초록

◆ 심해무인잠수정 시스템의 기능고도화
■ 해미래의 기능 및 운영기술 고도화
■ 동해 가스(냉수)분출해역 탐사
◆ 6,000m급 지능형 심해 탐사 AUV 개발
■ 지능형 심해탐사 AUV 시스템 설계
■ 지능형 자율운항 무인잠수정의 핵심기술 개발

Abstract ▼

◆ Establishing advanced operational technology for 'Hemire'
■ Improvements on the functional ability and operation technique of 'Hemire'
■ Survey on the cold seeping area at the East Sea
◆ Development of a 6,000m class intelligent AUV for deep-sea survey
■ Design of an intelligent deep-s

◆ Establishing advanced operational technology for 'Hemire'
■ Improvements on the functional ability and operation technique of 'Hemire'
■ Survey on the cold seeping area at the East Sea
◆ Development of a 6,000m class intelligent AUV for deep-sea survey
■ Design of an intelligent deep-sea survey AUV system
■ Development of the core technologies of intelligent autonomous underwater vehicles

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 4
• 요약문 ... 6
• SUMMARY ... 8
• CONTENTS ... 11
• 목차 ... 16
• 표목차 ... 21
• 그림목차 ... 25
• 1. 서 언 ... 45
• 1.1. 연구개발의 목적 ... 45
• 1.2. 연구개발의 필요성 ... 45
• 1.2.1. 기술적 필요성 ... 45
• 1.2.2. 경제·산업적 필요성 ... 47
• 1.2.3. 사회·문화적 필요성 ... 47
• 1.3. 지금까지의 연구개발 실적 ... 48
• 2. 2단계 연구개발의 목표 및 내용 ... 49
• 2.1. 최종목표 ... 49
• 2.2. 연구내용 및 범위 ... 49
• 2.3. 연도별 주요내용 ... 50
• 2.4. 연구내용 요약 ... 52
• 3. 심해무인잠수정 기능 및 운영기술 고도화 ... 55
• 3.1. 기계 시스템 기능 고도화 ... 55
• 3.1.1. 선상지원 시스템 ... 55
• 3.1.2. 해미래 기계시스템 성능개선 ... 60
• 3.1.3. 해누비 시스템 ... 67
• 3.1.4. 해미래 시료채집 개발 및 개선 ... 69
• 3.1.5. 해양공학수조를 이용한 해미래 운용 제안 ... 74
• 3.1.6. 해미래 기타 개선 부분 ... 76
• 3.1.7. 고화질 영상취득을 위한 조명·카메라 시스템 고도화 ... 91
• 3.1.8. 불량시계 극복 기능을 위한 시스템 개조 ... 93
• 3.1.9. 강조류 환경에서의 탐사 프로세스 개발 ... 95
• 3.1.10. 쇄빙선 아라온호를 이용한 운용체계 검토 ... 98
• 3.1.11. 해미래 탑재용 심해 시료채집 장비 개발 ... 106
• 3.2. 전기·통신·계측 시스템 기능 개선 ... 108
• 3.2.1. 하이드로폰 ... 108
• 3.2.2. 수중위치 추적장치 ... 111
• 3.2.3. 메탄센서 인터페이스 ... 114
• 3.2.4. 항법 정보 온라인 가시화 프로그램 도입 ... 118
• 3.2.5. 사이드스캔소나 모자이킹 ... 120
• 3.2.6. 추진전동기의 국산화 개발 ... 123
• 3.2.7. 다중센서융합 기반 수중정밀항법 구현 ... 138
• 3.3. 수중작업 시스템 기능 고도화 ... 149
• 3.3.1. 개요 ... 149
• 3.3.2. 유압시스템의 기능 개선 ... 149
• 3.3.3. 로봇팔 시스템의 기능 개선 ... 154
• 3.3.4. 로봇팔의 제어시스템 기능 개선 ... 157
• 3.3.5. 로봇팔의 작업공간구동 자동제어 시험 ... 167
• 3.3.6. 로봇팔의 툴커터 및 소형 그리퍼 설계 제작 ... 172
• 3.3.7. 잠수정 운동보상 로봇팔 작업공간 구동 기법 개발 ... 173
• 3.3.8. 결론 ... 204
• 3.4. 선상제어 시스템의 신호후처리 기능 고도화 ... 205
• 3.4.1. 파일럿/엔지니어 운영모드 전환기능 ... 205
• 3.4.2. SNMP를 이용한 장비 통신 모니터링 기능 ... 208
• 3.4.3. 추진기 통신메커니즘 기능 향상 ... 209
• 3.4.4. 해미래 LogView 프로그램 개발 ... 212
• 3.4.5. 데이터 후처리 기술 고도화 ... 213
• 4. 자율무인잠수정 시스템 설계 ... 217
• 4.1. 심해자율무인잠수정의 시스템 설계 ... 217
• 4.1.1. 외국 사례분석 ... 217
• 4.1.2. 심해용 AUV 개념 설계 ... 221
• 4.2. 이심이6000 AUV의 기계시스템 상세설계 및 제작 ... 228
• 4.2.1. 일반배치 ... 228
• 4.2.2. 선형설계 ... 230
• 4.2.3. 이심이6000의 프레임 구조 설계 ... 233
• 4.2.4. 내압용기의 설계 ... 236
• 4.2.5. AUV의 추진성능 추정기법 개발 ... 244
• 4.2.6. 이심이6000 색션별 설계 제작 ... 251
• 4.2.7. LED 조명 장치 ... 255
• 4.2.8. 부력 조절 장치 설계 ... 257
• 4.2.9. 선상운용장치 - USBL and ATM Pole ... 258
• 4.3. 이심이6000의 전기·전자·계측 시스템 설계 및 제작 ... 261
• 4.3.1. 추진모터 용량 추정 ... 261
• 4.3.2. 제어시스템 및 통신 인터페이스 ... 263
• 4.3.3. 이심이6000 탑재 미션센서 선정 ... 265
• 4.3.4. 이심이6000 시스템 구성도 ... 266
• 4.3.5. 배터리 설계 ... 269
• 4.3.6. 전기전자부 배치 및 기능 ... 272
• 4.4. AUV 이심이100 개발 ... 285
• 4.4.1. 개 요 ... 285
• 4.4.2. 실해역 시험용 무인 잠수정 ... 286
• 4.4.3. 이심이100의 수치모델 보정 ... 313
• 4.4.4. 이심이100의 내압 시험 ... 316
• 4.4.5. 이심이100의 성능시험 ... 324
• 5. 요소기술 개발 ... 333
• 5.1. 탐사신호 후처리 기법 ... 333
• 5.1.1. 과도특이점 제거 알고리즘 ... 333
• 5.1.2. 다중센서융합알고리즘 ... 336
• 5.1.3. 비동기 데이터 동기화기법 개발 ... 342
• 5.2. 시스템 식별 기법 ... 344
• 5.2.1. 서론 ... 344
• 5.2.2. 수중로봇의 개요 ... 346
• 5.2.3. 수중로봇 해미래의 수학적 모델 ... 354
• 5.2.4. 실험 및 고찰 ... 358
• 5.2.5. 결론 ... 372
• 5.3. 자율무인잠수정의 수중항법 ... 373
• 5.3.1. 거리측정 기반의 수중항법 ... 373
• 5.3.2. 이심이6000의 항법시스템 설계 ... 392
• 5.4. AUV 도킹용 USBL 개발 ... 405
• 5.4.1. 개요 ... 405
• 5.4.2. USBL 위치 추적 알고리듬 연구 ... 406
• 5.4.3. USBL 수중 통신 알고리듬 연구 ... 434
• 5.4.4. AUV용 USBL 트랜스듀서 개발 ... 446
• 5.4.5. 도킹 스테이션용 USBL 트랜스듀서 개발 ... 454
• 5.4.6. 송수신 증폭기 개발 ... 458
• 5.4.7. 주파수 변환기 개발 ... 462
• 5.4.8. 트랜스폰더 알고리듬 구현 ... 474
• 5.4.9. 결론 ... 477
• 5.5. AUV의 도킹 개선 방안 ... 478
• 5.5.1. 현재 도킹 알고리즘 ... 478
• 5.5.2. 개선 방안 ... 481
• 5.5.3. AUV의 영상-음향유도 수중 자율도킹 ... 483
• 5.6. AUV 호밍을 위한 경로제어 ... 496
• 5.6.1. 전역 및 지역 경로계획 ... 496
• 5.6.2. 경로 추종 제어기 ... 509
• 5.6.3. 실해역 시험결과 및 결론 ... 513
• 5.7. AUV 운용 소프트웨어 개발 ... 516
• 5.7.1. 소프트웨어 구조 ... 516
• 5.7.2. 이심이 AUV를 위한 임무언어 개발 ... 518
• 5.7.3. 운용 소프트웨어 처리 흐름 ... 521
• 5.7.4. 소프트웨어 타이머를 이용한 실시간 처리 ... 522
• 6. 가스분출 해역 탐사 및 결과 분석 ... 525
• 6.1. 해미래를 이용한 동해 가스 분출 해역의 해양환경 조사 ... 525
• 6.1.1. 해미래 마운드 및 울릉분지 해역 퇴적물 내 환원기체 분포 특성 ... 525
• 6.1.2. 해미래 마운드 가스분해역의 퇴적층에서 발견된 자생 탄산염(Authigenic carbonate) 생성 기원 연구 ... 535
• 6.1.3. 해미래 탐사로 표층 퇴적물서 분리한 규조류 Paralia sulcata의 성장 ... 541
• 6.2. 무인잠수정용 시료채취 장비 개발 ... 546
• 6.2.1. 심해 무인잠수정 시료채취 장비 국외 사례 ... 546
• 6.2.2. 퇴적물 시료 채취장비의 개발 ... 548
• 6.2.3. 생물 시료 채취장비의 개발 ... 553
• 6.2.4. 해수 시료 채취장비의 개발 ... 556
• 6.2.5. 해저 가스포집 장치의 개발 ... 559
• 6.2.6. 시료/장비 보관상자 등 부대장치의 개발 및 설치 ... 561
• 6.3. 동해 메탄 수화물 분포지역의 미생물 생태환경 특성 ... 564
• 6.3.1. 연구 개발과제의 개요 ... 564
• 6.3.2. 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 568
• 6.3.3. 목표달성도 및 기여도 ... 574
• 7. 자율무인잠수정의 실해역 성능시험 ... 576
• 7.1. 이심이 100의 실해역 성능시험 ... 576
• 7.1.1. 이심이100의 제어기 설계와 실해역 운동제어 특성 분석 ... 576
• 7.1.2. 실해역 지그재그 시험값을 활용한 이심이100의 수치모델 보정 ... 587
• 7.1.3. GPS 보조 추측항법을 이용한 이심이100의 실해역 위치추정 ... 596
• 7.1.4. IMU-DVL 복합항법 실해역 성능시험 ... 604
• 7.1.5. 이심이100의 측면주사음탐기 해저영상 취득 ... 614
• 7.1.6. ATM을 이용한 데이터 통신 ... 622
• 7.1.7. Multi-beam sonar 수조시험 ... 629
• 7.2. 이심이6000의 실해역 성능시험 ... 642
• 7.2.1. 수조시험, 부두시험 및 남해시험 ... 642
• 7.2.2. 동해시험 ... 651
• 8. 심해무인잠수정 개발의 경제성 분석 ... 672
• 8.1. 경제성 분석 목표 ... 672
• 8.2. 경제성 분석 내용 ... 672
• 8.3. 민감도 분석 결과 ... 676
• 9. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 677
• 9.1. 목표달성도 ... 677
• 9.1.1. 연구개발의 목표달성도 ... 677
• 9.1.2. 2단계 연구사업의 성과목표 및 성과지표 ... 679
• 9.2. 연구성과 활용계획 및 관련분야에의 기여도 ... 681
• 9.2.1. 활용계획 ... 681
• 9.2.2. 관련분야에의 기여도 ... 681
• 10. 참 고 문 헌 ... 682
• 부록 A 정량적 실적 ... 689
• A-1 특허출원 및 등록 ... 689
• A-2 논문 실적 ... 692
• A-2.1 국내외 학술지 게재 논문 ... 692
• A-2.2 국내외 학술회의 발표 논문 ... 696
• A-3 홍보실적 ... 701
• A-4 시제품 현장시험기술의 안정화 및 신뢰성 확보 ... 705
• A-5 실해역 탐사 실적 ... 707
• A-6 기술확산을 위한 국내외 상호 교류 실적 ... 708
• 부록 B 천해용 자율무인잠수정 기술이전 ... 711
• B-1 천해용 AUV 개발비 산정 및 기술이전 추진경과 ... 711
• B-2 기술이전 설명자료 ... 713