KR100923668B1 - 어로 시뮬레이션 방법과 어로 시뮬레이션 수행방법 및 어로시뮬레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중의 물리화학적 환경과 어군의 행동 등으로 이루어지는 어장환경과, 해양에서 어군을 탐지하고 탐지된 어군을 어선과 어로기계 및 어구를 운용하여 대상어를 어획하는 어로활동을 컴퓨터의 3차원 가상공간에서 실현하여 이 과정에서 수반된 지식과 기술을 학습하고 숙달할 수 있는 어로 시뮬레이션 방법과 어로 시뮬레이션 수행방법 및 어로 시뮬레이터를 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 어로 시뮬레이션 방법과 어로 시뮬레이션 수행방법 및 어로 시뮬레이터는 수중의 물리화학적 환경과 더불어 다수개의 어류 개체들로 이루어진 어군행동을 시뮬레이션함에 동시에 다양한 어선 및 어구의 거동을 3차원 공간에서 정확히 계산하고, 언군의 어구에 대한 반응 행동을 연동시킴으로써 어로과정에 대한 학습 및 기술습득 효과를 증대시키게 된다.

본 발명에 따른 어로 시뮬레이터는 수중의 물리화학적 환경/어군행동을 포함하여 구현되는 어장환경과, 어선운동/어로기계작동/어구운동/어군탐지를 포함하여 구현되는 어로활동을 시뮬레이션하기 위한 시뮬레이터이다. 이와 같은 어로 시뮬레이터는 어장환경을 이루는 해저지형, 조류의 속력과 방향, 수중의 조도, 어류의 종류, 어류의 개체수와, 어로활동을 이루는 어선의 종류, 어로기계의 종류, 어구의 종류와 규격을 설정값으로 입력받게 되는 입력부와; 어선의 가동여부, 어로기계의 가동여부, 어구의 투망여부, 소나시스템의 가동여부, 어군탐지기의 가동여부, 어선의 진행속력와 진행방향, 어구의 줄이 수중으로 투입되는 길이를 운전값으로 입력 하게 되는 운전부와; 입력부로부터 입력되는 설정값과 운전부로부터 입력되는 운전값으로 수중의 물리화학적 환경 데이터, 어군행동 데이터, 어선운동 데이터, 어로기계작동 데이터, 어구운동 데이터를 연산하고, 미리 설정된 소나시스템과 어군탐지기 각각의 음파 진행속력과 진행방향 및 운전부로부터 입력되는 어선의 진행속력과 진행방향을 조건값으로 하여 소나시스템 탐지데이터와 어군탐지기 탐지데이터를 연산하며, 정해진 범위의 3차원 공간 내에서 상기에서 연산된 수중의 물리화학적 환경 데이터, 어군행동 데이터, 어선운동 데이터, 어로기계작동 데이터, 어구운동 데이터, 소나시스템 탐지데이터, 어군탐지기 탐지데이터를 연동시켜 어장환경과 어로활동을 시뮬레이션하는 제어부 및; 제어부로부터 시뮬레이션 된 어장환경과 어로활동을 화면상으로 디스플레이하는 출력부로 이루어진다.

이와 같은 어로활동 시뮬레이터를 이용한 본 발명에 따른 어장 환경 시뮬레이션 방법은 상기 입력부를 통해 해저지형모드, 조류의 속력와 방향을 설정값으로 입력받아 상기 제어부에서 수중의 물리화학적 환경 데이터를 연산하는 단계; 상기 입력부를 통해 어류의 종류와 개체수를 설정값으로 입력받고, 상기 해저지형모드, 조류의 속력와 방향을 조건값으로 하여 상기 제어부에서 어군행동 데이터를 연산하는 단계; 상기 입력부를 통해 어선의 종류를 설정값으로 입력받고, 상기 운전부를 통해 어선의 진행속력과 진행방향을 운전값으로 입력받아 상기 제어부에서 어선운동 데이터를 연산하는 단계; 상기 입력부를 통해 어로활동에 사용할 어구 이외의 어로기계의 종류를 선택하여 설정값으로 입력받고, 상기 운전부를 통해 선택된 어로기계에 해당되는 작동값을 입력받아 상기 제어부에서 어로기계작동 데이터를 연 산하는 단계; 상기 해저지형모드, 조류의 속력과 방향, 어선의 진행속력과 진행방향, 어구의 줄 길이를 조건값으로 하고, 상기 입력부를 통해 어구의 종류를 설정값으로 입력받고, 상기 운전부를 통해 상기 어선으로부터 수중으로 투입되는 어구의 줄 길이를 운전값으로 입력받아 상기 제어부에서 어구운동 데이터를 연산하는 단계; 상기 제어부에 미리 설정된 소나시스템의 음파 진행속력과 진행방향, 상기 어선의 진행속력과 진행방향을 조건값으로 하여 상기 제어부에서 소나시스템 탐지 데이터를 연산하는 단계; 상기 제어부에 미리 설정된 어군탐지기의 음파 진행속력과 진행방향, 상기 어선의 진행속력과 진행방향을 조건값으로 하여 상기 제어부에서 어군탐지기 탐지 데이터를 연산하는 단계; 상기에서 연산된 수중의 물리화학적 환경 데이터, 어군행동 데이터, 어선운동 데이터, 어로기계작동 데이터, 어구운동 데이터, 소나시스템 탐지 데이터, 어군탐지기 탐지 데이터를 서로 연동시켜 3차원 공간에 수중의 물리화학적 환경/어군행동을 포함하여 구현되는 어장환경과, 어선운동/어로기계작동/어구운동/어군탐지를 포함하여 구현되는 어로활동을 입체적으로 디스플레이 되도록 하는 단계를; 포함하여 어장환경과 어로활동을 3차원 상으로 시뮬레이션 하는 것이다.

시뮬레이터, 어장환경, 어로활동, 어선, 어구, 어군, 소나시스템, 어군탐지기

Description

어로 시뮬레이션 방법과 어로 시뮬레이션 수행방법 및 어로 시뮬레이터{Simulation method and simulation acting method and simulator for fishery}

본 발명은 어로 시뮬레이션 방법과 어로 시뮬레이션 수행방법 및 어로 시뮬레이터에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 어군을 탐지하여 집어한 후 어획하는 어로활동 과정을 컴퓨터의 3차원 가상공간에서 실현할 수 있고, 어군을 이루는 어류 개체가 어선과 어구의 운동에 반응하는 회피행동을 포함하여 어군행동을 시뮬레이션함으로써 컴퓨터 가상공간에서 시뮬레이션되는 어장환경과 어로활동이 실제의 어장환경과 어로활동과 유사해지도록 하여 어장환경과 어로활동에 대한 학습효과가 증대될 수 있는 어로 시뮬레이션 방법과 어로 시뮬레이션 수행방법 및 어로 시뮬레이터에 관한 것이다.

현재 자동차, 항공, 선박 등의 각종 분야에서 설계조건의 판단이나 운행능력 향상을 목적으로 컴퓨터 가상공간에서 시뮬레이션 대상물을 구현하는 시뮬레이터를 개발하여 사용하고 있다.

이와 같은 시뮬레이터는 대상물의 설계나 실험, 운행 등에 있어서 시간과 비용을 절감시키는 동시에 다양한 조건변경이 가능한 특징이 있으므로, 특히 규모가 큰 대상물이나 일정규모 이상의 시스템에 적용하는 경우가 많다.

특히, 연근해 및 원양어업 등에서 수행되는 트롤어업, 선망어업, 연승어업 등은 일정규모 이상의 어군을 대상으로 하는 대형어업으로 어로활동이 어장환경, 어선운동, 어구운동, 어군행동 등이 복합적으로 연동되어 이루어지는 한편, 어군행동에 맞추어 어구를 정확히 제어하여 어류를 포획해야 함에 따라 효율적인 어로활동을 위하여 어선 및 어구에 대한 전문적인 지식과 운행능력 습득이 중요하다.

이와 같은 어선 및 어구에 대한 제어능력은 실제 해양에서의 어로활동 경험을 통해 직접 학습하여 습득하는 것이 일반적이었다. 그러나, 이는 직접 어선으로 어구를 예망하는 실습을 수행해야 하므로, 막대한 시간과 경비가 소요되었으며, 숙련된다 하더라도 어선의 크기(예망마력)에 따라 어구의 규모가 달라지고 어구의 종류에 따라서도 각각 특성이 달라지므로 이를 일일이 학습하여 운행능력을 습득하는 것이 어려웠다.

상기와 같이 어로활동에 대한 학습과 기술의 숙련에 오랜 시간과 경비의 지출을 요구하는 것임에 따라, 현재 어로활동에 대한 시뮬레이터의 개발이 다양한 형태로 진행 중에 있는데, 종래의 어로활동 시뮬레이터는 기구장치를 사용하는 아날로그기반의 기술이 대부분이었으며, 단순히 어선운동을 시뮬레이션하는 한편, 어류를 어획하는 어구운동도 단순히 2차원 공간에서 구현하는 수준이었을 뿐만 아니라, 어로환경을 구성하는 어군의 어구에 대한 반응행동은 시뮬레이션되지 않아 실제와 유사한 어로활동의 시뮬레이션이 어려운 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 어군을 탐지하여 구집한 후 어획하는 어로활동 과정을 컴퓨터의 3차원 가상공간에서 실현할 수 있는 새로운 형태의 어로 시뮬레이션 방법과 어로 시뮬레이션 수행방법 및 어로 시뮬레이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 다양한 어선과 어구의 운동을 정확히 계산하여 조업 단계별 어구의 실제 모습을 3차원 공간에서 표시하고, 어군을 이루는 어류 개체가 어선과 어구의 운동에 반응하는 회피행동을 포함하여 어군행동을 시뮬레이션함으로써 컴퓨터 가상공간에서 시뮬레이션되는 어장환경과 어로활동이 실제의 어장환경과 어로활동에 유사해지도록 하여 어장환경과 어로활동에 대한 학습효과가 증대될 수 있는 새로운 형태의 어로 시뮬레이션 방법과 어로 시뮬레이션 수행방법 및 어로 시뮬레이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 수중의 물리화학적 환경/어군행동을 포함하여 구현되는 어장환경과, 어선운동/어로기계작동/어구운동/어군탐지를 포함하여 구현되는 어로활동을 시뮬레이션하는 방법에 있어서, 상기 어장환경과 어로활동을 구현하는 설정값을 입력하는 입력부와, 어선/어 로기계/어구/어군탐지장치의 작동유무 및 운전값을 입력하는 운전부와, 어군탐지장치를 구성하는 소나시스템과 어군탐지기의 음파 진행속력과 진행방향을 미리 설정하여 각각의 어군탐지 데이터를 연산하고 상기 입력부와 운전부로부터 입력되는 설정값과 운전값으로 수중의 물리화학적 환경 데이터/어군행동 데이터/어선운동 데이터/어로기계작동 데이터/어구운동 데이터/어군탐지 데이터를 연산하는 제어부 및, 상기 제어부로부터 입력받은 수중의 물리화학적 환경 데이터/어군행동 데이터/어선운동 데이터/어로기계작동 데이터/어구운동 데이터/어군탐지 데이터에 맞추어 어장환경과 어로활동을 디스플레이하는 출력부로 이루어진 어로 시뮬레이터를 구비하여, 상기 입력부를 통해 해저지형모드, 조류의 속력와 방향을 설정값으로 입력받아 상기 제어부에서 수중의 물리화학적 환경 데이터를 연산하는 단계; 상기 입력부를 통해 어류의 종류와 개체수를 설정값으로 입력받고, 상기 해저지형모드, 조류의 속력와 방향을 조건값으로 하여 상기 제어부에서 어군행동 데이터를 연산하는 단계; 상기 입력부를 통해 어선의 종류를 설정값으로 입력받고, 상기 운전부를 통해 어선의 진행속력과 진행방향을 운전값으로 입력받아 상기 제어부에서 어선운동 데이터를 연산하는 단계; 상기 입력부를 통해 어로활동에 사용할 어구 이외의 어로기계의 종류를 선택하여 설정값으로 입력받고, 상기 운전부를 통해 선택된 어로기계에 해당되는 작동값을 입력받아 상기 제어부에서 어로기계작동 데이터를 연산하는 단계; 상기 해저지형모드, 조류의 속력과 방향, 어선의 진행속력과 진행방향, 어구의 줄 길이를 조건값으로 하고, 상기 입력부를 통해 어구의 종류를 설정값으로 입력받고, 상기 운전부를 통해 상기 어선으로부터 수중으로 투입되는 어구의 줄 길이를 운전 값으로 입력받아 상기 제어부에서 어구운동 데이터를 연산하는 단계; 상기 제어부에 미리 설정된 소나시스템의 음파 진행속력과 진행방향, 상기 어선의 진행속력과 진행방향을 조건값으로 하여 상기 제어부에서 소나시스템 탐지 데이터를 연산하는 단계; 상기 제어부에 미리 설정된 어군탐지기의 음파 진행속력과 진행방향, 상기 어선의 진행속력과 진행방향을 조건값으로 하여 상기 제어부에서 어군탐지기 탐지 데이터를 연산하는 단계; 상기에서 연산된 수중의 물리화학적 환경 데이터, 어군행동 데이터, 어선운동 데이터, 어로기계작동 데이터, 어구운동 데이터, 소나시스템 탐지 데이터, 어군탐지기 탐지 데이터를 서로 연동시켜 3차원 공간에 수중의 물리화학적 환경/어군행동을 포함하여 구현되는 어장환경과, 어선운동/어로기계작동/어구운동/어군탐지를 포함하여 구현되는 어로활동을 입체적으로 디스플레이 되도록 하는 단계를; 포함하여 어장환경과 어로활동을 3차원 상으로 시뮬레이션 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 어로 시뮬레이션 방법에서 상기 어군행동 데이터를 연산하는 단계는 입력된 어류의 개체수에 맞추어 정해진 범위에서 서로 다른 체장과 체중을 가지도록 각각의 어류 개체를 생성하여 상기 각각의 어류 개체에 유영속력과 유영방향으로 이루어진 유영속도벡터을 부여하되, 상기 각각의 어류 개체에 부여되는 유영속도벡터는 상기 입력부에서 입력된 어류의 종류에 따른 어류의 유영속도특성을 상기 각각의 어류 개체의 체장에 연동시켜 결정되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 어로 시뮬레이션 방법에서 상기 수중의 물리화학적 환경 데이터를 연산하는 단계에서 상기 입력부로부터 수중의 조도를 설정값으로 입력받고, 상기 어군행동 데이터를 연산하는 단계는 상기에서 연산된 어구운동 데이터를 입력받고, 수중의 조도, 어류의 유영속력, 어류의 유영방향 및 입력된 어류의 종류에 따른 어류의 어구 인지거리를 조건값으로 하여 상기 제어부에서 어구운동 데이터와 연동되어 연산되는 어군행동 데이터를 산출하여 어군행동이 어구운동에 반응하는 상황이 시뮬레이션 되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명은 수중의 물리화학적 환경/어군행동을 포함하여 구현되는 어장환경에서 어선운동/어로기계작동/어구운동/어군탐지를 포함하여 구현되는 어로활동을 시뮬레이션으로 수행하기 위한 방법에 있어서, 상기 어장환경과 어로활동을 구현하는 설정값을 입력하는 입력부와, 어선/어로기계/어구/어군탐지장치의 작동유무 및 운전값을 입력하는 운전부와, 어군탐지장치를 구성하는 소나시스템과 어군탐지기의 음파 진행속력과 진행방향을 미리 설정하여 각각의 어군탐지 데이터를 연산하고 상기 입력부와 운전부로부터 입력되는 설정값과 운전값으로 수중의 물리화학적 환경 데이터/어군행동 데이터/어선운동 데이터/어로기계작동 데이터/어구운동 데이터/어군탐지 데이터를 연산하는 제어부 및, 상기 제어부로부터 입력받은 수중의 물리화학적 환경 데이터/어군행동 데이터/어선운동 데이터/어로기계작동 데이터/어구운동 데이터/어군탐지 데이터에 맞추어 어장환경과 어로활동을 디스플레이하는 출력부로 이루어진 어로 시뮬레이터를 구비하여, 해저지형모드, 조류의 속력와 방향, 수중의 조도를 설정값으로 하는 수중의 물리화학적 환경 조건과, 어류의 종류와 개체수를 설정값으로 하는 어군행동 조건과, 어선의 종류를 설정값으로 하는 어선운동 조건과, 어로기계의 종류를 설정값으로 하는 어로기계 조건과, 어구의 종류를 설정값으로 하는 어구운동 조건을 각각 상기 입력부를 통해 시뮬레이션 수행자가 입력하여 상기 시뮬레이터를 초기설정하는 시뮬레이션 설정단계와; 상기 시뮬레이션 수행자가 상기 운전부를 통해 어선과 어선에 설치된 소나시스템 및 어군탐지기를 가상적으로 가동시키고, 상기 시뮬레이션 수행자가 상기 출력부에 디스플레이 되는 소나시스템 탐지데이터와 어군탐지기 탐지데이터를 통해 어장환경을 실시간으로 점검하여 어군을 탐지하면서 어선의 진행속력와 진행방향, 어로기계의 작동, 어구의 투망, 투망된 어구의 줄 길이를 상기 운전부를 통해 실시간으로 입력하여 어군의 탐지, 어류의 어획을 시뮬레이션하는 시뮬레이션 운용단계와; 정해진 시간이 경과되면, 시뮬레이션을 끝내고, 어구를 통해 어획된 어류의 전체 어획량을 산출하여 상기 시뮬레이션 설정단계에서 설정된 어류의 개체수와 비교하여 어로활동의 결과를 평가하는 어로활동 평가단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 특징에 의하면, 본 발명은 수중의 물리화학적 환경/어군행동을 포함하여 구현되는 어장환경과, 어선운동/어로기계작동/어구운동/어군탐지를 포함하여 구현되는 어로활동을 시뮬레이션하기 위한 시뮬레이터에 있어서, 어장환경을 이루는 해저지형, 조류의 속력과 방향, 수중의 조도, 어류의 종류, 어류의 개체수와, 어로활동을 이루는 어선의 종류, 어로기계의 종류, 어구의 종류와 규격을 설정값으로 입력받게 되는 입력부와; 어선의 가동여부, 어로기계의 가동여부, 어구의 투망여부, 소나시스템의 가동여부, 어군탐지기의 가동여부, 어선의 진행속력와 진행방향, 어구의 줄이 수중으로 투입되는 길이를 운전값으로 입력하게 되는 운전부와; 상기 입력부로부터 입력되는 설정값과 상기 운전부로부터 입력되는 운전값으로 수중의 물리화학적 환경 데이터, 어군행동 데이터, 어선운동 데이터, 어로기계작동 데이터, 어구운동 데이터를 연산하고, 미리 설정된 소나시스템과 어군탐지기 각각의 음파 진행속력과 진행방향 및 상기 운전부로부터 입력되는 어선의 진행속력과 진행방향을 조건값으로 하여 소나시스템 탐지데이터와 어군탐지기 탐지데이터를 연산하며, 정해진 범위의 3차원 공간 내에서 상기에서 연산된 수중의 물리화학적 환경 데이터, 어군행동 데이터, 어선운동 데이터, 어로기계작동 데이터, 어구운동 데이터, 소나시스템 탐지데이터, 어군탐지기 탐지데이터를 연동시켜 어장환경과 어로활동을 시뮬레이션하는 제어부 및; 상기 제어부로부터 시뮬레이션 된 어장환경과 어로활동을 화면상으로 디스플레이하는 출력부를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 어로 시뮬레이터에서 상기 출력부는 수중 어구운동 그래픽 모니터, 수중 어군행동 그래픽 모니터, 소나시스템 탐지 모니터, 어군탐지기 탐지 모니터, 계기판 모니터, 어구상태정보 모니터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 어로 시뮬레이터에서 상기 제어부는 어선운동 데이터 연산프로그램, 어로기계작동 데이터 연산프로그램, 어구운동 데이터 연산프로그램을 포함하는 제1데이터연산모듈과; 어군행동 데이터 연산프로그램, 소나시스템 탐지 데이터 연산프로그램, 어군탐지기 탐지 데이터 연산프로그램을 포함하는 제2데이터연산모듈 및; 상기 제1데이터연산모듈과 제2데이터연산모듈로부터 입력되는 수중의 물리화학적 환경 데이터, 어군행동 데이터, 어선운동 데이터, 어로기계작동 데이터, 어구운동 데이터, 소나시스템 탐지데이터, 어군탐지기 탐지데이터를 3차원 그래픽으로 렌더링하기 위한 3차원 렌더링 연산프로그램으로 구성된 렌더링연산모듈을; 포함하되, 상기 제어부는 다수개의 서브컨트롤러를 구비하여, 각각의 서브컨트롤러에 상기 제1데이터연산모듈과 제2데이터연산모듈 및 상기 렌더링연산모듈이 서로 분리되어 내장되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 어로 시뮬레이션 방법과 어로 시뮬레이션 수행방법 및 어로 시뮬레이터에 의하면, 어군을 탐지하여 집어한 후 어획하는 어로활동 과정을 컴퓨터 가상공간에서 실현할 수 있게 된다. 특히, 어류 개체의 회피행동을 포함하여 어군행동을 시뮬레이션하여 실제의 어장환경과 어로활동에 근접하는 어장환경과 어로활동이 제공되어 어로활동에 대한 학습효과가 증대될 뿐만 아니라, 어류의 종류와 개체의 크기를 달리 설정하여 어류의 종류와 개체의 크기에 따라 행동을 달리하는 어군을 시뮬레이션할 수 있게 됨에 따라 어종별 행동을 토대로 어구를 운용하는 방 법을 습득할 수 있어 어로활동시 목적어(目的魚)의 어획을 높이고 비목적어(非目的魚)의 어획을 줄일 수 있는 선택적 어업 기술도 향상시킬 수 있다. 또한, 다양한 어선과 어구의 조업 단계별 운동과 형상을 정확히 계산하여 3차원 공간에서 볼 수 있고, 어구가 수중에서 어떻게 운동하고 조업 단계에 따라 어떻게 변형되는지를 시각적으로 확인할 수 있으므로 어구운동에 대한 이해를 증진시킬 수 있으며, 어구의 3차원적인 구조를 명확히 파악할 수 있어서 어구의 개량에도 활용할 수 있다.

그리고, 탐지된 어군과 어류를 어획하기 위한 어구를 출력부로 디스플레이하면서 어선과 어구의 조작을 수행할 수 있게 됨에 따라 어류 어획을 위한 어선과 어구의 운용을 효과적으로 학습하고, 어선과 어구 운용능력을 증대시키게 된다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 10에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 어로 시뮬레이터로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.

도 1은 본 발명에 따른 어로 시뮬레이터을 보여주기 위한 블록도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 어로 시뮬레이션 방법을 보여주기 위한 블록도이며, 도 3은 본 발명에 따른 어로 시뮬레이션 수행방법을 보여주기 위한 블록도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어로 시뮬레이터의 전체 사시도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어로 시뮬레이터를 이루는 제어부와 출력부의 구성관계를 보여주기 위한 블록도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어로 시뮬레이터를 이루는 운전부의 조타기, 속력제어기, 원치제어기의 아날로그신호가 디지털신호로 변환되어 제어부로 입력되는 과정을 보여주기 위한 도면이며, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어로 시뮬레이터를 이루는 출력부에 설치된 모니터로 어장환경과 어로활동을 구성하는 요소들이 디스프레이된 상태를 보여주기 위한 도면이고, 도 8의 (a)와 (b)와 (c)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어로 시뮬레이션 방법에서 선택된 어구가 출력부를 이루는 수중 어구운동 그래픽 모니터에 나타난 상태를 보여주는 도면이며, 도 9의 (a)와 (b)와 (c)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어로 시뮬레이션 방법에서 어군행동을 시뮬레이션하기 위한 어류의 행동패턴을 보여주는 도면이고, 도 10의 (a), (b), (c), (d), (e), (f)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어로 시뮬레이션 방법에서 어구운동에 반응하는 어군행동을 보여주기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 어로 시뮬레이션 방법과 어로 시뮬레이션 수행방법 및 어로 시뮬레이터는 수중의 물리화학적 환경, 어군행동을 포함하여 구현되는 어장환경과, 어선운동, 어로활동에 사용되는 어구 이외의 어로기계작동, 어구운동, 소나시스템 과 어군탐지기를 통한 어군탐지를 포함하여 구현되는 어로활동을 시뮬레이션하는 것으로서, 해양에서 어군을 탐색하고 탐색된 어군을 어선과 어로기계 및 어구를 운용하여 어류를 어획하는 어로활동을 컴퓨터 가상공간에서 실현하여 이 과정에서 수반된 지식과 기술을 학습하고 숙달할 수 있도록 한 것이다. 특히, 본 발명은 컴퓨터의 3차원 가상공간에 어장환경 및 어로활동이 디스플레이 되고, 어류 개체가 어선과 어구의 운동에 반응하는 회피행동을 포함하여 어군행동이 시뮬레이션되어 실제의 어장환경 및 어로활동과 유사한 어장환경 및 어로활동 시뮬레이션이 제공된다.

본 발명에 따른 어로 시뮬레이터(100)는 도 1과 같이 입력부(10)와, 운전부(20)와, 제어부(30) 및, 출력부(40)로 이루어지는데, 입력부(10)는 어로 시뮬레이터(100)가 정해진 어장환경 조건 및 어로활동 조건에서 작동되도록 어장환경 및 어로활동을 구성하는 요소들를 설정하는 것으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입력부(10)는 어장환경을 이루는 해저지형, 조류의 속력과 방향, 수중의 조도, 어류의 종류, 어류의 개체수와, 어로활동을 이루는 어선의 종류, 어로기계(어구 이외에 어로활동에 쓰이는 윈치, 양승기, 양망기, 집어등 등을 이르는 용어)의 종류, 어구의 종류와 규격 등을 설정값으로 입력하게 된다.

여기서, 해저지형은 본 발명에 따른 어로 시뮬레이터(100)를 통해 수행되는 어장환경에 대응하여 언덕이나 계곡과 같이 굴곡이 있는 지형을 수중에 표현하는 것으로, 컴퓨터의 3차원 가상공간이 보다 사실감있게 표현되도록 한다.

이와 같은 해저지형은 미리 설정되어 정해지도록 할수도 있고, 보다 다양하고 역동적인 어장환경이 구현되도록 여러개의 해저지형모드를 설정하여 시뮬레이션 수행자가 해저지형모드를 선택하도록 할 수도 있다.

그리고, 시뮬레이션할 어장환경과 어로활동의 조건에 따라, 특히 트롤어업, 선망어업, 연승어업과 같은 서로 다른 형태의 어로활동 중에서 시뮬레이션할 어로활동에 맞는 어선과 어로기계 및 어구를 선택하여 시뮬레이터(100)를 설정하게 된다. 예를 들어, 트롤어업을 선택하면 입력부(10)의 하위메뉴에서 저층 트롤과 중충 트롤 중의 하나를 택해서 시뮬레이션할 수 있게 되고, 선망어업을 선택하면 입력부(10)의 하위메뉴에서 근해 고등어 선망 등의 중형 선망과 원양참치 등의 대형 선망 중의 하나를 택해서 시뮬레이션할 수 있게 되며, 연승어업을 선택하면 참치 등의 중층 연승을 시뮬레이션할 수 있다. 여기서, 도 8의 (a)에는 본 발명에 따른 어로 시뮬레이터(100)에서 어구의 종류로 중층 트롤어구가 선택된 것이 출력부(40)를 이루는 수중 어구운동 그래픽 모니터(45)에 나타난 상태를 보여준 것이고, 도 8의 (b)는 대형의 원양 선망어구가 선택된 것이며, 도 8의 (c)는 참치 연승어구가 선택된 것이다.

여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입력부(10)는 도 4와 같이 키패드(12) 형태로 시뮬레이터 몸체(50)의 외부에 형성되어 시뮬레이션 수행자가 출력부(40)의 계기판 모니터(41) 등을 통해 디스플레이 되는 설정메뉴에 따라 시뮬레이터(100)를 설정하게 된다.

운전부(20)는 어로 시뮬레이터(100)가 작동된 다음 실제 어로활동을 수행하기 위한 조작을 수행하는 것으로, 어선의 가동여부, 어로기계의 가동여부, 어구의 투망여부, 소나시스템의 가동여부, 어군탐지기의 가동여부, 어선의 진행속력와 진행방향, 어구의 줄(어선과 어구를 연결하는 줄로서 어구의 종류에 따라 끌줄, 조임줄, 모릿줄 등에서 선택된다.)이 수중으로 투입되는 길이를 운전값으로 입력하게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 운전부(20)는 어선의 진행속력을 조절하는 속력제어기(22), 어선의 진행방향으로 조절하는 조타기(24), 어구의 줄(끝줄, 조임줄, 모릿줄)이 수중으로 투입되거나 감아 올라오는 길이를 조절하는 윈치제어기(26)를 포함하는데, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 운전부(20)는 도 4와 같이 실제 어선에서 사용되는 속력제어기(22), 조타기(24)를 사용하여 실제 어로활동과 유사한 환경이 제공되도록 하고 있다. 그리고, 윈치제어기(26)는 설정용 버튼이 구비되어 설정용 버튼으로 입력된 윈치의 줄 길이가 7-SEGMENT에 디스플레이 되도록 하고 있다.

여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 속력제어기(22), 조타기(24)의 아날로그 입력신호는 도 6에 도시된 단계를 거쳐 디지털신호로 변환되어 제어부(30)로 입력된다.

제어부(30)는 입력부(10)로부터 입력되는 설정값과 운전부(20)로부터 입력되는 운전값으로 수중의 물리화학적 환경 데이터, 어군행동 데이터, 어선운동 데이 터, 어로기계작동 데이터, 어구운동 데이터를 연산하고, 미리 설정된 소나시스템과 어군탐지기 각각의 음파 진행속력과 진행방향 및 운전부(20)로부터 입력되는 어선의 진행속력과 진행방향을 조건값으로 하여 소나시스템 탐지데이터와 어군탐지기 탐지데이터를 연산하는 것으로, 상기와 같이 연산된 수중의 물리화학적 환경 데이터, 어군행동 데이터, 어선운동 데이터, 어로기계작동 데이터, 어구운동 데이터, 소나시스템 탐지데이터, 어군탐지기 탐지데이터를 연동시켜 어장환경과 어로활동이 정해진 3차원 공간 내에서 시뮬레이션되도록 한다.

여기서, 제어부(30)는 데이터연산과 데이터를 디스플레이하기 위한 렌더링(rendering) 연산를 동시에 수행해야 하는데, 이에 따라 연산량이 많아 하나의 CPU 또는 컨트롤러만으로는 원활한 연산을 수행하기가 어려움에 따라, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어부(30)는 다수개의 CPU 또는 서브컨트롤러로 구비하고, 각각의 CPU 또는 서브컨트롤러에 데이터연산과 렌더링 연산이 분산되어 수행되도록 하게 된다. 이에 따라, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어로 시뮬레이터(100)는 시뮬레이터(100)의 데이터 처리 시간과 실제 시간(real-time)이 동기화되어 실시간 처리 시스템(real-time)으로 또는 실시간보다 빠르게 시뮬레이션을 수행할 수 있게 된다.

즉, 도 5와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어부(30)는 데이터연산을 수행하게 되는 제1데이터연산모듈(32)과 제2데이터연산모듈(34) 및, 컴퓨터의 3차원 가상공간 상으로 데이터를 디스플레이하게 위한 연산을 수행하게 되는 렌더링연산모듈(36)을 포함하여, 제1데이터연산모듈(32), 제2데이터연산모듈(34), 렌더 링 연산모듈(36)을 각각 다수개의 CPU 또는 서브컨트롤러에 분산배치하여 각각의 CPU 또는 서브컨트롤러에서 독립적으로 연산이 수행된 후 서로 연동되도록 하게 된다.

여기서, 제1데이터연산모듈(32)은 어선운동 데이터 연산프로그램(322), 어구운동 데이터 연산프로그램(324), 어로기계작동 데이터 연산프로그램(326)으로 구성되고, 제2데이터연산모듈(34)는 어군행동 데이터 연산프로그램(342), 소나시스템 탐지 데이터 연산프로그램(344), 어군탐지기 탐지 데이터 연산프로그램(346)으로 구성된다. 여기서, 수중의 물리화학적 환경 데이터는 연산량이 크지 않으므로 제1데이터연산모듈(32)과 제2데이터연산모듈(34) 중에서 선택된 어느 하나에 배치될 수 있다.

렌더링연산모듈(36)은 제1데이터연산모듈(32)과 제2데이터연산모듈(34)로부터 입력되는 수중의 물리화학적 환경 데이터, 어군행동 데이터, 어선운동 데이터, 어로기계작동 데이터, 어구운동 데이터, 소나시스템 탐지데이터, 어군탐지기 탐지데이터를 3차원 렌더링하기 위한 3차원 렌더링 연산프로그램(362)으로 구성되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 각각의 연산프로그램을 배치시킨 것은 각각의 연산프로그램에서 수행되는 연산량을 고려한 것이다.

출력부(40)는 제어부(30)로부터 수중의 물리화학적 환경 데이터, 어군행동 데이터, 어선운동 데이터, 어로기계작동 데이터, 어구운동 데이터, 소나시스템 탐 지데이터, 어군탐지기 탐지데이터를 전달받아 이를 화면상으로 디스플레이하는 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 출력부(40)는 도 4와 도 5와 같이 수중 어구운동 그래픽 모니터(45), 수중 어군행동 그래픽 모니터(46), 소나시스템 탐지 모니터(43), 어군탐지기 탐지 모니터(44), 계기판 모니터(41), 어구상태정보 모니터(42)로 이루어져 있다.

여기서, 수중 어구운동 그래픽 모니터(45)는 수중에서의 어구의 운동상태를 3차원 그래픽으로 보여주기 위한 모니터이며, 수중 어군행동 그래픽 모니터(46)는 수중에서의 어군의 행동상태를 3차원 그래픽으로 보여주기 위한 모니터이고, 소나시스템 탐지 모니터(43)는 소나시스템(sonar system)을 통한 현재 어군의 탐지상태를 레이더 계기판 등의 형태로 보여주기 위한 모니터이며, 어군탐지기 탐지 모니터(44)는 어군탐지기를 통한 현재 어군의 탐지상태를 보여주기 위한 모니터이고, 계기판 모니터(41)는 어로 시뮬레이션을 위한 각종 요소들의 설정값이나 현재 운전 중인 어선, 어구, 어구의 줄 등의 운전값을 보여주기 위한 모니터이며, 어구상태정보 모니터(42)는 어구의 높이, 폭, 깊이 등의 현재 상태정보를 기하학적인 형태로 도시하는 모니터이다.

본 발명에 따른 어로 시뮬레이션 방법은, 어장환경을 구현하는 수중의 물리화학적 환경, 어군행동과, 어로활동을 구현하는 어선운동, 어로기계작동, 어구운동, 소나시스템 탐지, 어군탐지기 탐지 등을 시뮬레이션하기 위한 것으로, 상기와 같이 구성되는 어로 시뮬레이터(100)를 구비하여 도 2와 같이 수중의 물리화학적 환경 데이터 연산단계, 어군행동 데이터 연산단계, 어선운동 데이터 연산단계, 어로기계작동 데이터 연산단계, 어구운동 데이터 연산단계, 소나시스템 탐지 데이터 연산단계, 어군탐지기 탐지 데이터 연산단계, 어장환경/어로활동 디스플레이 단계 등을 거쳐 어장환경 및 어로활동을 시뮬레이션하게 된다.

수중의 물리화학적 환경 데이터 연산단계는 시뮬레이터(100)의 입력부(10)를 통해 해저지형모드, 조류의 속력와 방향을 설정값으로 입력받아 제어부(30)에서 수중의 물리화학적 환경 데이터를 연산하는 단계이다.

이와 같은 수중의 물리화학적 환경 데이터 연산단계는 수중의 물리화학적 환경을 컴퓨터의 3차원 가상공간 상에 디스플레이하기 위한 데이터를 연산하는 단계로서 본 발명에 따른 어로 시뮬레이터(100)에 렌더링 연산모듈(36)의 3차원 렌더링 연산프로그램(362)에서 연산이 수행되게 된다.

여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중의 물리화학적 환경 데이터 연산단계는 시뮬레이터(100)의 입력부(10)를 통해 수중의 조도를 설정값으로 추가로 입력받게 되는데, 이는 어군행동 데이터 연산단계에서 어군행동이 어구운동에 반응하는 상황을 시뮬레이션할 시 어군을 이루는 각각의 어류 개체들의 어구 인지 유무 및 어구 인지 거리에 수중의 조도가 미치는 영향을 고려한 것이다.

어군행동 데이터 연산단계는 시뮬레이터(100)의 입력부(10)를 통해 어류의 종류와 개체수를 설정값으로 입력받고, 조류의 속력와 방향을 조건값으로 하여 제 어부(30)에서 어군행동 데이터를 연산하는 단계이다.

이와 같은 어군행동 데이터 연산단계는 먼저 입력부(10)에서 입력된 어류의 개체수에 맞추어 정해진 범위에서 서로 다른 체장과 체중을 가지도록 각각의 어류 개체를 생성하고, 이와 같이 생성된 각각의 어류 개체에 유영속력과 유영방향으로 이루어진 유영속도벡터을 부여하여 어류 개체가 서로 다른 유영속력과 유영방향으로 운동하도록 한다.

각각의 어류 개체는 주변상황에 따라 순항, 유지, 돌진 등의 다양한 속력패턴으로 유영하게 되는데, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어로 시뮬레이션 방법에서는 각각의 어류 개체에 부여되는 유영속도벡터에 정해진 조건에 따른 순항, 유지, 돌진 등의 속력패턴이 설정되어 있다.

여기서, 순항속력은 어류 개체가 200분 이상 지속할 수 있는 유영속력을 말하고, 유지속력은 어류 개체가 15초에서 200분 미만의 시간 동안 유지할 수 있는 유영속력을 말하며, 돌진속력은 어류 개체가 15초 미만의 시간 동안만 지속할 수 있는 유영속력을 말한다.

상기와 같이 각각의 어류 개체에 부여되는 유영속도벡터는 입력부(10)에서 입력된 어류의 종류에 따른 어류의 유영속도특성을 각각의 어류 개체의 체장에 연동시켜 결정되는 것이다.

예를 들어, 본 발명의 실시예에서 어류의 종류로 고등어를 선택하여 입력할 경우, 고등어의 최대 순항속력은 다음의 (수학식)으로 결정된다.

(수학식)

여기서, Ums는 고등어의 최대 순항속력, L은 고등어의 체장, 1.64는 고등어의 유영속도특성에 따른 특성값이다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어군행동은 도 9의 (a)와 같은 응집행동패턴, 도 9의 (b)와 같은 분리행동패턴, 도 9의 (a)와 같은 정렬행동패턴으로 모델링된다.

응집행동패턴은 어군에 속한 각각의 어류가 주변의 어류들과의 평균위치로 갈 수 있도록 어류의 방향과 속력을 조정하는 행동패턴이고, 분리행동패턴은 각각의 어류가 주변의 다른 어류들과 충돌하지 않도록 어류의 방향과 속력을 조정하는 행동패턴이며, 정렬행동패턴은 각각의 어류가 주변의 어류들과 동일한 유영방향과 유영속력을 유지하도록 하는 행동패턴이다.

상기와 같이 모델링되어 구현되는 어군행동은 각각의 어류 개체들이 자신이 속한 어군에 대한 어떠한 정보(어군의 전체 이동방향 등)도 가지지 않은 임기응변적인 행동(emergent behavior)으로, 이에 따라 본 발명에 따른 어군행동은 실제의 어군행동을 유사하게 시뮬레이션 할 수 있게 되는 것이다.

여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어군행동 데이터 연산단계는 어군행동이 어구운동에 반응하는 상황이 시뮬레이션 되도록 하는데, 이를 위하여 먼저, 수중의 물리화학적 환경 데이터를 연산하는 단계에서 입력부(10)로부터 수중의 조도를 설정값으로 입력받는다.

다음으로 어군행동 데이터 연산단계는 어장환경을 이루는 수중의 조도와 선택된 어류의 유영속력/유영방향과 같은 어류의 유영능력, 어류의 어구 인지거리와 같은 어류의 어구반응특성을 조건값으로 하고, 상기 어구운동의 출력값을 입력값으로 하여 실시간으로 계산된 어류의 어구운동에 대한 실시간 반응을 포함하여 어군행동을 모델링하게 된다. 즉, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 어군을 이루는 어류 개체들이 어구와 같은 장애물을 발견했을 경우 수행하게 되는 회피행동을 모델링하여 시뮬레이션하게 되는 것이다. 도 10에는 이와 같은 어구운동에 반응하는 어군행동이 도시되어 있는데, 도 10의 (a)는 트롤 어구를 회피하여 트롤 어구로부터 달아나는 어군행동이 도시되어 있고, 도 10의 (b)는 트롤 어구 내부에 구집되는 어군행동이 도시되어 있으며, 도 10의 (c)는 선망 어구를 회피하여 트롤 어구로부터 달아나는 어군행동이 도시되어 있고, 도 10의 (d)는 트롤 어구 내부에 구집되는 어군행동이 도시되어 있으며, 도 10의 (e)와 (f)는 수중 조도에 따라 달라지는 어군행동이 예시되어 있다.

이와 같이, 본 발명은 어군을 이루는 어류 개체가 어선과 어구의 운동에 반응하는 회피행동을 포함하여 어군행동을 시뮬레이션 함으로써 시뮬레이션 되는 어군행동이 실제의 어군행동과 더욱 근접하게 되어 컴퓨터 가상공간에서 시뮬레이션되는 어장환경 및 어로활동이 실제의 어장환경 및 어로활동과 유사해지게 되는 것이다.

어선운동 데이터 연산단계는 시뮬레이터(100)의 입력부(10)를 통해 어선의 종류를 설정값으로 입력받고, 시뮬레이터(100)의 운전부(20)를 통해 어선의 진행속력과 진행방향을 운전값으로 입력받아 제어부(30)에서 어선운동 데이터를 연산하는 단계이다.

어로기계작동 데이터 연산단계는 시뮬레이터(100)의 입력부(10)를 통해 어로활동에 사용할 어구 이외의 어로기계의 종류를 선택하여 설정값으로 입력받고, 시뮬레이터(100)의 운전부(20)를 통해 선택된 어로기계에 해당되는 작동값을 입력받아 제어부(30)에서 어로기계작동 데이터를 연산하는 단계이다.

여기서, 어로기계는 어구 이외에 어로 작업에 쓰는 여러 가지 기계를 통틀어 이르는 것으로서, 어구의 줄(끌줄, 조임줄, 모릿줄)이 수중으로 투입되거나 감아 올라오는 길이를 조절하는 윈치제어기(26)를 비롯하여 양승기, 양망기, 집어등 등이 본 발명에서 시뮬레이션될 수 있다.

이와 같은 어로기계는 시뮬레이터(100)의 입력부(10)를 통해 선택된 어로기계의 각각의 특징에 따라 작동방식을 달리하므로, 각각의 어로기계에 대한 작동값을 달리 설정하여 운전부(20)를 통해 달리 설정된 작동값이 입력되도록 한다.

어구운동 데이터 연산단계는 시뮬레이터(100)의 입력부(10)를 통해 어구의 종류와 규격을 설정값으로 입력받고, 시뮬레이터(100)의 운전부(20)를 통해 어구의 줄 길이를 운전값으로 입력받는데, 해저지형모드, 조류의 속력과 방향, 어선의 진행속력과 진행방향, 어구의 줄 길이를 조건값으로 하여 제어부(30)에서 어구운동 데이터를 연산하는 단계이다.

여기서, 어구의 줄(끝줄, 조임줄, 모릿줄)은 어선과 어구를 연결해주는 줄을 말하는 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 스프링과 질점으로 이루어진 시스템으로 어구의 줄을 모델링한 후, 어선운동과, 수증의 물리화학적 환경을 이루는 조류의 속력과 방향, 어구의 줄의 수중 투입 길이를 조건값으로 하여 어구의 줄운동 데이터가 연산된다.

그리고, 어구(그물)도 스프링과 질점으로 이루어진 시스템으로 모델링하게 되는데, 어구운동(그물운동)은 수중의 물리화학적 환경을 이루는 조류의 속력과 방향, 어선의 진행속력과 진행방향, 그리고 어선의 예망력을 전달하는 예인속도에 따라 결정되므로, 조류의 속력과 방향을 조건값으로 하여 상기에서 연산된 어선운동 데이터와 어구의 줄운동 데이터를 연동시켜 어구운동 데이터를 연산하게 된다.

상기와 같이 어구운동 데이터 연산단계에서는 트롤어구, 선망어구, 연승어구와 같이 어업적으로 중요한 모든 어구들 중에서 선택된 어구가 연산되는 것이다.

소나시스템 탐지 데이터 연산단계는 시뮬레이터(100)의 제어부(30)에 미리 설정된 소나시스템의 음파 진행속력과 진행방향, 어선의 진행속력과 진행방향을 조건값으로 하여 제어부(30)에서 소나시스템 탐지 데이터를 연산하는 단계이고, 어군탐지기 탐지 데이터 연산단계는 시뮬레이터(100)의 제어부(30)에 미리 설정된 어군탐지기의 음파 진행속력과 진행방향, 어선의 진행속력과 진행방향을 조건값으로 하여 제어부(30)에서 어군탐지기 탐지 데이터를 연산하는 단계이다.

이와 같은 소나시스템 탐지 데이터 연산단계와 어군탐지기 탐지 데이터 연산단계는 충돌 검사(collision detection) 기법을 사용하여 소나시스템에 의한 어군 탐지와 어군탐지기에 의한 어군 탐지를 모델링하게 된다.

충동검사 기법은 컴퓨터 가상공간에서 정의된 3차원 물체들 사이의 충돌 여부를 검사하는 방법으로 물체를 구성하는 정점이나 면이 다른 물체의 그것과 만나 겹쳐지는지를 검사하여 물체끼리 서로 통과하지 못하도록 하는 방법이다.

여기서, 소나 시스템은 어선의 중심으로 하여 전후좌우방향으로 비교적 넓은 영역에서 어군탐지를 수행하기 위한 것이고, 어군탐지기는 어선의 하부에서 해저를 향해 음파를 원뿔형태의 궤적을 기르며 진행하도록 발사함으로써 어선 근방영역에서 어군탐지를 수행하기 위한 것이다.

어장환경/어로활동 디스플레이 단계는 상기에서 연산된 수중의 물리화학적 환경 데이터, 어군행동 데이터, 어선운동 데이터, 어로기계작동 데이터, 어구운동 데이터, 소나시스템 탐지 데이터, 어군탐지기 탐지 데이터를 서로 연동시켜 3차원 공간에 수중의 물리화학적 환경, 어군행동을 포함하여 구현되는 어장환경과, 어선운동, 어로기계작동, 어구운동, 소나시스템 탐지데이터와 어군탐지기 탐지데이터로 이루어진 어군탐지를 포함하여 구현되는 어로활동이 입체적으로 디스플레이 되도록 하는 단계로서, 이는 3차원 렌더링 연산을 통해 이루어지게 된다.

상기와 같이 구성한 어로 시뮬레이터(100)와 상기의 단계로 이루어지는 어로 시뮬레이션 방법을 사용하여, 어로활동을 시뮬레이션으로 수행하기 위한 방법은 도 3과 같이 시뮬레이션 설정단계와, 시뮬레이션 운용단계와, 어로활동 평가단계로 이루어진다.

시뮬레이션 설정단계는 해저지형모드, 조류의 속력와 방향, 수중의 조도를 설정값으로 하는 수중의 물리화학적 환경 조건과, 어류의 종류와 개체수를 설정값으로 하는 어군행동 조건과, 어선의 종류를 설정값으로 하는 어선운동 조건과, 어로기계의 종류를 설정값으로 하는 어로기계 조건과, 어구의 종류와 규격을 설정값으로 하는 어구운동 조건을 각각 시뮬레이터(100)의 입력부(10)를 통해 시뮬레이션 수행자가 입력하여 시뮬레이터(100)를 초기설정하는 단계이다.

이와 같은 시뮬레이터(100)의 초기설정이 끝나면 시뮬레이션 운용단계에서 시뮬레이션을 수행하게 되느데, 시뮬레이션 운용단계는 시뮬레이션 수행자가 운전부(20)를 통해 어선과 어선에 설치된 소나시스템 및 어군탐지기를 가상적으로 가동시키고, 시뮬레이션 수행자가 시뮬레이터(100)의 출력부(40)에 디스플레이 되는 소나시스템 탐지데이터와 어군탐지기 탐지데이터를 통해 어장환경을 실시간으로 점검하여 어군을 탐지하면서 어선의 진행속력와 진행방향, 어로기계의 작동, 어구의 투망, 투망된 어구의 줄 길이를 운전부(20)를 통해 실시간으로 입력하여 어군의 탐지, 어류의 어획을 시뮬레이션하는 단계이다.

어로활동 평가단계는 정해진 시간이 경과되면, 시뮬레이션을 끝내고, 어구를 통해 어획된 어류의 전체 어획량을 산출하여 시뮬레이션 설정단계에서 설정된 어류의 개체수와 비교하여 어로활동의 결과를 평가하는 단계이다.

상기와 같은 단계를 거쳐 시뮬레이션 수행자는 어선과 어구, 어로기계의 운용을 습득하게 되는 것이다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 어로 시뮬레이션 방법과 어로 시뮬레이션 수행방법 및 어로 시뮬레이터를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 어로 시뮬레이션 방법과 어로 시뮬레이션 수행방법 및 어로 시뮬레이터는 소프트웨어 기술과 하드웨어 기술이 결합된 것으로서 수산해양분야의 첨단기술화를 가속시킬 수 있게 된다. 그리고, 어구의 구성 및 운용에 관련된 소프트웨어와 하드웨어의 개발로써 국내 어구 제작산업의 기술 경쟁력을 향상시킬 수 있고, 그에 따라 국내 제품의 수출 경쟁력 제고 및 수출 증대에 기여할 수 있게 되며 어로활동을 게임 소프트웨어로 개발할 수 있는 기반을 확보할 수 있게 된다.

특히, 본 발명에 따른 어로 시뮬레이터는 어업관련 교육기관에서 어업의 조 업 과정을 쉽게 이해하고, 어구 특성 및 어군의 행동을 학습/훈련할 수 있는 도구로 활용할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 어로 시뮬레이터을 보여주기 위한 블록도;

도 2는 본 발명에 따른 어로 시뮬레이션 방법을 보여주기 위한 블록도;

도 3은 본 발명에 따른 어로 시뮬레이션 수행방법을 보여주기 위한 블록도;

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어로 시뮬레이터의 전체 사시도

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어로 시뮬레이터를 이루는 제어부와 출력부의 구성관계를 보여주기 위한 블록도;

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어로 시뮬레이터를 이루는 운전부의 조타기, 속력제어기, 원치제어기의 아날로그신호가 디지털신호로 변환되어 제어부로 입력되는 과정을 보여주기 위한 도면;

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어로 시뮬레이터를 이루는 출력부에 설치된 모니터로 어장환경과 어로활동을 구성하는 요소들이 디스프레이된 상태를 보여주기 위한 도면;

도 8의 (a)와 (b)와 (c)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어로 시뮬레이션 방법에서 선택된 어구가 출력부를 이루는 수중 어구운동 그래픽 모니터에 나타난 상태를 보여주는 도면;

도 9의 (a)와 (b)와 (c)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어로 시뮬레이션 방법에서 어군행동을 시뮬레이션하기 위한 어류의 행동패턴을 보여주는 도면;

도 10의 (a), (b), (c), (d), (e), (f)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어로 시뮬레이션 방법에서 어구운동에 반응하는 어군행동을 보여주기 위한 도면이 다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 입력부 12 : 키패드

20 : 운전부 22 : 속력제어기

24 : 조타기 26 : 윈치제어기

30 : 제어부 32 : 제1데이터연산모듈

34 : 제2데이터연산모듈 36 : 렌더링 연산모듈

40 : 출력부 50 : 몸체

100 : 어로활동 시뮬레이터

Claims (7)

1. 수중의 물리화학적 환경/어군행동을 포함하여 구현되는 어장환경과, 어선운동/어로기계작동/어구운동/어군탐지를 포함하여 구현되는 어로활동을 시뮬레이션하는 방법에 있어서,

   상기 어장환경과 어로활동을 구현하는 설정값을 입력하는 입력부와, 어선/어로기계/어구/어군탐지장치의 작동유무 및 운전값을 입력하는 운전부와, 어군탐지장치를 구성하는 소나시스템과 어군탐지기의 음파 진행속력과 진행방향을 미리 설정하여 각각의 어군탐지 데이터를 연산하고 상기 입력부와 운전부로부터 입력되는 설정값과 운전값으로 수중의 물리화학적 환경 데이터/어군행동 데이터/어선운동 데이터/어로기계작동 데이터/어구운동 데이터/어군탐지 데이터를 연산하는 제어부 및, 상기 제어부로부터 입력받은 수중의 물리화학적 환경 데이터/어군행동 데이터/어선운동 데이터/어로기계작동 데이터/어구운동 데이터/어군탐지 데이터에 맞추어 어장환경과 어로활동을 디스플레이하는 출력부로 이루어진 어로 시뮬레이터를 구비하여,

   상기 입력부를 통해 해저지형모드, 조류의 속력와 방향을 설정값으로 입력받아 상기 제어부에서 수중의 물리화학적 환경 데이터를 연산하는 단계;

   상기 입력부를 통해 어류의 종류와 개체수를 설정값으로 입력받고, 상기 해저지형모드, 조류의 속력와 방향을 조건값으로 하여 상기 제어부에서 어군행동 데이터를 연산하는 단계;

   상기 입력부를 통해 어선의 종류를 설정값으로 입력받고, 상기 운전부를 통해 어선의 진행속력과 진행방향을 운전값으로 입력받아 상기 제어부에서 어선운동 데이터를 연산하는 단계;

   상기 입력부를 통해 어로활동에 사용할 어구 이외의 어로기계의 종류를 선택하여 설정값으로 입력받고, 상기 운전부를 통해 선택된 어로기계에 해당되는 작동값을 입력받아 상기 제어부에서 어로기계작동 데이터를 연산하는 단계;

   상기 해저지형모드, 조류의 속력과 방향, 어선의 진행속력과 진행방향, 어구의 줄 길이를 조건값으로 하고, 상기 입력부를 통해 어구의 종류를 설정값으로 입력받고, 상기 운전부를 통해 상기 어선으로부터 수중으로 투입되는 어구의 줄 길이를 운전값으로 입력받아 상기 제어부에서 어구운동 데이터를 연산하는 단계;

   상기 제어부에 미리 설정된 소나시스템의 음파 진행속력과 진행방향, 상기 어선의 진행속력과 진행방향을 조건값으로 하여 상기 제어부에서 소나시스템 탐지 데이터를 연산하는 단계;

   상기 제어부에 미리 설정된 어군탐지기의 음파 진행속력과 진행방향, 상기 어선의 진행속력과 진행방향을 조건값으로 하여 상기 제어부에서 어군탐지기 탐지 데이터를 연산하는 단계;

   상기에서 연산된 수중의 물리화학적 환경 데이터, 어군행동 데이터, 어선운동 데이터, 어로기계작동 데이터, 어구운동 데이터, 소나시스템 탐지 데이터, 어군탐지기 탐지 데이터를 서로 연동시켜 3차원 공간에 수중의 물리화학적 환경/어군행동을 포함하여 구현되는 어장환경과, 어선운동/어로기계작동/어구운동/어군탐지를 포함하여 구현되는 어로활동을 입체적으로 디스플레이 되도록 하는 단계를; 포함하여 어장환경과 어로활동을 3차원 상으로 시뮬레이션 하는 것을 특징으로 하는 어로 시뮬레이션 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 어군행동 데이터를 연산하는 단계는 입력된 어류의 개체수에 맞추어 정해진 범위에서 서로 다른 체장과 체중을 가지도록 각각의 어류 개체를 생성하여 상기 각각의 어류 개체에 유영속력과 유영방향으로 이루어진 유영속도벡터을 부여하되,

   상기 각각의 어류 개체에 부여되는 유영속도벡터는 상기 입력부에서 입력된 어류의 종류에 따른 어류의 유영속도특성을 상기 각각의 어류 개체의 체장에 연동시켜 결정되는 것을 특징으로 하는 어로 시뮬레이션 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 수중의 물리화학적 환경 데이터를 연산하는 단계에서 상기 입력부로부터 수중의 조도를 설정값으로 입력받고,

   상기 어군행동 데이터를 연산하는 단계는 상기에서 연산된 어구운동 데이터를 입력받고, 수중의 조도, 어류의 유영속력, 어류의 유영방향 및 입력된 어류의 종류에 따른 어류의 어구 인지거리를 조건값으로 하여 상기 제어부에서 어구운동 데이터와 연동되어 연산되는 어군행동 데이터를 산출하여 어군행동이 어구운동에 반응하는 상황이 시뮬레이션 되도록 하는 것을 특징으로 하는 어로 시뮬레이션 방법.
4. 수중의 물리화학적 환경/어군행동을 포함하여 구현되는 어장환경에서 어선운동/어로기계작동/어구운동/어군탐지를 포함하여 구현되는 어로활동을 시뮬레이션으로 수행하기 위한 방법에 있어서,

   상기 어장환경과 어로활동을 구현하는 설정값을 입력하는 입력부와, 어선/어로기계/어구/어군탐지장치의 작동유무 및 운전값을 입력하는 운전부와, 어군탐지장치를 구성하는 소나시스템과 어군탐지기의 음파 진행속력과 진행방향을 미리 설정하여 각각의 어군탐지 데이터를 연산하고 상기 입력부와 운전부로부터 입력되는 설정값과 운전값으로 수중의 물리화학적 환경 데이터/어군행동 데이터/어선운동 데이터/어로기계작동 데이터/어구운동 데이터/어군탐지 데이터를 연산하는 제어부 및, 상기 제어부로부터 입력받은 수중의 물리화학적 환경 데이터/어군행동 데이터/어선운동 데이터/어로기계작동 데이터/어구운동 데이터/어군탐지 데이터에 맞추어 어장환경과 어로활동을 디스플레이하는 출력부로 이루어진 어로 시뮬레이터를 구비하여,

   해저지형모드, 조류의 속력와 방향, 수중의 조도를 설정값으로 하는 수중의 물리화학적 환경 조건과, 어류의 종류와 개체수를 설정값으로 하는 어군행동 조건과, 어선의 종류를 설정값으로 하는 어선운동 조건과, 어로기계의 종류를 설정값으로 하는 어로기계 조건과, 어구의 종류를 설정값으로 하는 어구운동 조건을 각각 상기 입력부를 통해 시뮬레이션 수행자가 입력하여 상기 시뮬레이터를 초기설정하는 시뮬레이션 설정단계와;

   상기 시뮬레이션 수행자가 상기 운전부를 통해 어선과 어선에 설치된 소나시스템 및 어군탐지기를 가상적으로 가동시키고, 상기 시뮬레이션 수행자가 상기 출력부에 디스플레이 되는 소나시스템 탐지데이터와 어군탐지기 탐지데이터를 통해 어장환경을 실시간으로 점검하여 어군을 탐지하면서 어선의 진행속력와 진행방향, 어로기계의 작동, 어구의 투망, 투망된 어구의 줄 길이를 상기 운전부를 통해 실시간으로 입력하여 어군의 탐지, 어류의 어획을 시뮬레이션하는 시뮬레이션 운용단계와;

   정해진 시간이 경과되면, 시뮬레이션을 끝내고, 어구를 통해 어획된 어류의 전체 어획량을 산출하여 상기 시뮬레이션 설정단계에서 설정된 어류의 개체수와 비교하여 어로활동의 결과를 평가하는 어로활동 평가단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 어로 시뮬레이션 수행방법.
5. 수중의 물리화학적 환경/어군행동을 포함하여 구현되는 어장환경과, 어선운동/어로기계작동/어구운동/어군탐지를 포함하여 구현되는 어로활동을 시뮬레이션하기 위한 시뮬레이터에 있어서,

   어장환경을 이루는 해저지형, 조류의 속력과 방향, 수중의 조도, 어류의 종류, 어류의 개체수와, 어로활동을 이루는 어선의 종류, 어로기계의 종류, 어구의 종류와 규격을 설정값으로 입력받게 되는 입력부와;

   어선의 가동여부, 어로기계의 가동여부, 어구의 투망여부, 소나시스템의 가동여부, 어군탐지기의 가동여부, 어선의 진행속력와 진행방향, 어구의 줄이 수중으 로 투입되는 길이를 운전값으로 입력하게 되는 운전부와;

   상기 입력부로부터 입력되는 설정값과 상기 운전부로부터 입력되는 운전값으로 수중의 물리화학적 환경 데이터, 어군행동 데이터, 어선운동 데이터, 어로기계작동 데이터, 어구운동 데이터를 연산하고, 미리 설정된 소나시스템과 어군탐지기 각각의 음파 진행속력과 진행방향 및 상기 운전부로부터 입력되는 어선의 진행속력과 진행방향을 조건값으로 하여 소나시스템 탐지데이터와 어군탐지기 탐지데이터를 연산하며, 정해진 범위의 3차원 공간 내에서 상기에서 연산된 수중의 물리화학적 환경 데이터, 어군행동 데이터, 어선운동 데이터, 어로기계작동 데이터, 어구운동 데이터, 소나시스템 탐지데이터, 어군탐지기 탐지데이터를 연동시켜 어장환경과 어로활동을 시뮬레이션하는 제어부 및;

   상기 제어부로부터 시뮬레이션 된 어장환경과 어로활동을 화면상으로 디스플레이하는 출력부를; 포함하는 것을 특징으로 하는 어로 시뮬레이터.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 출력부는 수중 어구운동 그래픽 모니터, 수중 어군행동 그래픽 모니터, 소나시스템 탐지 모니터, 어군탐지기 탐지 모니터, 계기판 모니터, 어구상태정보 모니터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 어로 시뮬레이터.
7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서,

   상기 제어부는 어선운동 데이터 연산프로그램, 어로기계작동 데이터 연산프 로그램, 어구운동 데이터 연산프로그램을 포함하는 제1데이터연산모듈과;

   어군행동 데이터 연산프로그램, 소나시스템 탐지 데이터 연산프로그램, 어군탐지기 탐지 데이터 연산프로그램을 포함하는 제2데이터연산모듈 및;

   상기 제1데이터연산모듈과 제2데이터연산모듈로부터 입력되는 수중의 물리화학적 환경 데이터, 어군행동 데이터, 어선운동 데이터, 어로기계작동 데이터, 어구운동 데이터, 소나시스템 탐지데이터, 어군탐지기 탐지데이터를 3차원 그래픽으로 렌더링하기 위한 3차원 렌더링 연산프로그램으로 구성된 렌더링연산모듈을; 포함하되,

   상기 제어부는 다수개의 서브컨트롤러를 구비하여, 각각의 서브컨트롤러에 상기 제1데이터연산모듈과 제2데이터연산모듈 및 상기 렌더링연산모듈이 서로 분리되어 내장되는 것을 특징으로 하는 어로 시뮬레이터.

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