[논문]S-100 기반의 항로정보 데이터 모델 설계에 관한 연구

박병문; 김재명; 최윤수; 오세웅; 정민

doi:10.11108/kagis.2019.22.2.050

S-100 기반의 항로정보 데이터 모델 설계에 관한 연구
A Study on the Design of Data Model for Route Information based on S-100 원문보기

한국지리정보학회지 = Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies, v.22 no.2, 2019년, pp.50 - 64

박병문 (서울시립대학교 공간정보공학과) , 김재명 (서경대학교 도시공학과) , 최윤수 (서울시립대학교 공간정보공학과) , 오세웅 (선박해양플랜트연구소 해양안전환경연구부) , 정민 (한국해양수산연수원 교육본부)

초록
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우리나라는 "해사안전법"에 따라 교통안전특정해역 5개소, 통항분리방식 3개소, 지방해양수산청 고시 26개 등 총 34개의 항로가 지정되어 있으며, SOLAS 협약에서는 항로의 안전을 위해 항로정보가 효과적으로 사용될 수 있도록 규정하고 있다. 항로정보는 항로의 위치, 항로별 항법, 운항제한, 정박지 등 복잡하게 구성되어 있어서, 해도와 항로지를 이용하여 정보를 제공하는 현재의 방법은 항로 이용자가 정보를 신속하게 파악하기 어렵다. 본 연구는 항로정보를 보다 효과적으로 제공할 수 있는 방법을 찾기 위해 국제수로기구가 개발한 S-100 기반의 항로정보 데이터 모델 설계에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해 항로정보에 대한 요구 분석, 항목 선정, 인코딩 테스트 단계의 연구를 수행하였으며, 연구 내용에 대한 전문 사용자 검토를 거쳤다. 전문 사용자 검토에서는 항로정보 데이터 모델 설계에 대한 연구가 항로정보 통합 서비스 등에 좋은 기초자료가 될 것이라는 평가를 얻었으며, 향후 항로정보 데이터 모델 개발에 대한 후속 연구가 진행된다면 항로정보 통합 서비스가 가능할 것이라고 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

According to the Maritime Safety Act, there are all 34 routes including 5 traffic safety zones, 3 traffic separation schemes, 26 routes designated by regional maritime affairs departments in the Republic of Korea. In the SOLAS convention, the route information should be is effectively used for the safe navigation. However, the route information is complicatedly composed of the location of the route, the navigation rule by each route, the restriction of the navigation, and the anchorages. Moreover, the present method of providing information using the navigational chart and other publications is not effective for users to grasp the navigational information. Therefore, it was conducted to study the design of the S-100 based routing information data model developed by the International Hydrographic Organization to find ways to more effectively provide route information. To do this, the analysis of route requirement, selection of items, encoding test and users' review were carried out. Through expert user review, it was evaluated that the study on the design of the route information data model can be utilized as a good basic data for the route information integration service. Future research on the development of route information data models is expected to provide integrated route information services.

주제어

표/그림 (18)

그림 FIGURE 1. Overview of S-100 profile conept from ISO 19100 data framework
표 TABLE 1. S-100 based product specifications
그림 FIGURE 2. The location map of routes in Korea
표 TABLE 2. Current Status of Regional Office of Oceans and Fisheries’s route notifications
표 TABLE 2. Continued
그림 FIGURE 3. Route informations on the nautical chart
그림 FIGURE 4. Route informations on the pilot
표 TABLE 3. Legend of the expression of the chart and notes
그림 FIGURE 5. 6 phases of development of S-100 based product specification
그림 FIGURE 6. A mariners’ routeing guide map made by UKHO
표 TABLE 4. Recommended contents of S-49
그림 FIGURE 7. Route information data base model
표 TABLE 5. Items of route information
그림 FIGURE 8. A full overview of the S-MRG data model
표 TABLE 6. Coordinates of 1^st Fairway in Busan port
표 TABLE 7. GML encoding data of 1^st Fairway in Busan Port
그림 FIGURE 9. Displayed S-MRG data on the S-101
표 TABLE 8. Review report for professional users

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 IHO에서 개발한 S-100 표준을 기반으로 항로정보 데이터 모델의 설계를 수행하였다. 이를 위해 첫 번째, S-100표준 및 관련 제품 표준을 조사하였고, 우리나라의 항로 현황과 항로정보 제공방법의 문제점을 도출하였다.
이 논문에서는 항로정보를 효과적으로 제공할 수 있는 통합 서비스 방안을 찾기 위해 S-100 기반의 항로정보 데이터 모델의 설계 방안을 도출하고자 하였다.

제안 방법

세 번째, S-100 기반의 항로정보 데이터 모델 설계를 하였다. S-100 기반의 데이터 모델 개발 단계는 일반적으로 6단계로 이루어지는데, 본 연구에서는 앞부분 세 개 단계인 요구분석, 데이터 모델링, 인코딩 테스트에 대한 부분까지 를 연구하였다. 요구분석 단계에서는 항로에 대한 IHO 표준을 분석하여 항목을 선정하였으며, 데이터 모델링 단계와 인코딩 테스트는 S-100 표준의 절차에 따라 진행하였고, 인코딩 테스트에는 S-100 뷰어 프로그램을 이용하였다.
네 번째, 연구 결과에 대하여 국내외 항해 경력이 많은 전문 사용자들을 대상으로 인터뷰 방식으로 전문 사용자 검토를 진행하였다. 인터뷰를 통해 항로정보는 운항에 매우 중요한 자료이며 이 연구를 시작으로 항로정보 표준이 마련되고 통합 서비스 방안이 강구된다면 항로 이용에 매우 중요한 자료가 될 것이라는 의견을 얻었다.
1단계에서는 사용자 요구사항을 파악한다. 데이터와 데이터베이스에 대한 사용자 요구사항을 수집하고 분석하여 2단계인 데이터 모델링을 진행한다. 데이터 모델링의 과정은 ISO 19109 표준에서 정의한 데이터 변환 프로세스에 따라 현실세계의 정보를 피처로 정의하고 피처 카탈로그를 만든다.
두 번째, 항로정보 제공방법의 문제점을 조사하였다. 현재 도면 형식의 해도와 책자 형식의 항로지만으로는 항로정보를 쉽게 파악하는 것이 불가능하다는 것을 알 수 있었다.
그림 8은 항로정보 데이터 모델의 전체 개요 도로서, 모든 피쳐 유형은 공통 피쳐 유형에서 상속받은 피처 유형과의 상속 관계를 가진다. 또한 각 피쳐 유형에 항법에 관한 정보를 포함하기 위해 정보 유형과의 연계 관계를 설정하였다. 항법 정보는 권고사항, 규정 사항, 제한사항, 항해정보 사항으로 구분하여 정보 유형 형식으로 데이터 모델에 반영하였다.
항로정보에 대해 피쳐 및 정보 유형 식별 결과를 토대로 데이터 모델을 설계 하였다. 본 데이터 모델은 S-100 공통 피쳐 모델에 기반하여 피쳐 기반 벡터 제품 개발을 고려하여 설계하였다. 항로 데이터 모델의 모든 피쳐 및 정보 유형 클래스는 피쳐 및 정보 유형의 추상 클래 스(Abstract classes)에서 상속 받는데 이 추 상 클래스는 공통 피쳐 모델의 피쳐와 정보 유형 클래스는 사용한 것이다.
세 번째, S-100 기반의 항로정보 데이터 모델 설계를 하였다. S-100 기반의 데이터 모델 개발 단계는 일반적으로 6단계로 이루어지는데, 본 연구에서는 앞부분 세 개 단계인 요구분석, 데이터 모델링, 인코딩 테스트에 대한 부분까지 를 연구하였다.
S-100 기반의 데이터 모델 개발 단계는 일반적으로 6단계로 이루어지는데, 본 연구에서는 앞부분 세 개 단계인 요구분석, 데이터 모델링, 인코딩 테스트에 대한 부분까지 를 연구하였다. 요구분석 단계에서는 항로에 대한 IHO 표준을 분석하여 항목을 선정하였으며, 데이터 모델링 단계와 인코딩 테스트는 S-100 표준의 절차에 따라 진행하였고, 인코딩 테스트에는 S-100 뷰어 프로그램을 이용하였다.
본 연구에서는 IHO에서 개발한 S-100 표준을 기반으로 항로정보 데이터 모델의 설계를 수행하였다. 이를 위해 첫 번째, S-100표준 및 관련 제품 표준을 조사하였고, 우리나라의 항로 현황과 항로정보 제공방법의 문제점을 도출하였다. 항로정보는 항로의 구분, 통항분리 여부, 항로의 위치, 각 항로별 항법, 속력 제한, 통항 제한 등 각기 다른 특성을 가지고 있어서 매우 복잡하고 특징을 가진다는 것을 알 수 있었다.
항로정보 데이터 모델 설계를 위한 항목은 S-49 표준과 항로에 관한 고시 내용을 참고하였으며, 항로정보 데이터 모델 설계를 위해 문헌 분석과 전문가 의견 조회를 통해 항로정보 데이터 모델에 포함할 수 정보로 항로정보, 정박지, 금지해역, 항법정보, VTS 관련 정보를 구분하고, 표 5와 같이 항로정보 항목을 선정하였다.
항로정보 데이터 모델의 설계 내용 및 인코딩 테스트 성과에 대하여 부산항 등 국내‧외 항로를 운항 경력이 20년 이상의 항해사 3명과 직접 인터뷰 방식으로 전문가 검토를 진행하였다. 아래 표 8은 인터뷰 결과를 정리한 것이다.
항로정보에 대해 피쳐 및 정보 유형 식별 결과를 토대로 데이터 모델을 설계 하였다. 본 데이터 모델은 S-100 공통 피쳐 모델에 기반하여 피쳐 기반 벡터 제품 개발을 고려하여 설계하였다.
또한 각 피쳐 유형에 항법에 관한 정보를 포함하기 위해 정보 유형과의 연계 관계를 설정하였다. 항법 정보는 권고사항, 규정 사항, 제한사항, 항해정보 사항으로 구분하여 정보 유형 형식으로 데이터 모델에 반영하였다.

대상 데이터

항로정보 데이터 모델에 대한 실험 데이터는 부산항을 대상으로 고시 내용, 전자해도, 항로지 자료를 참고하여 제작하였다. 우선 부산항고시, 정박지 부분에 대한 자료를 구축된 데이터 모델 포맷에 따라 단계별로 입력하며 시험 데이터를 준비하였다. 표 6은 부산항 제1항로 에 대한 위치 자료이며, 표 7은 GML 형식으로 제작한 인코딩 자료이다.
항로정보 데이터 모델에 대한 실험 데이터는 부산항을 대상으로 고시 내용, 전자해도, 항로지 자료를 참고하여 제작하였다. 우선 부산항고시, 정박지 부분에 대한 자료를 구축된 데이터 모델 포맷에 따라 단계별로 입력하며 시험 데이터를 준비하였다.

이론/모형

데이터와 데이터베이스에 대한 사용자 요구사항을 수집하고 분석하여 2단계인 데이터 모델링을 진행한다. 데이터 모델링의 과정은 ISO 19109 표준에서 정의한 데이터 변환 프로세스에 따라 현실세계의 정보를 피처로 정의하고 피처 카탈로그를 만든다. 3단계는 피처 정보를 통해 UML로 표현된 응용 스키마를 작성하여 데이터 구조를 표현하며, 인코딩 과정을 거쳐, 4단계인 XML/GML 형태의 문서로 작성한다.
항로 데이터 모델의 모든 피쳐 및 정보 유형 클래스는 피쳐 및 정보 유형의 추상 클래 스(Abstract classes)에서 상속 받는데 이 추 상 클래스는 공통 피쳐 모델의 피쳐와 정보 유형 클래스는 사용한 것이다. 항로정보 데이터 모델은 S-100 기반의 항해자용 항로 정보라는 의미를 담아 S-MRG(Mariner Routeing Guide)로 하였다.
사용자 요구분석 단계에서는 항로정보 항목을 선정하였다. 항로정보는 IHO에서 별도의 규정으로 제공하고 있는 항해자용 항로지침 표준인 S-49 표준을 참고하였다. S-49는 항해자가 해도와 연계하여 항해계획 수립에 필요한 항로, 항법, 통항, 무선보고, 선박도선 등의 정보가 수록된 도면에 대한 표준이다(KHOA, 2016b).

성능/효과

네 번째, 연구 결과에 대하여 국내외 항해 경력이 많은 전문 사용자들을 대상으로 인터뷰 방식으로 전문 사용자 검토를 진행하였다. 인터뷰를 통해 항로정보는 운항에 매우 중요한 자료이며 이 연구를 시작으로 항로정보 표준이 마련되고 통합 서비스 방안이 강구된다면 항로 이용에 매우 중요한 자료가 될 것이라는 의견을 얻었다.
이를 위해 첫 번째, S-100표준 및 관련 제품 표준을 조사하였고, 우리나라의 항로 현황과 항로정보 제공방법의 문제점을 도출하였다. 항로정보는 항로의 구분, 통항분리 여부, 항로의 위치, 각 항로별 항법, 속력 제한, 통항 제한 등 각기 다른 특성을 가지고 있어서 매우 복잡하고 특징을 가진다는 것을 알 수 있었다.

후속연구

해도 상에서 항로의 위치를 파악하고 항로에 대한 세부적인 정보를 항로지에서 찾는 현재의 방법은 항로정보를 효과적으로 파악하는데 많은 시간과 노력 그리고 정확한 정보파악에 기술적 한계가 있음을 알 수 있다. 이러한 문제점을 개선하는 방법은 위치정보와 속성정보가 결합된 공간정보기술을 이용하는 것이 바람직하며, S-100 표준을 기반으로 하는 항로정보데이터 모델이 개발된다면 S-100 전자해도인 S-101과 결합이 가능하고, 항로정보 통합 서비스 환경이 만들어 질 수 있다고 판단된다.
본 연구는 항로정보에 대하여 IHO에서 구분하고 있는 정보 중에서 중요 정보에 대해서만 항목 선정에 고려하였으며, 데이터 모델 개발의 6단계 중에서 앞부분 3개 단계에 한정하여 연구하였기 때문에 기초단계의 연구 결과라고 할 수 있다. 향후 항로정보 데이터 모델에 관한 후속연구가 진행된다면 항로정보 통합 서비스의 기반이 조성될 수 있을 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	S-100(범용 수로 데이터 모델)이란 무엇인가?	S-100(범용 수로 데이터 모델)은 차세대 전자해도뿐만 아니라 수로 분야, 해사 분야, GIS 커뮤니티에서 필요로 하는 전자적 제품 개발을 위한 데이터 프레임워크를 제공하는 표준으로, 그림 1과 같이 ISO의 지리공간 표준인 19100 시리즈 표준을 수로 분야로 확장한 표준이다. 국제수로기구(이하 IHO)에서 전자해도 제품인 S-57 표준이 가지는 문제점을 보완하 기 위해 다양한 요구사항을 반영하여 S-100 표준을 개발하였으며, 2015년 6월에 S-100 2.
	IMO에서 규정하고있는 “해도 상에 항로정보의 표현”에 대한 권고내용은 무엇인가?	항로에 관한 정보를 해도에 표현하는 한계성은 국제해사기구(이하 IMO)의 항로지정 규정에도 반영되어 있는데, 표 3은 IMO에서 규정하고있는“해도 상에 항로정보의 표현”에 대한 권고내용이다(KHOA, 2017b). 이 권고내용에 따르면 연안 통항대, 경계 해역, 깊은 수심항 로, 피항 해역 등을 제외하고는 항로에 관한 정보를 해도에 표시하지 않도록 권고하고 있다. 이것은 해도에는 매우 제한적인 항로정보만을 표시할 수 있다는 것을 의미한다.
	우리나라의 항로는 어떻게 지정되어 있는가?	우리나라에는 교통안전특정해역 5개소, 통항 분리방식 3개소, 지방해양수산청 고시항로 26 개 등 총 34개의 항로가 지정되어 있다. 그림 2는 각 항로의 위치이다(MOF, 2015).

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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