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시뮬레이터 기반 퍼지알고리즘과 환경스트레스모델을 이용한 선박 충돌위험도 추정에 관한 연구
Study on the Estimation of Collision Risk of Ship in Ship Handling Simulator using Fuzzy Algorithm and Environmental Stress Model 원문보기

한국항해항만학회지 = Journal of navigation and port research, v.33 no.1 = no.137, 2009년, pp.43 - 50  

손남선 (한국해양연구원 해양안전방재기술연구부) ,  김선영 (한국해양연구원 해양안전방재기술연구부) ,  공인영 (한국해양연구원 해양안전방재기술연구부)

초록
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최근 해양사고가 날로 증가되고 있으며, 특히, 인적과실로 인한 충돌사고의 비중은 70%에 이르고 있다. 본 연구에서는 실시간 충돌 위험도 표시 시스템을 개발하였는데, 충돌위험도를 사전에 인지함으로써 비상상황에 효과적으로 대처하고, 인적과실로 인한 충돌위험도를 줄이고자 하였다. 충돌위험도 추정을 위해, 선박들 간에 충돌위험도를 평가하는 퍼지알고리즘을 이용한 방법과 항해사가 느끼는 환경스트레스를 이용하여 충돌위험도를 평가하는 방법의 두 가지를 비교 검토하였다. 실시간 충돌위험도 추정 알고리즘을 검증하기 위해 선박운항 시뮬레이터에 설치하고 다양한 시뮬레이션을 수행하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, many maritime accidents have been increased and the collisions due to human error are given a great deal of proportions out of them We develop the Real-time Collision Risk Monitoring System (CRMS) for the navigational officers to cope with the emergency situation promptly and thus to reduc...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 실제 항해에서, 항해사나 선장이 선박 운항시 견시와 함께 각종 항행계기를 일일이 확인하는 일은 단순반복적일 뿐 아니라, 업무상의 피로 혹은 인적 실수에 의한 사고가 발생할 우려가 있다. 따라서, 타선박과의 충돌사고의 위험성을 사전에 자동으로 추정하여 알려줄 수 있는 안전운항지원시스템을 개발하게 되었다. 본 시스템의 핵심은 항해사가 주어진 상황에 대해 느끼는 충돌위험도를 정량화하는 데에 있다.
  • 본 논문에서는 충돌 위험 모니터링용 안전운항 지원 시스템의 특징과 여기에 적용된 충돌 위험도의 추정 방법을 설명하고, 시뮬레이터 실험결과에 대해 논의한다.
  • 따라서, 타선박과의 충돌사고의 위험성을 사전에 자동으로 추정하여 알려줄 수 있는 안전운항지원시스템을 개발하게 되었다. 본 시스템의 핵심은 항해사가 주어진 상황에 대해 느끼는 충돌위험도를 정량화하는 데에 있다.
  • 것이다. 본 연구에서는, 퍼지 이론을 통해 얻은 충돌 위험도와 환경스트레스 모델 방법을 통해 얻은 충돌위험도를 비교함으로써, 실시간 충돌 위험을 사전에 예방할 수 있는 실용적인 방법에 대해 논의하고자 한다. 이를 위해 선박운항 시뮬레이터 상에 실시간 항행 정보 표시 시스템을 구축하였고, 위 두 이론을 근거로 한 충돌 위험도 표시 기능을 구현하였다.
  • 본 연구의 목적은 충돌위험도 표시 시스템에 사용될 충돌위험도 추정 알고리즘의 성능을 검증하고 상호 비교 분석하기 위한 것이다. 본 연구에서는, 퍼지 이론을 통해 얻은 충돌 위험도와 환경스트레스 모델 방법을 통해 얻은 충돌위험도를 비교함으로써, 실시간 충돌 위험을 사전에 예방할 수 있는 실용적인 방법에 대해 논의하고자 한다.
  • 항만근처에서는 정상적인 통항상황, 즉 선박 입출항 상황과 같이 정해진 경로를 따라 이동하는 선박들 간의 충돌 위험도의 변화 특성을 살펴보고자 하였다.

가설 설정

  • 즉, 대양과 같은 개방수역에서의 시나리오 4가지 (A, B, C, D)와 항만근처의 제한 수역에서의 시나리오 1가지(E) 를 계획하였다. 개방수역에서는, 4, 400 TEU 컨테이너선이 자선으로 사용되었고, 타선은 종류와 길이 및 속도를 모두 동일하게 가정하였다. 단, 시나리오 C에서는 타선이 자선을 추월하여야 하므로, 예외적으로 빠른 속도를 가정하였다.
  • 개방수역에서는, 4, 400 TEU 컨테이너선이 자선으로 사용되었고, 타선은 종류와 길이 및 속도를 모두 동일하게 가정하였다. 단, 시나리오 C에서는 타선이 자선을 추월하여야 하므로, 예외적으로 빠른 속도를 가정하였다. 한편, 항만 근처의 제한수역 시나리오에서는, 선박의 종류와 길이, 그리고 속도는 실제 통항상황을 반영하여, 모두 다르게 계획하였다.
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참고문헌 (10)

  1. 공인영(2002), "해양 위해도 기반 안전운한지원시스템 개발", 3차년도 보고서 (위해도 저감 핵심 기술 개발 과제) 

  2. 공인영(2003), "해상교통 안전성 평가를 위한 환경 스트레스 모델의 특성 고착(I)". 한국항해항만학회 춘계학술대회 논문집, pp.479-486 

  3. 이한진(1997), "유전자 알고리즘을 이용한 충돌 회피 시스템의 최적화", 박사학위논문, 서울대학교, pp.8-10 

  4. Hara, K. and Hammer, A (1993), "A Safe Way of Collision A voidance Maneuver based on Maneuvering Standard using Fuzzy Reasoning Model", MARSIM '93 

  5. Hasegawa, K., Kouzuk, A, Muramatsu, T, Komine, H., and Watabe, Y(1989), "Ship Auto-navigation Fuzzy Expert System (SAFES)", Journal of the Society of Naval Architecture of Japan, Vol. 166 

  6. Imazu, H. and Koyama, T(1984), "The Determination of Collision Avoidance Action", Journal of Japan Institute of Navigation 

  7. Inoue, K., Kubono, M., Miyasaka, M., and Hara, D.(1998a), "Modeling of Mariners' Perception of Safety when Being Faced with Imminent Danger (In 

  8. Inoue, K., Masua, K., and Jera, W.(1998b), "Guidelines to Assess the Safety of Marine Traffic-I (Evaluation of Ship-handling Difficulty based on the nvironmental Stress Mode]) (In Japanese)", Journal of Japan Institute of Navigation, pp. 225-234. 

  9. Koyama, T and Yon, J,(1987), "An Expert System Approach to Collision Avoidance", 8th Ship Control System Symposium 

  10. Son, N.S. and Kim, S. Y.(2003), "Design of User-friendly Voice Control and Guidance System for Safe Navigation", Proceeding of MARSIM'03, pp. RB-22-1- RB-22-6 

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