로 학생들의 수업참여, 학업적 자기조절 및 학업적 자기효능감의 변화와 수업전반의 만족도를 확인하였다. 그 결과 첫째, 수업참여에 대한 수업 전·후의 차이에서 학습활동, 수업확장, 수업참여 전체의 평균 점수가 높게 나타났다. 둘째, 학업적 자기조절에 대한 수업 전·후의 차이에서 ‘평가’를 제외한 모든 하위요인에서 사후의 평균 점수가 높게 나타났다. 셋째, 학업적 자기효능감에서는 ‘과제 선호도’에서만 유의미한 차이를 보였다. 마지막으로 학생들의 수업전반에 대한 만족도 역시 높은 것으로 나타났다. 교수자 역시 문제기반학습(PBL)을 활용한 실습선 수업을 설계 및 운영하면서 학생 개인의 특성을 파악할 수 있었고, 학생과의 상호작용이 높아짐을 확인할 수 있었다. 이러한 연구결과에 근거하여 문제기반학습 수업의 운영에서 드러난 한계점 및 교육적 함의에 대해 논의하며 덧붙여 실습선 수업의 성공적인 문제기반학습 설계 및 운영에 대하여 제안 하였다.

In this study, a ship motion control system design method is introduced for autonomous ships. Some related research results and technologies for autonomous ships have already been developed and applied to testing ships. Recently, the Norwegian Maritime Authority and the Coastal Administration have signed an agreement and started to test autonomous ships in the defined area. Considering recent technology trends and background, in this paper, the authors also try to develop autonomous ship control technologies. In the designed control system, an observer is introduced to estimate unmeasurable system states. Based on the servosystem with state estimator, ship motion control experiment is performed to evaluate control performance using a model ship in water basin.

In this study, a ship motion control system design method is introduced for autonomous ships. Some related research results and technologies for autonomous ships have already been developed and applied to ships. For example, the Norwegian Maritime Authority and the Coastal Administration have signed an agreement that allows to test of autonomous ships in the defined area (port to port). Many countries and industries are pursuing to realize the autonomous vessel in the real world. In this paper, the authors try to develop related technology. As basic research, a ship model of the pilot vessel is developed and physical parameters are identified by experiment and simulations. Using the mathematical ship model, a control system is designed and control performance is evaluated by simulations.

This paper describes a preliminary ship design optimal design method in the process of hull form design. In the deterministic approach, an interdisciplinary ship design method integrates principal dimension decisions and hull form variations in the preliminary ship design stage. Integrated ship design, as presented in this paper, has the distinctive feature that these parameters are evaluated simultaneously. Conversely, in sequential design, which is based on the traditional preliminary ship design process, hull form designs and principal dimension decisions are determined separately and sequentially. The current study adopts the first method to enhance the design quality in the early design stage.

최근 총톤수 16만 톤급 이상의 대형 크루즈선이 국내 항에 정기입항하고 있다. 크루즈를 이용한 국내 관광객이 증가함에 따라 정부에서는 크루즈산업 활성화를 위해 항만기반시설 확충에 많은 노력을 하고 있다. 현재 국내 주요 항구에서 크루즈전용부두 공 사가 진행되고 있다. 그러나 국내 항만 및 어항설계기준에는 크루즈선 및 접안시설에 대한 표준제원이 제시되어있지 않다. 대상선박의 표준제원이 제시되어있지 않아 전용시설물 설계 및 인허가에 많은 어려움이 예상된다. 그래서 본 연구에서는 크루즈선에 대한 표준제 원을 제시하기 위하여 현재 운항중인 크루즈선의 톤수별 대표선형의 제원을 분석하고 PIANC 사례 및 국내 항설기준을 비교분석 하였 다. 분석결과 크루즈선은 연안여객선과 선박제원 및 선박조종성능에 차이가 있음을 알 수 있었다. 따라서 크루즈 전용시설물 설계를 위해서는 반드시 대상선박의 제원이 국내항설기준에 반드시 포함되어야 한다. 그리고 선박의 범위를 산정하기 위하여 크루즈선 평균 제원 값에 커버율(75%)을 적용하여 크루즈선 표준제원과 수역시설물에 대한 기준을 제시하였다.

Due to the existence of uncertainties and the unknown time variant environmental disturbances for ship course nonlinear control system, the ship course adaptive neural network robust course-keeping controller is designed by combining the backstepping technique. The neural networks (NNs) are employed for the compensating of the nonlinear term of the nonlinear ship course-keeping control system. The designed adaptive laws are designed to estimate the weights of NNs and the bounds of unknown environmental disturbances. The first order commander are introduced to solve the problem of repeating differential operations in the traditional backstepping design method, which let the designed controller easier to implement in navigation practice and structure simplicity. Theoretically, it indicates that the proposed controller can track the setting course in arbitrary expected accuracy, while keeping all control signals in the ship course control closed-loop system are uniformly ultimately bounded. Finally, the training ship of Dalian Maritime University is taken for example; simulation results illustrated the effectiveness and the robustness of the proposed controller.

A robust adaptive control approach is proposed for underactuated surface ship linear path-tracking control system based on the backstepping control method and Lyapunov stability theory. By employing T-S fuzzy system to approximate nonlinear uncertainties of the control system, the proposed scheme is developed by combining “dynamic surface control” (DSC) and “minimal learning parameter” (MLP) techniques. The substantial problems of “explosion of complexity” and “dimension curse” existed in the traditional backstepping technique are circumvented, and it is convenient to implement in applications. In addition, an auxiliary system is developed to deal with the effect of input saturation constraints. The control algorithm avoids the singularity problem of controller and guarantees the stability of the closed-loop system. The tracking error converges to an arbitrarily small neighborhood. Finally, MATLAB simulation results are given from an application case of Dalian Maritime University training ship to demonstrate the effectiveness of the proposed scheme.