[논문]선박 안전운항 지원을 위한 승무원 운용상황 감시 시스템의 설계

김옥수; 이명원

doi:10.6109/jkiice.2012.16.7.1335

선박 안전운항 지원을 위한 승무원 운용상황 감시 시스템의 설계
Design of Monitoring System for Managing Officer's Operation with Supporting of Nautical Safety 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.16 no.7, 2012년, pp.1335 - 1343

김옥수 ((주)마린디지텍) , 이명원 ((주)마린디지텍)

초록
AI-Helper

대양을 항해하는 선박의 안전 운항을 확보하기 위해 선박 항해시스템 및 선박 자동식별 장치 등의 장비가 기존 선박에 운용되고 있으나, 해상 교통량 증가에 따른 선박 사고는 증가하는 추세에 있다. 이러한 선박 사고는 항해자 및 승무원 등의 인적 오류에 의한 운항과실이 주된 요인으로 파악되었으며 이에 따른 해양사고를 미연에 방지하기 위한 기술이 필요한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 선박 내 항해 및 운항자의 안전 운항을 감시하고 체계적인 관리를 위한 승무원 운용상황 감시 및 관리 시스템을 제안하고, 운항 안전을 위한 통합감시 플랫폼 설계와 승무원 휴대 상태계측 장치 및 휴대 단말시스템을 구현하였다. 또한 이를 통해 통합 안전 정보들의 상호 운용 가능성을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Although navigation systems and automatic identification technologies are in use for nautical safety of ocean vessels, ship collisions are increasing due to the growing number of overseas transportations. Since these accidents are mostly caused by the watch officers and crews' human mistakes, it is essential to develop a new set of systems to prevent such misfortunes. Therefore, we suggest a control and management system which monitors crews in order to conduct secure on-board navigation and nautical safety. We also materialized a mobile terminal system and portable device for the crews to check the status of the ship, and we designed a platform for an integrated surveillance system to assure a harmless voyage. Lastly, we attested the mutual connections of integrated safety-related data.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 논문에서는 승무원의 선박 안전운용 상황을 감시하고 각종 정보지원 및 체계적인 관리를 할 수 있는 승무원 운용상황 감시시스템을 제안하며 이를 위해 안전 운항을 위한 통합감시 플랫폼의 설계와 승무원 휴대 상태계측장치 및 휴대 단말 시스템을 구현하였다. 구현된 시스템들은 실 선박 탑재를 위해 각 시스템들 간의 정보 공유를 통한 효율적이고 실시간 운용이 가능 하도록 설계되었다.
본 논문에서는 선박 내 항해 및 근무자의 안전운항을 감시하고 관리하기 위한 시스템 구성을 제안하였고, 승무원의 안전운항을 지원하기 위한 통합 감시기능의 통합 서버 시스템과 클라이언트 시스템, 휴대 상태계측 장치와 휴대 단말 시스템을 구현하였으며, 승무원의 상태 정보에 따른 안전관리 기능과 상호 운용을 구현하여 실 선박에 탑재가 가능하도록 하였다.

제안 방법

따라서 본 논문에서는 승무원의 선박 안전운용 상황을 감시하고 각종 정보지원 및 체계적인 관리를 할 수 있는 승무원 운용상황 감시시스템을 제안하며 이를 위해 안전 운항을 위한 통합감시 플랫폼의 설계와 승무원 휴대 상태계측장치 및 휴대 단말 시스템을 구현하였다. 구현된 시스템들은 실 선박 탑재를 위해 각 시스템들 간의 정보 공유를 통한 효율적이고 실시간 운용이 가능 하도록 설계되었다.
그리고 통합서버 시스템과 무선 네트워크로 연동되는 휴대 단말시스템을 구성하여 선박 내 주요 항해정보 및 기관 정보, 각종 상황정보들을 제공함으로 운항 안전을 위한 의사결정을 지원할 수 있는 정보들을 운용 가능하도록 한다.
또한, 승무원의 운용상황을 감시하기 위한 휴대 상태 계측 장치는 계측된 체온 및 가속도 정보들을 선박 내 무선 네트워크를 통해 통합서버 시스템으로 전송하며 통합 서버 시스템은 이러한 데이터를 바탕으로 승무원의 운용 상태를 분석하고 이력관리를 수행하여 위급 상황에 대한 대처가 가능하도록 한다. 또한 선박의 화재 및 사고 등 각종 위험 상황 정보를 승무원 휴대 상태계측 장치로 전송하여 사고에 적절한 대처 및 대피를 가능 하도록 하였으며, 아울러 위험 상황에 대한 긴급정보를 승무원이 휴대 상태계측 장치를 통해 통합서버로 전송하게 하여 위험 상황에 처한 승무원의 안전 지원을 수행 가능하도록 한다.
또한, 그림 13에 보여주는 바와 같이 휴대성과 착용성에 중점을 두고 승무원들이 편리하게 사용가능 하도록 기구 설계 및 제작을 수행하였다.
또한, 승무원의 운용상황을 감시하기 위한 휴대 상태 계측 장치는 계측된 체온 및 가속도 정보들을 선박 내 무선 네트워크를 통해 통합서버 시스템으로 전송하며 통합 서버 시스템은 이러한 데이터를 바탕으로 승무원의 운용 상태를 분석하고 이력관리를 수행하여 위급 상황에 대한 대처가 가능하도록 한다. 또한 선박의 화재 및 사고 등 각종 위험 상황 정보를 승무원 휴대 상태계측 장치로 전송하여 사고에 적절한 대처 및 대피를 가능 하도록 하였으며, 아울러 위험 상황에 대한 긴급정보를 승무원이 휴대 상태계측 장치를 통해 통합서버로 전송하게 하여 위험 상황에 처한 승무원의 안전 지원을 수행 가능하도록 한다.
승무원 운용상황 감시시스템의 전반적인 개발은 표 1과 같은 개발 환경에서 구현되었으며, 통합서버 시스템및 클라이언트 시스템은 일반 PC 환경에서 개발하여 실 선박 탑재에 유리하도록 낮은 사양의 환경에서도 운용되도록 구현하였다. 또한, 필드통신중계장치와 휴대 상태계측 장치는 임베디드 환경에서 개발되었으며, 휴대 단말 시스템은 안드로이드 환경의 상용 제품을 사용하여 구현하였다.
선박의 각종 정보 및 안전운항에 관련한 정보들을 그래픽 환경으로 사용자에게 제공해주는 시스템으로 그림 3과 같이 경보, 이력정보 및 시스템 운용정보 등을 표시하는 표준 디스플레이, 선박의 각종 장비와 시스템별 정보 및 안전운항에 관련한 정보를 표현하는 정보운용 디스플레이로 구분하여 사용자에게 제공하도록 한다.
승무원들에게 제공되는 정보로는 선박 주요 시스템 경보 및 긴급/위험상황 경보가 제공되어 손쉽게 인지할 수 있도록 구현하였고, 승무원이 위급상황에 있을 때 긴급정보를 통합 서버 시스템으로 전송하여 승무원들의 안전관리가 가능하도록 구현하였다.
정보 통합을 위해 리눅스 기반 임베디드 환경으로 적용된 필드통신 중계장치는 선박 시스템 및 장치들에 사용되는 각종 필드버스 프로토콜인 IEC 61162-1/2 및 NMEA-0183, Modbus ASC/ Binary, Autronica ASAP, SAAB M/S, Ariston AN-PRO3 등의 표준 프로토콜을 이용한 통신이 가능하도록 적용하였다.
휴대 단말 시스템은 안드로이드 O/S 기반의 상용 제품을 이용한 어플리케이션을 구현하였으며, 안전운항 정보를 비롯한 최근 발생경보 및 이력정보, 승무원들의 근무 위치 및 상태 정보 등을 수신하여 어플리케이션 통해 사용자에게 제공하도록 하였다.
휴대 상태 계측장치는 ARM Coretex-M3 기반의 임베디드 프로세서를 통해 온도 및 가속도를 계측하고 통합 서버 시스템과 WiFi(2.4GHz, IEEE 802.11b/g) 무선 통신을 가능하도록 구성하였으며, 선박 승무원의 착용이 가능하도록 소형 모듈로 구현하였다. 또한 충전 가능한 전원 및 주야에 따른 화면밝기 조정, 경보 기능 및 진동 기능이 설계되었고 그림 12에 구현된 모듈을 보여준다.

후속연구

앞서 기술된 연구와 기술 개발에도 불구하고, 항해 하는 승무원들에게 안전운항을 지원하기 위한 통합정보 및 의사결정 정보를 제공하기 위한 구체적인 대책이 필요하며, 승무원의 운용 관리를 위하여 상태정보 계측 및 관리와 선박의 주요 위험상황에 대한 정보를 제공하기 위한 시스템의 설계가 제공되어야 할 필요가 있다.
향후에는 선박 통합정보에 의한 안전운항 지원뿐만 아니라 녹색선박을 위한 최적 경제운항 지원 및 친환경적인 운항지원 등의 기능을 구현하여, 선박 내에서 효율적인 운항 정보 이용과 육상에서 원격 지원할 수 있는 기반을 구축하여 국제해사기구(IMO)가 주도하는 e-navigation 전략에 적용 가능한 연구가 수행 되어져야 할 것으로 사료되어진다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	선박 항해시스템 및 선박 자동식별 장치가 운용되고 있는 이유는?	대양을 항해하는 선박의 안전 운항을 확보하기 위해 선박 항해시스템 및 선박 자동식별 장치 등의 장비가 기존 선박에 운용되고 있으나, 해상 교통량 증가에 따른 선박 사고는 증가하는 추세에 있다. 이러한 선박 사고는 항해자 및 승무원 등의 인적 오류에 의한 운항과실이 주된 요인으로 파악되었으며 이에 따른 해양사고를 미연에 방지하기 위한 기술이 필요한 실정이다.
	선박 사고의 주요 요인은 무엇인가?	대양을 항해하는 선박의 안전 운항을 확보하기 위해 선박 항해시스템 및 선박 자동식별 장치 등의 장비가 기존 선박에 운용되고 있으나, 해상 교통량 증가에 따른 선박 사고는 증가하는 추세에 있다. 이러한 선박 사고는 항해자 및 승무원 등의 인적 오류에 의한 운항과실이 주된 요인으로 파악되었으며 이에 따른 해양사고를 미연에 방지하기 위한 기술이 필요한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 선박 내 항해 및 운항자의 안전 운항을 감시하고 체계적인 관리를 위한 승무원 운용상황 감시 및 관리 시스템을 제안하고, 운항 안전을 위한 통합감시 플랫폼 설계와 승무원 휴대 상태계측 장치 및 휴대 단말시스템을 구현하였다.
	운항 통합관리 부분에 연구 개발이 가속화 됨에도 불구하고 어떠한 사고 위험이 지속적으로 증가하고 있는가?	그러한 노력에도 불구하고, 대양을 운항하는 선박 및 해양구조물의 설계 및 건조 과정상에 새로운 공법과 다양한 운용 시스템의 적용으로 인한 사고 위험 또한 지속적으로 증가하고 있는 실정이다. 이에 대한 안전 운항 및 체계적인 관리의 필요성이 대두되어 지고 있다.

참고문헌 (8)

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D.Patraiko, P. Wake, A. Weintrit, "e-Navigation and the Human Element", International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, Vol.4, no.1, pp.11-16, 2010
김동진, 곽수용, "국내 해양선박사고의 인적 오류의 요인 평가", Journal of the Ergonomics Society of Korea, Vol.30, No.1, pp.87-98, 2011

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심우성, Antonio Di Lieto, 임용곤, 이상정, "e-navigation 인적요소 평가를 위한 사용자 지향적 인적요소 개발", 한국정보통신학회, 제16권, 제6호, pp.1113-1118, 2012

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이종갑, "위험도기반 선박안전설계", 대한조선학회지, Vol.48, No.2, pp.3-10, 2011

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김옥수, 유병직, 이명원, 김영길, "선박 안전운항을 위한 선교운용 단말장치 및 경보시스템의 구현", 한국해양정보통신학회, 제15권, 제7호, pp.1423-1432, 2011
손남례, 정민아, 이성로, "유비쿼터스 헬스케어 기반 실시간 선박승무원 관리시스템 설계 및 구현", 한국통신학회논문지, Vol.35, No.3A, pp.279-286, 2010
박종원, 성소영, 임용곤, 윤창호, 김승근, "디지털 선박의 통합 연동시스템 구현", 한국정보통신학회, 제 16권, 제6호, pp.1158-1166, 2012

저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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