KR101560817B1 - 북극항로 자동 안내 시스템 및 이를 이용한 북극항로 자동 안내 방법 - Google Patents

북극항로 자동 안내 시스템 및 이를 이용한 북극항로 자동 안내 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 북극항로 자동 안내 시스템 및 이를 이용한 북극항로 자동 안내 방법에 대한 것으로서, 특히, 미래의 북극해 지역의 해빙면적 및 두께 변화를 예측하여 최적 항로를 자동으로 선정하는 자동 안내 시스템 및 이를 이용한 북극항로 자동 안내 방법에 관한 것이다. 본 발명은 북극해의 해빙 두께 또는 해빙농도와 해당 북극해를 운항하는 선박의 종류를 이용하여 항해가능지역을 판단함으로써 최적항로를 설정할 수 있는 북극항로 자동 안내 시스템을 제공할 수 있다.

Description

북극항로 자동 안내 시스템 및 이를 이용한 북극항로 자동 안내 방법{AUTO NAVIGATION SYSTEM FOR NORTH POLE ROUTE AND AUTO NAVIGATION METHOD USING THE SAME}
본 발명은 북극항로 자동 안내 시스템 및 이를 이용한 북극항로 자동 안내 방법에 대한 것으로서, 특히, 미래의 북극해 지역의 해빙면적 및 두께 변화를 예측하여 최적 항로를 자동으로 선정하는 자동 안내 시스템 및 이를 이용한 북극항로 자동 안내 방법에 관한 것이다.
일반적으로 기후변화는 자연재해가 증가하는 것과 같이 부정적인 측면을 초래한다. 하지만, 이러한 부정적인 측면 이외에도 긍정적인 측면도 존재하는데, 예를 들어, 온실가스 배출 증가로 인해 북극지역의 해빙의 두께와 면적이 급격하게 감소함에 따라 북극해를 통과해 항해가 가능해지는 것이다. 또한, 이에 따라, 최근 북극해 교역로로 활용하고자 하는 움직임이 활발해지고 있으며, 북극항로를 최적의 항로로 자동으로 안내하는 시스템 및 방법에 대한 요구가 커지고 있다.
1. 대한민국등록특허 제1174236호(2012.08.08. 등록)
본 발명의 목적은 선박에 따른 북극항로를 안내할 수 있는 안내 시스템 및 이를 이용한 안내 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 선박의 출발 위치와 선박의 도착 위치를 설정하는 항해 조건 설정부와, 상기 선박이 항해하는 북극해의 해빙면적 및 두께 변화에 따라 상기 출발 위치와 도착 위치를 연결하는 항로를 설정하는 항로 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 북극항로 자동 안내 시스템을 제공한다.
상기 항해 조건 설정부는, 상기 선박의 출발 위치를 설정하는 출발 위치 설정 모듈과, 상기 선박의 도착 위치를 설정하는 도착 위치 설정 모듈, 및 상기 선박 유형을 설정하는 선박 유형 설정 모듈을 포함한다. 상기 선박 유형은 Polar Class를 이용한다.
상기 항로 설정부는, 상기 출발 위치와 상기 도착 위치를 연결하는 최단항로를 최적항로로 설정하는 최적항로 설정 모듈과, 상기 최적항로 설정 모듈에서 설정된 최적항로에서 항해가능지역과 항해불가능지역을 해빙의 두께 또는 해빙농도 및 상기 선박 유형으로 판단하는 항해가능지역 판별 모듈, 상기 최적항로에서 상기 항해가능지역 판별 모듈이 항해불가능지역으로 판단한 지역을 우회하는 우회항로를 설정하는 우회항로 설정 모듈, 및 상기 우회항로가 포함된 최적항로를 추정항로로 설정하는 추정항로 설정 모듈을 포함한다.
상기 항해가능지역 판별 모듈은
Figure 112013120994621-pat00001
지수가 0보다 큰 양수일 경우 항해가능지역으로 정의하고
Figure 112013120994621-pat00002
지수가 0보다 작은 음수일 경우 항해불가능지역으로 정의하며, 상기
Figure 112013120994621-pat00003
지수는,
Figure 112013120994621-pat00004
이고,
상기
Figure 112013120994621-pat00005
은 빙하개수(Ice Numeral), 상기
Figure 112013120994621-pat00006
은 해빙유형에 대한 해빙농도(Sea Ice Concentration)의 10배수, 상기
Figure 112013120994621-pat00007
은 해빙유형 a/b에 대한 빙하승수(Ice Multiplier)이다.
출발 위치의
Figure 112013120994621-pat00008
지수 값이 도착 위치에 전달이 가능한지 여부를 판별하는 항해가능일수 판단 모듈을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 항해 조건 설정부를 통해 선박의 출발 위치와 도착 위치를 설정하는 항해 조건을 설정하는 단계와, 상기 선박이 항해하는 북극해의 해빙면적 및 두께 변화에 따라 상기 출발 위치와 도착 위치를 연결하는 항로를 항로 설정부가 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 북극항로 자동 안내 방법을 제공한다.
상기 항해 조건 설정부를 통해 선박의 출발 위치와 도착 위치를 설정하는 항해 조건을 설정하는 단계는, 상기 선박의 출발 위치를 출발 위치 설정 모듈로 설정하는 단계와, 상기 선박의 도착 위치를 도착 위치 설정 모듈로 설정하는 단계, 및 상기 선박의 유형을 선박 유형 설정 모듈로 설정하는 단계를 포함한다. 상기 선박 유형은 Polar Class를 이용한다.
상기 선박이 항해하는 북극해의 해빙면적 및 두께 변화에 따라 상기 출발 위치와 도착 위치를 연결하는 항로를 항로 설정부가 설정하는 단계는, 상기 출발 위치와 상기 도착 위치를 연결하는 최단항로를 최적항로로 최적항로 설정 모듈이 설정하는 단계와, 상기 최적항로 설정 모듈에서 설정된 최적항로에서 항해가능지역과 항해불가능지역을 항해가능지역 판별 모듈이 해빙의 두께 또는 해빙농도 및 상기 선박 유형으로 판단하는 단계와, 상기 최적항로에서 상기 항해가능지역 판별 모듈이 항해불가능지역으로 판단한 지역을 우회하는 우회항로를 우회항로 설정 모듈이 설정하는 단계, 및 상기 우회항로가 포함된 최적항로를 추정항로로 추정항로 설정 모듈이 설정하는 단계를 포함한다.
상기 항해가능지역 판별 모듈은
Figure 112013120994621-pat00009
지수가 0보다 큰 양수일 경우 항해가능지역으로 정의하고
Figure 112013120994621-pat00010
지수가 0보다 작은 음수일 경우 항해불가능지역으로 정의하며, 상기
Figure 112013120994621-pat00011
지수는,
Figure 112013120994621-pat00012
이고,
상기
Figure 112013120994621-pat00013
은 빙하개수(Ice Numeral), 상기
Figure 112013120994621-pat00014
은 해빙유형에 대한 해빙농도(Sea Ice Concentration)의 10배수, 상기
Figure 112013120994621-pat00015
은 해빙유형 a/b에 대한 빙하승수(Ice Multiplier)이다.
상기 추정항로의 항해가능일수를 항해가능일수 판단 모듈이 출발 위치의
Figure 112013120994621-pat00016
지수값을 도착 위치로 전달한 뒤, 상기 출발 위치의
Figure 112013120994621-pat00017
지수값과 상기 도착 위치의
Figure 112013120994621-pat00018
지수값을 비교하여 항해가능여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 북극해의 해빙 두께 또는 해빙농도와 해당 북극해를 운항하는 선박의 종류를 이용하여 항해가능지역을 판단함으로써 최적항로를 설정할 수 있는 북극항로 자동 안내 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 북극항로 자동 안내 시스템의 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 추정항로를 설정하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 북극항로 자동 안내 방법의 순서도.
도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 북극항로 자동 안내 방법을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 북극항로 자동 안내 방법의 항해가능일수 판단을 설명하기 위한 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명에 따른 북극항로 자동 안내 시스템의 블록도이다.
본 발명에 따른 북극항로 자동 안내 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 항해 조건 설정부와, 항로 설정부를 포함한다. 또한, 항해가능일수 판단 모듈을 포함할 수 있다.
항해 조건 설정부는 선박의 항해에 필요한 항해 조건을 설정하기 위한 것으로서, 선박의 출발 위치를 설정하는 출발 위치 설정 모듈과, 선박의 도착 위치를 설정하는 도착 위치 설정 모듈, 선박 유형을 설정하는 선박 유형 설정 모듈을 포함한다.
출발 위치 설정 모듈은 선박의 출발 위치를 설정하며, 이는 일반적인 내비게이션과 같이 지명, 주소 등을 입력하여 설정할 수 있다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 위도와 경도로 출발 위치를 입력하거나, 화면에 표시된 지도에 터치를 하여 도착 위치를 설정할 수도 있다.
도착 위치 설정 모듈은 선박의 도착 위치를 설정하며, 이 역시 출발 위치 설정 모듈과 동일하게 지명, 주소, 위도 및 경도 등으로 도착 위치를 입력할 수 있다.
선박 유형 설정 모듈은 항해를 하고자 하는 선박의 유형을 설정한다. 이는 Transport Canada에서 분류한 Polar Class를 이용한다. Transport Canada에서는 일정 두께의 해빙에 대한 선박의 저항력을 고려하여, 북극해에서 항해가 가능한 선박의 종류를 총 8가지(OW, PC1, PC2, PC3, PC4, PC5, PC6, PC7)로 분류하였는데 이러한 분류를 Polar Class라고 한다(Transport Canada, 1998). 본 발명은 8가지 선박 분류 중, 대형 쇄빙선과 연구용 쇄빙선, 일반 상선에 각각 해당하는 PC3과 PC6 및 OW에 대한 항해가능일수를 추정하였다.
표 1은 Transport Canada에서 분류한 Polar Class를 설명한 것이다.
Polar
Class 		Ice Description (Based on WMO Sea Ice Nomenclature)
PC1 Year-round operation in all Polar waters
PC2 Year-round operation in moderate multi-year ice conditions
PC3 Year-round operation in second-year ice, which may include multi-year ice inclusions
PC4 Year-round operation in thick first-year ice, which may include old ice inclusions
PC5 Year-round operation in medium first-year ice, which may include old ice inclusions
PC6 Summer/autumn operation in medium first-year ice, which may include old ice inclusions
PC7 Summer/autumn operation in thin first-year ice, which may include old ice inclusions
표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에서 언급된 PC3와 PC6 및 OW 중 PC3(Polar Class 3)는 두께 190cm 이하의 평탄한 빙하(multi-year ice 일부 및 second- year ice)에 대하여 항해가 가능한 선박, 예를 들어, 대형 쇄빙선을 포함한다. 또한, PC6(Polar Class 6)는 두께 120cm 이하의 평탄한 빙하(Medium first-year ice)에서 항해가 가능한 선박, 예를 들어, 극지연구소 아라온호와 같은 연구용 쇄빙선을 포함한다. OW(Open-water)는 두께 30cm 이하의 평탄한 해빙에서 항해가 가능한 선박으로 강화장치 및 쇄빙시설을 갖추고 있지 않은 일반 선박, 예를 들어, 국제 교역에서 사용되는 상업적 선박에 해당하는 컨테이너선, 가스운반선 등을 포함한다.
표 2는 Polar Class에 의한 선박 유형(vessel class)별 빙하승수(Ice Multipliers)를 나타낸 것이다.
빙하 유형(C) 두께(cm) Ice Multiplier(IM)
PC3 PC6 OW
Open water ~ 10 2 2 2
Gray 10 ~ 15 2 2 1
Gray-white 15 ~ 30 2 2 -1
Thin first-year, first stage 30 ~ 50 2 2 -1
Thin first-year, second stage 50 ~ 70 2 2 -1
Medium first-year 70 ~ 120 2 1 -2
Thick first-year 120 ~ 160 2 -1 -3
Second-year 160 ~ 190 1 -3 -4
Multi-year 190 ~ -1 -4 -4
항로 설정부는 항해 조건 설정부를 통해 설정된 항해 조건을 기반으로 항로를 설정한다. 이를 위해서 항로 설정부는 최적항로 설정 모듈과, 항해가능지역 판별 모듈, 우회항로 설정 모듈 및 추정항로 설정 모듈을 포함한다.
최적항로 설정 모듈은 출발 위치 설정 모듈에서 설정된 출발 위치와 도착 위치 설정 모듈에서 설정된 도착 위치를 연결하는 최적항로를 설정한다. 이를 위해서 최적항로 설정 모듈은 우선 출발 위치와 도착 위치를 연결하는 최단항로를 최적항로로 설정한다. 또한, 예를 들어, 최적항로는 NSR의 경우, 해빙이 없다고 가정하였을 때, 러시아 프로비데니야(Provideniya) ~ 러시아 무르만스크(Murmansk)를 최단거리로 연결하는 항로를 최적항로로 정의한다.
항해가능지역 판별 모듈은 선박 유형 설정 모듈에서 설정된 선박 유형과 해빙의 두께 혹은 해빙농도를 이용하여 계산된
Figure 112013120994621-pat00019
지수를 이용하여 항해가능지역을 판별한다. 여기서, 만일
Figure 112013120994621-pat00020
이 0보다 큰 양수인 경우, 항해가능지역으로 정의하고
Figure 112013120994621-pat00021
이 0보다 작은 음수의 경우, 항해불가능 지역으로 정의한다.
Figure 112013120994621-pat00022
수학식 1에서,
Figure 112013120994621-pat00023
은 빙하개수(Ice Numeral),
Figure 112013120994621-pat00024
은 해빙유형 a & b …에 대한 해빙농도(Sea Ice Concentration)의 10배수에 해당하며,
Figure 112013120994621-pat00025
은 해빙유형 a/b에 대한 빙하승수(Ice Multiplier)를 의미한다. 여기서, 빙하승수(Ice Multiplier)가 양수이면 항해가능, 음수이면 항해불가능을 의미한다.
우회항로 설정 모듈은 최적항로 설정 모듈에서 설정된 최적항로가 항해불가능지역으로 판별될 때 우회항로를 설정한다. 예를 들어, NSR의 경우 육지와 인접한 남쪽 항해가능지역을 최우선 순위로 선정한다.
도 2는 본 발명에 따른 추정항로를 설정하기 위한 도면이다.
추정항로 설정 모듈은 선박의 추정항로를 설정하며, 추정항로는 해당 연/월/일의 북극해빙의 두께 및 표면적을 고려하여 도출한 최선의 항로를 의미한다. 또한, 추정항로는 원칙적으로 최적항로를 1순위로 하며, 만일 최적항로가 항해불가능 지역으로 판별되는 경우, 2순위인 우회항로를 추정항로로 선정한다.
Figure 112013120994621-pat00026
도 2는 실질적으로 추정항로가 적용된 항로로서, NSR-2구간에 대한 주요 항로(초록색 실선) 및 추정항로(주황색 실선)를 나타낸다. 또한, 도 2에서 황색원은 NSR 추정항로의 출발지점과 도착지점을 의미하고, 적색원은 NSR지역의 주요항로와 연결된 항만시설을 의미한다.
항해가능일수 판단 모듈은 북극해 지역의 항해가능일수를 판단한다. 여기서, 항해가능일수는 북극해 지역의 추정항로의 추정이 가능한 마지막 날(종료일)과 첫 번째 날(시작일)까지의 기간을 의미한다. 이때, 가장 마지막의 항해가능일수가 이듬해 1월 1일을 넘어갈 때, 항해가 불가능한 시점까지 소급하여 적용한다. 예를 들어, RCP4.5 시나리오 PC3 선박의 항해가능일이 2040년 6월 16일에 시작되어 2041년 3월 6일에 종료될 때, 총 항해가능일수는 264일이다. 미래의 환경변화를 예측하기 위하여, IPCC에서는 지난 1990년부터 2013년까지 총 5차례에 걸쳐 IPCC 기후변화 보고서를 발표하였는데, 특히, 2013년에 발표된 IPCC 5차보고서에서단위면적당 복사강제력의 차이에 따라서 RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0, RCP8.5 시나리오 등 총 4가지의 미래기후 예측자료를 생산/발표하였다. 본 발명은 GME 모델을 이용하여 계산된 2010~2099년(90년간) RCP4.5 & RCP8.5 상세 미래기후 예측자료(위경도 40km)를 사용한다. 사용변수는 해빙 두께이고, 자료의 시간간격은 일자료이다. 여기서 RCP4.5 자료는 기후변화를 방지하기 위해 온실가스 배출을 억제를 위한 인류의 노력이 뒷받침 되었을 때의 미래의 환경변화를 의미하고, RCP8.5 자료는 기후변화를 방지하기 위해 온실가스 배출 억제노력을 하지 않았을 때의 미래의 환경변화를 의미한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 북극해의 해빙 두께 또는 해빙농도와 해당 북극해를 운항하는 선박의 종류를 이용하여 항해가능지역을 판단함으로써 최적항로를 설정할 수 있는 북극항로 자동 안내 시스템을 제공할 수 있다.
다음은 본 발명에 따른 북극항로 자동 안내 방법에 대해 도면을 참조하여 설명하고자 한다. 후술될 내용 중 전술된 본 발명에 따른 북극항로 자동 안내 시스템의 설명과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 북극항로 자동 안내 방법의 순서도이다. 또한, 도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 북극항로 자동 안내 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 북극항로 자동 안내 방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 항해 조건을 설정하는 단계(S1)와 항로를 설정하는 단계(S2)를 포함한다. 또한, 추가적으로 항해가능일수를 판단하는 단계(S3)를 포함할 수 있다.
항해 조건을 설정하는 단계(S1)는 항해 조건 설정부를 통해 항해 조건을 설정하며, 이는 출발 위치를 설정하는 단계(S1-1)와, 도착 위치를 설정하는 단계(S1-2) 및 선박 유형을 설정하는 단계(S1-3)를 포함한다.
출발 위치를 설정하는 단계(S1-1)는 출발 위치 설정 모듈로 출발 위치를 설정한다. 이는 전술된 바와 같이, 지명, 주소, 위경도 등을 입력하거나 화면에 표시된 지도에 터치를 하여 설정할 수 있다.
도착 위치를 설정하는 단계(S1-2)는 도착 위치 설정 모듈로 도착 위치를 설정한다. 이 역시 전술된 출발 위치를 설정하는 단계(S1-1)에서와 같이 설정할 수 있다.
선박 유형을 설정하는 단계(S1-3)는 선박 유형 설정 모듈을 통해 항해를 하고자 하는 선박의 유형을 설정한다. 이는 Transport Canada에서 분류한 Polar Class와 항해하고자 하는 선박을 비교하여 해당되는 선박의 유형을 설정한다.
항로를 설정하는 단계(S2)는 항로 설정부가 항해 조건을 설정하는 단계(S1)에서 설정된 출발 위치와 도착 위치 및 선박 유형을 이용하여 항로를 설정한다. 이러한 항로를 설정하는 단계(S2)는 최적항로를 설정하는 단계(S2-1)와, 항해가능지역을 판별하는 단계(S2-2), 우회항로를 설정하는 단계(S2-3) 및 추정항로를 설정하는 단계(S2-4)를 포함한다.
최적항로를 설정하는 단계(S2-1)는 출발 위치를 설정하는 단계(S1-1)와 도착 위치를 설정하는 단계(S1-2)를 통해 설정된 출발 위치와 도착 위치를 연결하는 최적항로를 최적항로 설정 모듈을 통해 설정한다. 여기서, 최적항로는 최단항로를 우선적으로 설정한다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 청색은 바다(위쪽), 회색은 육지(아래쪽)라고 가정할 때, A(우측)에서 B(좌측)로 이동하는 선박의 최적경로는 A와 B를 연결하는 최단거리인 주황색 화살표이다.
항해가능지역을 판별하는 단계(S2-2)는 최적항로를 설정하는 단계(S2-1)에서 설정된 최적항로에서 항해가능지역을 판별한다. 이는 전술된 수학식 1을 통해 수행할 수 있다. 또한, 이에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이, 최적항로에서 항해가능지역과 항해불가능지역이 판별된다. 도 5에서 파란색-하늘색 영역은
Figure 112013120994621-pat00027
지수가 양수이므로 항해가능지역이며, 노란색-주황색-붉은색 영역은
Figure 112013120994621-pat00028
지수가 음수이므로 항해불가능지역을 의미한다.
우회항로를 설정하는 단계(S2-3)는 항해가능지역을 판별하는 단계(S2-2)에서 항해불가능지역으로 판별된 지역을 우회하는 항로를 우회항로 설정 모듈이 설정한다. 여기서, 우회항로는 항해불가능지역을 우회하는 가장 최단거리를 의미하며, 우회항로는 당연히 항해가능지역이 되어야 한다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 우회항로(흰색 실선)의 경우, 최적항로와 가장 인접한 격자의 항해가능지역에서 선정한다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 바다쪽이 아닌 육지와 인접한 남쪽 우회항로를 우선순위로 선정한다.
추정항로를 설정하는 단계(S2-4)는 추정항로 설정 모듈이 추정항로를 설정한다. 이는 최적항로를 설정하는 단계(S2-1)와 우회항로를 설정하는 단계(S2-3)를 통해 설정된 추정항로를 의미한다. 즉, 추정항로는 최적항로를 1순위로 하며, 최적항로가 항해불가능지역을 포함하는 경우 우회항로를 추정항로로 선정한다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 최적항로와 항해가능지역이 일치하는 경우에는 최적항로를 추정항로로 선정하지만, 최적항로가 항해불가능지역과 겹치는 경우 우회항로(도 8에서 검정색 파선)를 찾아서 추정항로를 설정한다.
도 9는 본 발명에 따른 북극항로 자동 안내 방법의 항해가능일수 판단을 설명하기 위한 도면이다.
항해가능일수를 판단하는 단계(S3)는 항해가능일수 판단 모듈이 도 9에서 제시된 바와 같이 북극해 지역의 추정항로의 추정이 가능한 일수를 판단한다. 출발지점에서 도착지점까지 해빙이나 육지로 인해 격리되지 않고 항해가능지역으로 연결되어 있다면, 출발지점의 값을 도착지점까지 전달하는 것이 가능할 것이다. 예를 들어, 출발지점의 값을 1로 지정하고, 이를 기준으로 동서남북 4면에 인접한 격자가 IN 지수가 양수인 항해가능지역 일 때, 출발지점의 값을 전달한다. 만일 출발지점의 값과 도착지점의 값이 동일하면 항해가능으로 판별하고, 출발지점의 값과 도착지점의 값이 다르면 항해불가능으로 판별한다. 도 9에서 도착 1의 값은 비록 항해가능지역이지만 주변이 항해불가능지역으로 막혀 있어 출발지점의 값이 전달되지 못한다. 하지만, 도착 2의 경우 출발지점의 값이 전달 가능하기 때문에 출발지점과 같다. 실제 알고리즘에서 출발지점은 러시아 프로비데니야(Provideniya), 도착지점은 러시아 무르만스크(Murmansk)로 지정한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 북극해의 해빙 두께 또는 해빙농도와 해당 북극해를 운항하는 선박의 종류를 이용하여 항해가능지역을 판단함으로써 최적항로를 설정할 수 있는 북극항로 자동 안내 방법을 제공할 수 있다.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 항해 조건설정부 110: 출발 위치 설정 모듈
120: 도착 위치 설정 모듈 130: 선박 유형 설정 모듈
200: 항로 설정부 210: 최적항로 설정 모듈
220: 항해가능지역 판별 모듈 230: 추정항로 설정 모듈
300: 항해가능일수 판별 모듈

Claims (12)

  1. 선박의 출발 위치와 선박의 도착 위치를 설정하는 항해 조건 설정부;와,
    상기 선박이 항해하는 북극해의 해빙면적 및 두께 변화에 따라 상기 출발 위치와 도착 위치를 연결하는 항로를 설정하는 항로 설정부;를 포함하며,
    상기 항해 조건 설정부는,
    상기 선박의 출발 위치를 설정하는 출발 위치 설정 모듈과, 상기 선박의 도착 위치를 설정하는 도착 위치 설정 모듈, 및 상기 선박 유형을 설정하는 선박 유형 설정 모듈을 포함하고,
    상기 항로 설정부는,
    상기 출발 위치와 상기 도착 위치를 연결하는 최단항로를 최적항로로 설정하는 최적항로 설정 모듈과, 상기 최적항로 설정 모듈에서 설정된 최적항로에서 항해가능지역과 항해불가능지역을 해빙의 두께 또는 해빙농도 및 상기 선박 유형으로 판단하는 항해가능지역 판별 모듈, 상기 최적항로에서 상기 항해가능지역 판별 모듈이 항해불가능지역으로 판단한 지역을 우회하는 우회항로를 설정하는 우회항로 설정 모듈, 및 상기 우회항로가 포함된 최적항로를 추정항로로 설정하는 추정항로 설정 모듈을 포함하며,
    상기 항해가능지역 판별 모듈은
    Figure 112015052828544-pat00056
    지수가 0보다 큰 양수일 경우 항해가능지역으로 정의하고
    Figure 112015052828544-pat00057
    지수가 0보다 작은 음수일 경우 항해불가능지역으로 정의하며,
    상기
    Figure 112015052828544-pat00058
    지수는,
    Figure 112015052828544-pat00059
    이고,
    상기
    Figure 112015052828544-pat00060
    은 빙하개수(Ice Numeral),
    상기
    Figure 112015052828544-pat00061
    은 해빙유형에 대한 해빙농도(Sea Ice Concentration)의 10배수,
    상기
    Figure 112015052828544-pat00062
    은 해빙유형 a/b에 대한 빙하승수(Ice Multiplier)인 것을 특징으로 하는 북극항로 자동 안내 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 선박 유형은 Polar Class를 이용하는 것을 특징으로 하는 북극항로 자동 안내 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    출발 위치의
    Figure 112015052828544-pat00036
    지수 값이 도착 위치에 전달이 가능한지 여부를 판별하는 항해가능일수 판단 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 북극항로 자동 안내 시스템.
  7. 항해 조건 설정부를 통해 선박의 출발 위치와 도착 위치를 설정하는 항해 조건을 설정하는 단계;와,
    상기 선박이 항해하는 북극해의 해빙면적 및 두께 변화에 따라 상기 출발 위치와 도착 위치를 연결하는 항로를 항로 설정부가 설정하는 단계;를 포함하며,
    상기 항해 조건 설정부를 통해 선박의 출발 위치와 도착 위치를 설정하는 항해 조건을 설정하는 단계는,
    상기 선박의 출발 위치를 출발 위치 설정 모듈로 설정하는 단계와, 상기 선박의 도착 위치를 도착 위치 설정 모듈로 설정하는 단계, 및 상기 선박의 유형을 선박 유형 설정 모듈로 설정하는 단계를 포함하고,
    상기 선박이 항해하는 북극해의 해빙면적 및 두께 변화에 따라 상기 출발 위치와 도착 위치를 연결하는 항로를 항로 설정부가 설정하는 단계는,
    상기 출발 위치와 상기 도착 위치를 연결하는 최단항로를 최적항로로 최적항로 설정 모듈이 설정하는 단계와, 상기 최적항로 설정 모듈에서 설정된 최적항로에서 항해가능지역과 항해불가능지역을 항해가능지역 판별 모듈이 해빙의 두께 또는 해빙농도 및 상기 선박 유형으로 판단하는 단계와, 상기 최적항로에서 상기 항해가능지역 판별 모듈이 항해불가능지역으로 판단한 지역을 우회하는 우회항로를 우회항로 설정 모듈이 설정하는 단계, 및 상기 우회항로가 포함된 최적항로를 추정항로로 추정항로 설정 모듈이 설정하는 단계를 포함하며,
    상기 항해가능지역 판별 모듈은
    Figure 112015052828544-pat00063
    지수가 0보다 큰 양수일 경우 항해가능지역으로 정의하고
    Figure 112015052828544-pat00064
    지수가 0보다 작은 음수일 경우 항해불가능지역으로 정의하며,
    상기
    Figure 112015052828544-pat00065
    지수는,
    Figure 112015052828544-pat00066
    이고,
    상기
    Figure 112015052828544-pat00067
    은 빙하개수(Ice Numeral),
    상기
    Figure 112015052828544-pat00068
    은 해빙유형에 대한 해빙농도(Sea Ice Concentration)의 10배수,
    상기
    Figure 112015052828544-pat00069
    은 해빙유형 a/b에 대한 빙하승수(Ice Multiplier)인 것을 특징으로 하는 북극항로 자동 안내 방법.
  8. 삭제
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 선박 유형은 Polar Class를 이용하는 것을 특징으로 하는 북극항로 자동 안내 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 추정항로의 항해가능일수를 항해가능일수 판단 모듈이 출발 위치의
    Figure 112015052828544-pat00044
    지수값을 도착 위치로 전달한 뒤, 상기 출발 위치의
    Figure 112015052828544-pat00045
    지수값과 상기 도착 위치의
    Figure 112015052828544-pat00046
    지수값을 비교하여 항해가능여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 북극항로 자동 안내 방법.
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