KR101918980B1 - 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템 및 그 방법 - Google Patents

실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명은 선박의 이상 상황 발생 및 사고 상황에서 피해를 최소화하기 위한 지원 정보를 선박 내 결정권자에게 전달, 판단력이 떨어질 수 있는 긴급한 상황에서보다 안전하고 정확한 정보를 제공하여, 비상상황을 대처할 수 있는 효과를 제공한다. 또한, 여객선을 포함한 선박 비상 사태 발생시, 신속하고 정확한 선장의 선박 운항 의사결정을 위한 선박 대피 안내 지원 및 음성과 시각적 안내를 통한 인명 대피 안내를 제공할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 저전력 무선통신기술 기반으로 선내 이상 상태 조기 감지 및 선박과 승객 대피레벨 신속히 결정할 수 있도록 하기 위한 선박 사고시 안전한 대피를 지원할 수 있는 효과를 제공한다. 뿐만 아니라, 사고 지점 중심 해황(sea state)·항행(sailing) 환경 정보를 포함한 긴급대피안내 통합 운용할 수 있도록 하기 위한 선박 사고시 안전한 대피를 지원할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템 및 그 방법{VESSEL SEAWAY AND MANEUVERABILITY SUPPORTING SYSTEM FOR SAFETY EVACUATION SEAWAY IN EVENT OF VESSEL ACCIDENT BASED ON EVACUATION LEVEL DETERMINATION USING REAL-TIME RESTORATION INDEX, AND METHOD THEREOF}
본 발명은 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 선박의 사고가 발생할 수 있는 위험도를 분석 계산하여, 사고 발생 확률 정보를 전달하고, 실제 사고 발생시 추가로 예상되는 피해를 최소화하기 위한 선박 대피 지원 정보를 제공하도록 하는 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
선박 안전은 해상 운송이 보편화된 이후로 지속적인 관심사였다. 동시대의 최고의 안전 시스템을 탑재하고도, 다양한 해양 재난 사고는 발생하였으며 해양 사고 발생 시 대처법은 사고 발생 이후에도 지속적인 화제가 되어왔다.
5년간 연평균 1,486건의 해양사고가 발생, 2011년(1,809건)의 최고치를 기록하였으며 2010년부터 2014년까지 최근 5년간 연평균 4,9% 감소하였으나, 매년 1,000건 이상의 사고와 1,500척 이상의 선박이 피해를 입고, 수백 명의 인명피해를 발생시키고 있다.
이에 따라 전 세계적으로 다양한 해난사고 예방을 위한 방법을 고안하고, 연구 개발하였으나, 모든 사고를 예방할 수는 없다. 즉, 기본적으로 선박은 사고가 발생하지 않는다는 전제하에 안전에 대한 기술개발 및 대처가 이루어지고 있으며, 사고의 발생은 대형 재난이라는 인식이 보편화 되어있다. 물론 구명정 및 선박사고 안전교육 등의 사고 발생 시 대처방안에 대한 방안도 마련되어 있지만, 긴급한 상황에서 효과를 발휘하지 못하는 경우가 많다.
국내 역시 매년 1,000건 이상의 해양사고가 발생하고 있기에, 해당 기술분야에 있어서는 사고 예방도 중요하지만 사고발생시 선박의 상태를 객관화하여 최적의 상태로 대응하기 위한 기술개발이 요구되고 있다.
대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1632967호 "선박 비상상황 대응용 재난대피 애플리케이션을 구비한 휴대단말과 연동하는 선박 재난대피 시스템 및 이의 구동방법" 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-0465310호 "음성을 이용한 선박 항행정보 안내시스템" 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1647743호 "시계열 그래픽 표시를 이용한 선박 충돌회피 안내시스템" 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1103455호 "선박의 AIS를 이용한 선박 항로 안내 시스템"
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 여객선을 포함한 선박 비상 사태 발생시, 신속하고 정확한 선장의 선박 운항 의사결정을 위한 선박 대피 안내 지원 및 음성과 시각적 안내를 통한 인명 대피 안내를 제공하도록 하기 위한 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 저전력 무선통신기술 기반으로 선내 이상 상태 조기 감지 및 선박과 승객 대피레벨 신속히 결정할 수 있도록 하기 위한 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 사고 지점 중심 해황(sea state)·항행(sailing) 환경 정보를 포함한 긴급대피안내 통합 운용할 수 있도록 하기 위한 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템은, 선박 데이터 수집 장치(200)로부터 선박 기본 정보 및 실시간 수집 정보를 포함하는 선박 데이터 수집을 수행하며, 수집된 선박 데이터를 통합 운항 정보 데이터베이스(300)에 저장하며, 데이터베이스(300)로의 저장시, 해양환경 데이터베이스(400)로부터 수신된 해양환경 데이터도 통합 운항 정보 데이터베이스(300)에 저장하는 정보관리모듈; 정보관리모듈에 의해 수집된 정보를 기반으로 해상교통모델 및 항행환경정보와 연계한 대피 항로 설정을 제공하며, 선박 대피 상황 발생시 피해를 최소화하기 위한 대피 항로 설정 지원하며, 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)에 의해 분석된 대피레벨이 대피레벨 4(LV.4)인 경우, 선장의 대피 판단 입력을 수신 대기하여, 대피 판단 입력시 선박 대피 항로 지원을 수행하며, 선박 주변의 다양한 위험 요소를 충돌 산술식 및 항해사 주관적 위험도로 표시 지원하며, 해상 교통 모델에 항행환경정보, 구조 세력을 포함한 정보를 종합적으로 반영하여 구조지원이 용이한 장소로 이동을 지원하는 대피 항로 설정 모듈(110); 선박 운항성능과 연계한 조종 지원을 수행하기 위해 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)에 의해 분석된 대피레벨이 대피레벨 4(LV.4)인 경우, 선장의 대피 판단 입력을 수신 대기하여, 대피 판단 입력시 선박 대피 조종 지원을 수행하며, 선박 대피가 결정되어 안전한 항로로 조종하기 위한 조종 안내를 지원시, 미리 설정된 이상 상태시에 상황을 악화시킬 수 있는 위험한 운항조종을 경고하며, 해상환경 상황에 맞는 조종지원을 제시하며, 선박 대피 지원 통합 화면 제공 모듈(140)로의 요청을 통해 선박 대피 레벨인 대피레벨 4에 도달시 출력장치(500)의 화면으로 선박 대피 항로, 선박 대피 조종지원 시스템 화면으로 전환되도록 하어, 긴급 상황에 필요한 정보만을 표출하여 결정권자의 신속한 판단을 지원하여, 평상시와 비교하여 현재 비상상황에서 선박이 어떠한 조종성능을 보일 것을 예측하여, 예측에 따라 선장이 고려하여 선박 운항시 주의해야 할 사항, 타 사용법, 엔진 사용법에 대한 가이드 라인, 지침을 제공하는 조종 지원 모듈(120); 선박 데이터와 해양환경 데이터에 따른 선박 위험도를 분석하여 대피레벨을 결정하는 비상상황에 기인한 선박 자세 변화 급증, 화재 확산 등 위험 요인 증가에 따라 선장이 선박 및 승객대피를 결정하기 위한 지원 정보를 제공하며, 선박의 운항 안전성을 유지하기 위하여 실시간 선박 복원성 항목을 계산 산출하고, 이를 IMO Criteria 및 평상시 운항 상태의 복원성 항목과 비교 분석하여, 실시간 복원성 지수를 산출하며, 산출된 실시간 복원성 지수를 바탕으로, 다양한 선박의 위험 요소 인자(선박자세, 화재 확산 범위, 항해 조종 장치 고장 여부(러더/엔진 고장 유무), 위험 회경사 도달 예측 시간)를 종합적으로 고려하여 최종적인 대피 레벨을 산출하며, 위급 상황 시 선장에게 제공하여, 긴급대피 권고, 현재 대피레벨에 따른 필요 조치의 정보를 제공하는 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130); 및 선박 중앙 제어장치(100)가 대피레벨이 대피레벨 2(LV.2)인 경우, 선박 안전 경고를 출력장치(500)로 출력하며, 대피레벨이 대피레벨 3(LV.3)인 경우, 선박 대피 위험 경고를 출력한 뒤, 선내 위험 경고 및 선박 대피 준비를 준비하도록 하는 선박 대피 지원 통합 화면 제공 모듈(140); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템은, 대피레벨이 대피레벨 4(LV.4)인 경우, 선장의 대피 판단 입력을 수신 대기하여, 대피 판단 입력시 선박 대피 항로 지원을 수행하는 대피 항로 설정 모듈(110); 을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템은, 대피레벨이 대피레벨 4(LV.4)인 경우, 선장의 대피 판단 입력을 수신 대기하여, 대피 판단 입력시 선박 대피 조종 지원을 수행하는 조종 지원 모듈(120); 을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템에 있어서, 선박 대피 지원 통합 화면 제공 모듈(140)은, 대피 항로 설정 모듈(110), 조종 지원 모듈(120), 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)의 각 기능을 통합하여 화면상에서 시각, 그리고 음향출력장치(600)로 음성 기반의 정보로 제공하며, 대피 항로 설정 모듈(110)에 의해 도출된 선박 주변의 항해 위험도 평가에 따른 권고 항해 영역을 출력장치(500)로 표시하며, 선박 비상상황에 맞는 선박 조종성능 권고 및 가이드도 표출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템에 있어서, 선박 대피 지원 통합 화면 제공 모듈(140)은, 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)에 의해 산출된 실시간으로 선박의 복원성 지수를 출력장치(500)로 표시하고, 이를 기반으로 이상 상황에 대해서 조종 지원 모듈(120)에 의한 선박 이상 상황에 따른 항로선정 및 조종 지원을 출력장치(500)로 표시하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템에 있어서, 선박 대피 지원 통합 화면 제공 모듈(140)은, 선박 주변의 다양한 정보 제공과 함께, 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)에 의해 산출된 선박 위험상황 4단계 레벨 분류도 출력장치(500)로 표시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템 및 그 방법은, 선박의 이상 상황 발생 및 사고 상황에서 피해를 최소화하기 위한 지원 정보를 선박 내 결정권자에게 전달, 판단력이 떨어질 수 있는 긴급한 상황에서보다 안전하고 정확한 정보를 제공하여, 비상상황을 대처할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템 및 그 방법은, 여객선을 포함한 선박 비상 사태 발생시, 신속하고 정확한 선장의 선박 운항 의사결정을 위한 선박 대피 안내 지원 및 음성과 시각적 안내를 통한 인명 대피 안내를 제공할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템 및 그 방법은, 저전력 무선통신기술 기반으로 선내 이상 상태 조기 감지 및 선박과 승객 대피레벨 신속히 결정할 수 있도록 하기 위한 선박 사고시 안전한 대피를 지원할 수 있는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템 및 그 방법은, 사고 지점 중심 해황(sea state)·항행(sailing) 환경 정보를 포함한 긴급대피안내 통합 운용할 수 있도록 하기 위한 선박 사고시 안전한 대피를 지원할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템의 주요 기능을 나타내는 개념도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 방법을 나타내는 흐름도.
도 4는 도 3의 단계(S19c) 및 단계(S19d)를 구현하기 위한 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 대피 항로 지원 및 선박 대피 조정 지원을 위한 데이터 수집 구성도를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템 중 선박 중앙 제어장치의 구성을 구체적으로 나타내는 도면.
도 6은 도 5의 선박 중앙 제어장치를 중심으로 선박 내외부의 구성요소 간의 네트워크 구성도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 조종 지원 모듈에 의한 선박 조종 지원 안내의 개념을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 조종 지원 모듈에 의한 비상시 선박 조종 지원 개념을 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 조종 지원 모듈에 의한 선박 비상상황 조종 성능 변화를 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈에 의한 선박 대피레벨 결정 개념을 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈에 의한 복원성 지수 산출시 적용하는 주요 파라미터를 나타내는 도면.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈에 의한 대피레벨 산출예를 나타내는 도면.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 선박 대피 지원 통합 화면 제공 모듈에 의한 출력장치에 구현된 선박 대피 지원시스템 통합 유저 인터페이스(User Interface) 화면을 나타내는 도면.
도 14 내지 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 방법을 나타내는 흐름도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템의 주요 기능을 나타내는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템은 여객선이 비상사태가 발생하였을 때 선장의 운항 결정을 지원하여, 선박이 안전하게 이동할 수 있도록 지원하는 시스템으로, 대피레벨 결정 지원 기능, 비상상황시 선장에게 항행 안전을 지원하는 조종 지원, 해상교통환경 모델을 이용한 대피 항로 설정, 실시간 복원성 지수 산출, 그리고 상술한 4 기능을 연계 통합하여 항해시 통합지원을 수행함으로써, 비상상황(화재, 복원성 악화에 따른 자세 변화 등)시, 선장에게 선박 탈출 대피레벨, 운항 조종시 지원, 주위 항해 위험에 따른 추천 항해 방향을 지시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템의 구성도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 4는 도 3의 단계(S19c) 및 단계(S19d)를 구현하기 위한 선박 대피 항로 지원 및 선박 대피 조정 지원을 위한 데이터 수집 구성도를 나타내는 도면이다.
이하에서는 도 3을 중심으로 도 2 및 도 4를 참조하여 살펴보도록 한다. 선박 중앙 제어장치(100)는 선박 데이터 수집 장치(200)로부터 선박 기본 정보 및 실시간 수집 정보를 포함하는 선박 데이터 수집을 수행한다(S11).
단계(S11) 이후, 선박 중앙 제어장치(100)는 수집된 선박 데이터를 통합 운항 정보 데이터베이스(300)에 저장한다(S12). 단계(S12)의 통합 운항 정보 데이터베이스(300)로의 저장시, 선박 중앙 제어장치(100)는 해양환경 데이터베이스(400)로부터 수신된 해양환경 데이터도 통합 운항 정보 데이터베이스(300)에 저장할 수 있다(S12a).
단계(S12) 및 단계(S12a)에 따른 통합 운항 정보 데이터베이스(300)의 저장 이후, 선박 중앙 제어장치(100)는 선박 출력장치(500)에 통합 운항 정보 데이터베이스(300)에 저장된 데이터를 선박 정보로 표출한다(S14).
단계(S14) 이후, 선박 중앙 제어장치(100)는 선박 데이터와 해양환경 데이터에 따른 선박 위험도를 분석함으로써, 대피레벨을 결정한다(S15).
즉, 본 발명의 선박 중앙 제어장치(100)는 선박의 실시간 데이터를 분석하여, 실시간 위험도를 산출하여 단계별로(4단계) 위험도를 전달하고, 해당 위험도에 따라 선박의 대피 판단을 지원한다. 보다 구체적으로, 선박 중앙 제어장치(100)는 선박 비상상황(화재, 자세 변화 등) 발생 시, 실시간으로 이상상태를 분석하여, 대피레벨을 결정하고 선박이 안전하게 이동할 수 있도록 조종 지원 정보를 시각과 음성으로 안내하여 선장의 운항 의사결정을 지원하도록 한다.
단계(S15)의 대피레벨이 대피레벨 2(LV.2)인 경우, 선박 중앙 제어장치(100)는 선박 안전 경고를 출력장치(500)로 출력한다(S17).
한편, 단계(S15)의 대피레벨이 대피레벨 3(LV.3)인 경우, 선박 중앙 제어장치(100)는 선박 대피 위험 경고를 출력한 뒤(S18a), 선내 위험 경고 및 선박 대피 준비를 준비하도록 한다(S18b).
한편, 단계(S15)의 대피레벨이 대피레벨 4(LV.4)인 경우, 선박 중앙 제어장치(100)는 선박 위험도를 분석한 뒤(S19a), 선장의 대피 판단 입력을 수신 대기하여(S19b), 대피 판단 입력시 선박 대피 항로 지원(S19c) 및 선박 대피 조종 지원(S19d)을 수행한다.
그리고 상술한 바와 같이, 대피레벨이 대피레벨 2 내지 4(LV.2 내지 LV.4)인 경우, 선박 중앙 제어장치(100)는 육상으로 정보를 전달한다(S20).
한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템 중 선박 중앙 제어장치(100)의 구성을 구체적으로 나타내는 도면이다. 도 6은 도 5의 선박 중앙 제어장치(100)를 중심으로 선박 내외부의 구성요소 간의 네트워크 구성도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 선박 중앙 제어장치(100)는 정보관리모듈 외에 대피 항로 설정 모듈(110), 조종 지원 모듈(120), 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130), 선박 대피 지원 통합 화면 제공 모듈(140)을 구비한다.
그리고 본 명세서에서 모듈이라 함은, 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적, 구조적 결합을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 모듈은 소정의 코드와 상기 소정의 코드가 수행되기 위한 하드웨어 리소스의 논리적인 단위를 의미할 수 있으며, 반드시 물리적으로 연결된 코드를 의미하거나, 한 종류의 하드웨어를 의미하는 것은 아님은 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가에게는 용이하게 추론될 수 있다.
정보관리모듈은 도 6과 같이 연안 여객선과 같은 선박의 안전을 위하여, 국내 연안의 해저 지형, 수심, 물표 등의 정보를 기본 데이터베이스로 활용하며, 선박의 실시간 복원성 계산을 위하여, 6축 센서를 설치 실시간 선박 움직임 수집 및 분석을 지원한다. 또한, 정보관리모듈은 선체 손상 등으로 인한 저항을 고려한 선박 운항을 지원한다. 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)은 선박 운항 위험도를 4단계로 분류하여, 분석된 계산치로 사고 예측 대비한다.
이하에서는 선박 중앙 제어장치(100)를 구성하는 각 모듈에 대해서 구체적으로 살펴보도록 한다.
먼저, 정보관리모듈은 선박 데이터 수집 장치(200)로부터 선박 기본 정보 및 실시간 수집 정보를 포함하는 선박 데이터 수집을 수행하며, 수집된 선박 데이터를 통합 운항 정보 데이터베이스(300)에 저장하며, 데이터베이스(300)로의 저장시, 해양환경 데이터베이스(400)로부터 수신된 해양환경 데이터도 통합 운항 정보 데이터베이스(300)에 저장할 수 있다.
그리고, 대피 항로 설정 모듈(110)은 해상교통모델 및 항행환경정보와 연계한 대피 항로 설정을 제공하며, 도 3의 단계(S19b)에 따라 선박 대피 상황 발생시 피해를 최소화하기 위한 대피 항로 설정 지원한다. 보다 구체적으로, 대피 항로 설정 모듈(110)은 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)에 의해 분석된 대피레벨이 대피레벨 4(LV.4)인 경우, 선장의 대피 판단 입력을 수신 대기하여, 대피 판단 입력시 선박 대피 항로 지원을 수행한다.
이를 위해 대피 항로 설정 모듈(110)에 의해 대피 항로 설정에 연계되는 해상교통모델은 국제적으로 인정된 종합적인 항행 위험도 평가 모델을 활용하며, 대피 항로 설정 모듈(110)은 선박 주변의 다양한 위험 요소를 충돌 산술식 및 항해사 주관적 위험도로 표시 지원한다.
최종적으로 대피 항로 설정 모듈(110)은 해상 교통 모델에 항행환경정보, 구조 세력 등의 정보를 종합적으로 반영하여 구조지원이 용이한 장소로 이동을 지원한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 조종 지원 모듈(120)에 의한 선박 조종 지원 안내의 개념을 나타내는 도면이다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 조종 지원 모듈(120)에 의한 비상시 선박 조종 지원 개념을 나타내는 도면이다.
조종 지원 모듈(120)은 선박 운항성능과 연계한 조종 지원을 수행하기 위해 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)에 의해 분석된 대피레벨이 대피레벨 4(LV.4)인 경우, 선장의 대피 판단 입력을 수신 대기하여, 대피 판단 입력시 선박 대피 조종 지원을 수행한다.
구체적으로, 선박은 비상상황이 발생하면 평상시와 전혀 다른 자세와 조종성능 특성이 나타나므로, 항해사는 이전에 경험하지 못한 선박 조종 운항 성능으로 인하여 적절한 판단을 내리기 어려워 2차 피해 발생 가능성이 크다. 또한, 비상상황에서는 심한 Trim, Heeling이 발생하므로, 평상시와 비교하여 선박은 크게 변화된 조종성능을 보이므로 선박 성능 추정을 통한 지원이 필요하다.
조종 지원 모듈(120)은 선박 대피가 결정되면, 안전한 항로로 조종하기 위한 조종 안내를 지원하며, 특정 이상 상태시에 상황을 악화시킬 수 있는 위험한 운항조종을 경고하며, 해상환경 상황에 맞는 조종지원을 제시한다.
조종 지원 모듈(120)은 선박 대피 지원 통합 화면 제공 모듈(140)로의 요청을 통해 선박 대피 레벨인 대피레벨 4에 도달시 출력장치(500)의 화면으로 선박 대피 항로, 선박 대피 조종지원 시스템 화면으로 전환되도록 하며, 긴급 상황에 필요한 정보만을 표출하여 결정권자의 신속한 판단을 지원한다. 즉 도 7 및 도 8과 같이 조종 지원 모듈(120)은 평상시와 비교하여 현재 비상상황에서 선박은 어떠한 조종성능을 보일 것으로 예측됨으로, 선장은 그러한 점을 고려하여 선박 운항시 주의해야 할 사항, 타 사용법, 엔진 사용법에 대한 가이드 라인, 지침을 제공한다.
이와 같이 이상 상황에 대해서 조종 지원 모듈(120)은 최적의 조종 안내 지원을 함으로써, 항해사에게 안전한 선박 운항을 가능하게 하며, 경험식, 자유항주실험 등을 이용한 조종특성 DB를 기반으로 선장에게 음성과 시각적으로 비상상황의 조종특성을 표출한다. 또한, 조종 지원 모듈(120)은 최적의 조종안내 지원의 내용으로 선박 운항 조종 주의사항, 타 사용법, 엔진 사용법 등에 대한 가이드라인 및 지침으로 구성하여 제공할 수 있다.
한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 조종 지원 모듈(120)에 의한 선박 비상상황 조종 성능 변화를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)에 의한 선박 대피레벨 결정 개념을 나타내는 도면이다. 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)에 의한 복원성 지수 산출시 적용하는 주요 파라미터를 나타내는 도면이다. 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)에 의한 대피레벨 산출예를 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)은 선박 데이터와 해양환경 데이터에 따른 선박 위험도를 분석하여 대피레벨을 결정하며, 비상상황에 기인한 선박 자세 변화 급증, 화재 확산 등 위험 요인 증가에 따라 선장이 선박 및 승객대피를 결정하기 위한 지원 정보를 제공한다.
이를 위해, 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)은 선박의 운항 안전성을 유지하기 위하여 실시간 선박 복원성 항목을 계산 산출하고, 이를 IMO Criteria 및 평상시 운항 상태의 복원성 항목과 비교 분석하여, 실시간 복원성 지수를 산출한다.
한편, 하기의 [표 1]은 실시간 복원성 지수 및 대피레벨 산출을 위해 사용되는 데이터 수집 예를 나타낸다.
기본정보 Sea Trial Data
선박정보 화물량, 평형수, 침수 등
기상정보 파도, 바람, 조류 등
운항정보 선회, 속도 등
기 준 선박복원성기준 - 해양수산부
IMO Criteria 초과 건수
Stability Booklet 상 값과 비교
정상상태 대비 현재 값 비율 결정
그리고, 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)은 산출된 실시간 복원성 지수를 바탕으로, 다양한 선박의 위험 요소 인자(선박자세, 화재 확산 범위, 항해 조종 장치 고장 여부(러더/엔진 고장 유무), 위험 회경사 도달 예측 시간) 등을 종합적으로 고려하여 최종적인 대피 레벨을 산출한다. 산출된 대피레벨은 도 9와 같을 수 있다.
이에 따라, 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)은 위급 상황 시 선장에게 제공하여, 긴급대피 권고, 현재 대피레벨에 따른 필요 조치 등의 정보 제공한다.
그리고, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 선박 대피 지원 통합 화면 제공 모듈(140)에 의한 출력장치(500)에 구현된 선박 대피 지원시스템 통합 유저 인터페이스(User Interface) 화면을 나타내는 도면이다. 도 13을 참조하면, 선박 대피 지원 통합 화면 제공 모듈(140)은 대피 항로 설정 모듈(110), 조종 지원 모듈(120), 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)의 각 기능을 통합하여 화면상에서 시각, 그리고 음향출력장치(600)로 음성 기반의 정보로 제공함으로써, 선장에게는 효율적인 항해 지원과 비상상황에 대한 신속한 대응을 가능하도록 한다.
선박 대피 지원 통합 화면 제공 모듈(140)은 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)의 분석결과 대피레벨이 대피레벨 2(LV.2)인 경우, 선박 안전 경고를 출력장치(500)로 출력하도록 제어하며, 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)의 분석결과 대피레벨이 대피레벨 3(LV.3)인 경우, 선박 대피 위험 경고를 출력할 수 있다.
또한, 선박 대피 지원 통합 화면 제공 모듈(140)은 대피 항로 설정 모듈(110)에 의해 도출된 선박 주변의 항해 위험도 평가에 따른 권고 항해 영역을 출력장치(500)로 표시하며, 선박 비상상황에 맞는 선박 조종성능 권고 및 가이드도 표출할 수 있다.
또한, 선박 대피 지원 통합 화면 제공 모듈(140)은 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)에 의해 산출된 실시간으로 선박의 복원성 지수를 출력장치(500)로 표시하고, 이를 기반으로 이상 상황에 대해서 조종 지원 모듈(120)에 의한 선박 이상 상황에 따른 항로선정 및 조종 지원을 출력장치(500)로 표시할 수 있다.
또한, 선박 대피 지원 통합 화면 제공 모듈(140)은 선박 주변의 다양한 정보 제공과 함께, 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)에 의해 산출된 선박 위험상황 4단계 레벨 분류도 출력장치(500)로 표시할 수 있다.
도 14 내지 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 방법을 나타내는 흐름도이다.
먼저, 도 14를 참조하면, 선박 중앙 제어장치(100)는 정보관리모듈에 의해 통합 운항 정보 데이터베이스(400)로 육상 정보 수집 및 선박 정보 수집을 수행한다(S111, S112).
여기서 도 15를 참조하면, 선박 중앙 제어장치(100)는 육상 정보로 선박 기본 정보, 운항 정보, 장비 및 센서 정보, 그리고 실시간 수집 정보를 수집할 수 있으며, 선박 정보로 해양 환경, 항행 환경, 그리고 기상 정보를 수집할 수 있다.
이후, 선박 중앙 제어장치(100)는 대피 항로 설정 모듈(110)에 의한 선박 대피 항로 설정 지원 알고리즘 수행을 요청하며(S113), 조종 지원 모듈(120)에 의한 선박 조종 지원 알고리즘 수행을 요청한다(S114).
이후, 선박 중앙 제어장치(100)는 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)로의 요청을 통해 선박 이상 상황 발생 감지 여부를 판단한다(S115).
단계(S115)의 판단 결과 선박 이상 상황이 발생한 경우, 선박 중앙 제어장치(100)는 대피 항로 설정 모듈(110)에 의한 선박 대피 항로 선정 지원을 수행하고(S116), 조종 지원 모듈(120)에 의한 선박 조정 지원을 수행하고(S117), 육상 지원 요청을 수행한다(S118).
다음으로, 도 16을 참조하면, 선박 중앙 제어장치(100)는 도 14의 단계(S115)에서 위험상황에 따른 대피레벨 분류를 추가로 수행할 수 있다(S211). 이에 따라, 선박 중앙 제어장치(100)는 위험레벨 도달을 판단한 뒤(S212), 위험레벨인 경우 선박 항로 선정 및 조정 지원을 수행할 수 있다(S213).
한편, 도 14의 단계(S113)에 해당하는 대피 항로 설정 모듈(110)이 선박 대피 항로 설정 지원 알고리즘 수행시, 대피 항로 설정 모듈(110)은 이상 상황 발생시 선박 주변 환경, 해양 환경 등을 고려하여 안전한 장소로 선박의 긴급 운항을 위한 항로 지원하며(S311), 지원을 위해 선박의 각종 운항 데이터, 과거 사고 데이터에 대한 분석을 수행할 수 있다(S312).
또한, 도 14의 단계(S114)에 해당하는 조종 지원 모듈(120)이 선박 조종 지원 알고리즘 수행시에도, 조종 지원 모듈(120)은 이상 상황 발생시 선박의 성능 변화에 따른 타 조종 성능의 변환에 대응하여 운항할 수 있도록 조종 지원하며(S411), 조정 지원을 위해 선박의 각종 운항 데이터, 과거 사고 데이터에 e대한 분석을 수행할 수 있다(S412).
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 선박 중앙 제어장치
110 : 대피 항로 설정 모듈
120 : 조종 지원 모듈
130 : 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈
140 : 선박 대피 지원 통합 화면 제공 모듈
200 : 선박 데이터 수집 장치
300 : 통합 운항 정보 데이터베이스
400 : 해양환경 데이터베이스
500 : 출력장치
600 : 음향출력장치

Claims (6)

  1. 선박 데이터 수집 장치(200)로부터 선박 기본 정보 및 실시간 수집 정보를 포함하는 선박 데이터 수집을 수행하며, 수집된 선박 데이터를 통합 운항 정보 데이터베이스(300)에 저장하며, 데이터베이스(300)로의 저장시, 해양환경 데이터베이스(400)로부터 수신된 해양환경 데이터도 통합 운항 정보 데이터베이스(300)에 저장하는 정보관리모듈;
    정보관리모듈에 의해 수집된 정보를 기반으로 해상교통모델 및 항행환경정보와 연계한 대피 항로 설정을 제공하며, 선박 대피 상황 발생시 피해를 최소화하기 위한 대피 항로 설정 지원하며, 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)에 의해 분석된 대피레벨이 대피레벨 4(LV.4)인 경우, 선장의 대피 판단 입력을 수신 대기하여, 대피 판단 입력시 선박 대피 항로 지원을 수행하며, 선박 주변의 다양한 위험 요소를 충돌 산술식 및 항해사 주관적 위험도로 표시 지원하며, 해상 교통 모델에 항행환경정보, 구조 세력을 포함한 정보를 종합적으로 반영하여 구조지원이 용이한 장소로 이동을 지원하는 대피 항로 설정 모듈(110);
    선박 운항성능과 연계한 조종 지원을 수행하기 위해 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)에 의해 분석된 대피레벨이 대피레벨 4(LV.4)인 경우, 선장의 대피 판단 입력을 수신 대기하여, 대피 판단 입력시 선박 대피 조종 지원을 수행하며, 선박 대피가 결정되어 안전한 항로로 조종하기 위한 조종 안내를 지원시, 미리 설정된 이상 상태시에 상황을 악화시킬 수 있는 위험한 운항조종을 경고하며, 해상환경 상황에 맞는 조종지원을 제시하며, 선박 대피 지원 통합 화면 제공 모듈(140)로의 요청을 통해 선박 대피 레벨인 대피레벨 4에 도달시 출력장치(500)의 화면으로 선박 대피 항로, 선박 대피 조종지원 시스템 화면으로 전환되도록 하어, 긴급 상황에 필요한 정보만을 표출하여 결정권자의 신속한 판단을 지원하여, 평상시와 비교하여 현재 비상상황에서 선박이 어떠한 조종성능을 보일 것을 예측하여, 예측에 따라 선장이 고려하여 선박 운항시 주의해야 할 사항, 타 사용법, 엔진 사용법에 대한 가이드 라인, 지침을 제공하는 조종 지원 모듈(120);
    선박 데이터와 해양환경 데이터에 따른 선박 위험도를 분석하여 대피레벨을 결정하는 비상상황에 기인한 선박 자세 변화 급증, 화재 확산 범위, 항해 조종 장치 고장 여부, 러더 고장 유무, 엔진 고장 유무 및 위험 회경사 도달 예측 시간과 같은 위험 요인 증가에 따라 선장이 선박 및 승객대피를 결정하기 위한 지원 정보를 제공하며, 선박의 운항 안전성을 유지하기 위하여 실시간 선박 복원성 항목을 계산 산출하고, 이를 IMO Criteria 및 평상시 운항 상태의 복원성 항목과 비교 분석하여, 실시간 복원성 지수를 산출하며, 산출된 실시간 복원성 지수를 바탕으로, 선박자세, 화재 확산 범위, 항해 조종 장치 고장 여부, 러더 고장 유무, 엔진 고장 유무 및 위험 회경사 도달 예측 시간을 종합적으로 고려하여 최종적인 대피 레벨을 산출하며, 위급 상황 시 선장에게 제공하여, 긴급대피 권고, 현재 대피레벨에 따른 필요 조치의 정보를 제공하는 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130);; 및
    선박 중앙 제어장치(100)가 대피레벨이 대피레벨 2(LV.2)인 경우, 선박 안전 경고를 출력장치(500)로 출력하며, 대피레벨이 대피레벨 3(LV.3)인 경우, 선박 대피 위험 경고를 출력한 뒤, 선내 위험 경고 및 선박 대피 준비를 준비하도록 하는 선박 대피 지원 통합 화면 제공 모듈(140); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    대피레벨이 대피레벨 4(LV.4)인 경우, 선장의 대피 판단 입력을 수신 대기하여, 대피 판단 입력시 선박 대피 항로 지원을 수행하는 대피 항로 설정 모듈(110); 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    대피레벨이 대피레벨 4(LV.4)인 경우, 선장의 대피 판단 입력을 수신 대기하여, 대피 판단 입력시 선박 대피 조종 지원을 수행하는 조종 지원 모듈(120); 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서, 선박 대피 지원 통합 화면 제공 모듈(140)은,
    대피 항로 설정 모듈(110), 조종 지원 모듈(120), 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)의 각 기능을 통합하여 화면상에서 시각, 그리고 음향출력장치(600)로 음성 기반의 정보로 제공하며, 대피 항로 설정 모듈(110)에 의해 도출된 선박 주변의 항해 위험도 평가에 따른 권고 항해 영역을 출력장치(500)로 표시하며, 선박 비상상황에 맞는 선박 조종성능 권고 및 가이드도 표출하는 것을 특징으로 하는 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서, 선박 대피 지원 통합 화면 제공 모듈(140)은,
    실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)에 의해 산출된 실시간으로 선박의 복원성 지수를 출력장치(500)로 표시하고, 이를 기반으로 이상 상황에 대해서 조종 지원 모듈(120)에 의한 선박 이상 상황에 따른 항로선정 및 조종 지원을 출력장치(500)로 표시하는 것을 특징으로 하는 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서, 선박 대피 지원 통합 화면 제공 모듈(140)은,
    선박 주변의 다양한 정보 제공과 함께, 실시간 복원성 지수 기반 대피 레벨 결정 모듈(130)에 의해 산출된 선박 위험상황 4단계 레벨 분류도 출력장치(500)로 표시하는 것을 특징으로 하는 실시간 복원성 지수를 이용한 대피 레벨 결정 기반 선박 사고시 안전한 대피를 지원하기 위한 선박 항로 및 선박 조종 지원 시스템.
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