항로표지 관리 및 배치 의사결정 지원을 위한 항로표지 운용 소프트웨어 개발에 관한 연구 A Study on the AtoN Operational Software Development for the AtoN Management and the Decision Support of its Placement Planning원문보기
본 연구에서는 항로표지 시뮬레이터에서 구축된 항로표지 데이터베이스를 쉽게 관리하고 활용할 수 있는 방안과 항로표지 배치에 대한 의사결정을 지원하기 위한 방안을 모색하고자 하였다. 시나리오와 같은 계층 구조와 이력카드, 상태 부여 등을 통해 항로표지 데이터베이스를 관리하는 방안을 검토하고 항로표지 배치안에 대하여 시각적, 청각적, 정량적인 검증을 할 수 있도록 돕는 항로표지 운용 소프트웨어를 구현함으로써 본 연구의 목적을 달성한다. 항로표지 운용 소프트웨어는 항로표지 신설, 이설 등과 같이 자유로운 제어뿐만 아니라 조건 검색, 가상운항 및 정량 평가 결과 전시 등의 다양한 기능을 통해 항로표지 배치계획에 대한 의사결정을 돕는다. 이를 활용하여 여러 설계안에 대해 선박이나 선원에게 미칠 수 있는 영향을 예측하거나 설계안의 효율성 및 적절성 여부를 판단하는데 도움을 주고, 수월해진 검증 방법을 통해 더 다양한 설계안을 비교할 수 있기 때문에 항로표지 설계 및 배치 계획 시에 발생 할 수 있는 실패비용과 항로표지 관리비용을 감소시킬 것으로 기대된다.
본 연구에서는 항로표지 시뮬레이터에서 구축된 항로표지 데이터베이스를 쉽게 관리하고 활용할 수 있는 방안과 항로표지 배치에 대한 의사결정을 지원하기 위한 방안을 모색하고자 하였다. 시나리오와 같은 계층 구조와 이력카드, 상태 부여 등을 통해 항로표지 데이터베이스를 관리하는 방안을 검토하고 항로표지 배치안에 대하여 시각적, 청각적, 정량적인 검증을 할 수 있도록 돕는 항로표지 운용 소프트웨어를 구현함으로써 본 연구의 목적을 달성한다. 항로표지 운용 소프트웨어는 항로표지 신설, 이설 등과 같이 자유로운 제어뿐만 아니라 조건 검색, 가상운항 및 정량 평가 결과 전시 등의 다양한 기능을 통해 항로표지 배치계획에 대한 의사결정을 돕는다. 이를 활용하여 여러 설계안에 대해 선박이나 선원에게 미칠 수 있는 영향을 예측하거나 설계안의 효율성 및 적절성 여부를 판단하는데 도움을 주고, 수월해진 검증 방법을 통해 더 다양한 설계안을 비교할 수 있기 때문에 항로표지 설계 및 배치 계획 시에 발생 할 수 있는 실패비용과 항로표지 관리비용을 감소시킬 것으로 기대된다.
This study has searched to find a program in order to manage simply and practically use the expelled AtoN database from the AtoN Simulator and to support the idea decision for the AtoN placement. It examines a program that manages AtoN database through the hierarchy structure, history card and endow...
This study has searched to find a program in order to manage simply and practically use the expelled AtoN database from the AtoN Simulator and to support the idea decision for the AtoN placement. It examines a program that manages AtoN database through the hierarchy structure, history card and endowment with condition same as a scenario. And accomplishes this study's goal owing to realizing AtoN operational software that helps for visual, hearing sense, fixed amount verification upon AtoN placement project. The AtoN operational software contributes not only flexible control like a newly establishment, relocation etc, but also supports idea decision for AtoN placement plan through many functions such as condition search, virtual sailing and fixed amount appraisal result exhibition, etc. Through utilization of this, it is to help upon the presupposition of the impact to ship or sailor about many designs and in addition, upon the judgment of whether or not for the efficiency and appropriation of the design. It is expected to reduce possible failure costs and management costs due to AtoN design and placement plans, because to compare more various designs thru the easier verification method.
This study has searched to find a program in order to manage simply and practically use the expelled AtoN database from the AtoN Simulator and to support the idea decision for the AtoN placement. It examines a program that manages AtoN database through the hierarchy structure, history card and endowment with condition same as a scenario. And accomplishes this study's goal owing to realizing AtoN operational software that helps for visual, hearing sense, fixed amount verification upon AtoN placement project. The AtoN operational software contributes not only flexible control like a newly establishment, relocation etc, but also supports idea decision for AtoN placement plan through many functions such as condition search, virtual sailing and fixed amount appraisal result exhibition, etc. Through utilization of this, it is to help upon the presupposition of the impact to ship or sailor about many designs and in addition, upon the judgment of whether or not for the efficiency and appropriation of the design. It is expected to reduce possible failure costs and management costs due to AtoN design and placement plans, because to compare more various designs thru the easier verification method.
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문제 정의
(2013)의 연구에서 항로표지에 대한 데이터베이스를 설계하고 결과물로 데이터베이스를 구축하였다. 본 연구에서는 이러한 데이터베이스를 비전문가도 쉽고 편리하게 관리하고 수정할 수 있는 몇 가지 방안을 검토하였다.
본 연구에서는 항로표지 데이터베이스에 대해서 비전문가도 쉽게 관리할 수 있는 몇 가지 방안을 제시하였다. 먼저 항로표지에 대해 직관적으로 파악하고 관리할 수 있도록 이력카드 개념을 제안하고, 상태 및 시나리오/레이어 단계의 구분을 통해 직관성을 높이고자 했다.
본 연구에서는 항로표지의 배치 및 속성 변경에 대한 시각적인 결과를 실시간으로 제공하기 위해 선박 운항과 연동되어 설치된 항로표지를 검증할 수 있도록 지원한다. 우리는 선박 운항 시뮬레이터 연동을 통해 체계적인 운항을 할 수 있는 모드와 간단하게 경로를 설정하여 운항하는 가상 운항 모드를 지원한다.
이러한 문제를 해결하기 위한 목적으로 본 연구가 진행되었고, 추가적으로 항로표지 배치를 위해 지리적인 정보를 제공하여 자유로운 항로표지 배치 기능과 사후 분석 모듈을 통해 항로표지 배치안에 대한 검증을 할 수 있도록 돕기 위한 것이다. 본론으로 들어가기에 앞서 항로표지 데이터베이스와 고도화된 3차원 가시화 소프트웨어에 대한 선행 연구를 먼저 간략하게 기술하고자 한다.
본 시스템에서 항로표지를 통합적으로 관리하기 위해 항로표지 데이터베이스를 구축하였으며, 이에 대응되는 항로표지 형상 모델링 및 가시화 소프트웨어 고도화 작업이 이루어 졌다. 사용자 관점에서 항로표지를 손쉽게 관리하고 자유롭게 항로표지를 배치하고 평가할 수 있도록 이들 간에 유기적인 연동이 필요했으며, 항로표지 운영 소프트웨어가 그 역할을 함과 동시에 본 연구의 결과물이 된다.
선행 연구와 본 연구는 상호 유기적인 관계를 통해 항로표지 시뮬레이터의 목적을 달성한다. 반면 한국해양과학기술원(KIOST) 부설 선박해양플랜트연구소(KRISO)에서 보유하고 있는 FMB(Full Mission Bridge)급 선박 운항 시뮬레이터는 항로표지 시뮬레이터에서 테스트베드로 활용되고 있는 항로표지 시뮬레이터와 가장 유사한 형태의 시뮬레이터이다.
실례로 일본 해상보안청에서 항로표지 시뮬레이션 기법을 이용하여 특정 해협 대상으로 항로표지 배치계획의 일부를 검증 및 연구를 수행한 바 있다(Fukusumi and Shinano, 2007)1). 이 연구는 특수 환경에서 조류 신호에 대한 식별성, 식견성에 대한 검증과 항로표지용 AIS의 활용을 통해 우측통항 방식의 가능성을 검증하고자 하였다. 이는 조류 신호 시스템을 어떤 방식을 사용해야 기능 향상이 되고 비용절감을 할 수 있는지에 대한 실험과 등 부표 배치에 따라 어떤 배치안이 선박 충돌 등의 위험을 회피할 수 있는지에 대한 실험을 하고 결론을 내었다.
이 연구는 특수 환경에서 조류 신호에 대한 식별성, 식견성에 대한 검증과 항로표지용 AIS의 활용을 통해 우측통항 방식의 가능성을 검증하고자 하였다. 이는 조류 신호 시스템을 어떤 방식을 사용해야 기능 향상이 되고 비용절감을 할 수 있는지에 대한 실험과 등 부표 배치에 따라 어떤 배치안이 선박 충돌 등의 위험을 회피할 수 있는지에 대한 실험을 하고 결론을 내었다. 본 연구와 달리, 조류신호소, 등부표와 같은 일부 국한된 종류의 항로표지 에 대해서 실험을 하고, 본 연구에서 추구하는 자유로운 항로표지 배치를 지원하지는 않는 것으로 사료된다.
더불어, 선박 운항 시뮬레이터와의 연동을 통해 다양한 해상 환경을 제공할 수 있어야 하지만, 다음 두 절의 선행 연구만으로는 이를 달성하기 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위한 목적으로 본 연구가 진행되었고, 추가적으로 항로표지 배치를 위해 지리적인 정보를 제공하여 자유로운 항로표지 배치 기능과 사후 분석 모듈을 통해 항로표지 배치안에 대한 검증을 할 수 있도록 돕기 위한 것이다. 본론으로 들어가기에 앞서 항로표지 데이터베이스와 고도화된 3차원 가시화 소프트웨어에 대한 선행 연구를 먼저 간략하게 기술하고자 한다.
이는 사용자가 손쉽게 관리되고 수정될 수 있도록 지원하고, 시뮬레이터 시스템과 연계하여 그 효과를 직관적으로 확인할 수 있는 도구 개발의 필요성을 야기 시켰다. 이에 따라 항로표지 데이터베이스를 누구나 쉽게 관리하고 항로표지 배치 및 속성을 수정하여 실시간으로 시각적인 결과를 제공할 수 있도록 돕는 도구인 항로표지 운용 소프트웨어 개발이 진행되었고, 본 연구에서 사용자 관점에서 이 시스템에서 추구하는 목적을 효과적으로 달성하고 활용될 수 있는 방안을 제시하고자 한다.
제안 방법
이와 같이, 본 연구에서도 18종의 항로표지 종류마다 각 이력카드를 정의하였으며, 이를 통해 데이터베이스에 접근한다. 기존 방식과의 차이점은 ID, Name, Type, Location 등과 같이 18종 모두 공통되는 속성도 존재하므로 이는 부모 클래스로 만들고, 각 고유의 특성을 지닌 18종의 항로표지는 각각 이력카드를 만들고 부모 클래스를 상속 받는 방식으로 구축하였다. 초기에는 항로표지 종류에 대해서 하나의 데이터 구조로 관리하고자 하였으나, 이는 종류에 따른 속성 정보들이 많아 불필요하게 구조가 커지게 된다는 문제점을 갖고 있었다.
항로표지는 시간이 지남에 따라 그 수가 증가되어 왔고 설치, 이설 및 폐지 등의 과정을 반복하고 있다. 다양한 형태로 변화되는 항로표지를 효율적으로 관리하고 직관적으로 표현하기 위해 기존시설(Exist Facilities)과 설치계획 시설(Installation Program)로 구분하고 하위로 상태를 관리하는 방안을 제시한다(Table 1).
항로표지 신설 및 재배치에서도 전자해도 화면에서 원하는 위치에 바로 설치할 수 있도록 지원하고 실시간 결과를 통해 신속한 작업을 돕는다. 또한 여러 설계안에 대하여 적은 비용으로 신속하게 비교하고 검증할 수 있도록 시나리오 개념을 적용하였다. 이를 통하여 여러 설계안에 대해 선박이나 선원에게 미칠 수 있는 영향을 예측하거나 설계안의 효율성 및 적절성 여부를 판단하는데 도움을 주고, 수월해진 검증 방법을 통해 더 다양한 설계안을 비교할 수 있기 때문에 실패비용을 감소시킬 것이다.
마지막으로 최적의 항로표지 설계 및 배치를 위해 여러 설계안에 대한 비교 시험 및 검토를 손쉽게 제공할 필요성이 제기됨에 따라 시나리오 개념을 적용하였다. Fig.
본 연구에서는 항로표지 데이터베이스에 대해서 비전문가도 쉽게 관리할 수 있는 몇 가지 방안을 제시하였다. 먼저 항로표지에 대해 직관적으로 파악하고 관리할 수 있도록 이력카드 개념을 제안하고, 상태 및 시나리오/레이어 단계의 구분을 통해 직관성을 높이고자 했다. 항로표지 신설 및 재배치에서도 전자해도 화면에서 원하는 위치에 바로 설치할 수 있도록 지원하고 실시간 결과를 통해 신속한 작업을 돕는다.
각 지방해양항만청에서 개별적으로 관리되고 있는 항로 표지를 관리의 효율성을 높이기 위해 일반화된 형태의 데이터로 통합 관리할 필요가 있었고, 항로표지 설계 및 배치 계 획 시에 발생할 수 있는 비용 절감의 필요성에 따라 항로표지 시뮬레이터 시스템의 개발이 제기되었다. 본 시스템에서 항로표지를 통합적으로 관리하기 위해 항로표지 데이터베이스를 구축하였으며, 이에 대응되는 항로표지 형상 모델링 및 가시화 소프트웨어 고도화 작업이 이루어 졌다. 사용자 관점에서 항로표지를 손쉽게 관리하고 자유롭게 항로표지를 배치하고 평가할 수 있도록 이들 간에 유기적인 연동이 필요했으며, 항로표지 운영 소프트웨어가 그 역할을 함과 동시에 본 연구의 결과물이 된다.
전자해도는 전자해도표시시스템(ECDIS)에서 사용할 수 있도록 표준화(S-57)된 디지털 해도이며, 해도정보, 위치정보, 수심정보 등의 선박이 항해하는데 필요한 모든 정보를 포함하고 있다. 본 연구는 항로표지 설계자에게 지리적인 정보를 제공하여 원하는 위치에 항로표지를 사전에 배치해 볼 수 있도록 전자해도 기술을 활용한다.
dat)로 관리한다. 새로 정의된 파일은 전자해도 구성 중 하나인 개체 카탈로그(Catalog.031) 파일을 통해 해당 파일에 등록된 버전의 전자해도 리스트를 획 득하여 그 리스트에 해당하는 전자해도 파일(.000) 분석을 통해 읽기 쉬운 구조로 재설계되어 가동성을 높였다.
예를 들어, 어느 웹사이트의 회원가입을 하고자 할 때, 회원은 데이터베이스를 직접 다루는 것이 아니라 어떠한 양식에 의해 가입하게 된다. 이와 같이, 본 연구에서도 18종의 항로표지 종류마다 각 이력카드를 정의하였으며, 이를 통해 데이터베이스에 접근한다. 기존 방식과의 차이점은 ID, Name, Type, Location 등과 같이 18종 모두 공통되는 속성도 존재하므로 이는 부모 클래스로 만들고, 각 고유의 특성을 지닌 18종의 항로표지는 각각 이력카드를 만들고 부모 클래스를 상속 받는 방식으로 구축하였다.
2D Map은 간단하게 지형 정보만을 보여주기 때문에 직관적이고 가동성을 높이는 장점이 있다. 하지만 본 연구에서는 항로표지 배치를 위해서 지형 정보뿐만 아니라 수심과 같이 더 다양한 정보를 제공하여 배치안 설계 시에 여러 가지 요소를 고려할 수 있도록 전자해도를 기반으로 한다.
이론/모형
또한 관리되고 있는 항로표지를 전자해도에서 표시되는 항로표지 심볼과 유사하게 전시하기 위하여 국제수로기구(IHO)에서 정의한 해도 데이터의 내용과 그 표현에 관한 표준 규격인 S-52를 분석하였고, 그에 대한 구체적인 구현방법이 정의된 Presentation Library 문서를 참고하였다.
더불어, 다양한 시나리오 생성을 통해 여러 배치 계획에 대한 비교 시험 및 평가를 하여 가장 효과적이고 경제적인 설계 방법을 도출해 내는데 도움을 준다. 또한 위치 정보를 제공할 수 있도록 국제수로기구(IHO)의 표준 규격(S-57)에 따라 제작된 전자해도 기반으로 작성되었다. 이외에도 실제 환경과 유사한 환경을 제공하기 위하여 가시화 소프트웨어 및 레이더, 포그사운드 소프트웨어와 연동되어 있다.
초기에는 항로표지 종류에 대해서 하나의 데이터 구조로 관리하고자 하였으나, 이는 종류에 따른 속성 정보들이 많아 불필요하게 구조가 커지게 된다는 문제점을 갖고 있었다. 또한 하나의 종류가 속성이 추가되어도 모든 종류에 영향을 미친다는 단점을 지니고 있었기에 이력카드 방식을 선정하였다. 또한 이력카드를 통해 원하는 항로표지의 속성 정보를 데이터베이스에서 읽어오거나 수정할 수 있다.
성능/효과
이외에도 실제 환경과 유사한 환경을 제공하기 위하여 가시화 소프트웨어 및 레이더, 포그사운드 소프트웨어와 연동되어 있다. 본 연구의 결과물인 항로표지 운용 소프트웨어는 Fig. 8과 같이 AtoN Manager라는 명칭으로 구현되었다.
현실과 완벽하게 동일한 모습을 구현해 내는 것은 기술적인 측면에서 한계가 있을 순 있겠지만 여러 분야의 전문가 자문 회의를 거쳐 정량평가 방법, 야간 배후광 재현, 항로표지 등질 재현 등과 같은 다양한 의견을 최대한 반영하였다. 이로써 현실과 최대한 유사한 환경을 구축할 수 있었으며, 전문가 및 실무자에 의해 항로표지 시뮬레이터에 대한 유효성이 입증되었다.
후속연구
더불어, 다양한 시나리오 생성을 통해 여러 배치 계획에 대한 비교 시험 및 평가를 하여 가장 효과적이고 경제적인 설계 방법을 도출해 내는데 도움을 준다. 또한 위치 정보를 제공할 수 있도록 국제수로기구(IHO)의 표준 규격(S-57)에 따라 제작된 전자해도 기반으로 작성되었다.
이를 통하여 여러 설계안에 대해 선박이나 선원에게 미칠 수 있는 영향을 예측하거나 설계안의 효율성 및 적절성 여부를 판단하는데 도움을 주고, 수월해진 검증 방법을 통해 더 다양한 설계안을 비교할 수 있기 때문에 실패비용을 감소시킬 것이다. 더불어, 향후 선원의 교육 및 훈련용으로도 활용 가치가 있다고 판단된다
본 연구의 결과물은 현재 구현이 완료되어 테스트 단계에 있지만 향후 실제 항로표지 설계자들이 활용할 계획이며, 이는 항로표지 설계자들을 통해 활용가치, 유용성, 편의성에 대한 평가를 받고 지속적으로 개선될 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
항로표지란?
항로표지(Aids to Navigation, AtoN)는 선박을 안전한 항로 로 유도하거나 암초와 같은 위험물을 피할 수 있도록 도와주는 항행지표로서 선위나 항로결정, 위험물과 장애물에 대 한 경고 표시 등을 위해 설치되는 항행 보조시설이다. 항로 표지는 시간이 지남에 따라 그 수가 증가되어 왔고 설치, 이설 및 폐지 등의 반복적인 과정을 통해서 항로표지에 대한 관리가 중요하게 되었다.
항로표지 시뮬레이터란?
항로표지 시뮬레이터는 우리나라 주요 해역의 지형적, 환경적 특성, 그리고 여기에서 운항하는 선박들의 특성, 해상 교통 특성 등을 종합적으로 고려한 시뮬레이션 환경을 항로 표지 설계자에게 제공하여, 다양한 항로표지 배치에 대한 각종 시나리오를 손쉽게 다룰 수 있도록 지원하는 시스템이 다(Kim et al., 2013).
항로표지 시뮬레이터 시스템의 항로표지 데이터베이스가 어떠한 필요성을 야기시켰나?
항로표지 시뮬레이터 시스템에는 다양한 항로표지의 종류를 일반화된 형태로 통합한 항로표지 데이터베이스가 있다. 이는 사용자가 손쉽게 관리되고 수정될 수 있도록 지원 하고, 시뮬레이터 시스템과 연계하여 그 효과를 직관적으로 확인할 수 있는 도구 개발의 필요성을 야기 시켰다. 이에 따라 항로표지 데이터베이스를 누구나 쉽게 관리하고 항로표지 배치 및 속성을 수정하여 실시간으로 시각적인 결과를 제공할 수 있도록 돕는 도구인 항로표지 운용 소프트웨어 개발이 진행되었고, 본 연구에서 사용자 관점에서 이 시스템에서 추구하는 목적을 효과적으로 달성하고 활용될 수 있 는 방안을 제시하고자 한다.
참고문헌 (7)
Fang, T. H., I. Y. Gong and Y. G. Kim(2013), Performance Index for Effect of AtoN Placement Using the Amount of Visual Recognition based on IALA Human Factor, Proceedings of Asian Conference on Maritime System and Safety Research, pp. 34-37.
Fukusumi, Y. and K. Shinano(2009), A Study on the Visibility etc for the Tide Signal System of the Kurushima Strait, Report of Japan Coast Guard.
IALA(2007), Ozn the Use of Simulation as a Tool for Waterway Design and AtoN Planning, IALA Guideline, Edition 1. No. 1058.
Kim, H. L., G. D. Lee and S. M. Park(2000), The Design and Implementation of Navigational Aids Training Simulator by Virtual Reality, Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research, pp. 159-166.
Kim, Y. G., S. K. Park and I. Y. Gong(2013), Study of a Construction Plan of a Aids to Navigation Simulator, Journal of Ships & Ocean Engineering, Vol. 52, pp. 111-116.
Lee, Y. J., S. K. Park, J. Y. Oh and A. Y. Kim(2013), A Study on the Visualization of AtoN Simulator, Proceedings of Korean Institute of Navigation and Port Research, pp. 41-43.
Oh, J. Y., S. K. Park, A. Y. Kim, Y. J. Lee and O. S. Kwon(2013), Design and Implementation of Database System for AtoN Simulator, Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research, pp. 380-381.
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