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항차 데이터 기반 간이 연료 소모량 추정 및 최적 경유 항구 추천 시스템 개발
A Development of Simple Fuel Consumption Estimation and Optimized Route Recommendation System based on Voyage Data of Vessel 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.22 no.3, 2018년, pp.480 - 490  

우상민 (Division of Ocean ICT & Advanced Materials Technology Research, Research Institute of Medium & Small Shipbuilding) ,  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) ,  우윤태 (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)

초록
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최근, 유럽 연합 가입국을 기항지로 항해하는 선박을 대상으로 배출 가스를 측정한 후, 그 결과를 보고하고 검증받는 MRV 규제의 시행을 앞두고 있다. 이러한 배출 가스량을 경험적으로 산정해보기 위하여 본 논문에서는 간이 연료 소모량 추정 및 최적 경유 항구 추천 시스템을 개발하기 위한 내용을 다룬다. 이를 위해 10여 년간 축적된 선박의 항차 데이터를 기반으로 각 항구별 연료 소모량, 거리, 소요 시간을 분석하여, 이를 기반으로 연료 소모량을 추정하는 모듈을 개발하였다. 또한 선박의 출발지와 목적지 사이의 최적 경유 항구를 추천하기 위한 기능을 비롯하여 실제 운항 경로 표시 기능, 실제 운항 경로와 최적 경로와의 비교 기능, 사용자 지정 경유 항구 선택 기능을 제공하기 위한 모듈을 구현하였다. 개발한 시스템은 선박의 운항 계획 등을 위한 참고 지표로 활용이 가능할 것으로 기대되며, 축적된 데이터를 기반으로 학습하여 미래 데이터를 예측하기 위한 선행 연구로서 의미가 있을 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, The MRV (monitoring, reporting and verification) regulation, which measures, reports and verifies the emission gas of vessel to head for member countries of Europe Union (EU), is being implemented. As part this reason, we develop a system that estimates simple fuel consumption and recommen...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 이러한 선행 연구의 한계를 보완하기 위한 연구의 일환으로 본 논문에서는 2007년부터 2017년까지 축적된 A선박의 항차 데이터를 분석 및 학습하고, 간이 연료 소모량 추정 및 최적 경유 항구를 추천해주는 시스템을 개발에 관한 내용을 다룬다. 이를 통해 여러 척의 선박으로부터 축적될 많은 양의 데이터 분석에 대비 하고, 분석 결과의 신뢰성을 보다 향상시키는 것이 주목적이다.
  • 본 논문에서는 MRV 규정에 따라 탄소 배출량을 대략적으로 시뮬레이션 해보기 위하여 간이 연료 소모량 추정 및 최적 경유 항구 추천 시스템의 개발에 관한 내용을 다루었다. 실 선박의 항차 데이터를 통해 각 항구 간의 평균 운항거리, 시간 및 간이 연료 소모량을 취득 하였으며, 이를 기반으로 최적 경유 항구 추천 알고리즘을 제안하고, 구현하여 최적 운항 경로를 도출하였다.
  • 개발한 시스템을 통해 운항할 경로의 연료 소모량을 사전에 추정해 볼 수 있기 항해 계획 등을 위한 참고 지표로 활용이 가능할 것으로 기대된다. 본 논문에서는 과거 축적된 항차 데이터를 기반으로 분석하기 위한 시스템의 개발에 관한 내용을 다루었다. 현재, 과거 데이터를 기반으로 미래 데이터를 분석하고 예측하기 위하여 시스템을 개선하는 연구를 비롯하여 이러한 분석 결과가 실제 이해 관계자들에게 어느 정도의 도움이 되는지를 평가하기 위한 연구 등[9-11]을 진행 중에 있다.
  • 본 논문에서는 선박의 운항을 통해 축적된 항차 데이터(voyage data)를 기반으로 학습한 후 실제 인접한 항구 간 운항 시 사용한 연료량을 분석하고, 이를 기반으로 연료 소모량 등을 간이 추정하기 위한 시스템의 개발에 관한 내용을 다룬다. 개발하는 시스템은 운항 거리 대비 최저 연료 소모량, 최단 거리, 최단 시간을 기준 으로 출발지와 목적지 사이의 최적 경유 항구를 추천해 주어 필요시 기항지 선정에 참고 지표로 사용하기 위한 기능을 비롯하여 항차 데이터를 활용하는 여러 기능을 추가적으로 포함한다.
  • 본 논문에서는 시스템의 개발을 위하여 2007년부터 2017년까지 축적된 A선박의 항차 데이터를 기록하였고 기록된 데이터를 기반으로 개발을 수행하였다. 기록된 데이터에서 설계한 시스템에 필요한 내용만을 추출 하였고, 이를 재구조화하여 데이터베이스로 마이그레이션(migration)하였으며, 이러한 형태를 그림 10에 나타냈다.
  • 333으로 도출된 최적 경로에 비해 다소 효율이 낮다고 할 수 있다. 이러한 간이 연료 소모량 추정 및 최적 항로 추천 기능 등을 통해 도출된 데이터는 참고 목적으로 활용할 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
MRV(monitoring, reporting and verification) 규정은 무엇인가? 최근, 유럽 연합 가입국을 목적지로 항해하는 선박의 이산화탄소 배출 가스를 측정하고, 그 결과를 보고하는 MRV(monitoring, reporting and verification) 규정이 2015년 EU에 의해 채택되어 2018년부터 시행예정이다 [1]. 이에 따라 해운사는 선박의 배출 가스 모니터링, 보고 절차 등이 포함된 모니터링 계획서를 제출하고 이를 검증 받아야 한다.
MRV 규정에 따라 해운사에서 해야하는 것은 무엇인가? 최근, 유럽 연합 가입국을 목적지로 항해하는 선박의 이산화탄소 배출 가스를 측정하고, 그 결과를 보고하는 MRV(monitoring, reporting and verification) 규정이 2015년 EU에 의해 채택되어 2018년부터 시행예정이다 [1]. 이에 따라 해운사는 선박의 배출 가스 모니터링, 보고 절차 등이 포함된 모니터링 계획서를 제출하고 이를 검증 받아야 한다. 그 후 매년 선박의 이산화탄소 배출량을 모니터링하고 보고서를 작성하여 유럽연합 집행 위원회(EC, European Commission)에 제출해야 한다[1-2].
경로 추천 기능으로 추천된 최적 경로시스템적인 수치만을 이용하여 결과를 도출하기 때문에 어떠한 한계가 있는가? 최적 경유 항구 추천 시스템의 사용자 지정 경로 설정 기능에서 제공하는 데이터(예상 연료 소모량, 항해 거리, 다섯 번째로 실제 항해 경로와 최적 경유 항구 추천 경로 비교 기능은 경로 추천 기능 사용 중 출발 항구, 도착 항구, 경유지 개수가 같은 실제 항해 경로가 존재할 때 두 경로를 비교한 데이터(연료 소모량, 항해 거리, 항해 시간)를 제공함으로써 사용자에게 어떤 경로가 효율 적인지 나타내 준다. 경로 추천 기능으로 추천된 최적 경로는 시스템적인 수치만을 이용하여 결과를 도출하기 때문에 경로 설정에 한계가 존재할 수도 있다. 따라서 본 기능은 추천 경로와 유사한 실제 항해 경로를 제공하고, 또한 두 경로의 효율성을 비교함으로써 사용자의 항해 경로 계획에 보다 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다.
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참고문헌 (11)

  1. N. S. Kang, Y. J. Hong, J. S. Lee, and S. S. Byeon, "Development of technology for collecting data regarding fuel consumption and greenhouse gas emissions by existing ships for MRV regulation," Journal of Korean Society of Marine Engineering, vol. 41, no. 9, pp. 943-951, Jul. 2017. 

  2. W. C. Boo, "A Study on Korean Countermeasures for Controls on Greenhouse Gas Emissions from ship," M.S. thesis, International Trade & Regional Studies Graduated School of Business Administration Inha University, 2015 

  3. N. S. Kang, B. S. Lee, S. Y. Kim, J. J. Lee, and H. K. Yoon, "Conceptual Design of a Portal System for International Shipping's Greenhouse Gas Monitoring, Reporting, and Verification," Journal of the Society of Marine Environment & Safety, vol. 22, no. 1, pp.108-117, Feb. 2016. 

  4. N. S. Kang, J. Y. Lee, Y. J. Hong, S. S. Byeon, and J. Y. Kim, "Technical Analysis of an MRV System in Relation to the Implementation of a Data Collection System by the International Maritime Organization," Journal of the Society of Marine Environment & Safety, vol .23, no. 1, pp.122-129, Feb. 2017. 

  5. M. I. Roh, "A method for Determining a Ship Economic Route based on the Acquisition of the Sea State and Estimation of Fuel Consumption," Transactions of the Society of CAD/ CAM Engineers, vol. 17, no. 2, pp.71-78, Apr. 2012. 

  6. S. D. Lee and D. K. Koh, "Countermeasures for reduction for CO2 emission from training ship," Journal of the Korean Society of Marine Engineering, vol.39, no.9, pp.981-986, Aug. 2015. 

  7. M. Kazuyuki and Y. U. Kim, "The study on Reduction Method of CO2 Emission from Ships," Journal of Fisheries and Marine Sciences Education, vol. 22, no. 3, pp.705-715, Aug. 2013. 

  8. S. K. Kim, Y. S. Lee, G. Y. Kong, J. P. Kim, and C. H. Jung, "A Study on the Ship's Speed for Reducing the Fuel Oil Consumption in Actual Ships," Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety, vol. 18, no. 1, pp.41-47, Feb. 2012. 

  9. 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. 

  10. 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 CPA/TCPA Information Supplying Service," Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, vol. 21, vol. 9, pp. 1788-1795, Sep. 2017. 

  11. S. S. Kim and C. H. Jung, "Effects of the Degree of Match between Prior Expectation and Perceived Performance on User Satisfaction in New IT Services," Asia-pacific Journal of Multimedia Services Convergent with Art, Humanities, and Sociology, vol. 7, no. 5, pp. 845-852, May. 2017. 

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