해상 준설선을 이용한 항로의 준설시공 과정에서 중요한 점은 작업구역의 공간적 축소로 여유통항수역의 제공과 수면하의 위험물 배제로 안정항행을 제공하는 것이 기본이다. 이를 위해서는 준설선의 이동과 고정을 위한 보조장치의 적극적인 활용과 함께 부대 장비의 실시간 위치 확인, 실시간 준설수심 확인 및 작업정보 등을 통합적인 정보로 제공하여 준설 작업의 자동화를 꾀해야 한다. 그런데, 본 연구에서 스퍼드제어시스템을 비치한 준설선은 준설 시공시 준설구역 내 준설점 위치로 이동을 스퍼드로 하고 스퍼드는 자동제어 기술을 적용하여 준설선이 능동적 이동에 의한 준설시공을 행하여 최소의 작업공간을 점유하게 되므로 항행하는 타 선박의 안전한 통과를 허용하면서 준설공사를 중단 없이 시공할수 있다. 또한, 스퍼드 활용 항로준설시스템은 스퍼드의 거동쾌적은 물론 전자해도와 함께 작업심도 자료를 동시에 제공하므로 신속한 작업성과까지도 제시할 수 있다는 점에서 기존의 관리시스템과는 비교가 된다. 시스템 평가를 위한 부상항에서의 시험시공결과 일일 작업 시 기존의 앵카시스템을 이용한 작업시간의 2배정도를 실제 투입할 수 있었으며, 준설시공 요건별 비교에서도 준비시간을 38% 절감할 수 있었으며, 준비작업에 필요한 작업인력을 1인 줄일 수 있는 것으로 나타났다.
해상 준설선을 이용한 항로의 준설시공 과정에서 중요한 점은 작업구역의 공간적 축소로 여유통항수역의 제공과 수면하의 위험물 배제로 안정항행을 제공하는 것이 기본이다. 이를 위해서는 준설선의 이동과 고정을 위한 보조장치의 적극적인 활용과 함께 부대 장비의 실시간 위치 확인, 실시간 준설수심 확인 및 작업정보 등을 통합적인 정보로 제공하여 준설 작업의 자동화를 꾀해야 한다. 그런데, 본 연구에서 스퍼드 제어시스템을 비치한 준설선은 준설 시공시 준설구역 내 준설점 위치로 이동을 스퍼드로 하고 스퍼드는 자동제어 기술을 적용하여 준설선이 능동적 이동에 의한 준설시공을 행하여 최소의 작업공간을 점유하게 되므로 항행하는 타 선박의 안전한 통과를 허용하면서 준설공사를 중단 없이 시공할수 있다. 또한, 스퍼드 활용 항로준설시스템은 스퍼드의 거동쾌적은 물론 전자해도와 함께 작업심도 자료를 동시에 제공하므로 신속한 작업성과까지도 제시할 수 있다는 점에서 기존의 관리시스템과는 비교가 된다. 시스템 평가를 위한 부상항에서의 시험시공결과 일일 작업 시 기존의 앵카시스템을 이용한 작업시간의 2배정도를 실제 투입할 수 있었으며, 준설시공 요건별 비교에서도 준비시간을 38% 절감할 수 있었으며, 준비작업에 필요한 작업인력을 1인 줄일 수 있는 것으로 나타났다.
The most important point when we engage on waterway dredging work is supplying safe navigational passage to the vessels underway by narrowing dredge work area and removing submerged dangers. In order to meet this end it is neccessary to use auxiliary equipment for shifting actively and mooring and a...
The most important point when we engage on waterway dredging work is supplying safe navigational passage to the vessels underway by narrowing dredge work area and removing submerged dangers. In order to meet this end it is neccessary to use auxiliary equipment for shifting actively and mooring and adopt automation of dredging work by integrating information on real time position, dredging depth, and work information. The danger with a spud control system in this study, by the way, is able to employed on continuous dredging work with the narrowest working area allowing wide and safe passages to vessels underway, by moving the dredger to the working zone with the spud controlled automatically. Furthermore, it has been improved definitely compared with the existing dredging proccess management system such that it shows the track of spud and working depth on the electronic navigation chart of window, together with the final outcome of dredging work. The test dredging work at the entrance of Busan North Port for system evaluation showed that actual working time available was twice of the one by the existing anchor system, and that it reduced 38% of time for preparation work and one man power.
The most important point when we engage on waterway dredging work is supplying safe navigational passage to the vessels underway by narrowing dredge work area and removing submerged dangers. In order to meet this end it is neccessary to use auxiliary equipment for shifting actively and mooring and adopt automation of dredging work by integrating information on real time position, dredging depth, and work information. The danger with a spud control system in this study, by the way, is able to employed on continuous dredging work with the narrowest working area allowing wide and safe passages to vessels underway, by moving the dredger to the working zone with the spud controlled automatically. Furthermore, it has been improved definitely compared with the existing dredging proccess management system such that it shows the track of spud and working depth on the electronic navigation chart of window, together with the final outcome of dredging work. The test dredging work at the entrance of Busan North Port for system evaluation showed that actual working time available was twice of the one by the existing anchor system, and that it reduced 38% of time for preparation work and one man power.
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문제 정의
더구나 하천과 같은 수로의 경우는 통항 차단이 빈번하며, 하역이 지속적으로 이루어지는 부두 전면에서는 작업에 더욱 어려움이 있는 실정이다. [Fig. 4]와 같이 스퍼드(Spud)와 연계한 준설 관리 시스 템(EDS)을 도입함으로써, 작업구역을 대폭 축소하여 준설작업으로 인해 작업손실에 의한 원가 상승요인을 제거함을 목표로 한다. 준설 관리시스템을 결합하여 통항 안전확보는 물론 실시간 작업상황을 모니터링, 작업 물량 및 결과 등 제반 작업공정 과정에서 필요한 자료를 도면 및 적산량을 제시하여 과학적인 관리체계를 확보하는 부차적 효과를 꾀하는 것도 기술개발의 목표이다.
선박의 통항으로 이동 시는 이보다 훨씬 증가됨)을 없앰으로써 통항 안전확보 및 신속 이동으로 작업 시간 단축의 목적을 동시에 달성할 수 있다. 따라서, 수로 및 제반 수역에서 공간제약 및 작업상의 애로점을 인지하고 작업 과정에서의 이동 및 저면 지지를 스퍼드(SPUD)와 연계한 작업공정관리시스템 개발로 해결하고자 하였다.
본 연구는 스퍼드 준설선의 효율성과 작업성과의 정확도 및 신뢰성 향상을 위해 위치결정, 수 심결정 및 공정관리를 위한 하부시스템들로 구성된 스퍼드 준설선 공정관리시스템 개발을 위한 것이다. 이상의 시스템 설계.
4]와 같이 스퍼드(Spud)와 연계한 준설 관리 시스 템(EDS)을 도입함으로써, 작업구역을 대폭 축소하여 준설작업으로 인해 작업손실에 의한 원가 상승요인을 제거함을 목표로 한다. 준설 관리시스템을 결합하여 통항 안전확보는 물론 실시간 작업상황을 모니터링, 작업 물량 및 결과 등 제반 작업공정 과정에서 필요한 자료를 도면 및 적산량을 제시하여 과학적인 관리체계를 확보하는 부차적 효과를 꾀하는 것도 기술개발의 목표이다. 스퍼드를 이용한 시스템에서도 [Fig.
제안 방법
개발 초기의 시스템에서는 준설선의 선회 및 위치정보의 보조를 위해 자이로 콤파스를 도입한 [fig. 13]의 하드웨어 계통도로 하였으나, 자이로 콤파스 고장을 고려하여 이를 GPS로 대체하고 DAS1, 2를 DAS로 통합하여 [fig. 14]와 같이 수정하였다. 다만, 기존의 시스템에서는 육상의 고정국을 제외한 GPS가 본선에 2개가 필요하였으나, 신시스템에서는 자이로 콤파스를 다른 GPS가 추가되는 점이 특징이다.
건설 신기술 제252호를 적용한 일반적 준설 시공 과정에서 '앵커 준설선' 과 '스퍼드 준설선' 간 시공 방법 차이는 없으며 시공과정에서 야기되는 항목을 비교 효율성 비교 작업을 행하였다. 특히, '부산항 증심 준설 2차' 구간은 선박의 항해 가 빈번하게 이루어지는 항로 구간으로 준설 시공 시 선박의 안 전한 항행을 이루며 공기 내 준설작업이 완료되어야 한다.
따라서 준설선 고정 및 이동작업에 필요한 스퍼드의 위치 결정, 준설지점 위치결정 및 수 심결정과 작업지시 및 작업성 과를 기록하는 제반 작업을 작업을 통합하여 과정 전반을 하나의 시스템 내에서 일괄적으로 감시하면서 연속적으로 수행하기 위한 관리시스템을 구축하여 실제 선박에 장착하여 작업 현 장에 적용될 때 탁월한 작업효과를 발휘하게 되었다. 기술개발을 통해 각 시스템을 연결하는 소프트웨어 및 정보전달을 위한 하드웨어를 구축하고 이를 현장 준설 장비에 적용하여 기술적용에 따른 경제적 효과를 도출하도록 하였다.
단계별 기술개발과정은 (1) 개발목표 및 계획 수립으로 개발안을 상정하고, (2) 세부개발 요구사항 선정, 도상 검토 및 적용 환경조사, (3) 준설선 계측기 및 GPS 신호 등을 컴퓨터와 연결하기 위한 Hardware 설계 및 제작, (4) 제작된 Hardware 신호와 연계한 운영 프로그램의 개발, (5) Hardware 및 Software의 연계 테스트를 1차에 걸쳐 수행한 후 수정하여 2차로 현장 적용 테스 트로 보완하고, (6) 종합테스트로 수정 보완 후 현장 적용 수행의 과정을 거쳤다.
7일 "부산항 증 심 준설 2차" 구간에서년 10월부터 적용하였다. 따라서 본 시험공사에서 신시스템의 효율성을 기존공법과 비교하기로 한다.
16> 에서와 660m x 350m이며 계획 수심은 15m이다. 본 공사는 선박의 항해가 빈번하게 이루어지 는 항로구간으로 항해하는 선박의 항행 지장을 최소화하며, 공기 내 공사를 완료하여야 하는 상황에 따라 본 연구에서 개발한 '스퍼드를 이용한 항로준설 시스템, 을 적용, 시공하게 되었다. 이와 같은 준설 작업 시 준설 선단이 구성되어 준설작업에 임하게 된다.
본 연구에서의 스퍼드 준설선 공정관리시스템은 준설 관리 시스템, 준설선 이동제어시스템, 스퍼드준설선의 3개의 하부시스템으로 구성된다. [Fig.
스퍼드를 이용한 준설작업의 경우에도 준설선의 위치정보를 포함한 작업 구간, 작업 심도 조위 정보 스퍼드 위치정보, 작업 면적, 수심 변화, 준설선의 선회상태, 준설작업 진행 상황 등을 실시간 및 Offline으로 자료를 저장하고, 화면에 생성된 도면을 프린터로 출력하고 파일로 저장하는 통합관리기능을 가진 시스템에 연계하도록 하였다. 아래의 <Hg.
다만, 기존의 시스템에서는 육상의 고정국을 제외한 GPS가 본선에 2개가 필요하였으나, 신시스템에서는 자이로 콤파스를 다른 GPS가 추가되는 점이 특징이다. 이에 따라 신규프로그램 및 계측기의 연계성 모의 테스트를 거쳐 도출된 문제점을 보완하고 계측기 및 제어시스템을 제작한 후 준설 관리시스템과 연계하였다.
출항량은 준설 시공 시 매우 중요한 사항으로 이를 앵커 준설선과 스퍼드 준설선 간의 작업 것이다. 작업구역 내의 20皿년 1월부터 10까지 10개월간의 월별 입, 출항 건수와 10월 31일 입, 출항 건수를 도출하여 이에 대한 작업 가능 시간을 살펴본다.
특히, 준설선에 설치되어 사용되는 스퍼드를 이용한 이동장 치를 1인의 크레인 운전자에 의하여 크레인 조정실에서 일괄 관리되게 흐}는 이동제어시스템을 추가하여 준설 관리시스템과 연계되어 제어, 조정되게 시스템을 개발하였다.
대상 데이터
본 기술의 시험 시공은 2003.10.8 ~ 2005.5.7일 "부산항 증 심 준설 2차" 구간에서년 10월부터 적용하였다. 따라서 본 시험공사에서 신시스템의 효율성을 기존공법과 비교하기로 한다.
데이터처리
(4) GIS 툴을 이용하여 준설작업의 계획 및 시공 중 작업관 리가 통합적으로 이루어지므로 시공관리, 시공 품질 확인, 시공 결과의 보관 및 관리, 공사기록 유지에 유리하며, 공사내용에 대한 인위적인 변경이 불가능하고, 시공 중은 물론 시공 후에도 공사성과를 분석 평가할 수 있다. 또한 위치 및 수심 기록 시 발생할 수 있는 Plotting 오차를 소거할 수 있다.
성능/효과
(1) 설비의 반자동 상태에서의 결과로 국한시켜도 작업선의 이동이 용이하며, 설비 자동화 과정이 더해지면 준설선 조정 요원의 1인에 의한 준설 시공이 가능하여 원가 절감효과가 매우 우수한 것으로 판단된다.
(1) 초기화 모드 : 준설 관리시스템은 이전의 값을 초기화하고, GIS 및 ENC의 작업영역을 호출하며, 연결된 모든 장치의 값을 초기설정값으로 초기화한다.
(2) GPS 자동설정 시 GPS 이동국 설정 명령어가 자동으로 입력되어 GPS가 초기화된다. GPS 자동 설정을 체크하고 연결 시 다소 시간이 걸린다.
(2) 항로 유지, 증심을 위한 준설작업은 기상 여건, 선박 통항 여건 등에 크게 제약을 받으나 스퍼드시스템을 연계한 준설관 리 시스템으로 수면하 수역점유공간을 1/3 이하의 수준으로 낮춤으로 대형선의 통항 안전확보는 물론, 작업의 신속화로 경제적이며 시공 기간을 단축, 작업손실에 의한 원가 상승요인까지 제거하여 국내의 항만 및 하천관리에 크게 기여할 것이다.
(7) 작업구역 회전은 현재 작업하는 구간이 준설프로그램의 방향과 맞지 않을 때 임의적으로 작업 작업 구간(해도 전 처D을 일정 각도로 회전시킨다.
따라서 준설선 고정 및 이동작업에 필요한 스퍼드의 위치 결정, 준설지점 위치결정 및 수 심결정과 작업지시 및 작업성 과를 기록하는 제반 작업을 작업을 통합하여 과정 전반을 하나의 시스템 내에서 일괄적으로 감시하면서 연속적으로 수행하기 위한 관리시스템을 구축하여 실제 선박에 장착하여 작업 현 장에 적용될 때 탁월한 작업효과를 발휘하게 되었다. 기술개발을 통해 각 시스템을 연결하는 소프트웨어 및 정보전달을 위한 하드웨어를 구축하고 이를 현장 준설 장비에 적용하여 기술적용에 따른 경제적 효과를 도출하도록 하였다.
준설 시공 요건별 비교에서도 스퍼드 준설선의 경우 앵커 설치 과정이 없는 관계로 5, 100분의 시간이 절약되었으며 이를 전체 소요시간으로 비교하면 2, 174분이 우수한 것으로 확인 되었으며, 전체 준설작업을 위한 이동 및 작업 준비 시간이 38% 정도가 줄어드는 것으로 나타났다. 또한 앵커 준설선의 경우 앵커 조작을 위한 조작 요원이 최소 2명이 필요한 반면 스퍼 드 준설선의 경우 1명으로 가능한 것으로 확인되었다.
위의 표에서 10개월간의 총 입, 출항 건수는 4, 395 건으로 이는 월 평균 439.5회의 입, 출항이 일어나며 이 중 10월의 입, 출항 자료 중 2004년10월 31일의 작업구역 내 입, 출항이 일어난 횟수는 32건으로 확인된다. 이는 일일 시간당 1.
이 시스템에 의해 (1) 준설작업의 계획, 위치결정, 수 심결정 과정 및 작업 자간의 의사소통 과정에서 수반되는 오차 및 플로 팅 오차를 소거할 수 있으며, (2) 수심측량에서 심도 계에 의해 준설지점의 수심을 측정할 수 있으며, (3) 준설작업과정의 모든 정보를 보관, 관리하여 준설공사 완료 후 검사, 확인과정의 신뢰성을 높일 수가 있는 것으로 나타났다.
일일 입, 출항 시간 조정에 의한 작업에서처럼 실제 작업 시간의 능력은 12시간이 우수하며, 준설선 고정을 위한 앵커 줄 이 항로에 있지 않은 관계로 소형선박의 항로 항해 시 기타의 크고 작은 안전사고 예방 또한 우수한 것으로 확인되었다. 준설 시공 요건별 비교에서도 스퍼드 준설선의 경우 앵커 설치 과정이 없는 관계로 5, 100분의 시간이 절약되었으며 이를 전체 소요시간으로 비교하면 2, 174분이 우수한 것으로 확인 되었으며, 전체 준설작업을 위한 이동 및 작업 준비 시간이 38% 정도가 줄어드는 것으로 나타났다.
일일 입, 출항 시간 조정에 의한 작업에서처럼 실제 작업 시간의 능력은 12시간이 우수하며, 준설선 고정을 위한 앵커 줄 이 항로에 있지 않은 관계로 소형선박의 항로 항해 시 기타의 크고 작은 안전사고 예방 또한 우수한 것으로 확인되었다. 준설 시공 요건별 비교에서도 스퍼드 준설선의 경우 앵커 설치 과정이 없는 관계로 5, 100분의 시간이 절약되었으며 이를 전체 소요시간으로 비교하면 2, 174분이 우수한 것으로 확인 되었으며, 전체 준설작업을 위한 이동 및 작업 준비 시간이 38% 정도가 줄어드는 것으로 나타났다. 또한 앵커 준설선의 경우 앵커 조작을 위한 조작 요원이 최소 2명이 필요한 반면 스퍼 드 준설선의 경우 1명으로 가능한 것으로 확인되었다.
후속연구
(3) 국내 대부분의 준설 장비가 일본으로부터 수입되어 사용되고 있는 실정이고 최근에는 유럽의 장비도 도입되고 있는데 제안하고 있는 스퍼드활용 항로준설시스템은 스퍼드의 거 동괘적은 물론 전자해도와 함께 작업 측심 자료를 동시에 제공하게 되므로 기능상 비교우위를 점할 것으로 판단되며, 자체 개발한 시스템으로 국내에서 고장에 대한 신속한 기술지원 및 기능변경에 능동적인 대처로 추가 비용부담과 시간적 손실을 예방할 수 있을 것으로 본다.
(5) 개발된 기술의 이용으로 대규모 공사비가 소요되는 항만 및 하천의 좁은 수로 증심, 안벽 주위의 정박지 유지 및 관리 등에서 작은 작업공간의 점유만으로 선박의 통항에 안전을 확보하면서 지속적인 작업이 진행 가능함으로써 해양건설 시공사에 공정관리는 물론 원가절감의 효과를 가져오도록 하고, 어초 거치공사, 잠제 및 호안 설치공사, 수중작업공사에 그 활용성을 확장해 갈 수 있어서 타 분야에의 응용으로 이로 인한 수입대체 효과 또한 클 것으로 전망된다.
따라서 이러한 작업을 하나로 통합하여 평면적 위치정보, 수심 및 작업 과정 전반을 시스템 내에서 일괄적으로 감시하면서 연속적으로 작업을 제어하기 위한 관리시스템이 필요하게 되었으며, 이러한 시스템의 구축이 현장에 적용될 때 탁월한 작업효과를 발휘할 수 있을 것으로 기대할 수 있다.
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