KR101026169B1 - 하이브리드 안벽 운항장치 및 그 구현방법 - Google Patents

하이브리드 안벽 운항장치 및 그 구현방법 Download PDF

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KR101026169B1
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윤근항
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Abstract

본 발명은 하이브리드 안벽의 운항개념을 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 및 컴퓨터 프로그램으로 구현함으로써, 사용자가 항구 내, 근해, 원해 등의 운항환경에 따라 자유롭게 수동, 반자동, 자동, 특수모드를 선택하여 하이브리드 안벽을 보다 손쉽게 움직일 수 있도록 하는 운항장치 및 그 구현방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 발생한다. 첫째, 일반 선박의 방향타, 프로펠러를 이용한 운항방법과 상이한, 360도 회전이 가능한 쓰러스터를 활용한 하이브리드 안벽의 자동운항이 가능하며, 사용자는 효과적으로 관련 운항정보를 획득하고 명령을 내릴 수 있다. 둘째, 사용자는 자동, 반자동모드를 통하여 4개 이상의 쓰러스터를 일일이 직접 조종하지 않고, 하이브리드 안벽을 원하는 방향 및 원하는 지점으로 운항할 수 있다. 셋째, 선박 근처로의 이접안 및 선석간의 이동 시, 사용자는 특수모드를 활용하여, 하이브리드 안벽의 회전, 병진운동을 쉽게 구현할 수 있다.
하이브리드 안벽, 쓰러스터, 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)

Description

하이브리드 안벽 운항장치 및 그 구현방법{Navigation Device and Method of Hybrid Quay Wall}
본 발명은 자동, 반자동, 수동, 특수모드로 자유롭게 전환 가능한 하이브리드 안벽 운항장치 및 그 구현방법에 관한 것이다.
하이브리드 안벽은 초대형 컨테이너선의 효율적인 하역을 위하여 개발된 항만 인프라의 일종으로, 양현 하역이 가능한 크레인이 설치되어 있는 해양 부유식 구조물이다.
하이브리드 안벽은 가변식과 가동식으로 구분되는데, 가변식은 기존의 항만에 부착된 형태를 유지하면서 이동이 가능함에 반하여, 가동식은 기존의 항만에 구속되지 아니하고 항만 어디든지 자유로이 이동이 가능하다(도 11).
가동식 하이브리드 안벽의 운항은 크게 항내 이동이나 선석간 이동 등의 ‘이동’ 및 하역장이나 계류장 이접안 등의 ‘이접안’의 두 형태로 나타나는데, 이동은 구체적으로 계류를 위한 정박(Mooring), 이동을 위한 정박 해제 등의 형태로 나타나고, 이접안은 구체적으로 하역을 위한 정박, 이동을 위한 정박 해제 등의 형태로 나타나게 된다(도 12).
본 발명은 가변식과 가동식 중 가동식 하이브리드 안벽의 운항을 위한 것으로, 신개념의 선박에 설치되는 자동운항장치의 일종이다.
본 발명은 하이브리드 안벽의 운항개념을 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 및 컴퓨터 프로그램으로 구현함으로써, 사용자가 항구 내, 근해, 원해 등의 운항환경에 따라 자유롭게 수동, 반자동, 자동, 특수모드를 선택하여 하이브리드 안벽을 보다 손쉽게 움직일 수 있도록 하는 운항장치 및 그 구현방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 기타 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 이는 본 발명의 청구범위에 기재된 사항 및 그 실시예의 개시 내용뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내의 수단 및 조합에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 하이브리드 안벽의 운항개념을 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 및 컴퓨터 프로그램으로 구현한 하이브리드 안벽 운항장치에 있어서, 항구 내, 근해, 원해 등의 운항환경에 따라 하이브리드 안벽의 이동을 제어하기 위한 수동, 반자동, 자동, 특수모드 간의 전환이 이루어지며, 수동모드와 반자동모드의 GUI, 운항정보로 구성되는 메인 모듈 및, 전자해도와 자동모드의 GUI가 덧붙여진 형태를 갖는 맵 디스플레이 모듈로 이루어지는 사용자 입력창을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 안벽 운항장치를 제시한다.
또한 본 발명은 사용자가 항구 내, 근해, 원해 등의 운항환경에 따라 하이브 리드 안벽의 이동을 제어하기 위한 수동, 반자동, 자동, 특수모드를 자유롭게 선택할 수 있도록 하고, 하이브리드 안벽의 이동 경로를 설정하고 이동 명령을 내릴 수 있도록 하는 한편, 하이브리드 안벽의 현재 이동 경로를 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 하는 기능을 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 통하여 구현하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 안벽 운항장치의 구현방법을 제시한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 발생한다. 첫째, 일반 선박의 방향타, 프로펠러를 이용한 운항방법과 상이한, 360도 회전이 가능한 쓰러스터를 활용한 하이브리드 안벽의 자동운항이 가능하며, 사용자는 효과적으로 관련 운항정보를 획득하고 명령을 내릴 수 있다. 둘째, 사용자는 자동, 반자동모드를 통하여 4개 이상의 쓰러스터를 일일이 직접 조종하지 않고, 하이브리드 안벽을 원하는 방향 및 원하는 지점으로 운항할 수 있다. 셋째, 선박 근처로의 이접안 및 선석간의 이동 시, 사용자는 특수모드를 활용하여, 하이브리드 안벽의 회전, 병진운동을 쉽게 구현할 수 있다.
본 발명의 다른 효과는, 이상에서 설명한 실시예 및 본 발명의 청구범위에 기재된 사항뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내에서 발생할 수 있는 효과 및 산업 발전에 기여하는 잠정적 장점의 가능성들에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
1. 운항모드 및 사용자 입력창
본 발명에 따른 하이브리드 안벽 운항장치는 항구 내, 근해, 원해 등의 운항환경에 따라 자동, 반자동, 수동, 특수모드로 상호 전환되면서 운용될 수 있다.
본 발명에 따른 하이브리드 안벽 운항장치의 각 운항모드 별 전환 및 세부적인 제어를 위한 사용자 입력창은 크게 메인 모듈과 맵 디스플레이 모듈로 나뉜다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 안벽 운항장치의 사용자 입력창에서 메인 모듈 및 맵 디스플레이 모듈이 구현된 모습을 보여주고 있다.
사용자는 항구 내, 근해, 원해 등의 운항환경에 따라, 수동, 반자동, 자동, 특수모드를 선택하여 하이브리드 안벽을 움직일 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 하이브리드 안벽 운항장치의 각 운항모드별 운항 알고리듬을 보기 쉽게 그림으로 표시한 것이다.
본 발명에서는 일반적인 PD(Proportional Derivative, 비례미분) 제어를 활용하여 하이브리드 안벽의 쓰러스터(Thruster)를 제어하는데, 운항모드에 따라 주 로 사용하는 쓰러스터가 다른 것이 특징이다. 즉, 본 발명에서는 이접안 시에는 특수, 수동모드, 항내 또는 선석간 이동 시에는 반자동, 자동모드를 주로 활용할 수 있다(도 10).
한편, PD 제어란 일반적인 제어방법 중의 하나로, 목표값과 현재값의 차이 및 목표값과 현재값의 차이의 변화율을 바탕으로 제어입력값을 결정하는 제어방법을 말한다.
본 발명에 따른 실시예의 경우, 사용자가 사용자 입력창을 통하여 입력하는 ‘침로값’은 하이브리드 안벽의 쓰러스터의 방향에 대한 목표값으로 처리되며, ‘속도값’은 하이브리드 안벽의 쓰러스터의 출력크기에 대한 목표값으로 처리된다(이에 대한 상세한 설명은 후술함).
본 발명의 사용자 입력창에서, 메인 모듈은 수동모드와 반자동모드의 GUI, 운항정보로 구성되어 있으며, 맵 디스플레이 모듈은 전자해도와 자동모드의 GUI가 덧붙여진 형태로 되어 있다. 사용자는 이 두 화면을 동시에 보게 된다(도 1, 도 8).
이러한 메인 모듈은 구체적으로 제어모드 선택부, 수동모드 제어부, 반자동모드 제어부 및 환경정보 표시부로 이루어지며, 맵 디스플레이 모듈은 자동모드 제어부 및 운항해역 표시부로 이루어지게 된다(도 1).
한편, 메인 모듈은 쓰러스터의 출력 및 방향을 사용자가 원하는 값으로 지정하거나 현재의 출력 및 방향을 사용자가 알 수 있도록 표시해 주는 쓰러스터 GUI를 구비하고 있다.
도 1에서, 사용자는 메인 모듈의 오른쪽 제어모드 선택부의 버튼을 통하여, 수동, 반자동, 특수모드를 선택할 수 있으며, 이때 맵 디스플레이 모듈에는 전자해도(혹은 2차원 맵) 상에 하이브리드 안벽의 위치가 실시간으로 모니터링 된다.
한편 사용자가 자동모드를 선택하면 맵 디스플레이 모듈에 자동모드를 위한 경유점 설정 버튼이 활성화되는데, 이때 사용자는 경유점 입력창을 통하여 하이브리드 안벽을 이동시키고자 하는 지점과 그때의 속도, 침로를 설정할 수 있다(후술하는 부분에서 보다 상세하게 설명함).
이하 각 모드의 운용개념과 작동 알고리듬에 대하여 상세히 설명한다.
2. 수동모드
수동모드는 하이브리드 안벽에 설치된 각각의 쓰러스터를 사용자가 직접 개별적으로 제어하는 모드이다. 즉, 수동모드는 사용자가 직접 쓰러스터의 출력 및 방향을 지정하면서 하이브리드 안벽을 운항하는 모드인 것이다.
도 2에서, 사용자가 제어모드 선택부에서 수동모드를 선택하면 수동모드 제어부가 활성화(시작)되는데, 이때 사용자는 0, 1, 2, 3으로 표시된 4개의 쓰러스터 GUI(이는 본 발명에 따른 실시예의 경우 하이브리드 안벽에 설치된 쓰러스터의 개수가 4개이기 때문에 메인 모듈 상의 쓰러스터 GUI도 4개로 구현된 것이며, 만약 하이브리드 안벽에 설치되는 쓰러스터의 개수가 증가하거나 감소하는 경우에는 이 와 동일한 개수가 되도록 쓰러스터 GUI도 변화해야 할 것이다)를 이용하여 하이브리드 안벽의 쓰러스터를 조작할 수 있게 된다.
이때 각각의 쓰러스터 GUI는 해당 쓰러스터의 출력 및 방향을 사용자가 원하는 값으로 지정할 수 있게 하는 한편, 현재의 출력 및 방향을 사용자가 알 수 있도록 표시하는 역할을 한다.
그리고 맵 디스플레이 모듈은 전자해도를 통하여 하이브리드 안벽의 현재 이동 경로를 실시간으로 표시하게 된다.
따라서 수동모드 시 사용자는 메인 모듈을 통한 쓰러스터의 개별적 제어 및 맵 디스플레이 모듈을 통한 경로 확인 과정을 거치면서 하이브리드 안벽을 원하는 바대로 직접 제어하고 운항할 수 있게 되는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 하이브리드 안벽 운항장치는 수동모드 시 사용자가 하나의 쓰러스터 GUI를 이용하여 나머지 모든 쓰러스터의 출력 및 방향을 이와 동일하게 명령내릴 수 있는 기능을 구비하는 것이 바람직하다. 이는 사용자가 보다 신속하고 용이하게 하이브리드 안벽을 운항하는 데 도움을 줄 수 있다.
본 발명은 이를 위하여, 사용자가 제어모드 선택부에서 ‘Thruster 동시제어’ 항목을 선택하면, 0번 쓰러스터 GUI를 이용하여 모든 쓰러스터의 출력 및 방향을 0번 쓰러스터 GUI의 값과 동일하게 명령내릴 수 있게 하였다(도 3).
3. 반자동모드
반자동모드는 사용자가 하이브리드 안벽의 목표 침로 및 목표 속도를 설정하면, 해당 침로 및 속도가 적용되도록 각 쓰러스터의 출력 및 방향이 자동으로 계산되어 제어되는 모드이다.
사용자가 제어모드 선택부에서 반자동모드를 선택하면 반자동모드 제어가 시작된다(도 4).
사용자는 반자동모드 제어부에 구현된 목표 방향 및 목표 출력 제어용 GUI를 이용하여 하이브리드 안벽의 목표 침로(각) 및 목표 속도를 입력한다.
그러면, 본 발명에 따른 하이브리드 안벽 운항장치에 내장된 컴퓨터 프로그램에 의하여 변경 침로 및 속도가 자동으로 계산되어진다. 이때, 변경 침로 및 속도란 하이브리드 안벽의 현재 침로 및 속도와 목표 침로 및 속도 간의 차이에 해당하는 것으로서, 하이브리드 안벽은 변경 침로 및 속도만큼의 변화를 통하여 목표 침로 및 속도에 이를 수 있는 것이다.
변경 침로 및 속도가 계산되고 나면 각 쓰러스터의 출력 및 방향이 이에 맞도록 자동으로 계산되어 제어된다. 이때, 변경 침로 및 속도에 따른 쓰러스터의 제어는 물론 PD 제어로 이루어진다.
이 경우 하이브리드 안벽은 선수 2개의 쓰러스터만이 제어됨으로 인하여 목표 침로 및 목표 속도에 이르거나, 4개의 쓰러스터가 모두 제어됨으로 인하여 목표 침로 및 목표 속도에 이를 수도 있을 것인 바, 반자동모드의 경우 이러한 작동 시나리오는 본 발명에 따른 하이브리드 안벽 운항장치에 내장된 컴퓨터 프로그램이 결정한 바에 따르면 된다.
이때 반자동모드 제어부에 구현된 목표 방향 및 목표 출력 제어용 GUI는 하이브리드 안벽의 목표 침로(각) 및 목표 속도를 사용자가 입력할 수 있게 하는 한편, 목표 방향 및 출력과 함께 현재의 방향 및 출력도 표시하는 역할을 한다.
그리고 맵 디스플레이 모듈은 전자해도를 통하여 하이브리드 안벽의 현재 이동 경로를 실시간으로 표시하게 된다.
따라서 반자동모드 시 사용자는 메인 모듈을 통한 목표 침로(각) 및 목표 속도의 입력 및 맵 디스플레이 모듈을 통한 경로 확인 과정을 거치면서 하이브리드 안벽을 원하는 바대로 운항할 수 있게 되는 것이다.
4. 자동모드
자동모드는 사용자가 하이브리드 안벽의 경유점을 지정하고, 해당 경유점에서의 속도를 지정하면, 변침, 변속이 가능한 경로를 생성하여 하이브리드 안벽이 해당 경로를 따라 이동할 수 있도록 각 쓰러스터의 출력 및 방향이 자동으로 계산되어 제어되는 모드이다.
사용자가 제어모드 선택부에서 자동모드를 선택하면 자동모드 제어가 시작되며, 경로 설정 및 이동 명령은 맵 디스플레이 모듈에서 처리된다(도 5).
이 경우 맵 디스플레이 모듈에서 처리 가능한 경로 설정 기능은 경로 지정, 경로 편집, 경로 저장, 경로 불러오기, 경로 삭제 등이다.
사용자는 이러한 경로 설정 기능을 활용하여 원하는 경로를 설정한 후 ‘ MOVE’ 버튼을 눌러 하이브리드 안벽이 설정된 경로를 따라 이동하도록 한다.
즉, 사용자가 도 5에서 경로 지정 기능을 통하여 경유점을 지정하면, 본 발명에 따른 하이브리드 안벽 운항장치에 내장된 컴퓨터 프로그램에 의하여 변경 침로가 자동으로 계산되어진다. 이때, 변경 침로란 하이브리드 안벽의 현재 침로와 경유점 간의 차이에 해당하는 것으로서, 하이브리드 안벽은 변경 침로만큼의 변화를 통하여 경유점에 이를 수 있는 것이다.
변경 침로가 계산되고 나면 각 쓰러스터의 출력 및 방향이 이에 맞도록 자동으로 계산되어 제어된다. 이때, 변경 침로에 따른 쓰러스터의 제어는 물론 PD 제어로 이루어진다.
이 경우 하이브리드 안벽은 선수 2개의 쓰러스터만이 제어됨으로 인하여 경유점에 이르거나, 4개의 쓰러스터가 모두 제어됨으로 인하여 경유점에 이를 수도 있을 것인 바, 자동모드의 경우 이러한 작동 시나리오는 본 발명에 따른 하이브리드 안벽 운항장치에 내장된 컴퓨터 프로그램이 결정한 바에 따르면 된다.
하이브리드 안벽의 이동 시 맵 디스플레이 모듈은 전자해도를 통하여 하이브리드 안벽의 현재 이동 경로를 실시간으로 표시하게 된다.
사용자는 하이브리드 안벽이 목표한 경유점에 도달하는 경우, 다음 경유점을 지정하여 운항을 계속하거나 경유점 설정을 종료하고 하이브리드 안벽의 운항을 종료할 수도 있다.
이처럼 자동모드 시 사용자는 맵 디스플레이 모듈을 통한 경유점 지정 및 경로 확인 과정을 거치면서 하이브리드 안벽을 원하는 바대로 운항할 수 있게 되는 것이다.
5. 특수모드
특수모드는 사용자가 하이브리드 안벽의 회전, 병진운동 및 긴급정지 명령을 내릴 수 있도록 하는 회전모드, 병진모드, 긴급정지모드를 구비하는 모드로, 수동모드와 연계하여 구현된다. 즉, 사용자는 수동모드의 GUI를 활용하여 특수모드를 구현할 수 있는 것이다(도 2).
(1) 회전모드
회전모드는 하이브리드 안벽의 개별적인 쓰러스터의 방향을 조합하여 제자리에서 선회가 가능하게 하는 모드이다.
회전모드 시 사용자가 하나의 쓰러스터에 대하여 시계방향, 반시계방향의 ROT(회전각속도)값을 주면 각 쓰러스터의 출력 및 방향이 자동으로 계산되어 제어된다. 즉, 본 발명의 실시예의 경우, 도 2에서 사용자가 0번 쓰러스터 GUI를 이용하여 시계방향, 반시계방향의 ROT(회전각속도)값을 주면 각 쓰러스터의 출력 및 방향이 자동으로 계산되어 제어된다.
이때, 하이브리드 안벽의 회전 방향에 따라 선수 및 선미 각 1개의 쓰러스터만을 사용하고 나머지 쓰러스터는 위치 고정용으로 사용하거나, 4개의 쓰러스터를 모두 사용할 수도 있을 것인 바, 회전모드의 경우 이러한 작동 시나리오는 본 발명에 따른 하이브리드 안벽 운항장치에 내장된 컴퓨터 프로그램이 결정한 바에 따르면 된다.
회전모드 시 맵 디스플레이 모듈은 전자해도를 통하여 하이브리드 안벽의 현재 위치 및 침로를 실시간으로 표시하게 된다.
이처럼 회전모드 시 사용자는 메인 모듈을 통한 쓰러스터의 ROT(회전각속도) 입력 및 맵 디스플레이 모듈을 통한 확인 과정을 거치면서 하이브리드 안벽을 원하는 바대로 회전시킬 수 있게 되는 것이다.
(2) 병진모드
병진모드는 하이브리드 안벽이 회전하지 않고 앞뒤좌우로 움직이도록 하는 모드이다.
병진모드 시 사용자가 하나의 쓰러스터에 대하여 움직이고자 하는 방향과 출력을 지정하면 각 쓰러스터의 출력 및 방향이 자동으로 계산되어 제어된다. 즉, 본 발명의 실시예의 경우, 도 2에서 사용자가 0번 쓰러스터 GUI를 이용하여 움직이고자 하는 방향과 출력을 지정하면, 각 쓰러스터의 출력 및 방향이 자동으로 계산되어 제어된다.
이때, 하이브리드 안벽의 진행 방향에 따라 선수 2개 또는 좌현 2개의 쓰러스터만을 사용하고 나머지 쓰러스터는 침로 고정용으로 사용하거나, 4개의 쓰러스 터를 모두 사용할 수도 있을 것인 바, 병진모드의 경우 이러한 작동 시나리오는 본 발명에 따른 하이브리드 안벽 운항장치에 내장된 컴퓨터 프로그램이 결정한 바에 따르면 된다.
병진모드 시 맵 디스플레이 모듈은 전자해도를 통하여 하이브리드 안벽의 현재 위치 및 침로를 실시간으로 표시하게 된다.
이처럼 병진모드 시 사용자는 메인 모듈을 통한 쓰러스터의 출력 및 방향 입력 및 맵 디스플레이 모듈을 통한 확인 과정을 거치면서 하이브리드 안벽을 앞뒤좌우로 움직일 수 있게 되는 것이다.
(3) 긴급정지모드
긴급정지모드는 움직이는 하이브리드 안벽의 현재 속도와 각속도의 값에 근거하여, 하이브리드 안벽이 최대한 빨리 그 자리에 정지되도록 하는 각 쓰러스터의 출력 및 방향을 자동으로 계산, 제어하는 모드이다.
이 경우 사용자는 PD 제어를 통하여 쓰러스터를 하이브리드 안벽의 현재 속도와 반대 방향으로 작동하도록 하여 하이브리드 안벽의 속도를 떨어뜨리게 된다.
(4) 예인모드
한편, 본 발명의 특수모드는 하이브리드 안벽이 예인상황에 있을 때, 선수방 향 2개의 쓰러스터를 활용하여 예인상황의 긴급상황 시 안전한 운항을 지원하는 예인모드를 추가로 구비하는 것이 바람직하다.
이때, 사용자는 예인상황을 모니터링 하기 위하여 맵 디스플레이 모듈 상의 전자해도를 통하여 하이브리드 안벽의 현재 위치 및 침로를 실시간으로 확인할 수 있다.
6. 본 발명을 이용한 운항 시뮬레이션
본 발명을 이용한 하이브리드 안벽의 운항 시뮬레이션 결과가 도 9 및 도 10에 나타나 있다.
시나리오 1, 2, 3은 하이브리드 안벽의 운항 경로를 달리하여 시뮬레이션 한 결과이다.
상기 설명한 바와 같이, 사용자는 항구 내, 근해, 원해 등의 운항환경에 따라, 수동, 반자동, 자동, 특수모드를 선택하여 손쉽게 하이브리드 안벽을 이동 및 접안할 수 있음이 시뮬레이션의 결과로써 확인되고 있다.
한편, 본 발명은 상기 하이브리드 안벽 운항장치 외에, 사용자가 항구 내, 근해, 원해 등의 운항환경에 따라 하이브리드 안벽의 이동을 제어하기 위한 수동, 반자동, 자동, 특수모드를 자유롭게 선택할 수 있도록 하고, 하이브리드 안벽의 이동 경로를 설정하고 이동 명령을 내릴 수 있도록 하는 한편, 하이브리드 안벽의 현 재 이동 경로를 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 하는 기능을 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 통하여 구현하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 안벽 운항장치의 구현방법을 제시한다.
본 방법에 따라 구현되는 하이브리드 안벽 운항장치의 내용은 상기 설명한 바와 동일하므로 이하에서는 이에 대한 상세한 설명을 생략하고자 한다.
이상과 같이 본 발명에 따르면 다음과 같은 유리한 효과가 발생한다.
첫째, 일반 선박의 방향타, 프로펠러를 이용한 운항방법과 상이한, 360도 회전이 가능한 쓰러스터를 활용한 하이브리드 안벽의 자동운항이 가능하며, 사용자는 효과적으로 관련 운항정보를 획득하고 명령을 내릴 수 있다.
둘째, 사용자는 자동, 반자동모드를 통하여 4개 이상의 쓰러스터를 일일이 직접 조종하지 않고, 하이브리드 안벽을 원하는 방향 및 원하는 지점으로 운항할 수 있다.
셋째, 선박 근처로의 이접안 및 선석간의 이동 시, 사용자는 특수모드를 활용하여, 하이브리드 안벽의 회전, 병진운동을 쉽게 구현할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상 을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 사용자 입력창에서 구현되는 메인 모듈 및 맵 디스플레이 모듈의 모습을 보여주고 있다.
도 2는 본 발명의 수동모드가 구현된 모습을 보여주고 있다.
도 3은 본 발명의 수동모드 상황에서 ‘Thruster 동시제어’ 기능이 구현되는 모습을 보여주고 있다.
도 4는 본 발명의 반자동모드가 구현된 모습을 보여주고 있다.
도 5는 본 발명의 자동모드 시 맵 디스플레이 모듈에서 경로 설정 기능이 구현되고 있는 모습을 보여주고 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 각 운항모드별 운항 알고리듬을 그림으로 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명이 실제로 탑재되어 운용되고 있는 상황을 보여주고 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명을 이용한 접안 시나리오 및 그 시뮬레이션 결과를 보여주고 있다.
도 11은 기존에 사용되고 있는 가동식 하이브리드 안벽의 전체적인 외관 및 그 운용 상황을 보여주고 있다.
도 12는 기존에 사용되고 있는 가동식 하이브리드 안벽의 운항 형태를 보여주고 있다.

Claims (20)

  1. 하이브리드 안벽의 운항개념을 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 및 컴퓨터 프로그램으로 구현한 하이브리드 안벽 운항장치에 있어서,
    항구 내, 근해, 원해 등의 운항환경에 따라 하이브리드 안벽의 이동을 제어하기 위한 수동, 반자동, 자동, 특수모드 간의 전환이 이루어지며,
    수동모드와 반자동모드의 GUI, 운항정보로 구성되는 메인 모듈 및, 전자해도와 자동모드의 GUI가 덧붙여진 형태를 갖는 맵 디스플레이 모듈로 이루어지는 사용자 입력창을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 안벽 운항장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    메인 모듈은 제어모드 선택부, 수동모드 제어부, 반자동모드 제어부 및 환경정보 표시부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 안벽 운항장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    메인 모듈은 쓰러스터의 출력 및 방향을 사용자가 원하는 값으로 지정하거나 현재의 출력 및 방향을 사용자가 알 수 있도록 표시해 주는 쓰러스터 GUI를 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 안벽 운항장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    맵 디스플레이 모듈은 자동모드 제어부 및 운항해역 표시부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 안벽 운항장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    수동모드는 하이브리드 안벽에 설치된 각각의 쓰러스터를 사용자가 직접 개별적으로 제어하는 모드인 것을 특징으로 하는 하이브리드 안벽 운항장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    수동모드 시에는 하나의 쓰러스터 GUI를 이용하여 나머지 모든 쓰러스터의 출력 및 방향을 이와 동일하게 명령내릴 수 있는 기능을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 안벽 운항장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    반자동모드는 사용자가 하이브리드 안벽의 목표 침로 및 목표 속도를 설정하면, 해당 침로 및 속도가 적용되도록 각 쓰러스터의 출력 및 방향이 자동으로 계산되어 제어되는 모드인 것을 특징으로 하는 하이브리드 안벽 운항장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    자동모드는 사용자가 하이브리드 안벽의 경유점을 지정하고, 해당 경유점에서의 속도를 지정하면, 변침, 변속이 가능한 경로를 생성하여 하이브리드 안벽이 해당 경로를 따라 이동할 수 있도록 각 쓰러스터의 출력 및 방향이 자동으로 계산되어 제어되는 모드인 것을 특징으로 하는 하이브리드 안벽 운항장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    특수모드는 사용자가 하이브리드 안벽의 회전, 병진운동 및 긴급정지 명령을 내릴 수 있도록 하는 회전모드, 병진모드, 긴급정지모드를 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 안벽 운항장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    특수모드는 수동모드와 연계하여 구현되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 안벽 운항장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    회전모드는 하이브리드 안벽의 개별적인 쓰러스터의 방향을 조합하여 제자리에서 선회가 가능하게 하는 모드인 것을 특징으로 하는 하이브리드 안벽 운항장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    회전모드 시에는 하나의 쓰러스터에 대하여 시계방향, 반시계방향의 ROT(회전각속도)값을 주면 각 쓰러스터의 출력 및 방향이 자동으로 계산되어 제어되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 안벽 운항장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    병진모드는 하이브리드 안벽이 회전하지 않고 앞뒤좌우로 움직이도록 하는 모드인 것을 특징으로 하는 하이브리드 안벽 운항장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    병진모드 시에는 하나의 쓰러스터에 대하여 움직이고자 하는 방향과 출력을 지정하면 각 쓰러스터의 출력 및 방향이 자동으로 계산되어 제어되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 안벽 운항장치.
  15. 제 9 항에 있어서,
    긴급정지모드는 움직이는 하이브리드 안벽의 현재 속도와 각속도의 값에 근거하여, 하이브리드 안벽이 최대한 빨리 그 자리에 정지되도록 하는 각 쓰러스터의 출력 및 방향을 자동으로 계산, 제어하는 모드인 것을 특징으로 하는 하이브리드 안벽 운항장치.
  16. 제 9 항에 있어서,
    특수모드는 하이브리드 안벽이 예인상황에 있을 때, 선수방향 2개의 쓰러스터를 활용하여 예인상황의 긴급상황 시 안전한 운항을 지원하는 예인모드를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 안벽 운항장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    맵 디스플레이 모듈은 사용자가 하이브리드 안벽의 이동 경로를 설정하고 이동 명령을 내릴 수 있도록 하는 한편, 하이브리드 안벽의 현재 이동 경로를 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 안벽 운항장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    맵 디스플레이 모듈은 경로 지정, 경로 편집, 경로 저장, 경로 불러오기 및 경로 삭제 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 안벽 운항장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    맵 디스플레이 모듈은 전자해도를 통하여 하이브리드 안벽의 현재 이동 경로를 실시간으로 표시하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 안벽 운항장치.
  20. 사용자가 항구 내, 근해, 원해 등의 운항환경에 따라 하이브리드 안벽의 이동을 제어하기 위한 수동, 반자동, 자동, 특수모드를 자유롭게 선택할 수 있도록 하고, 하이브리드 안벽의 이동 경로를 설정하고 이동 명령을 내릴 수 있도록 하는 한편, 하이브리드 안벽의 현재 이동 경로를 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 하는 기능을 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 통하여 구현하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 안벽 운항장치의 구현방법.
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KR100895604B1 (ko) 2008-02-12 2009-05-06 한국과학기술원 해양수송 시스템을 향상시키기 위한 이동 항구 및 이를 이용하는 화물 이송 방법

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