KR101307174B1 - 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 위험 지역 내를 운항하는 사용자 선박의 위치 정보와 위험 지역의 주변 정보를 기초로 위험 지역 및 사용자 선박의 최근접점을 이용하여 사용자 선박과 위험 지역 내의 고정 장애물과의 충돌을 예방할 수 있게 하는데 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 해상에 위치하는 적어도 하나의 사용자 선박 및 위험 지역에 대한 해상 정보를 제공하는 해상 정보 제공 장치; 상기 해상 정보를 수신하여, 상기 위험 지역의 주변에 설정된 접근 허용 한계 영역 및 진입 허용 영역과 상기 사용자 선박이 위치하는 지역을 기초로 주변 상황 정보를 생성하는 관제 서버; 및 상기 사용자 선박에 구비되고, 상기 관제 서버에 접속하여 상기 사용자 선박의 위치 정보를 송신하며, 상기 주변 상황 정보를 수신하되, 상기 주변 상황 정보를 기초로 상기 위험 지역 및 사용자 선박간의 CPA값을 연산하고, 상기 사용자 선박이 상기 접근 허용 한계 영역 및 진입 허용 영역 내에 있는 경우에 상기 CPA값이 소정 시간 간격에서 감소하는 때 상기 사용자 선박이 위험 상황임을 나타내는 경보신호를 출력하는 선박 단말을 포함하는 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템을 개시한다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 해상에 위치하는 적어도 하나의 사용자 선박 및 위험 지역에 대한 해상 정보를 제공하는 해상 정보 제공 장치; 상기 해상 정보를 수신하여, 상기 위험 지역의 주변에 설정된 접근 허용 한계 영역 및 진입 허용 영역과 상기 사용자 선박이 위치하는 지역을 기초로 주변 상황 정보를 생성하는 관제 서버; 및 상기 사용자 선박에 구비되고, 상기 관제 서버에 접속하여 상기 사용자 선박의 위치 정보를 송신하며, 상기 주변 상황 정보를 수신하되, 상기 주변 상황 정보를 기초로 상기 위험 지역 및 사용자 선박간의 CPA값을 연산하고, 상기 사용자 선박이 상기 접근 허용 한계 영역 및 진입 허용 영역 내에 있는 경우에 상기 CPA값이 소정 시간 간격에서 감소하는 때 상기 사용자 선박이 위험 상황임을 나타내는 경보신호를 출력하는 선박 단말을 포함하는 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템을 개시한다.
Description
본 발명의 일 실시예는 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템에 관한 것으로, 해상에 운행 중인 선박과 고정 장애물과의 충돌을 예방할 수 있는 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템에 관한 것이다.
선박의 안전한 운항을 지원하기 위해 전자해도정보시스템(ECDIS; Electronic Chart Display and Information System), 선박자동식별장치(AIS; Automatic Identification System), 위성을 이용한 선박위치 자동 표시장치(GPS Plotter; Global Positioning system) 및 레이더(Radar) 등의 다양한 형태의 시스템이 사용되고 있다.
일반적으로, 전자해도(ENC: Electronic Navigational Chart)는 종이해도의 디지털화를 통하여 각종 선박에 사용되는 전자항해장비에 디지털해도로 사용되어 선박의 항해안전과 해양환경을 보호하는데 사용되는 것이다. 이러한, 전자해도를 사용함으로써 컴퓨터 화면상에 본선의 위치, 속력, 항로, 방향, 타선박의 위치 등이 표시되어, 위험물에 접근하거나 타 선박과의 충돌 상황이 발생될 경우에는 미리 경보를 울려서 해난사고를 방지할 수 있어서, 항해자는 종이해도를 사용할 때보다 훨씬 안전하게 선박을 운항할 수 있게 되었다. 이렇듯 전자해도의 등장으로 인하여 안전 운항의 수준을 한층 높임으로써, 해상에서의 소중한 인명과 재산을 보호하고, 오염을 방지하고 환경을 지키며, 더 나아가 효율적인 항행관리를 통해 보다 원활하고 효율적으로 수행할 수 있게 되었다.
그러나, 선박 사고의 대부분은 선박 간의 충돌 또는 선박과 사고 다발 해역, 금지 해역 및 협수로 등에 형성된 고정 장애물 간의 충돌에 의한 충돌 등 충돌 사고가 대부분으로, 최근 선박의 크기가 대형화되고 선박의 종류가 다양화됨에 따라, 선박 충돌 사고로 인한 인명 피해, 재산 피해 및 해양 오염과 같은 2차적 피해 등 대규모 피해가 발생하고 있다.
선박 충돌 사고는 주로 선박의 출입이 잦은 항만 부근 및 연안 해역에서 발생하기 때문에, 이와 같은 해역에서의 선박 및 고정 장애물에 대한 항해 정보를 운항중인 선박들에게 보다 효율적으로 제공할 필요성은 점점 커져가고 있다.
또한, 선박 충돌 사고의 대부분이 육지와 가까운 연안에서 100톤 미만의 중소형 선박이나, 낚시 보트나 소형 요트와 같은 대부분의 소형 선박에 발생되고 있는 상황이므로, 이러한 정보를 제공받기 위한 장비를 모든 선박에 구비하기에는 도입 비용 문제, 장비 운영의 문제, 장비 설치 공간 부족 문제와 같은 현실적 어려움이 있다는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예는 위험 지역 내를 운항하는 사용자 선박의 위치 정보와 위험 지역의 주변 정보를 기초로 위험 지역 및 사용자 선박의 최근접점을 이용하여 사용자 선박과 위험 지역 내의 고정 장애물과의 충돌을 예방할 수 있는 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템은 해상에 위치하는 적어도 하나의 사용자 선박 및 위험 지역에 대한 해상 정보를 제공하는 해상 정보 제공 장치; 상기 해상 정보를 수신하여, 상기 위험 지역의 주변에 설정된 접근 허용 한계 영역 및 진입 허용 영역과 상기 사용자 선박이 위치하는 지역을 기초로 주변 상황 정보를 생성하는 관제 서버; 및 상기 사용자 선박에 구비되고, 상기 관제 서버에 접속하여 상기 사용자 선박의 위치 정보를 송신하며, 상기 주변 상황 정보를 수신하되, 상기 주변 상황 정보를 기초로 상기 위험 지역 및 사용자 선박간의 CPA값을 연산하고, 상기 사용자 선박이 상기 접근 허용 한계 영역 및 진입 허용 영역 내에 있는 경우에 상기 CPA값이 소정 시간 간격에서 감소하는 때 상기 사용자 선박이 위험 상황임을 나타내는 경보신호를 출력하는 선박 단말을 포함할 수 있다.
상기 관제 서버는 상기 위험 지역에 대한 위험점을 설정하는 위험점 설정부; 상기 위험점에 대한 접근 허용 한계값 및 진입 허용 한계값을 설정하는 한계값 설정부; 및 상기 위험점, 상기 접근 허용 한계값 및 진입 허용 한계값을 기초로 상기 주변 상황 정보를 생성하는 상황 정보 생성부를 포함할 수 있다.
상기 선박 단말은 상기 관제 서버에 접속하여 상기 사용자 선박의 위치 정보를 송신하며, 상기 주변 상황 정보를 수신하는 정보 송수신부; 상기 주변 상황 정보를 기초로 상기 위험점 및 사용자 선박간의 최근 접점을 도출하여 이를 기초로 상기 위험점과 사용자 선박에 대한 CPA값을 연산하는 CPA 연산부; 상기 위험점, 상기 접근 허용 한계값 및 진입 허용 한계값에 관한 정보가 저장되고, 상기 주변 상황 정보가 표시되도록 상기 위험 지역에 대한 전자 해도의 이미지 정보를 저장하는 메모리부; 상기 전자 해도 상에 상기 위험점, 상기 접근 허용 한계값 및 진입 허용 한계값에 관한 정보와, 상기 위험점 및 사용자 선박간의 최근 접점을 표시하는 디스플레이부; 상기 사용자 선박이 상기 접근 허용 한계 영역 및 진입 허용 영역 내에 있고, 상기 CPA값이 소정 시간 간격에서 감소하는 지 여부를 판단하는 위험 상황 판단부; 및 상기 위험 상황 판단부에 의하여 상기 사용자 선박이 상기 접근 허용 한계 영역 및 진입 허용 영역 내에 있고, 상기 CPA값이 소정 시간 간격에서 감소하는 것으로 판단되는 경우, 상기 사용자 선박이 위험 상황임을 나타내는 경보신호를 출력하는 경보 신호 출력부를 포함할 수 있다.
상기 위험 상황 판단부는 상기 사용자 선박이 상기 접근 허용 한계 영역 및 진입 허용 영역 내에 있는 지 여부를 판단하는 영역 판단부; 및 상기 사용자 선박이 상기 접근 허용 한계 영역 및 진입 허용 영역 내에 있는 경우에 상기 CPA값이 소정 시간 간격에서 감소하는 지 여부를 판단하는 CPA 판단부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템은 위험 지역 내를 운항하는 사용자 선박의 위치 정보와 위험 지역의 주변 정보를 기초로 위험 지역 및 사용자 선박간의 CPA값을 산출하고, 소정 시간 간격에서의 CPA값의 감소 여부를 판단하여 사용자 선박에게 충돌 위험에 대한 경보신호를 제공함으로써, 사용자 선박과 위험 지역 내의 고정 장애물과의 충돌을 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템을 간략하게 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 선박 단말을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1의 관제 서버를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 1의 선박 단말을 통하여 사용자 선박이 위험점 접근 및 진입하는 예를 디스플레이하는 화면을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 선박 단말을 통하여 사용자 선박이 사고 다발 해역에 접근 및 진입하는 경우를 디스플레이하는 화면을 나타내는 도면이다.
도 6a 및 6b는 도 1의 선박 단말을 통하여 사용자 선박이 사각형상 또는 다각형상의 위험지역에 접근 및 진입하는 경우를 디스플레이하는 화면을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1의 선박 단말을 통하여 다각 형상의 위험 지역을 통하여 최근접점을 판단하는 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 선박 단말을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1의 관제 서버를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 1의 선박 단말을 통하여 사용자 선박이 위험점 접근 및 진입하는 예를 디스플레이하는 화면을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 선박 단말을 통하여 사용자 선박이 사고 다발 해역에 접근 및 진입하는 경우를 디스플레이하는 화면을 나타내는 도면이다.
도 6a 및 6b는 도 1의 선박 단말을 통하여 사용자 선박이 사각형상 또는 다각형상의 위험지역에 접근 및 진입하는 경우를 디스플레이하는 화면을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1의 선박 단말을 통하여 다각 형상의 위험 지역을 통하여 최근접점을 판단하는 예를 나타내는 도면이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이하 본 발명에서의 위험 지역은 사고 다발 해역, 금지 해역, 협수로 진입 여부 및 암초, 좌초 위험 구간과 고정 장애물이 형성된 해역 등을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템을 간략하게 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 선박 단말을 나타내는 블록도이며, 도 3은 도 1의 관제 서버를 나타내는 블록도이다. 한편, 도 1은 사용자 선박(10)이 협수로에 접근 또는 진입하는 경우를 일 예로 들어 도시하고 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템은, 해상 정보 제공 장치(40), 관제 서버(20) 및 선박 단말(100)을 포함한다.
상기 해상 정보 제공 장치(40)는 해상에 위치하는 적어도 하나의 사용자 선박(10) 및 위험 지역에 대한 해상 정보를 제공한다. 상기 해상 정보 제공 장치(40)는 AIS(Automatic Identification System; 선박 자동 식별 시스템) 장치, PTMS(Port Traffic Management System; 항만 교통 정보 시스템) 장치 또는 ECDIS(Electronic Chart Display and Information System; 전자해도 표시 정보 시스템) 장치 중 적어도 하나 이상의 해상 정보 제공 장치(40)로서, 선박의 출입이 잦은 항만 부근 및 연안 해역에서 일반적으로 사용되는 장치이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템은 이와 같은 해상 정보 제공 장치(40)의 해상 정보를 제공받아 사용함으로써, 다음의 관제 서버(20) 및 선박 단말(100)에서는 사용자 선박(10)의 주변 상황 정보를 정확하고 신뢰성있게 생성하여 사용할 수 있다.
상기 관제 서버(20)는 해상 정보를 수신하여, 위험 지역의 주변에 설정된 접근 허용 한계 영역 및 진입 허용 영역과 사용자 선박(10)이 위치하는 지역을 기초로 주변 상황 정보를 생성한다. 구체적으로, 상기 관제 서버(20)는 AIS 장치, PTMS 장치 또는 ECDIS 장치 중 적어도 하나 이상의 해상 정보 제공 장치(40) 및 선박 단말(100)과 연동되어 운영된다. 또한, 상기 관제 서버(20)는 사용자 선박(10)의 선박 단말(100)로 사용자 선박(10)의 주변 상황 정보를 매분 주기적으로 제공하고, 사용자 선박(10)이 충돌 위험 상황에 있을 때에는 실시간으로 사용자 선박(10)의 주변 상황 정보를 제공한다.
이러한 기능을 구현하기 위하여, 상기 관제 서버(20)는 위험 지역에 대한 위험점을 설정하는 위험점 설정부(210)와, 위험점에 대한 접근 허용 한계값 및 진입 허용 한계값을 설정하는 한계값 설정부(220)와, 위험점, 접근 허용 한계값 및 진입 허용 한계값을 기초로 주변 상황 정보를 생성하는 상황 정보 생성부(230)와, 해상 정보 제공 장치(40) 및 선박 단말(100)과의 정보를 송수신하는 통신부(240)를 포함할 수 있다.
상기 선박 단말(100)은 사용자 선박(10)에 구비되고, 관제 서버(20)에 접속하여 사용자 선박(10)의 위치 정보를 송신하며, 주변 상황 정보를 수신한다. 또한, 상기 선박 단말(100)은 주변 상황 정보를 기초로 위험 지역 및 사용자 선박(10)간의 CPA값을 연산하고, 사용자 선박(10)이 접근 허용 한계 영역 및 진입 허용 영역 내에 있는 경우에 CPA값이 소정 시간 간격에서 감소하는 때 사용자 선박(10)이 위험 상황임을 나타내는 경보신호를 출력한다.
이러한 기능을 구현하기 위하여, 상기 선박 단말(100)은 정보 송수신부(110), CPA 연산부(120), 메모리부(130), 디스플레이부(140), 위험 상황 판단부(150) 및 경보 신호 발생부(160)를 포함할 수 있다. 도시되어 있지는 않지만, 상기 선박 단말(100)은 GPS 위성(30)으로부터 현재 위치 및 속에 관한 데이터를 수신하는 GPS 수신부를 더 포함할 수 있다.
상기 정보 송수신부(110)는 관제 서버(20)에 접속하여 사용자 선박(10)의 위치 정보를 송신하며, 주변 상황 정보를 수신한다. 상기 정보 송수신부(110)는 사용자 선박(10)의 위치 정보 및 자선 주변상황 정보를 매분 주기적으로 송수신하고, 사용자 선박(10)이 충돌 위험 상황에 있을 때에는 실시간으로 사용자 선박(10)의 위치 정보 및 주변 상황 정보를 송수신한다. 여기서, 상기 사용자 선박(10)의 위치 정보는 사용자 선박(10)의 위치값 또는 이동 방향값에 관한 정보로서, GPS 위성(30) 또는 통신 기지국의 수신 정보 중 어느 것을 이용하여도 무방하다. 상기 정보 송수신부(110)는 이동통신에서 사용하는 주파수를 사용할 수도 있으며 무선접속방식도 이동통신방식에서 사용하는 주파수분할다중접속방식(FDMA), 시분할다중접속방식(TDMA), 코드분할 다중접속방식(CDMA)을 사용함으로써 다수의 선박이 동시에 통신이 가능하며 실시간으로 위치파악하고 데이터 처리가 가능하도록 한다. 이러한 무선접속방식은 현재 사용되거나 앞으로 사용될 HSCSD, W-CDMA, IMT-2000과 같은 방식을 이용할 수도 있다.
상기 CPA 연산부(120)는 주변 상황 정보를 기초로 위험점 및 사용자 선박(10)간의 최근 접점을 도출하여 이를 기초로 위험점과 사용자 선박(10)에 대한 CPA값을 연산한다. 상기 CPA 연산부(120)는 위험지역의 위험점과, 사용자 선박(10) 간의 CPA(Closest Point of Approach)값 및 TCPA(Time Closest Point of Approach)값을 이용한다. 여기서, CPA는 사용자 선박(10)이 현재의 방향과 속도를 그대로 유지하는 경우 사용자 선박(10)과 위험점이 서로 가장 가깝게 지나게 될 때, 서로의 최근접 거리이며, TCPA는 사용자 선박(10)과 위험점이 현시점에서 가장 가까운 지점을 지나갈 때까지 걸리는 예상 시간이다. 이들 값을 기초로 후술하는 위험 상황 판단부(150)가 사용자 선박(10)이 접근 허용 한계 영역 및 진입 허용 영역 내에 있고, CPA값이 소정 시간 간격에서 감소하는 지 여부를 판단하게 된다.
상기 메모리부(130)는 위험점, 접근 허용 한계값 및 진입 허용 한계값에 관한 정보가 저장되고, 주변 상황 정보가 표시되도록 위험 지역에 대한 전자 해도의 이미지 정보를 저장한다. 상기 메모리부(130)는 롬(Read Only Memory: ROM), 램(Random Access Memory: RAM) 및 플래시 메모리(Flash memory) 등으로 이루어질 수 있다.
상기 디스플레이부(140)는 전자 해도 상에 위험점, 접근 허용 한계값 및 진입 허용 한계값에 관한 정보와, 위험점 및 사용자 선박(10)간의 최근 접점을 표시한다. 상기 디스플레이부(140)에 의하여 표시되는 위험점, 접근 허용 한계값 및 진입 허용 한계값에 관한 정보와, 위험점 및 사용자 선박(10)간의 최근 접점은 도 4 내지 도 7과 같이 나타내어 질 수 있다. 음극선관, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD), 유기 발광 장치(Organic Light Emitting Display: OLED), 전기 영동 표시 장치(Electro Phoretic Display: EPD) 및 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel: PDP)과 같은 표시하는 디스플레이장치일 수 있다.
상기 위험 상황 판단부(150)는 사용자 선박(10)이 접근 허용 한계 영역 및 진입 허용 영역 내에 있고, CPA값이 소정 시간 간격에서 감소하는 지 여부를 판단한다. 구체적으로는, 상기 위험 상황 판단부(150)는 사용자 선박(10)이 접근 허용 한계 영역 및 진입 허용 영역 내에 있는 지 여부를 판단하는 영역 판단부(151)와, 사용자 선박(10)이 접근 허용 한계 영역 및 진입 허용 영역 내에 있는 경우에 CPA값이 소정 시간 간격에서 감소하는 지 여부를 판단하는 CPA 판단부(152)를 포함할 수 있다.
상기 경보 신호 출력부(160)는 위험 상황 판단부(150)에 의하여 사용자 선박(10)이 접근 허용 한계 영역 및 진입 허용 영역 내에 있고, CPA값이 소정 시간 간격에서 감소하는 것으로 판단되는 경우, 사용자 선박(10)이 위험 상황임을 나타내는 경보신호를 출력한다.
상기와 같이 구성된 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템의 동작을 간단하게 설명하자면, 우선, 상기 관제 서버(20)를 통하여 암초와 같은 고정 장애물이 점으로 표현되는 위험 지역을 위험점(C)으로 설정하고, 위험점(C)에 대한 접근 허용 한계값(a) 및 진입 허용 한계값(r)을 포함하는 주변 상황 정보를 생성한다. 그런 다음, 주변 상황 정보가 사용자 선박(10)의 선박 단말(100)로 제공되고, 선박 단말(100)은 주변 상황 정보를 기초로 하여 위험 지역 및 사용자 선박(10)간의 CPA값을 연산한 후, 주변 상황 정보와 사용자 선박(10)의 CPA값을 비교하여 접근 및 진입 여부를 판단한다. 이때, 상기 선박 단말(100)은 사용자 선박(10)의 CPA값이 접근 허용 한계값(a)보다 작고 시간이 지남에 따라 CPA값이 점점 작아지면 접근이라 판단하고, 사용자 선박(10)의 CPA값이 진입 허용 한계값(r)보다 작고 시간이 지남에 따라 점점 작아지면 진입이라 판단한다. 즉, 상기 선박 단말(100)은 만약 CPA값이 접근 허용 한계값(a)보다 작고 dCPA/dt<0이면 접근이라 판단(이하, 제1 알고리즘이라 함.)하고, 만약 CPA값이 진입 허용 한계값(r)보다 작고 dCPA/dt<0이면 진입이라 판단(이하, 제2 알고리즘이라 함.)하게 된다. 이때, 상기 선박 단말(100)이 미분식을 쓰는 이유는 사용자 선박(10)의 위치가 한계값 이내에 있더라도 CPA값이 커지면 경보를 울리지 않는다는 것으로, 위험에서 멀어지고 있는 지를 판단할 수 있기 때문이다. 이와 같이, 상기 선박 단말(100)은 사용자 선박(10)이 접근 허용 한계 영역 또는 진입 허용 한계 영역에 접근 또는 진입되었다고 판단되면, 사용자 선박(10)이 위험 상황임을 나타내는 경보신호를 출력하게 된다.
도 4는 도 1의 선박 단말(100)을 통하여 사용자 선박(10)이 위험점 접근 및 진입하는 예를 디스플레이하는 화면을 나타내는 도면이며, 도 5는 도 1의 선박 단말(100)을 통하여 사용자 선박(10)이 사고 다발 해역에 접근 및 진입하는 경우를 디스플레이하는 화면을 나타내는 도면이고, 도 6a 및 6b는 도 1의 선박 단말(100)을 통하여 사용자 선박(10)이 사각형상 또는 다각형상의 위험지역에 접근 및 진입하는 경우를 디스플레이하는 화면을 나타내는 도면이며, 도 7은 도 1의 선박 단말(100)을 통하여 다각 형상의 위험 지역을 통하여 최근접점을 판단하는 예를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템은 선박 단말(100)의 디스플레이부(140)를 통하여 사용자 선박(10)이 위험점(C)을 기준으로 접근 허용 한계값(a) 및 진입 허용 한계값(r)을 동심원으로 표시할 수 있고, 사용자 선박(10)의 침로(u) 방향을 원형의 접선 방향으로 표시하여 사용자에게 사고다발해역, 금지해역, 협수로 진입여부 및 암초, 좌초 위험 구간과 같은 위험점(C)의 접근 및 진입 여부를 효과적으로 보여줄 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템은 선박 단말(100)의 디스플레이부(140)를 통하여 사용자 선박(10)이 육지 연안 주위의 접근 제한 영역(또는 선)을 기준으로 사용자 선박(10)의 침로(u) 방향을 표시할 수 있다.
도 6a 및 6b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템은 선박 단말(100)의 디스플레이부(140)를 통하여 사용자 선박(10)이 위험점(C)을 기준으로 접근 허용 한계값(a) 및 진입 허용 한계값(r)을 사각형 또는 다각형으로 표시할 수 있고, 사용자 선박(10)의 침로(u) 방향을 위험점(C) 또는 위험지역을 기준으로 표시하여 사용자에게 사고다발해역, 금지해역, 협수로 진입여부 및 암초, 좌초 위험 구간과 같은 위험점(C)의 접근 및 진입 여부를 효과적으로 보여줄 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따라 선박 단말(100)의 디스플레이부(140)에 표시되는 위험점(C), 접근 허용 한계값(a), 진입 허용 한계값(r) 및 위험 지역에 대한 도형, 색상, 방향선 등은 사용자 선박(10)의 주변 상황 정보를 사용자가 손쉽게 인식할 수 있도록 표시하기 위한 하나의 표시 방법으로, 필요에 따라 도형의 모양, 도형의 색상, 방향선 등을 변경하여 표시하여도 무방하다. 또한, 상기 디스플레이부(140)는 사용자 선박(10) 및 고정 장애물의 위치뿐만 아니라, 전자 해도의 수심 정보를 이용한 좌초 위험 주의 및 경보 알림 정보를 생성하여 표시하는 것도 가능하다.
도 4 내지 도 6a에서와 같이, 선박 단말(100)의 디스플레이부(140)가 위험점 또는 위험지역의 형상을 원, 타원, 선 및 다각형상으로 표현할 수 있고, 이와 같이 표현되는 객체는 전자해도 저장형식인 S-57에 따라 에지로 표현된다. S-57에서 에지는 양 끝점을 의미하는 시작점과 끝점인 연결 포인트와 그 사이의 포인트의 배열로 나타낸다. 따라서, 본 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템은 선박 단말(100)을 통하여 에지로 구성된 컨벡스 폴리곤 또는 폴리 라인과 사용자 선박(10)의 침로와의 최근접점을 찾아서 최근 접점을 그림에서 위험점으로 간주하여 제1 알고리즘 또는 제2 알고리즘에 의하여 사용자 선박(10)의 위험지역에 대한 접근 및 진입을 판단한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템은 선박 단말(100)을 통하여 다각 형상의 위험 지역을 통하여 폴리곤과 직선의 최근접점을 판단하게 된다.
보다 구체적으로 설명하자면, 우선, 상기 선박 단말(100)은 폴리콘 P가 반시계 방향으로 저장된 Vertex가 V0, V1,...Vn-1, Vn = V0로 구성되는 것으로 가정하고, ei를 Vertex Vi 와 Vi+1에 대한 i번째 에지라고 가정한다. 또한, 상기 사용자 선박(10)의 침로는 벡터 u로 표현한다. 이에 따라, 폴리곤 P에 대한 투영을 π: R2-->L로 표현하면, 폴리곤의 각 점은 벡터 u에 대하여 π(Vn)으로 표현되고, 결국 가장 가까운 점은 π(Vmin)이 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템에 의하면, 위험 지역 내를 운항하는 사용자 선박(10)의 위치 정보와 위험 지역의 주변 정보를 기초로 위험 지역 및 사용자 선박(10)간의 CPA값을 산출하고, 소정 시간 간격에서의 CPA값의 감소 여부를 판단하여 사용자 선박(10)에게 충돌 위험에 대한 경보신호를 제공함으로써, 사용자 선박(10)과 위험 지역 내의 고정 장애물과의 충돌을 예방할 수 있다.
한편, 도시되어 있지는 않지만, 상기 선박 단말(100)을 구성하는 케이스는, 고결정성 폴리프로필렌 수지, 무기 충진재 및 상용화제를 포함하고, 상기 무기 충진재는 유리섬유와 판상형 운모, 판상형 탈크 또는 이들의 혼합물을 포함하고, 상기 상용화제는 변성 폴리프로필렌 및 유기실란화합물을 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물로 형성될 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 선박 단말(100)의 기계적 및 열적 물성을 향상시킬 수 있고, 상온 및 고온에서도 변형 발생을 최소화할 수 있다.
상기 고결정성 폴리프로필렌 수지는 용융지수(MI)가 1~70g/10분(ASTM D 1238, 230℃ 측정)이고, 결정성을 갖는 이소탁틱 폴리프로필렌 중합체가 바람직하다. 용융지수가 1 g/10분 미만인 경우에는 부품의 성형성이 양호하지 못하여 생산성이 저하되는 반면, 용융지수가 70 g/10분을 초과할 경우에는 충격강도가 급격히 저하된다. 상기 고결정성 폴리프로필렌은 폴리프로필렌 수지 조성물 100중량부에 대하여 10.0~57.0 중량부의 양으로 사용되는 것이 바람직하다.
상기 무기 충진재는 유리섬유와 판상형 운모, 판상형 탈크 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
상기 유리섬유는 혼련성 작업을 고려하여 평균입경이 5~15㎛, 길이가 1~16mm 범위에서의 쵸핑된 스트랜드 형태(chopped strand)를 사용하는 것이 바람직하다. 평균입경이 5㎛ 미만인 경우에는 혼합하는 동안에 대부분이 깨지게 되어 강성발현 효과가 미흡해지며, 15㎛를 초과할 경우에는 성형품인 선박 단말(100)의 변형이 악화되어 외관 상태가 불량해진다. 상기 유리섬유는 전체 폴리프로필렌 수지 조성물 100중량부에 대하여 10.0~30.0 중량부의 양으로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 유리섬유 함량이 10.0 중량부 미만일 때에는 강성발현의 효과가 미흡하며, 30.0 중량부를 초과일 때에는 휨 현상이 유발되어 외관상태가 양호하지 못하게 된다.
상기 판상형 운모는 평균입경이 10~50㎛이고 최대입경이 100㎛인 형태를 사용함이 바람직하다. 최대치보다 큰 경우에는 운모입자가 육안으로 관찰되어 외관 상태가 불량하게 되며, 물성 발현이 저하된다. 상기 운모는 유리섬유에 의한 휨 현상을 적절하게 방지하기 위해 유리섬유 100 중량부에 대하여 40.0~800.0중량부로 사용하는 것이 바람직하며, 운모 함량이 40.0 중량부 미만일 때에는 휨방지효과가 현저하게 저하되고, 800.0 중량부를 초과할 경우에는 유리섬유의 상대함량이 낮아지게 되어 수지 조성물이 얻고자 하는 강성발현이 불가능해지며 충격강도 또한 급격하게 감소한다.
상기 판상형 탈크는 평균입경이 3~6㎛이고 최대입경이 100㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 최대치보다 큰 경우에는 탈크입자가 육안으로 관찰되어 외관 상태가 불량하게 되며, 혼련성 및 물성 발현이 저하된다. 탈크는 상기 운모와 같이 유리섬유에 의한 휨 현상을 적절하게 방지하기 위해 유리섬유 100 중량부에 대하여 40.0~800.0 중량부로 사용하는 것이 바람직하며, 탈크 함량이 40.0중량부 미만일 때에는 휨 방지효과가 현저하게 저하되고, 800.0 중량부를 초과할 경우에는 유리섬유의 상대 함량이 낮아지게 되어 수지 조성물이 얻고자 하는 강성발현이 불가능해지며 충격강도 또한 급격하게 감소한다.
또한, 상기 선박 단말(100)은 폴리프로필렌 수지와 무기 충진재들의 혼련성 향상을 위한 상용화제를 포함하고, 구체적으로는 변성 폴리프로필렌 및 유기실란화합물을 사용한다. 상용화제는 전체 폴리프로필렌 수지 조성물 100 중량부에 대하여 1.0~32.0 중량부로 사용하는 것이 바람직하고, 이 중에서 변성 폴리프로필렌은 1.0~30.0 중량부, 유기실란화합물은 0.01~2.0 중량부로 사용하는 것이 특히 바람직하다. 상기 변성 폴리프로필렌은 폴리프로필렌을 불포화 카르본산 또는 그 유도체에 의해 변성한 것으로, 그 함량은 1.0~30.0 중량부가 바람직하다. 변성 폴리프로필렌의 함량이 1.0 중량부 미만일 때에는 무기 충진재와 폴리프로필렌 수지와의 계면 접착력을 충분히 유지할 수 없어 물성 향상효과가 없으며, 30.0 중량부를 초과할 때에는 더 이상의 물성 향상효과가 없다.
상기 폴리프로필렌을 변성시키기 위한 불포화 카르본산으로는 아크릴산, 메타크릴산, 말레인산, 푸마르산, 이타콘산, 크로톤산, 디트라콘산, 소르빈산, 인 그리카산 등이 있으며, 그 유도체로는 산무수물, 에스테르, 아미드, 이미드, 금속염 등이 포함되며, 이들의 예로는 무수말레인산, 무수이타콘산, 무수디트라콘산, 아크릴산 메틸, 메타크릴산 메틸, 아크릴산 에틸, 아크릴산 부틸, 말레인산 모노 에테르/에스테르, 아크릴 아미드, 말레인산 모노 아미드, N-부틸 말레이미드, 아크릴산 나트륨, 메타크릴산 나트륨 등이 있다. 이를 통해 폴리프로필렌을 변성시키는 경우, 상기 물질을 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 그 부가량은 변성 폴리프로필렌의 중량 기준으로 0.01~10 중량부가 바람직하다. 0.01 중량부 미만일 때에는 강성 및 내열성이 열세해지며, 10 중량부를 초과할 때에는 충격강도가 저하되며 비용이 증가한다. 또한, 변성시키는 방법에도 특별히 제한됨이 없이 이 분야의 통상의 지식을 가진 자가 종래의 공지된 방법을 이용하여 용이하게 실시할 수 있다.
상기 유기실란화합물은 그 종류가 특별히 제한되지 않으며, 예로서 감마-아미노프로필트리에톡시실란, 알파-그리시드 옥시프로필트리메톡시실란, 베타-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 타-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 알파-아미노프로필트리에톡시실란, N-베타-(아미노에틸)-알파-아미노프로필트리메톡시실란, N-베타-(아미노에틸)-알파-아미노프로필메틸디에톡시실란 등이 있다. 특히, 본 발명에서는 한 개 또는 두 개의 아미노기를 포함하는 아미노실란계 화합물이 바람직하다. 상기 유기실란화합물의 함량은 0.01~2.0 중량부이며, 보다 바람직하게는 0.05~1.0 중량부이다. 상기 범위를 벗어난 경우에는 물성 상승효과를 기대할 수 없다.
상기 선박 단말(100)을 이루는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하는 방법으로는 2축 압출기를 사용한 혼련이 바람직하며, 보편적으로 알려진 폴리프로필렌 수지 조성물을 제조하는 가공조건을 이용하고 폴리프로필렌 융점 이상에서의 배합 또한 가능하다. 단, 유리섬유는 무기 충진재로의 충분한 형상유지를 위해, 압출기 도중에서의 측면투입이 필수적이다.
한편, 관제 서버(20)의 둘레에는 호흡기계 질환치료 등의 기능을 가진 방향제 물질이 코팅됨에 따라, 사용자의 피로회복, 건강증진 등에 효과를 나타낸다.
이 방향제 물질에는 기능성 오일이 혼합될 수 있으며, 그 혼합비율은 방향제 95∼97중량%에 기능성 오일 3∼5중량%가 혼합되며, 기능성 오일은, 스프루스 리프 오일(Spruce leaf oil) 50중량%, 피치커널 오일(Peach kernel oil) 50중량%로 이루어진다.
여기서 기능성 오일은 방향제에 대해 3∼5중량%가 혼합되는 것이 바람직하다. 기능성 오일의 혼합비율이 3중량% 미만이면, 그 효과가 미미하며, 기능성 오일의 혼합비율이 3∼5중량%를 초과하면 그 기능이 크게 향상되지 않는 반면에 제조 단가는 크게 증가된다.
기능성 오일 중 스프루스 리프 오일(Spruce leaf oil)은 가문비나무(Spruce)의 잎에서 얻는 오일로서, 진통, 항울, 심리적 스트레스로 인한 혈압상승치료 등에 좋은 효과가 있다.
피치커널 오일(Peach kernel oil)은 진정, 기관지염, 통증완화 등 호흡기 관련 질환 치료 등에 작용효과가 우수하다.
이러한 기능성 오일이 관제 서버(20)의 둘레에 코팅됨에 따라, 작업자의 피로회복, 건강증진 등에 기여하는 역할을 한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10: 사용자 선박 20: 관제 서버
30: GPS 위성 40: 해상 정보 제공 장치
100: 선박 단말 110: 정보 송수신부
120: CPA 연산부 130: 메모리부
140: 디스플레이부 150: 위험 상황 판단부
151: 영역 판단부 152: CPA 판단부
160: 경보 신호 발생부 210: 위험점 설정부
220: 한계값 설정부 230: 상황 정보 생성부
240: 통신부
30: GPS 위성 40: 해상 정보 제공 장치
100: 선박 단말 110: 정보 송수신부
120: CPA 연산부 130: 메모리부
140: 디스플레이부 150: 위험 상황 판단부
151: 영역 판단부 152: CPA 판단부
160: 경보 신호 발생부 210: 위험점 설정부
220: 한계값 설정부 230: 상황 정보 생성부
240: 통신부
Claims (4)
- 해상에 위치하는 적어도 하나의 사용자 선박(10) 및 위험 지역에 대한 해상 정보를 제공하는 해상 정보 제공 장치(40);
상기 해상 정보를 수신하여, 상기 위험 지역의 주변에 설정된 접근 허용 한계 영역 및 진입 허용 영역과 상기 사용자 선박(10)이 위치하는 지역을 기초로 주변 상황 정보를 생성하는 관제 서버(20); 및
상기 사용자 선박(10)에 구비되고, 상기 관제 서버(20)에 접속하여 상기 사용자 선박(10)의 위치 정보를 송신하며, 상기 주변 상황 정보를 수신하되, 상기 주변 상황 정보를 기초로 상기 위험 지역 및 사용자 선박(10)간의 CPA값을 연산하고, 상기 사용자 선박(10)이 상기 접근 허용 한계 영역 및 진입 허용 영역 내에 있는 경우에 상기 CPA값이 소정 시간 간격에서 감소하는 때 상기 사용자 선박(10)이 위험 상황임을 나타내는 경보신호를 출력하는 선박 단말(100)을 포함하고,
상기 선박 단말(100)을 구성하는 케이스는 고결정성 폴리프로필렌 수지, 무기 충진재 및 상용화제를 포함하되,
상기 고결정성 폴리프로필렌 수지는 용융지수(MI)가 1~70g/10분이고 결정성을 갖는 이소탁틱 폴리프로필렌 중합체이고,
상기 무기 충진재는 유리섬유와 판상형 운모, 판상형 탈크 또는 이들의 혼합물을 포함하며,
상기 상용화제는 변성 폴리프로필렌 및 유기실란화합물을 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물로 형성되는 것을 특징으로 하는 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 관제 서버(20)는
상기 위험 지역에 대한 위험점을 설정하는 위험점 설정부(210);
상기 위험점에 대한 접근 허용 한계값 및 진입 허용 한계값을 설정하는 한계값 설정부(220); 및
상기 위험점, 상기 접근 허용 한계값 및 진입 허용 한계값을 기초로 상기 주변 상황 정보를 생성하는 상황 정보 생성부(230)를 포함하는 것을 특징으로 하는 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 선박 단말(100)은
상기 관제 서버(20)에 접속하여 상기 사용자 선박(10)의 위치 정보를 송신하며, 상기 주변 상황 정보를 수신하는 정보 송수신부(110);
상기 주변 상황 정보를 기초로 상기 위험점 및 사용자 선박(10)간의 최근 접점을 도출하여 이를 기초로 상기 위험점과 사용자 선박(10)에 대한 CPA값을 연산하는 CPA 연산부(120);
상기 위험점, 상기 접근 허용 한계값 및 진입 허용 한계값에 관한 정보가 저장되고, 상기 주변 상황 정보가 표시되도록 상기 위험 지역에 대한 전자 해도의 이미지 정보를 저장하는 메모리부(130);
상기 전자 해도 상에 상기 위험점, 상기 접근 허용 한계값 및 진입 허용 한계값에 관한 정보와, 상기 위험점 및 사용자 선박(10)간의 최근 접점을 표시하는 디스플레이부(140);
상기 사용자 선박(10)이 상기 접근 허용 한계 영역 및 진입 허용 영역 내에 있고, 상기 CPA값이 소정 시간 간격에서 감소하는 지 여부를 판단하는 위험 상황 판단부(150); 및
상기 위험 상황 판단부(150)에 의하여 상기 사용자 선박(10)이 상기 접근 허용 한계 영역 및 진입 허용 영역 내에 있고, 상기 CPA값이 소정 시간 간격에서 감소하는 것으로 판단되는 경우, 상기 사용자 선박(10)이 위험 상황임을 나타내는 경보신호를 출력하는 경보 신호 출력부(160)를 포함하는 것을 특징으로 하는 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 위험 상황 판단부(150)는
상기 사용자 선박(10)이 상기 접근 허용 한계 영역 및 진입 허용 영역 내에 있는 지 여부를 판단하는 영역 판단부(151); 및
상기 사용자 선박(10)이 상기 접근 허용 한계 영역 및 진입 허용 영역 내에 있는 경우에 상기 CPA값이 소정 시간 간격에서 감소하는 지 여부를 판단하는 CPA 판단부(152)를 포함하는 것을 특징으로 하는 위험 지역에서의 선박 충돌 방지 시스템.
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