항해사의 업무수행도 감소는 해양사고 발생의 주요 원인 중의 하나로 자주 언급되고 있다. 인터뷰와 항해 기록 분석을 통한 선원의 작업시간 분석에 대한 연구는 일부를 수행되었으나, 작업부하, 작업교대, 스트레스, 수면 등이 선원의 인지능력에 미치는 영향을 분석한 사례 매우 한정적이다. 항공, 철도와 같은 다른 운송 산업에서는 승무원의 근무 패턴을 관리하기 위한 피로관리 도구를 개발하고 있고 있는데, 이러한 도구들은 선원, 항해사 및 육상관리자의 효율적인 근무일정을 계획하는데 도움을 줄 수 있다. 따라서 본 연구에서는 항해사의 인지능력을 평가하기 위해, 해상 충돌상황에서의 종합적 대응능력을 평가할 수 있는 소프트웨어 프로그램을 개발하였다. 항해 전문가를 대상으로 한 실험을 통하여, 평가기준을 개발하였으며, 실습 항해사를 대상으로 하여 시스템에 대한 검증이 이루어졌다. 본 시스템은 선박운항 시 충돌사고를 회피하기 위한 항해사의 인지능력을 평가할 수 있으므로, 당직 전 혹은 승선 전에 짧은 시간 동안의 평가를 통하여 항해사의 전반적 인지능력을 평가하고, 이 결과를 항해사에게 경고메시지 형태로 전달할 수 있다.
항해사의 업무수행도 감소는 해양사고 발생의 주요 원인 중의 하나로 자주 언급되고 있다. 인터뷰와 항해 기록 분석을 통한 선원의 작업시간 분석에 대한 연구는 일부를 수행되었으나, 작업부하, 작업교대, 스트레스, 수면 등이 선원의 인지능력에 미치는 영향을 분석한 사례 매우 한정적이다. 항공, 철도와 같은 다른 운송 산업에서는 승무원의 근무 패턴을 관리하기 위한 피로관리 도구를 개발하고 있고 있는데, 이러한 도구들은 선원, 항해사 및 육상관리자의 효율적인 근무일정을 계획하는데 도움을 줄 수 있다. 따라서 본 연구에서는 항해사의 인지능력을 평가하기 위해, 해상 충돌상황에서의 종합적 대응능력을 평가할 수 있는 소프트웨어 프로그램을 개발하였다. 항해 전문가를 대상으로 한 실험을 통하여, 평가기준을 개발하였으며, 실습 항해사를 대상으로 하여 시스템에 대한 검증이 이루어졌다. 본 시스템은 선박운항 시 충돌사고를 회피하기 위한 항해사의 인지능력을 평가할 수 있으므로, 당직 전 혹은 승선 전에 짧은 시간 동안의 평가를 통하여 항해사의 전반적 인지능력을 평가하고, 이 결과를 항해사에게 경고메시지 형태로 전달할 수 있다.
Decrease in crew performance is frequently cited as a major causal factor in maritime accidents. Although considerable researches on working hours undertaken by seafarers have been conducted through interviews and record analyses, experimental studies on the effects of factors, such as high workload...
Decrease in crew performance is frequently cited as a major causal factor in maritime accidents. Although considerable researches on working hours undertaken by seafarers have been conducted through interviews and record analyses, experimental studies on the effects of factors, such as high workload, shift patterns, stress, sleep deprivation, and disturbance on the cognitive performance of mariners have been limited. Other safety-critical transport industries, such as aviation and rail, have developed fatigue management tools to help managements in the work patterns of their operators. Such tools for mariners would assist shipboard crews, marine pilots, and shore managers for planning and improving work schedules. The overall aim of this paper is to determine a fatigue factor that can be applied to human performance data as a part of a software program that calculates total cognitive performance. This program enables us to establish the levels of cognitive performance in a group of marine pilots in order to test a decision-making task based on radar information. This paper addresses one of the factors that may contribute to the determination of various fatigue factors: the effects of different work patterns on the cognitive performance of a marine pilot.
Decrease in crew performance is frequently cited as a major causal factor in maritime accidents. Although considerable researches on working hours undertaken by seafarers have been conducted through interviews and record analyses, experimental studies on the effects of factors, such as high workload, shift patterns, stress, sleep deprivation, and disturbance on the cognitive performance of mariners have been limited. Other safety-critical transport industries, such as aviation and rail, have developed fatigue management tools to help managements in the work patterns of their operators. Such tools for mariners would assist shipboard crews, marine pilots, and shore managers for planning and improving work schedules. The overall aim of this paper is to determine a fatigue factor that can be applied to human performance data as a part of a software program that calculates total cognitive performance. This program enables us to establish the levels of cognitive performance in a group of marine pilots in order to test a decision-making task based on radar information. This paper addresses one of the factors that may contribute to the determination of various fatigue factors: the effects of different work patterns on the cognitive performance of a marine pilot.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 항해사의 인지능력을 전반적으로 평가할 수 있도록 해상 충돌 시나리오 기반의 평가 시스템을 개발하였다. 항해 전문가를 대상으로 한 실험을 통하여, 평가기준을 개발하였으며, 실습 항해사를 대상으로 하여 시스템에 대한 검증이 이루어졌다.
본 시스템은 선박운항과정에서 주어지는 정보를 이용하여 선박의 침로와 속력을 조절하는 항해사의 인지능력을 측정 하기 위한 프로그램이다. 항해사들에게 주어지는 정보는 일반적으로 레이더 화면에서 제공하는 정보와 자선의 속력 정보다.
본 연구에서는 항해사의 인지능력 저하로 기인한 해양사고를 예방하기 위한 방안의 일환으로, 승선 전, 혹은 당직 근무 전에 항해사의 인지능력을 간편하게 평가하고, 그 평가 결과를 경고메시지 형태로 항해사에게 제공할 수 있는 인지 능력 평가시스템을 개발하고자 하였다.
이 프로그램은 항해사가 레이더 상에 나타난 정보를 이용하여 타선을 탐색할 수 있는 지각능력(신호탐지)과 타선과의 충돌을 피하기 위해 선박의 방향과 속도를 조정하는 판단능력(상황인식 또는 의사결정)을 측정하기 위해 개발된 프로그램이다.
항해사 인지능력은 항해사의 인지능력 중에 신호탐지 및 의사결정 능력을 평가할 수 있는 컴퓨터 프로그램을 개발하였다. 이 프로그램은 항해사가 레이더 상에 나타난 정보를 이용하여 타선을 탐색할 수 있는 지각능력(신호탐지)과 타선과의 충돌을 피하기 위해 선박의 방향과 속도를 조정하는 판단능력(상황인식 또는 의사결정)을 측정하기 위해 개발된 프로그램이다.
제안 방법
③ 항로로부터 벗어난 정도:선박운항의 능력은 되도록 항로를 벗어나지 않고 운항해야 계획된 시간에 목적지에 도달할 수 있으므로, 계획된 항로로부터의 이탈 정도는 중요한 판단능력의 척도다. 계획된 항해거리 대비 수행한 거리의 비율로써 항로이탈의 정도를 측정한다.
본 시스템에서는 국제해상충돌예방규칙 (International Regulations for Preventing Collisions at Sea, 1972)에 나와 있는 아래의 4가지 규칙들을 기반으로 하여, 타선의 수, 침로 및 속도와 방위를 변경하여 10가지의 충돌시나리오를 Table 1과 같이 구성하였다.
본 연구에서 개발한 항해사의 인지능력 평가프로그램은 선박운항을 위한 항해사의 전반적 인지능력을 반영하고 있으며, 당직 전 혹은 승선 전에 10분 정도의 간단한 평가방법을 통하여 측정하게 된다.
따라서 본 연구에서는 항해사의 인지능력을 전반적으로 평가할 수 있도록 해상 충돌 시나리오 기반의 평가 시스템을 개발하였다. 항해 전문가를 대상으로 한 실험을 통하여, 평가기준을 개발하였으며, 실습 항해사를 대상으로 하여 시스템에 대한 검증이 이루어졌다. 본 시스템은 선박운항을 위한 항해사의 전반적 인지능력을 평가할 수 있으므로, 당직전 혹은 승선 전에 짧은 시간 동안의 평가를 통하여 항해사의 신체적, 정신적 상태를 평가하고, 이 결과를 항해사에게 경고메시지 형태로 전달함으로서, 항해사 스스로가 경각심을 가져 사고를 미연에 방지할 수 있는 역할을 할 수 있을 것이다.
대상 데이터
본 연구에서는 개발된 인지능력 평가시스템의 검증을 위해 3명의 항해전문가와 5명의 실습 항해사를 대상으로 실험을 실시하였다. 예비실험으로 실시한 시나리오 1을 제외한 9가지 시나리오에 대한 실험 결과, 각각 평균 90.
성능/효과
예비실험으로 실시한 시나리오 1을 제외한 9가지 시나리오에 대한 실험 결과, 각각 평균 90.2와 74.0을 획득하여, 항해전문가의 점수가 우월하게 나타났다.
한편 인지능력 평가를 위한 “Scoring Index” 중에, 충돌 회피를 위해 가장 중요한 요소인 최근접 예측거리(DCPA)에 대한 비교에 있어서도, Fig. 5에서 보는 바와 같이 항해 전문가의 점수가 모든 시나리오에 대해 실습 항해사의 점수보다 높은 것으로 나타났다.
후속연구
항해 전문가를 대상으로 한 실험을 통하여, 평가기준을 개발하였으며, 실습 항해사를 대상으로 하여 시스템에 대한 검증이 이루어졌다. 본 시스템은 선박운항을 위한 항해사의 전반적 인지능력을 평가할 수 있으므로, 당직전 혹은 승선 전에 짧은 시간 동안의 평가를 통하여 항해사의 신체적, 정신적 상태를 평가하고, 이 결과를 항해사에게 경고메시지 형태로 전달함으로서, 항해사 스스로가 경각심을 가져 사고를 미연에 방지할 수 있는 역할을 할 수 있을 것이다.
앞으로 항해사의 인지능력 평가시스템의 보완을 위한 추가적인 실험을 통한 평가데이터의 확보를 계획하고 있으며, 이를 통해 시스템의 신뢰성을 높일 수 있을 것으로 사료된다.
지금까지 본 연구에서 개발한 항해사의 인지능력 평가시스템은 현재 항해사의 인지능력 평가만을 포함하고 있으나, 추후 연구를 통하여 항해사의 수면과 작업부하 등을 고려한 해상근무 항해사 피로도 평가모델을 반영하고, 다양한 충돌 시나리오의 축적과 평가기준의 보완을 통해 합리적이고 신뢰성 있는 평가시스템을 구축하고자 한다.
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