최근 컨테이너터미널 간의 경쟁이 심화되면서 생산성 측면뿐 만 아니라 비용경제성 측면에도 관심이 부각되고 있다. 특히, 에너지 소모량 및 장비투입 규모가 큰 트랜스퍼 크레인 부문에 대한 비효율적인 작업요소가 컨테이너터미널 경쟁력 제고에 있어서 걸림돌이 되고 있으며 이에 대한 개선은 인적, 물적 운영비용의 절감과 함께 생산성의 향상에도 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대된다. 따라서 본 연구에서는 현재 국토해양부 주관으로 진행 중인 'RFID를 활용한 RTLS 기반 항만물류효율화 사업'을 통하여 제공 가능한 컨테이너터미널 반 출입 대상 컨테이너의 시간적 가시성을 토대의 트랜스퍼 크레인의 배정 및 이동경로에 대한 클러스터링 기반 최적화모델을 제안하고 시뮬레이션 기법을 통하여 기대효과수준을 확인하였다.

In order to become a mega hub port, major ports all over the world are making every effort to enhance their productivity through efficiency of internal operation. Accordingly, in order to enhance the competitiveness of a container terminal, an automated container terminal is considered as the best alternative. An automated container terminal is using such automated handling equipment as AGV(Automated Guided Vehicles) and ATC(Automated Transfer Crane). The efficient equipment operation plays a critical role in enhancing the productivity of an automated container terminal. In an automated container terminal, the most important equipments are AGV and ATC. Each block of containers with a vertical layout is generally operating two ATCs. The two ATCs can be crossed or not at each block. In the case of operating crossover ATC, it has an advantage of high flexibility that ATC work is possible at both TP(Transfer Point) of each block. But it has also a disadvantage that the yard has to be operated at a low storage level of containers in the terminal yard. Recently, for automated container terminals, which are being prepared for opening in Korea, they plan to use uncrossed twin ATC in order to make the storage level of their yards high at a low cost. Therefore, studies have to be made in order to increase the efficiency of twin ATC system based on the flexibility that the crossover ATC system has. This research aims to suggest an operation strategy to improve efficiency of twin ATC at each storage block in a yard.

항만에 있어서 하역장비는 매우 중요하다. 컨테이너 크레인이나 트랜스퍼 크레인 같은 장비가 고장이 나면 수리나 예비품의 재주문에 걸리는 시간동안 작업이 이루어지지 못하므로 엄청난 비용손실을 초래한다. 그러나 가격이 고가이므로 예비품을 많이 보유할 수도 없는 형편이다. 대체적으로 부피가 크고 고가인 항만 장비의 특성상 효율적인 예방정비와 고장 분석을 통해 장비의 신뢰성을 확보하는 것이 무엇보다 필요하다. 본 연구는 항만 장비 중 주요 장비인 트랜스퍼 크레인을 선정하여 시스템 및 기능, 고장 메카니즘을 분석하였으며, 고장/정비 이력 데이터의 수집 및 정리를 통하여 고장과 정비 작업의 내용을 표준화하였다. 장비의 운영 및 정비 작업을 전산화하기 위한 기초 작업인 본 연구는 다음 세대 장비의 최적 설계와 장비의 최적 운영 정책을 설계하는 새로운 시도가 될 것이다.

전체 시스템을 최적상태로 유지하기 위한 정보공유의 필연성 등으로 대다수의 제어 시스템이 디지털 제어 시스템으로 대체되고 있다. 이러한 디지털 제어 시스템이 원활하게 운영되기 위해서는 전통적인 점대점 연결방식이 아닌 네트워크를 기반으로 한 시스템이 필수적이며, 이러한 산업용 네트워크를 지능형 항만 물류 시스템에 적용하기 위할 연구가 최근 다양하게 이루어지고 있다. 본 논문에서는 NMEA 2000의 기반이 되는 CAN 프로토콜을 이용한 크레인 시스템의 타당성을 검증하기 위하여 단순화된 네트워크 기반 제어 시스템을 구현하였다.

항만 물류 시스템의 급속한 성장으로 인해 항만의 효율성을 증대하기 위한 자동화 크레인 시스템의 개발이 다양하게 진행 중이다. 자동화크레인은 통신 네트워크를 통하여 각종센서와 액츄에이터를 정밀 제어하게 되는데 이러한 시스템에 장착되는 네트워크 기반 스마트 모 듈은 센서 선호획득 및 필터링 기능, 데이터 연산 및 통신기능이 한 보드상에 구축되어 있어 고장이나 프로토콜이 지원이 다른 모듈을 사용할 경우 모듈 전체를 교체해야 되는 문제점이 발생하게 된다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해서 IEEE 1451 기반의 네트워크 독립적인 스마트 모듈을 제안하고 제안한 스마트 모듈의 성능을 평가하여 크레인 시스템에 적용 가능성을 확인하였다.

본 연구에서는 장치장 운영규칙의 현실성을 높이기 위해서 트랜스퍼 크레인의 작업운영체계를 분석하고 작업우선순위의 적용을 위한 운영규칙의 적용방법을 설명하였다. 또한 장치장에서 주행로의 특성에 따른 트럭의 대기 및 주행로 점거형태를 분석하여 블록에 진입하여 대기할 수 있는 최대 대기차량수를 도출할 수 있는 산정식을 정리하고 공간의 제약상태를 분석하였다. 또한 공간의 제약사항 극복하기 위해서 공간자원을 정의할 수 있는 다작업원칙을 제시하고 그 원칙을 위한 해법과 순서도를 묘사하였다.

최근에, 자동화 크레인 제어 시스템은 빠른 속도와 신속한 수송이 요구되어 지고 있다. 따라서, 컨테이너가 초기좌표에서 최종좌표로 이동될 때 컨테이너 경로는 최소시간에 흔들림 없이 설계되어야 한다. 이를 위해 본 연구에서는 최종 좌표까지 이동에서 충돌을 피하기 위하여 충돌방지 경로를 계산하였다. 그리고, 정확한 주행 제어를 위해서 신경회로망 예측 PID제어기를 구성하였다. 제안된 예측제어 시스템은 PID 파라미터를 생산하기 위하여 신경회로망 예측기, PID 제어기 그리고 신경회로망 자기 동조기로 구성하였다 크레인 시스템을 통한 시뮬레이션 분석에서 다른 기존의 제어기들 보다 우수한 제어 수행을 증명하였다.