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[국내논문] 국내 해상교통관제센터의 요구사항 분석을 통한 차세대 VTS의 항행지원 서비스 시나리오
Aids to Navigation Service Scenarios for Next Generation VTS through Requirements Analysis of Domestic VTS Operator 원문보기

한국통신학회논문지. The Journal of Korea Information and Communications Society. 통신이론 및 시스템, v.38C no.5, 2013년, pp.440 - 451  

김주영 (한국전자통신연구원 융합보안연구실) ,  최중용 (한국전자통신연구원 융합보안연구실) ,  나중찬 (한국전자통신연구원 융합보안연구실) ,  조현숙 (한국전자통신연구실 사이버보안연구단) ,  이병길 (한국전자통신연구원 융합보안연구실)

초록
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최근 해상안전을 위한 국제적 기술 개발 및 표준화가 활발하게 진행되고 있다. 특히 e-Navigation을 지향한 기술들이 개발되고 있으며 국내에서도 차세대 해상교통관제기술개발의 필요성이 제기되고 있다. 그리고 현재 국내 환경에 맞는 차세대 VTS (Vessel Traffic Service)를 진행하기 위해서는 국내 VTS 센터의 관제사로부터 요구사항을 수렴하여 이를 시스템 개발에 적용할 필요성이 요구되어 왔다. 따라서 본 논문은 차세대 VTS의 요구사항을 정의하기 위해 15개 국내 해상교통 관제센터로부터 요구 사항을 수렴하고 항행지원 위주의 결과를 분석하여 그 결과를 제시하고자 한다. 그리고 항행지원 요구 사항 분석을 통해 새로운 항행지원 서비스로서 기존 VTS 시스템에서 지원하지 않았던 차세대 VTS용 ASM(Application Specific Messages) 서비스를 제안하고 이를 구현하여 AIS 실제 장비와 연동 및 시뮬레이션 단말시험을 통해 그 가능성과 효과를 검증하고자 한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, researches of technology and standardization for maritime safety are proceeding internationally. In particular, some technologies and strategies for e-Navigation have been developed and the necessity of development of next generation VTS (Vessel Traffic Service) has been raised in Korea. I...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 다음은 설문을 통한 결과(그림 3~5)에 대한 분석으로서, 100문항에 가까운 설문이 이루어져 분석되었으며, 본 논문에서는 결과 중 중요한 몇 가지만 소개하고자 한다.
  • 즉, 유비쿼터스 지능공간의 모바일 오브젝트 상황 인지 기술 개발에 있어서 상황추론 기능의 고도화 작업과 운항자 선호도 관리 기능의 고도화 작업이 필요하다. 또한, 타깃오브젝트의 운항자가 과거에 사용한 다양한 과거 운항 이력들을 기술하여 데이터마이닝 기법을 통한 최적의 선호도를 반영한 상세 경로 추정을 제공하도록 한다.
  • 본 논문에서는 VTS를 개발하기 위한 요구 사항을 분석하고 실제 해상교통관제센터에서 VTS를 운용하고 있는 관제사로부터 실질적인 설문을 통한 결과를 제시하고 이를 통하여 국내 환경에 맞는 관제 시스템 구조를 파악한다. 또한, 이를 토대로 VTS에서 ASM (Application Specific Messages) 통한 항행지원 서비스 시나리오를 작성해 본다.
  • 이 시스템은 AIS의 ASM을 통해 단순히 선박간에서만의 통신을 통해 변침정보나 운항정보 등을 상호 공유한다. 본 논문에서는 단순히 선박 간에 주고받는 정보에서 관제 센터를 중심으로 관제센터에서 위험상황이 예상되는 다중 선박에 동시에 ASM을 전송하고 다중선박의 항행의도를 파악하여 관제사가 이를 확인하고 위험이 예측되는 경우 충돌 회피 경로를 제시하는 것을 제안하고 시뮬레이션한 결과를 제시한다. 즉, 이 절에서는 NIESS를 확장하여 선박 간의 정보 공유뿐만 아니라 관제 센터와 선박 간의 정보 교류를 통해 관제 명령을 지시하는 시나리오와 시뮬레이터에 대해 설명하고자 한다.
  • 위의 설문 결과 선박 간 상호 충돌위험에 대한 정확한 분석 기술과 관제할 대상 선박의 처한 현재 상황에 대한 정확한 정보, 정보연계를 통한 항행선박에 다양한 정보를 제공하는 기술들을 선박사고를 방지하기 위한 필요 기술 요소들이 필요하다고 응답하였다. 본 논문에서는 설문 결과를 토대로 선박을 통해 해상상황을 수집하는 시나리오와 선박으로부터 항행의도를 수신 받아 충돌사고를 방지하는 2가지 시나리오를 제안한다.
  • 본 논문에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 해상 상황에 따른 경로 예측 및 위험도 추정을 통한 관제사 의사결정 시스템을 설계하고 VHF (Very High Frequency) 통신망을 통한 항행지원 서비스 구조를 설계하고자 한다.
  • 주소를 지정하여 메시지를 전송할 때 메시지 아이디 6번을 통해서 전달하고 브로드캐스팅을 할 경우 메시지 아이디 8번을 통해 전송할 수 있다. 이런 특징을 토대로 앞서 관제사들이 제기한 문제들 중 충돌사고예방과 정확한 항해 정보전달을 ASM을 통해 응용하는 시나리오를 설계해 보았다.
  • 본 논문에서는 단순히 선박 간에 주고받는 정보에서 관제 센터를 중심으로 관제센터에서 위험상황이 예상되는 다중 선박에 동시에 ASM을 전송하고 다중선박의 항행의도를 파악하여 관제사가 이를 확인하고 위험이 예측되는 경우 충돌 회피 경로를 제시하는 것을 제안하고 시뮬레이션한 결과를 제시한다. 즉, 이 절에서는 NIESS를 확장하여 선박 간의 정보 공유뿐만 아니라 관제 센터와 선박 간의 정보 교류를 통해 관제 명령을 지시하는 시나리오와 시뮬레이터에 대해 설명하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
e-Navigation의 목표는? 안전한 선박 항해를 위해 해상 분야에서는 2005년도부터 e-Navigation 개념이 도입됨에 따라 IALA (International Association of Lighthouse Authorities)를 중심으로 IT 기술을 융합하여 e-Navigation 표준화가 진행되고 있다. IMO (International Maritime Organization)에서 추진 중인 e-Navigation은 선박과 육상 및 선박과 선박 간에 데이터 교환, 융합, 분석을 통해 해상에서의 안전과 보안 및 해양환경보호를 극대화하는 것을 목표로 한다[1-3].
해상교통관제센터는 무엇을 통해 충돌 상황과 충돌 좌초 정보를 수집하는가? 연안 해역에서의 안전한 선박의 입항과 사고를 방지하기 위해 해상교통관제센터에서는 레이더, ECDIS (Electronic Chart Display and Information System)과 같은 운항지원 장비와 VHF 음성 통신 등을 통해 충돌 상황과 충돌 좌초 정보를 수집한다. 하지만 위험 상황의 최초 인지 시점부터 회피 기동까지 많은 시간이 소요되며, 그 절차도 복잡하다.
차세대 상황인지기반 항행지원 특징을 가진 지능형 관제 서비스를 제공하기 위해 VTS는 어떠한 기능 요구사항을 갖는가? (1) 다중 VTS 센서 정보수집 및 다양한 상황인지 정보 수집 기능상황인지 정보수집을 위한 레이더 정보, AIS 및 PortMIS를 연계를 통한 선박 및 운항자 정보, CCTV (Closed-Circuit TeleVision) 정보, 기타 센서망을 통한 정보수집 기능을 가져야 한다. (2) 해상 충돌/좌초 상황의 위험도 분석 및 회피 선박의 항행 정보를 이용하여, 좌초 또는 선박 조합 간의 충돌위험도를 실시간으로 계산하고, 항로조건을 모두 고려하여 충돌회피를 수행할 수 있는 기능을 가져야 한다. (3) 선박별/해역별 위험관리 및 안전운항정보자동생성 선박의 항행 정보와 결합하여 해당해역별 DUKC (Dynamic Under Keel Clearance) 등을 고려한 위험관리 및 해당 해역별 안전운항정보를 생성하고 자동 전송하는 기능을 가져야 한다. (4) 최적 항로탐색 및 이접안 관리 트래픽 상황이 복잡하여 충돌가능성이 많거나, 악천후의 입출항 상황, 위험물 운반선 등에서 해당 선박의 조종 및 운동 상황을 사전에 예측하여 최적항로를 탐색할 수 있어야 한다. 그리고 이를 기반으로 항행 정보를 제공하고, 입출항 관련 정보를 제공하여야 한다. (5) 항만 및 선종 특성을 고려한 맞춤 관제 협수로, 천수역 등 항만특성을 고려하고, 화물선, 여객선, 위험물 운반선 등 선종별 특성과 항만별 입출항하는 주 대상 선박의 종류에 따라 필요한 관제기능을 제공하여야 한다. (6) 유류오염 대응 및 사고대응 조기경보 유류 오염 사고의 조기대응을 위하여 사고시 오염 정도 파악 및 예측 등을 수행할 수 있어야 하며, 유사시 유관기관에 조기경보를 제공하여야 한다. (7) 상황별 관제사 의사결정 지원 기능 해상상황에 따라 항행정보지원체계의 의사결정 지원을 위한 다양한 알고리즘과 시스템을 도입/제공하여야 한다[8]. (8) 해상디바이스기반 해상상황인지 정보수집 및 정보분석 해상의 다양한 구조물 및 선박의 통신/센싱장비와 연계한, 악천후 등 직접적 해상상황정보의 수집과 유무선 네트워크를 통한 다양한 상황정보의 수집 및 분석이 가능하여야 한다. (9) 데이터마이닝 기법을 이용한 상황별 운항자선호도 추출 해상교통관제시, 기존의 경로에 대하여 상황에 따른 데이터마이닝을 통하여 실시간 해상상황에 따른 경로예측에 활용할 수 있어야 한다.
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참고문헌 (9)

  1. The Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs/ETRI, "e-Navigation domestic measurement report", 2008. 

  2. B. G. Lee and N. J. Park, "Security architecture of inter VTS exchange format protocol for secure u-Navigation," Embedded and Multimedia Computing Technology And Service, Lecture Notes in Elect. Eng., vol. 181, pp. 229-236, 2012. 

  3. D. Filipkowski and R. Wawruch, "Concept of "One Window" data exchange system fulfilling the recommendation for e-Navigation system," Telematics in the Transport Environment, Commun. Comput. Inform. Sci., vol. 104, pp. 85-95, 2011. 

  4. Korea Marintime Safety Trubunal, "Summary of Marine Accident Analysis Report" 2009. 

  5. B.-G. Lee, J.-W. Han, and H.-S. Jo, "Design of situation awareness and aids to navigation structure of VTS for maritime safety," J. KICS, vol. 35, no. 7, pp. 1073-1080, July 2010. 

  6. The Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs/ETRI,"Report of the broadband mariti me communication wireless communication in frastructure business planning research and the u-VTS technology development" 2009. 

  7. D. S. Lim, J. M, Kim, and W. Y. Park, "Shipbuilding-IT convergence technology, e-Navigation trends" pp. 90-99, J. TTA IT Standard Test. 2008. 

  8. Z. Pietrzykowski, P. Borkowski, and P. Wolejsza, "Marine integrated navigational decision support system," Telematics in the Transport Environment, Commun. Comput. Inform. Sci., vol. 329, pp. 284-292, Oct. 2012. 

  9. W. Y. Lee, J.-C. Choi, J. S. Lee, S. R. Lee, and Y. W. Lee, "Detection probability evaluation of LEO satellites based automatic identification system for a maritime-terrestrial integrated network," J. KICS, vol. 36, no. 5, pp. 530-538, May 2011. 

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