초록 ▼

□ 연구개요
본 연구의 목표는 실해역 운항 중 조종되는 선박의 운동, 궤적을 추정해낼 수 있는 해석 기법의 개발에 관한 것이다. 상세히는 자유항주 모형 시험의 결과로부터 선박의 조종 운동과 파랑 중 유체력을 Data-driven modeling을 통해 얻어내는 것과, 불규칙파 중 유체력을 확률 분포의 관점에서 분석하여 불규칙파 중 선박의 궤적을 확률 전파로 나타내는 기법을 개발하는 것이다.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 유체력의 분석에 data-driven modeling의 적용
본 연구에서는 자유항주

□ 연구개요
본 연구의 목표는 실해역 운항 중 조종되는 선박의 운동, 궤적을 추정해낼 수 있는 해석 기법의 개발에 관한 것이다. 상세히는 자유항주 모형 시험의 결과로부터 선박의 조종 운동과 파랑 중 유체력을 Data-driven modeling을 통해 얻어내는 것과, 불규칙파 중 유체력을 확률 분포의 관점에서 분석하여 불규칙파 중 선박의 궤적을 확률 전파로 나타내는 기법을 개발하는 것이다.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 유체력의 분석에 data-driven modeling의 적용
본 연구에서는 자유항주 모형시험결과에 대한 Data-driven modeling을 제안하였다. 구체적으로는 동역학적 변수의 다양성이 확보된 자유항주 조종 시나리오를 개발하였고, 이를 수행하기 위한 자유항주 모형시험 시스템을 개발하고자 하였다.
그 결과로, 선박 동역학적 특성을 주성분 분석을 통해 식별하였으며, 기존의 조종 시나리오와 본 연구를 통해 제안된 무작위 조종 시나리오의 동역학적 유사성을 정량화하여 비교할 수 있었다. Robot OS2에 기반한 자유항주 모형시험 시스템을 개발하였으며, 이를 이용해 얻은 선박 조종 운동의 시계열 정보에서 유체력을 추정, 동역학적 모델을 개발하였다. 동역학 모델은 전통적인 테일러 급수 형식에 대한 계수 최적화와 본 연구를 통해 개발된 주성분의 선형 결합에 대해 각각 수행되었다.
- 확률론에 근거한 불규칙파 중 조종 분석
본 연구에서는 불규칙파 중 선박 운동의 계산 자원을 최소한으로 활용하기 위해 확률 전파를 직접 시뮬레이션하는 방안을 적용하고자 하였다. 불규칙파로 인해 가해질 유체력을 확률밀도함수(Probability density function, PDF)로 나타내고, 다음 순간의 선박의 운동 또한 PDF로 얻는 식으로 매 순간마다 선박의 운동을 확률로 나타내는 방법을 개발하려 하였다. 이는 간소화된 불규칙파 중 조종 운동 모델에 대한 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 구현되었다.

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구는 선박의 자율운항 산업 분야에서 연구의 소요가 큰 동역학 모델링의 개발에 있어 개선된 접근 방법을 제안하는데 그 연구결과의 중요성이 있다. 연구를 통해 얻어진 파랑 중 조종 성능 분석 기법은 해석 신뢰성의 향상과 계산 자원 활용의 용이성 측면에서 기존의 해석 기법에 비해 장점을 가질 것으로 기대된다. 따라서 그 우수성을 인정받아 ITTC의 해석 표준안으로 제안되어 관련 기술 표준을 선점하는 효과가 예상된다.
그리고 시장가치가 큰 자율운항선박의 의사결정 시스템에 반영, 최적항로를 찾아내는데 핵심 기술로 이용될 수 있다. 파랑 중 운동, 궤적을 고려한 최적 제어방안을 실시간으로 도출해내는 기술이 항로 설정, 선박 제어 기술에 적용되면 고부가가치 선박의 설계, 운항 기술의 발전을 꾀할 수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 5
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 5
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 자체점검표 ... 13
• 7. 참고문헌 ... 13
• 끝페이지 ... 22