국내 연안을 운항하는 소형어선, 낚싯배, 요트, 보트 등 소형선의 운항자에게 항로탐색, 해상안전정보 등의 제공이 가능한 해상내비게이션을 연구하였다. 스마트 기기의 앱에 의하여 육상 내비게이션 기술을 접목하는 방법으로 설계하여 도서, 양식장, 암초 등에 대한 해상 장해물에 대한 정보가 비교적 정확하며, 사용하기 쉽고, 고가인 ECDIS(Electronic Chart Display & Information System)를 대체하는 수단으로 실현하고자 하였다. 연구내용으로 해상내비게이션의 구성을 위한 데이터베이스 설계 및 운용자를 위한 앱 설계의 부분으로 기술을 구현하였다. 본 연구결과는 스마트 기기에 적용하는 애플리케이션으로써 소형선의 운용자가 별도 장비의 구입, 설치 및 유지보수등의 과정없이 간단하고 편리하게 사용할 수 있으며, 최소의 비용으로 연안해역에서 안전운항을 실현할 수 있다.
국내 연안을 운항하는 소형어선, 낚싯배, 요트, 보트 등 소형선의 운항자에게 항로탐색, 해상안전정보 등의 제공이 가능한 해상내비게이션을 연구하였다. 스마트 기기의 앱에 의하여 육상 내비게이션 기술을 접목하는 방법으로 설계하여 도서, 양식장, 암초 등에 대한 해상 장해물에 대한 정보가 비교적 정확하며, 사용하기 쉽고, 고가인 ECDIS(Electronic Chart Display & Information System)를 대체하는 수단으로 실현하고자 하였다. 연구내용으로 해상내비게이션의 구성을 위한 데이터베이스 설계 및 운용자를 위한 앱 설계의 부분으로 기술을 구현하였다. 본 연구결과는 스마트 기기에 적용하는 애플리케이션으로써 소형선의 운용자가 별도 장비의 구입, 설치 및 유지보수등의 과정없이 간단하고 편리하게 사용할 수 있으며, 최소의 비용으로 연안해역에서 안전운항을 실현할 수 있다.
We have studied on the maritime navigation with functions of navigation route search and maritime safety information for small-size fishery ships, fishing boats, yachts, and boats in coastal seas. We have designed a smart phone application which is more exact information on marine obstacles of islan...
We have studied on the maritime navigation with functions of navigation route search and maritime safety information for small-size fishery ships, fishing boats, yachts, and boats in coastal seas. We have designed a smart phone application which is more exact information on marine obstacles of islands, aquafarms, and rocks by using land navigation techniques. Our navigation system is relatively easy to be used for costal navigation and may be a substitute for expensive ECDIS(Electronic Chart Display and Information System). Our system consists of maritime navigation databases to manage necessary maritime data and a mobile application to support maritime navigation for operators. We believe that our research findings can improve safety navigation in coastal seas by supporting lower cost, no time-consuming installation and maintenance, and easy-to-use operations.
We have studied on the maritime navigation with functions of navigation route search and maritime safety information for small-size fishery ships, fishing boats, yachts, and boats in coastal seas. We have designed a smart phone application which is more exact information on marine obstacles of islands, aquafarms, and rocks by using land navigation techniques. Our navigation system is relatively easy to be used for costal navigation and may be a substitute for expensive ECDIS(Electronic Chart Display and Information System). Our system consists of maritime navigation databases to manage necessary maritime data and a mobile application to support maritime navigation for operators. We believe that our research findings can improve safety navigation in coastal seas by supporting lower cost, no time-consuming installation and maintenance, and easy-to-use operations.
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문제 정의
현재 해양수산부에서 소형선을 위하여 ENC 기반 해상정보 모바일 해로드라고 하는 앱을 무료로 보급하여 항로안내, 해상안전 등의 서비스를 제공하고 있으나[3], ENC 스트리밍 서비스에서 해상정보를 실시간으로 나타내지 못하므로 실시간 사용에 한계가 있다. 본 연구에서는 연안해역을 항해하는 소형선박들에게 해상시설정보, 항로탐색, 해상안전, 실시간 운용 등의 요구를 충족하는 해상내비게이션을 제공하고자 한다.
제안 방법
특히, 김, 전복 등 해조류 양식장, 해상시설물, 부유형 부표 등은 항해의 위험한 장애요소이므로 관련자료를 해양조사협회 및 관련 지자체에서 제공받아 데이터를 정확하게 적재하여 기존의 해도장비와 차별화된 성능으로 소형선이 연안에서 안전항해를 확보하도록 제작하였다.
- 안전항해를 위하여 양식장, 해상시설 등의 데이터를 구축하는 tool 을 개발하고, 해상시설물 데이터를 구축.
그림 15는 설정된 경로상으로 선박의 정상 항해를 유도하는 알고리즘을 설명하기 위한 것이다. 경로의 중앙선을 중심으로 ①번은 직진방향 유지, ②번은 좌우 5도의 수정변침을 유도하고, ③번은 경로가 이탈되는 범위로써 좌우 10도의 수정변침을 유도하며, ④번의 경우에는 경로이탈로 판단하고 경로를 재탐색하는 알고리즘으로 설계하였다.
국내 연안에 맞는 ENC의 표현과 일반인이 손쉽게 사용할 수 있는 인터페이스를 구현하기 위하여 해양조사원에서 제공되는 SHP를 binary 포멧 형태로 변환하여 항해의 장애요소인 섬, 양식장, 암초, 군사시설 등을 피하는 항로탐색 기술을 구현하였다.
또한, 항로탐색을 위한 네트워크 데이터를 설계하고 적용 가능한 항로데이터 구축을 위하여 해상 네트워크 데이터구축 tool을 개발한다. 표 1과 같이 안전하고 정확한 항로안내를 위해 해양시설물의 데이터구축 tool을 해양 네트워크 데이터 tool과 연계하는 기능의 시스템을 구현한다.
본 연구에서 개발한 소형선용 해상내비게이션의 테스트를 위하여 전자해도 제공, 위험요소 제공, 경로설정, 항행안내 등 4가지의 주요기능 항목을 선정하여 정상동작을 테스트하였다. 스마트기기는 안드로이드 4.
안전항해를 위한 해상내비게이션으로서 공인된 국립해양조사원에서 제공받은 전자해도를 사용하여 섬, 암초, 바다의 수심 등의 해양환경에 대한 정량적, 시각적 정보를 컬러로 표현하였다. 특히, 김, 전복 등 해조류 양식장, 해상시설물, 부유형 부표 등은 항해의 위험한 장애요소이므로 관련자료를 해양조사협회 및 관련 지자체에서 제공받아 데이터를 정확하게 적재하여 기존의 해도장비와 차별화된 성능으로 소형선이 연안에서 안전항해를 확보하도록 제작하였다.
연안해역의 소형어선, 낚싯배 그리고 요트, 보트 등의 레저선박 운항자의 해상안전을 위하여 스마트 기기에 육상 내비게이션 기술을 접목하여 항로탐색 및 안내, 안전항해유도, 해상안전정보 등의 제공이 가능한 어플리케이션을 구현하였다. ENC(Electronic Navigation Chart) 상에 해상표준 데이터를 적용하여 예정항로 및 항해정보를 제공하는 장비로 ECDIS가 유일하지만, 이에 대한 기술규정, 설치환경, 고비용의 문제로 대형선박용으로 보급, 운용되는 정도이다[1,2].
또한, 항로탐색을 위한 네트워크 데이터를 설계하고 적용 가능한 항로데이터 구축을 위하여 해상 네트워크 데이터구축 tool을 개발한다. 표 1과 같이 안전하고 정확한 항로안내를 위해 해양시설물의 데이터구축 tool을 해양 네트워크 데이터 tool과 연계하는 기능의 시스템을 구현한다.
대상 데이터
본 연구에 사용된 전자해도는 국제수로기구에서 지정한 S-52, S-57을 기반으로 제작된 공인 벡터해도이다. 데이터 표현은 ECDIS의 국제표준인 S-52를 준수하고 있으며, 여기에는 등대, 부표, 묘박지, 수심선 작도 등 모든 지형, 지물 및 항로표지에 관한 작성방법을 준수하였고, 데이터저장 및 교환에 관한 국제표준인 S-57을 준수하여 설계, 제작하였으므로 신뢰성을 확보하였다[7].
여기에서 한반도 해역의 데이터 영역은 경도 112도~144도, 위도 16도~48도의 범위에서 16도 간격으로 해도레벨 1 데이터를 설정하였고, 그림 4와 같이 레벨 1 SHP 4장을 합성하여 4개의 메쉬로 해당 영역을 구성하였다. 그림 5는 해도레벨 1 데이터를 4도 간격으로 분할하여 설계한 해도레벨 2 데이터이며, 경도 124도~132도, 위도 32도~40도의 범위에서 SHP 4개의 메쉬로 설계하고, 그림 6의 해도레벨 3은 해도레벨 2의 범위를 64개의 SHP 메쉬로 설계한 것이다.
해상에 존재하는 시설물에 대한 안내는 500m 이내의 접근과 전방 좌우 30도 이내의 선과 면에 대한 데이터에서 실시한다. 그림 16은 위험수역에 대한 화면 표시를 나타낸 것으로 아이콘과 가장 가까운 점까지의 거리를 표시하며, 항해상 위험대상이 아닌 표적은 청색으로 위험대상의 표적은 적색으로 표시한다.
이론/모형
스마트기기는 안드로이드 4.4.2 버전의 LG-V480 모델을 사용하였고, GPS의 수신상태에서 반복적으로 모의항해를 실시하였다[6].
본 연구에 사용된 전자해도는 국제수로기구에서 지정한 S-52, S-57을 기반으로 제작된 공인 벡터해도이다. 데이터 표현은 ECDIS의 국제표준인 S-52를 준수하고 있으며, 여기에는 등대, 부표, 묘박지, 수심선 작도 등 모든 지형, 지물 및 항로표지에 관한 작성방법을 준수하였고, 데이터저장 및 교환에 관한 국제표준인 S-57을 준수하여 설계, 제작하였으므로 신뢰성을 확보하였다[7]. 전자해도의 데이터베이스와 위험수역에 대한 데이터를 이용하여, 목적지까지의 항로탐색 알고리즘은 항로설정과 항해안내에 대한 성능구현으로 일반인의 실용성을 충분히 고려하였다.
해상내비게이션에 필요한 아이콘의 운용과 제작은 현재 자동차용 내비게이션에서 사용되고 있는 방법을 참고하였다. 그림 19는 운용과 항해에 필요한 아이콘의 설계 사항이다.
성능/효과
1) 간단히 목적지의 입력만으로 최적의 항로를 안내함으로써 연안항해에서 다양하고 복잡한 해상환경과 안전정보를 고려해야 하는 문제를 해결하였다.
2) 해상환경과 항해지식이 미비한 소형선의 운항자에게 최적항로를 제시하고, 육상내비게이션에 준하는 음성 경로안내 기능이 필요하며, 안전항해를 계속 환기시키는 성능으로 구현되어야 한다.
후속연구
3) 실시간으로 경로상의 수역에 대한 등대, 섬, 암초, 양식장 등의 해상환경과 조류의 흐름, 해상교통 과다경로, 위험수역에서 운항요령 및 타선박 출현시 피항방법 등에 대한 항해지원 정보를 음성으로 제공하는 기능을 부가하면 해상내비게이션으로써 실용성을 배가 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
ENC 기반 해상정보 모바일 해로드가 실시간 사용에 한계가 있는 이유는 무엇인가?
또한, 상용 컴퓨터에 ENC를 사용하여 선박위치를 표현하는 형태의 소프트웨어가 있으나, 이것은 ENC 규정에 부적합은 물론 항해지원 기능의 미비로 사용자들에게 오히려 ENC에 대한 부정적인 인식을 갖게 한다. 현재 해양수산부에서 소형선을 위하여 ENC 기반 해상정보 모바일 해로드라고 하는 앱을 무료로 보급하여 항로안내, 해상안전 등의 서비스를 제공하고 있으나[3], ENC 스트리밍 서비스에서 해상정보를 실시간으로 나타내지 못하므로 실시간 사용에 한계가 있다. 본 연구에서는 연안해역을 항해하는 소형선박들에게 해상시설정보, 항로탐색, 해상안전, 실시간 운용 등의 요구를 충족하는 해상내비게이션을 제공하고자 한다.
국내의 ENC는 어떻게 구현되는가?
국내의 ENC는 국립해양조사원에서 제공되며, 1단계에서 6단계까지의 레벨로 구성되고, 해역(Area), 선(Line), 지점(Point)의 배경을 통하여 160여종의 약어(Acronym)로 구현된다. 그림 3은 ENC 디스플레이의 overview 이며, 1/1,500,000 축척으로 제작된 것이다.
해상내비게이션은 어떠한 시스템을 대체하고자 하였는가?
국내 연안을 운항하는 소형어선, 낚싯배, 요트, 보트 등 소형선의 운항자에게 항로탐색, 해상안전정보 등의 제공이 가능한 해상내비게이션을 연구하였다. 스마트 기기의 앱에 의하여 육상 내비게이션 기술을 접목하는 방법으로 설계하여 도서, 양식장, 암초 등에 대한 해상 장해물에 대한 정보가 비교적 정확하며, 사용하기 쉽고, 고가인 ECDIS(Electronic Chart Display & Information System)를 대체하는 수단으로 실현하고자 하였다. 연구내용으로 해상내비게이션의 구성을 위한 데이터베이스 설계 및 운용자를 위한 앱 설계의 부분으로 기술을 구현하였다.
참고문헌 (8)
H.-U. Kim, B.-G. Min, T.-J. Ha, H.-J. Jeong, and J.-A. Park, "Implementation of a marine navigation system for the small and medium sized power boat," J. KIIT, vol. 11, no. 3, pp. 27-35, 2013.
J.-W. Park, Y.-K. Lim, and O.-S. Kim, "Advice for intelligent IT-ship convergence of future," The Mag. IEEK, vol. 35, no. 5, pp. 512-523, 2008.
"General planning for build of next generation the e-Navigation," MOF, 2015.
"Technology development business for next generation the e-Navigation of IMO," KISTEP, 2015.
J.-Y. Kim and J.-I. Kim, "A study on the advanced marine navigation systems for small size ships and boats," Proc. KICS, Int. Conf. Commun., pp. 240-241, Jun. 2009.
J.-T. Jeong, J.-Y. Choi, and J.-C. Choi, "Design of application software for implementation of marine leisure navigation," Proc. KICS, Int. Conf. Commun., pp. 394-395, Jun. 2015.
T.-H. Hong, K.-Y. Seo, and G.-K. Park, "Building of an vessel operator support system based on ENC," KOSOMES, pp. 135-140, May 2005.
D.-H. Kim, and J.-D. Kim, "Unmanned Ship Control System Using WLAN," Proc. KICS, Int. Conf. Commun., pp. 50-51, Nov. 2013.
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