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안전 항해 지원 서비스 제공에 대한 유용성 평가(II) : CPA/TCPA 정보 제공 서비스를 대상으로
An Evaluation of Effectiveness for Providing Safety Navigation Supporting Service : Focused on CPA/TCPA Information Supplying Service 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.21 no.9, 2017년, pp.1788 - 1795  

황훈규 (Division of Ocean ICT & Advanced Materials Technology Research, Research Institute of Medium & Small Shipbuilding) ,  김배성 (Division of Ocean ICT & Advanced Materials Technology Research, Research Institute of Medium & Small Shipbuilding) ,  신일식 (Division of Ocean ICT & Advanced Materials Technology Research, Research Institute of Medium & Small Shipbuilding) ,  이장세 (Division of Maritime IT Engineering, Korea Maritime and Ocean University) ,  유영호 (Ocean and Ship ICT Convergence Research Center, Marine Electronics Industry Promotion Association)

초록
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본 논문에서는 육/해상에서 제공 가능한 다양한 서비스를 통해 항해사의 의사결정을 지원함으로써 해양 안전을 확보하기 위한 연구의 일환으로 ARPA 혹은 ATA 장비가 탑재되어 있지 않는 선박에 CPA/TCPA 정보를 제공하기 위한 서비스를 제안한다. 제안 서비스를 검증하기 위하여 실제 선박을 대상으로 실험을 수행하기에는 많은 어려움이 있기 때문에 본 논문에서는 시나리오 기반의 시뮬레이터인 SiNAS 및 CPA/TCPA 정보 제공 소프트웨어를 활용하여 유용성을 평가한다. 이를 위해 검증 목적에 적합하도록 시뮬레이션 시나리오를 명세한 후, 다양한 경력을 가진 12명의 항해사를 선정하여 시뮬레이션을 수행한다. 또한, 임무 성공 여부, 충돌 위험 선박과의 최근접 거리, 충돌 위험 선박을 인지하는데 까지 걸린 시간, 인지한 후 회피 조치를 취한 시간 등을 기반으로 시뮬레이션 결과를 분석하며, 유효성, 효율성, 만족성의 세 가지 요소를 기준으로 제안 서비스의 유용성을 평가한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we proposed a service that provides CPA/TCPA information to ships, without ARPA/ATA devices to support decision making of the navigator for maritime safety based on various services at shore and off-shore. To verify the proposed service, we use SiNAS (scenario-based simulator for NAS)...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 선박 ③과 선박 ④는 자선의 우측에서 입항하는 항로를 가지는데, 이 중 선박 ③은 시뮬레이션 시작 약 3분 후에 오른쪽 침로를 변경한다. 그 이유는 약 3분 후부터 충돌 위험 선박 인지 시에 충돌 회피 조치가 가능하도록 하기 위해서이다. 선박 ⑤, 선박 ⑥, 선박 ⑦, 선박 ⑧은 약 5분 동안 자선의 좌측에서 지나가도록 구성하였다.
  • 본 논문에서는 “ARPA 혹은 ATA 장비가 탑재되어 있지 않는 선박에 CPA/TCPA 정보가 서비스 형태로 제공된다면 안전 항해에 도움이 될 것이다”라는 가정을 검증하기 위하여 시나리오 기반의 시뮬레이터를 활용하여 제안 서비스의 유용성을 평가하는 것에 관한 내용을 다루었다.
  • 본 논문에서는 MSP의 두 번째 항목인 항해지원서비스와 관련하여 CPA/TCPA 정보 제공 서비스를 제안한다. 여기서 CPA/TCPA는 그림 1과 같이 CPA는 자선과 타선이 가장 가까운 지점 및 거리(d) 정보를 의미하고, TCPA는 자선과 타선의 위치가 가장 가까운 지점까지 도달하는 시간(t) 정보를 의미한다.
  • 본 논문에서는 [4,5]의 연구에서 활용한 시나리오 기반 시뮬레이터인 SiNAS를 기반으로 제안한 CPA/TCPA 정보 제공 서비스의 유용성을 평가한다. 시뮬레이션 조건은 해상상태(sea state) 3의 환경에서 일반 화물선(제원 – LoA : 275m, Breadth : 39m)이 초기 속도 13노트로 부산항에 입항하는 상황으로 설정하였다.
  • 이러한 문제를 해결하기 위하여 [4,5]의 연구에서는 항해지원서비스의 유용성을 검증하기 위한 목적의 시나리오 기반 시뮬레이터(SiNAS, Simulator for NAS)를 개발하였으며, 이를 통해 일반적인 PC 환경에서도 제안 서비스의 유용성 평가가 가능해지게 되었다. 본 논문에서는 이 SiNAS를 기반으로 제안한 항해지원서비스의 유용성을 평가하는 것에 관한 내용을 다룬다.
  • 제안하는 서비스는 이러한 CPA/TCPA의 기능을 육상의 관제 센터(VTS, vessel traffic service)에서 각 선박으로 제공해주고, 이를 기반으로 각 선박을 운항하는 항해사들이 올바른 의사결정을 할 수 있도록 지원해주는 것을 목적으로 한다. 본 논문에서는 제안 서비스의 도출 배경과 이에 대한 유용성 평가에 관한 내용을 다룬다. 본 논문의 구성은 다음과 같다.
  • 여기서 CPA/TCPA는 그림 1과 같이 CPA는 자선과 타선이 가장 가까운 지점 및 거리(d) 정보를 의미하고, TCPA는 자선과 타선의 위치가 가장 가까운 지점까지 도달하는 시간(t) 정보를 의미한다. 이는 자선 주변의 타선들의 속력 및 방향(위도/경도) 벡터를 기반으로 최근접 지점까지의 거리와 최근접 지점까지의 시간을 계산하여 충돌 위험성을 알려주기 위한 목적을 가진다[6].
  • 이러한 단점을 극복하기 위하여 본 논문에서는 MSP 의 두 번째 항목인 항해지원서비스(NAS, navigation assistance service)를 제안하고, [4,5]의 연구에서 개발한 시나리오 기반 시뮬레이터를 활용하여 제안 서비스의 유용성을 평가하는 것에 관한 내용을 다룬다. 제안 하는 서비스는 최근접점/최근접시간(CPA/TCPA, closet point of approach/time to closet point of approach) 정보 제공 서비스이다.
  • 따라서 그림 2에 나타낸 것과 같이 이러한 ARPA 및 ATA 장비에서 제공하는 CPA/TCPA 정보를 상대적으로 정보처리 인프라가 잘 갖추어진 육상의 관제 센터에서 처리한 후, ARPA 혹은 ATA 장비가 탑재되어 있지 않는 중소형 선박으로 제공해주는 서비스 개념을 제안한다. 이러한 정보를 기반으로 선박을 운항하는 항해사들이 올바른 의사결정을 할 수 있도록 지원해주어 항해 안전을 확보하고 선박 사고를 예방할수 있을 것이라는 가설을 중심으로 제안하는 항해지원 서비스의 유용성을 검증한다[7]. CPA/TCPA 정보는 SiNAS 기반의 별도의 소프트웨어를 통해 제공한다.
  • 제안하는 서비스는 이러한 CPA/TCPA의 기능을 육상의 관제 센터(VTS, vessel traffic service)에서 각 선박으로 제공해주고, 이를 기반으로 각 선박을 운항하는 항해사들이 올바른 의사결정을 할 수 있도록 지원해주는 것을 목적으로 한다. 본 논문에서는 제안 서비스의 도출 배경과 이에 대한 유용성 평가에 관한 내용을 다룬다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
e-Navigation의 구현을 위해서는 어떤 서비스가 제공되어야하며 무엇이 개발되었는가? e-Navigation의 구현을 위해서는 ICT 융합 기술을 기반으로 항해 안전을 향상시키기 위한 여러 서비스가 제공되어야 하며, 이를 위하여 16가지 범주로 분류되는 MSP(maritime service portfolio)가 개발되었다[1,2]. 서비스가 제안되면, 그 서비스가 실질적으로 유용한지에 관한 평가가 이루어져야 하는데, 실제 선박을 대상으로 실험을 수행하여 유용성을 평가하기에는 많은 어려움이 있다.
CPA/TCPA 기능은 어디에서 제공되는가? 제안 하는 서비스는 최근접점/최근접시간(CPA/TCPA, closet point of approach/time to closet point of approach) 정보 제공 서비스이다. CPA/TCPA 기능은 선박 자동 충돌 예방 장치(ARPA, automatic radar plotting aid)와 선박 자동 추적 장치(ATA, automatic tracking aid)에서 제공 되는데, SOLAS 규정에 의해 10,000톤 이상의 선박에는 ARPA, 500톤 이상의 선박에는 ATA의 탑재를 의무화하고 있다. 이들 장비는 상대적으로 고가이기 때문에 500톤 미만의 중소형 선박에는 탑재하기가 어렵다.
선박조종 시뮬레이터를 기반으로 제안 서비스의 유용성을 평가하는 연구를 진행하는 이유는 무엇인가? e-Navigation의 구현을 위해서는 ICT 융합 기술을 기반으로 항해 안전을 향상시키기 위한 여러 서비스가 제공되어야 하며, 이를 위하여 16가지 범주로 분류되는 MSP(maritime service portfolio)가 개발되었다[1,2]. 서비스가 제안되면, 그 서비스가 실질적으로 유용한지에 관한 평가가 이루어져야 하는데, 실제 선박을 대상으로 실험을 수행하여 유용성을 평가하기에는 많은 어려움이 있다. 이러한 이유로 선박조종 시뮬레이터(FMSS, full mission ship handling simulator)를 기반으로 제안 서비스의 유용성을 평가하는 연구를 진행한 바 있다[3].
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참고문헌 (8)

  1. IMO, "Strategy for the development and implementation of e-Navigation," IMO, MSC 85(26) Annex 20(21), 2008. 

  2. IMO, "Draft e-Navigation Strategy Implementation Plan," IMO, NCSR 1(28) Annex 7, 2014. 

  3. H. G. Hwang, B. S. Kim, I. S. Shin, J. S. Lee and Y. H. Yu, "An evaluation of effectiveness for providing safety navigation supporting service : focused on route plan sharing service," Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, vol. 21, no. 3, pp. 620-628, Mar. 2017. 

  4. H. G. Hwang, I. S. Shin, J. S. Lee and Y. H. Yu, "A design of navigation simulation system for verification of MSPs," in Proceedings of the Korean Society of Marine Engineering Spring Conference, p. 283, 2014. 

  5. I. S. Shin, H. G. Hwang, J. S. Lee and Y. H. Yu, "A development of simulation system based on scenario for evaluation of e-Navigation MSP," Journal of the Korean Society of Marine Engineering, vol. 39, no. 1, pp. 86-93, Jan. 2015. 

  6. IMO, "Performance standards for auto tracking," IMO, MSC 64(67) Annex 4, 1996. 

  7. I. S. Shin, "A study on the usability evaluation of navigation assistance service in e-Navigation MSP," Ph. D. dissertation, Korea Maritime and Ocean University, Busan, Korea, 2016. 

  8. H. G. Hwang, B. S. Kim, I. S. Shin, S. K. Song and G. T. Nam, "A Development of Analysis System for Vessel Traffic Display and Statistics based on Maritime-BigData," Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, no. 20, vol. 6, pp. 1195-1202, Jun. 2016. 

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