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어선전복경보시스템 알고리즘 검증을 위한 어선 횡동요 시험 및 시간영역 횡동요 시뮬레이션
Rolling Motion Simulation in the Time Domain and Ship Motion Experiment for Algorithm Verification for Fishing Vessel Capsizing Alarm Systems 원문보기

海洋環境安全學會誌 = Journal of the Korean society of marine environment & safety, v.23 no.7, 2017년, pp.956 - 964  

양영준 (부산대학교 조선해양플랜트글로벌핵심연구센터) ,  권수연 (선박안전기술공단)

초록
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본 연구는 어선전복경보시스템 개발을 위해 어선의 횡동요 특성을 파악하고 시간영역 횡동요 운동 시뮬레이션을 수행한다. 어선전복경보시스템의 검증을 위해서는 전복 상황을 가정하여 시험을 수행하고 실제 어선 계측을 수행해야 하지만, 상황의 위험성으로 인해 현실적으로 불가능하다. 또한 많은 전복사고의 경우 횡동요와 밀접한 연관이 있는 것으로 조사되었다. 이에 따라 어선전복경보시스템의 핵심인 어선의 횡동요특성을 정확히 파악하여 시간영역 기반 횡동요 시뮬레이션을 수행하고 해당 정보를 통해 시스템에 탑재된 경보시스템의 알고리즘을 검증한다. 주요내용으로 첫째, 횡동요 운동 특성을 운동 시험을 통해 계측하고 파악한다. 특히 어선과 같은 소형선박의 경우 CFD 및 포텐셜 코드를 포함한 해석적인 방법으로 점성과 관련된 횡동요 해석이 어렵다. 이에 따라 횡동요 운동 모드에 초점을 맞추어 운동 시험을 수행하고 횡동요 RAO를 도출한다. 둘째, 횡동요 RAO를 이용하여 Wave Spectrum과의 조합으로 시간영역 운동 시뮬레이션을 수행하고 전복 경보 알고리즘을 검증한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study contributes to deepening understand of the characteristics of fishing vessel rolling motions to improve the development of capsizing alarm systems. A time domain rolling motion simulation was performed. In order to verify capsizing alarm systems, it is necessary to carry out experiments a...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 어선전복경보시스템의 알고리즘 검증을 위해 어선의 운동실험을 수행하여 횡동요에 대한 정량적인 결과를 도출하였다. 어선의 경우 다른 선박과 달리 형상의 특징으로 인해 점성의 영향력이 크며, 해석적인 방법으로 횡동요 대한 결과를 도출하기가 현실적으로 어렵다.
  • 어선의 경우 다른 선박과 달리 형상의 특징으로 인해 점성의 영향력이 크며, 해석적인 방법으로 횡동요 대한 결과를 도출하기가 현실적으로 어렵다. 이에 따라 실험을 통해 보다 정확한 횡동요에 대한 결과를 도출하였다. 해당정보는 2가지 선형에 대한 Roll RAO이며, 선형중첩법을 이용한 시간영역 횡동요 시뮬레이션에 사용되었다.
  • 전복에 가까운 파고 조건에서의 운동실험은 침몰등과 같은 위험한 상황이 존재하기 때문에 본 연구에서는 시뮬레이션을 통해 선행적으로 경보 발생여부를 확인이 주요 연구목표이다. Fig.

가설 설정

  • 2. 실제어선의 거동특성은 합법적인 부가물 및 확장, 어망/어구탑재, 어창 자유수등 다양한 요소에 의해 실제 모델링을 통한 계산 결과와 상이하다. 특히 횡요운동의 경우 비선형성이 큰 특징으로 인해 부가물에 관한 댐핑 계수가 반드시 고려되어야 할 것으로 판단되다.
  • 10은 D1~D4를 산정하는 예를 보여주며, D1의 경우 침수, 사경등에 해당하는 경보이며, 본 연구에서는 침수 기준각도를 10도로 설정하였고, 10도 이상의 사경이 발생할 경우 알람이 발생한다. D4(3단계 경보)는 복원력 상실각도를 의미하며 해당 각도를 100 %로 가정하여, 본 연구에서는 D3(2단계 경보)는 D4의 70 %, D2(1단계 경보)는 D4의 40 %로 설정하여 경보 알람 확인을 수행하였다. 즉, X2 = 70이며, X1 =40이된다.
  • Fig. 19 및 Fig. 20과 같이 침수조건을 가정하여 실험을 수행하였으며, 경보는 약 35분 40초 경에 발생되었으며, 36분 00초경에 경보 발생이 중단되었다. 윈도우 사이즈에 의거하여 경보가 발생하기 때문에, 36분 40초까지 침수라고 인식되었던 조건이 36초 00초경에는 정상 선박상태로 인식되어 경보가 중단되었다.
  • 시간영역 횡동요 시뮬레이션은 자체 in-house 코드를 사용하였으며(Yang and Kwon, 2016; Yang and Kwon, 2017), beam sea 조건만을 가정하여 수행되었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전복 경보시스템의 데이터는 어디에, 어떻게 저장되는가? 전복 경보시스템의 데이터는 탈부착이 가능한 SD메모리에 저장되며, 메모리 용량에 따라 가장 오래된 데이터는 삭제되고, 최신데이터로 갱신되는 일명 “밀어내기”방식이다. 또한 Fig.
소형선박의 특징은 무엇인가? 소형선박은 형상과 점성등의 다양한 요소로 인해 감쇄력에 대한 정량적인 평가가 어려운 특징이 있다. 이에 따라 운동시험을 통해 해당 운동 모드의 RAO를 산정한다.
알고리즘이 내장된 경보 시스템의 필요성이 대두되는 이유는 무엇인가? 최근 어선 및 소형 선박의 사고로 인하여 다수의 인명피해가 발생하였다. 전복사고를 직전에 인지 할 수 있는 기울기 센서등의 오작동은 해당 시스템의 신뢰성을 낮추는 원인으로, 상용화 직전에 폐기된 사례가 있다. 이에 따라 단순 대각도 횡동요에 의한 경보가 아닌 알고리즘이 내장된 경보 시스템의 필요성이 대두된다.
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