KR101852801B1 - 선박용 전복경보 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박용 전복경보 시스템(1000)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박의 복원성 상실에 따른 전복위험을 예측할 수 있는 선박용 전복경보 시스템(1000)에 관한 것이다.
본 발명에 따른 선박용 전복경보 시스템(1000)은, 기상청(500)을 통해 지역별 해상의 파랑 및 해상풍의 정보를 연속적으로 수집하고, 운항이 가능한 선박들을 적재중량별로 분류하여 각각에 대한 선박제원정보를 미리 저장해놓은 정보수집부(100); 상기 파랑 및 해상풍의 정보를 기반으로 미리 산출된 RAO(Response Amplitude Operator)와 운동스펙트럼, 방향분포함수를 기반으로 얻은 제1 6자유도 계측데이터 또는 관성측정센서(210)로부터 얻은 제2 6자유도 계측데이터 중 적어도 하나를 통해 주파수 영역 및 시간영역에서 선박의 6자유도 운동정보를 수집하는 운동계측부(200); 상기 정보수집부(100)에 저장된 상기 선박제원정보와 상기 운동계측부(200)에서 수집한 상기 선박의 6자유도 운동정보를 기반으로 미리 저장한 선박의 전복경보 알고리즘 및 상기 운동계측부(200)에서 수집한 상기 선박의 6자유도 운동정보를 상기 전복경보 알고리즘에 연속적으로 갱신하여 선박의 전복을 예측하는 전복예측부(300); 및 상기 전복예측부(300)에서 선박의 전복을 판단하면 사고현장출동을 위한 구조신호를 발생하는 조난신호발생부(400);를 포함한다.
이에 따라, 운항 중인 선박의 복원성을 연속적으로 분석하고, 선박의 복원성 상실에 따른 전복위험을 예측하여 위험경보를 알리고 자동으로 구조신호를 송신함으로써 해양사고 및 인명피해를 최소화할 수 있다.

Description

선박용 전복경보 시스템{SYSTEM FOR CAPSIZE WARNING OF SHIP}

본 발명은 선박용 전복경보 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박의 복원성 상실에 따른 전복위험을 예측하여 사고시 선박 내부의 사람들에게 경보를 울려 신속하게 해양사고 및 인명피해를 최소화할 수 있는 선박용 전복경보 시스템에 관한 것이다.

어선이나 여객선 또는 화물선 및 작업선 등을 통칭하여 말하는 선박은 부력을 이용하여 수상에 뜬 상태로 이동할 수 있는 운송수단을 의미한다.

선박은 수상 위에서 사람과 물자를 수송함으로써 적은 동력만으로도 많은 적재량을 가질 수 있는 장점이 있기 때문에 운송수단으로써 많이 선호되고 있다.

일반적으로 선박의 운동은 선박에 고정된 직교좌표계(Cartesian coordinate system)에 대한 병진운동과 회전운동으로 정의된다.

직교좌표계에 대한 병진운동을 각각 전후동요(Surge), 좌우동요(Sway), 상하동요(Heave)라 하며 각 좌표축에 대한 회전운동을 횡동요(Roll), 종동요(Pitch), 선수동요(Yaw)라 하는데, 이러한 선박의 운동요소들을 통틀어서 6자유도 운동이라 정의한다.

또한, 선박의 6자유도 운동에 의해 임의 위치에 있는 사람이나 계기, 화물 등에는 가속도가 작용하게 되며 가속도의 수준에 따라 승객의 안락감, 선원의 작업능력, 계기의 작동상태, 화물의 안전이 영향을 받게되기고 하고, 선박이 파도를 타고 6자유도 운동을 하면서 노출된 부분이 입수되면서 파면과 만나 충격력이 작용하기도 한다.

이러한 선박의 운동에 있어서 외란요소들이 많아 선박의 안정화에 있어서 많은 어려움이 있는데, 특히 해양사고의 원인은 침몰, 전복, 충돌, 엔진고장등 다양하나 이러단 다양한 원인에 의해 선박외판의 손상등으로 선박이 안정성을 잃게 되어 침몰하게 되며 인명사고로 이어지게 되므로 선박이 안정성을 잃기 전에 선박상태를 운항자나 선원에게 알려주고 경고해줄 수 있는 시스템의 개발이 시급하다.

또한, 종래의 선박안정관련 기술들은 과도한 적재중량에 대한 대비를 대수롭지 않게 취급하다가 항해를 하는 도중 파랑에 대한 주의보가 발령되었는데고 무리하게 운항을 하여 파도나 바람 등 해양환경에 의해 복원력이 상실되어 전복을 대비하지 못하는 사고가 많이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 파도나 바람 등에 의해 발생하는 선박의 횡경사를 예측하여 선박을 복원하는 조치가 종래기술들을 볼 때 제대로 이루어지지 않고 있어 전복의 위험이 있을 때 선주나 승객에게 알려주는 시스템이 있지 않은 문제점도 있다.

KR 10-2012-0096820 A (2012.08.31) KR 10-2014-0020970 A (2014.02.19) KR 20-0445829 Y1 (2009.08.26)

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해서 안출된 것으로, 운항 중인 선박의 복원성을 연속적으로 분석하고, 선박의 복원성 상실에 따른 전복위험을 예측하여 위험경보를 알리고 자동으로 구조신호를 송신함으로써 해양사고 및 인명피해를 최소화 할 수 있는 선박용 전복경보 시스템을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.

또한, 본 발명은 선박의 복원성이 완전히 상실하여 선박이 전복되어 침수가 되었을 때 외부에서 작동되는 레이더 또는 해양관제센터에서 전복된 위치를 확인할 수 있는 선박용 전복경보 시스템을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 선박용 전복경보 시스템은, 기상청을 통해 지역별 해상의 파랑 및 해상풍의 정보를 연속적으로 수집하고, 운항이 가능한 선박들을 적재중량별로 분류하여 각각에 대한 선박제원정보를 미리 저장해놓은 정보수집부; 상기 파랑 및 해상풍의 정보를 기반으로 미리 산출된 RAO(Response Amplitude Operator)와 운동스펙트럼, 방향분포함수를 기반으로 얻은 제1 6자유도 계측데이터 또는 관성측정센서로부터 얻은 제2 6자유도 계측데이터 중 적어도 하나를 통해 주파수 영역 및 시간영역에서 선박의 6자유도 운동정보를 수집하는 운동계측부; 상기 정보수집부에 저장된 상기 선박제원정보와 상기 운동계측부에서 수집한 상기 선박의 6자유도 운동정보를 기반으로 미리 저장한 선박의 전복경보 알고리즘 및 상기 운동계측부에서 수집한 상기 선박의 6자유도 운동정보를 상기 전복경보 알고리즘에 연속적으로 갱신하여 선박의 전복을 예측하는 전복예측부; 및 상기 전복예측부에서 선박의 전복을 판단하면 사고현장출동을 위한 구조신호를 발생하는 조난신호발생부;를 포함하며, 상기 전복예측부가 상기 정보수집부에서 얻은 상기 선박제원정보와 상기 운동계측부에서 획득한 상기 선박의 6자유도 운동정보를 순차적 수치해석기법으로 연산하여 산출된 복원력 계수를 기반으로 복원성 곡선(GZ curve), 선박의 기준각도, 샘플링 기준시간, 선박의 침수 및 사경 기준각도, 빈도판단계수, 전복위험지수를 산출한 후 다수의 모드로 분산처리과정을 가지는 전복경보 알고리즘을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 선박용 전복경보 시스템은, 선박의 운행시작시점부터 전복사고 직전까지의 선박의 운동, 위치이동정보, 항해기상정보를 상시로 기록하는 항해기록부를 더 포함하며, 상기 정보수집부는 선박 내부에 설치되며 기상청 서버와 연결되는 외장형 서버, 인터넷 공유망을 이용하는 클라우드 서버 중에서 적어도 하나를 통해 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 선박용 전복경보 시스템은, 상기 운동계측부는 선박의 위치정보를 계측하는 GPS 모듈을 더 포함하며, 상기 선박의 위치정보를 상기 정보수집부 및 해상관제센터 서버에 연속적으로 송신하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 선박용 전복경보 시스템은, 상기 운동계측부가 상기 정보수집부로부터 획득한 파고, 파주기, 파향, 스펙트럼을 포함하는 파랑의 비선형계(Nonlinear System) 신호성분을 3차원 라플라스 방정식으로 계산하여 자유표면 경계조건을 산출한 후 선형화를 하여 상기 비선형계 신호성분을 선형계(Linear System) 신호성분으로 전환하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 선박용 전복경보 시스템은, 상기 운동계측부가 상기 자유표면 경계조건을 선형화하기 위해 오일러 방법(Euler’s method)으로 계산하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

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상기 과제의 해결 수단에 의해 본 발명의 기술적 사상에 따른 선박용 전복경보 시스템에 의하면, 선박의 전복위험을 예측하여 위험경보를 알려줌으로써 신속하게 해양사고 및 인명피해를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 기술적 사상에 따른 선박용 전복경보 시스템은, 선박의 복원성이 완전하게 상실하여 선박이 해양속으로 침수가 되어도 X-band 레이더 또는 해양관제센터에서 감지할 수 있는 구조신호를 자동으로 송출하여 재빠른 인명구조 활동과 선박의 전복위치를 파악할 수 있는 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 전복경보 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 3는 본 발명에 기술된 선박제원정보의 실제 적용사례를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전복예측부의 전복경보 알고리즘이 구현되는 단계를 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 5은 본 발명의 6자유도 운동을 좌표계로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 운동계측부의 비선형계 정보가 선형계 정보로 전환되는 단계를 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명에 기술된 선박의 복원성 곡선의 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 RAO가 실제 적용되는 사례를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전복예측부의 전복경보 알고리즘이 분산서리되는 단계를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 관성측정센서 기준 좌표가 설정되는 실제 적용사례를 나타낸 도면이다.

이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 선박용 전복경보 시스템(1000)을 나타낸 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 기상청(500)을 통해 지역별 해상의 파랑 및 해상풍의 정보를 연속적으로 수집하고, 운항이 가능한 선박들을 적재중량별로 분류하여 각각에 대한 선박제원정보를 미리 저장해놓은 정보수집부(100)와, 파랑 및 해상풍의 정보를 기반으로 미리 산출된 RAO(Response Amplitude Operator)와 운동스펙트럼, 방향분포함수를 기반으로 얻은 제1 6자유도 계측데이터 또는 관성측정센서(210)로부터 얻은 제2 6자유도 계측데이터 중 적어도 하나를 통해 주파수 영역 및 시간영역에서 선박의 6자유도 운동정보를 수집하는 운동계측부(200)와, 정보수집부(100)에 저장된 선박제원정보와 운동계측부(200)에서 수집한 선박의 6자유도 운동정보를 기반으로 미리 저장한 선박의 전복경보 알고리즘 및 운동계측부(200)에서 수집한 선박의 6자유도 운동정보를 전복경보 알고리즘에 연속적으로 갱신하여 선박의 전복을 예측하는 전복예측부(300)와, 전복예측부(300)에서 선박의 전복을 판단하면 사고현장출동을 위한 구조신호를 발생하는 조난신호발생부(400)를 포함하여 구성된다.

도 3은 본 발명에 기술된 선박제원정보의 실제 적용사례를 나타낸 도면이다.

먼저, 정보수집부(100)는 기상청(500) 서버로부터 선박이 운항할 지역별 해상의 파랑 및 해상풍의 정보를 연속적으로 수집하고, 운항이 가능한 선박들을 적재중량별로 분류하여 각각의 적재중량별에 대한 선박제원정보를 미리 저장한다.

도 3을 참조하면, 선박제원정보는 적재중량별에 대한 선박의 너비, 길이, 깊이를 통칭하는 제원정보를 의미한다.

또한, 선박의 적재중량은 톤(t)을 기본단위로 지정하며 1톤당 1000kg(킬로그램)으로 환산되는 단위를 사용하고, 선박을 물에 띄웠을 때 밀어내는 물의 양을 톤수로 환산한 중량톤을 기준으로 하여 선박의 실제 운송시 측정되는 최대중량인 만재배수톤수(Full load Tonnage)로 분류한다.

파랑은 파도 또는 해상파라고도 하며, 바람에 의한 유체의 표면교란으로써 나타나는 해수표면에만 한정된 해수의 운동을 의미한다.

또한, 파랑은 해수면 운동의 상대적 에너지가 집중되어 있어 해안 항만공학에 있어서 중요한 의미를 가지기 때문에 본 발명에 있어서 선박의 운동모델을 해석하는데 필수적인 요소가 된다.

그리고, 정보수집부(100)는 기상청(500) 서버와 연결되는 외장형 서버와 인터넷 공유망을 이용해 정보를 저장하는 클라우드 서버 중에서 적어도 하나를 통해 구성되며, 외장형 서버는 선박의 내측에 설치가 되는 것을 특징으로 한다.

다음으로, 운동계측부(200)는 정보수집부(100)에서 획득한 파랑 및 해상풍의 정보를 이용해 RAO와 운동스펙트럼, 방향분포함수 미리 산출하고 이를 통해 제1 6자유도 계측데이터를 획득한다.

또한, 운동계측부(200)는 관성측정센서(210)로부터 획득한 제2 6자유도 계측데이터를 획득하며, 제1 6자유도 계측데이터와 제2 6자유도 계측데이터 중 적어도 하나를 통해 주파수영역 및 시간영역에서 선박의 6자유도 운동정보를 수집한다.

관성측정센서(210)는 IMU(Inertial Measurement Unit)라고도 하며 이동물체의 속도와 방향, 중력, 가속도를 측정하는 장치를 뜻하고, 3축 가속도계와 3축 각속도가 내장되어 있어 진행방향, 횡방향, 높이방향의 가속도와 Roll, Pitch, Yaw 성분의 각속도 측정이 가능하며 관성측정센서(210)로 얻어지는 가속도와 각속도를 적분하여 선박의 속도와 자세각을 산출하여 이를 기반으로 6자유도 운동정보의 계측이 가능하다.

RAO는 unit amplitude wave에 대한 응답을 나타낸 것으로, 보다 상세하게는 파고가 해상 부유체에 도달했을 때 6자유도 운동 각각의 응답을 주파수 영역 또는 시간영역으로 표현한 결과이다.

여기에서, 일반적으로 6자유도 운동은 파도에 의한 선체운동을 기술하는 가장 보편적인 해석방법이다.

도 5은 본 발명의 6자유도 운동을 좌표계로 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 6자유도 운동은 직교좌표계(Cartesian coordinate system)에 대한 병진운동과 회전운동으로 분류가 되며, 직교좌표계에 대한 병진운동을 각각 전후동요(Surge), 좌우동요(Sway), 상하동요(Heave)라 하며 각 좌표축에 대한 회전운동을 횡동요(Roll), 종동요(Pitch), 선수동요(Yaw)라 하는데, 이러한 선박의 운동요소들을 통틀어서 6자유도 운동이라 한다.

또한, 운동계측부(200)는 운항중인 선박의 위치정보를 상시적으로 계측하는 GPS 모듈을 더 포함하며, 선박의 위치정보를 정보수집부(100)와 해상관제센터(600) 서버에 연속적으로 송신하여 선박의 위치를 지상에서 실시간으로 파악하고 해양사고감시를 할 수 있는 특징이 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전복예측부(300)의 전복경보 알고리즘이 구현되는 단계를 순차적으로 나타낸 도면이다.

다음으로, 도 4를 참조하면, 전복예측부(300)는 정보수집부(100)에서 획득한 선박제원정보와 운동계측부(200)에서 획득한 선박의 6자유도 운동정보를 기반으로 미리 생성한 선박의 전복경보 알고리즘을 통해 선박의 전복을 예측하는 것이 가능하다.

또한, 전복예측부(300)는 선박이 운항중일때 상시적으로 수집되는 6자유도 운동정보를 전복경보 알고리즘에 연속적으로 갱신하여 전복예측 정확도를 향상시킬 수 있다.

다음으로, 조난신호발생부(400)는 전복예측부(300)에서 전복경보 알고리즘의 연산을 통해 운항중인 선박이 복원성을 상실하여 전복이 된다고 판단하면 사고현장출동을 위한 구조신호를 보내고, 선박 내에 승선하고 있는 사람들이 신속하게 대피할 수 있게 위험경보를 알릴 수 있다.

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도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 전복경보 시스템(1000)은, 선박의 운행시작시점부터 전복사고 직전까지의 항해정보를 모두 기록하는 항해기록부(700)를 더 포함한다.

보다 상세하게는, 선박이 출발을 시작한 시점부터 운동계측부(200)가 측정한 6자유도 운동정보를 운항이 종료될때 까지 상시적으로 기록한다. 또한, 선박이 이동한 경로를 포함하는 위치이동정보와 운항한 해역의 기상정보, 사고정보, 다른 선박의 이동경로를 포함하는 항해정보를 운항이 종료될때 까지 기록한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 운동계측부(200)의 비선형계 신호성분이 선형계 신호성분으로 전환되는 단계를 나타낸 블록도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 선박용 전복경보 시스템(1000)은, 운동계측부(200)가 정보수집부(100)로부터 파고(z), 파주기(t), 파향(x, y), 스펙트럼을 포함한 비선형계 신호성분으로 구성된 파랑의 정보를 획득하고 정확한 선박의 전복예측을 위해 비선형 성분을 3차원 직교좌표계에 대한 라플라스 방정식을 이용해 방정식의 해를 연산하여 선형화를 하기 위한 자유표면 경계조건을 산출하며 라플라스 방정식과 자유표면 경계조건은 각각 다음 수학식 1와 수학식 2, 수학식 3로 포함된다.

a식은 파랑 성분의 출력함수이며, b식은 파랑 성분의 출력함수를 라플라스 방정식으로 연산하기 위한 연산식이다.

또한,

에(where)

는 선박 운동에 있어서 선형적으로 해석하기 위해 유체영역을 포텐셜 유동으로 가정한 속도포텐셜 성분이다.

는 선박의 전진방향에 대한 벡터성분,

은 선박의 전진방향 벡터성분에 대한 법선벡터이다.

는 시간과 공간에 대한 변수변위이다. 속도포텐셜은 유체의 속도를 v라 할때 소용돌이 없는 흐름에서는 회전성분이 0이 되므로 v가 그래디언트 연산이 가능한 함수가 존재하기 때문에 이와 같은

를 속도포센셜이라 한다.

이후, 수학식 2, 수학식 3, 수학식 4의 방법으로 수치해석 연산과정을 통해 산출한 자유표면 경계조건과 오일러 방법을 통한 연산과정을 거쳐 파랑의 비선형 성분을 선형화하여 외란의 입력으로 인한 불규칙파의 특성을 규칙파의 특성과 동일하게 해석하여 정확한 선박의 전복예측이 가능한 특징이 있다. 오일러 방법은 양함수를 적용하는 오일러 방법과 음함수를 적용하는 오일러 방법이 사용되며 각각 수학식 4, 수학식 5에 의해 연산될 수 있다.

및(and)

은 수치해를 구하기 위한 원출력함수 이고,

은 각 입력값에 대한 원출력함수의 출력값, h는 수치해석연산을 하기 위한 기준오차값이다.

는 2계 미분방정식에 의한 오차보정값이다.

도 7은 본 발명에 기술된 선박의 복원성 곡선의 예를 도시한 도면이다.

도 8은 본 발명의 RAO가 실제 적용되는 사례를 나타낸 도면이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전복예측부(300)의 전복경보 알고리즘이 분산처리되는 단계를 나타낸 도면이다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 전복경보 시스템(1000)의 전복예측부(300)는 정보수집부(100)에서 얻은 선박제원정보와 운동계측부(200)에서 연속적으로 획득한 선박의 6자유도 운동정보를 순차적 수치해석법으로 연산하여 산출된 복원력 계수를 기반으로 복원성 곡선(GZ curve), 선박의 기준각도, 샘플링 기준시간, 선박의 침수 및 사경 기준각도, 빈도판단계수, 전복위험지수를 산출한 후 다수의 모드(아래의 도 9 참조)로 분산처리과정을 가지는 전복경보 알고리즘을 형성하여 선박의 전복예측을 정확하게 하는 것이 가능하다.

도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 전복경보 시스템(1000)의 전복경보 알고리즘을 상세하게 설명하면, 전복경보 알고리즘은 4가지 모드의 알고리즘을 포함하며, 각기 다른 기능을 담당하여 발생가능한 모든 상황에 대비할 수 있다. D1의 경우 타공에 의한 사경, 지속적인 그물을 이용한 조업과 같은 위험한 상황, 그린워터와 같은 소각도의 지속적인 경사 발생시 경보 모드가 작동한다. D2의 경우 GZ-Curve기반 1단계 경보 모드이며, 해당 모드에 적용되는 운동이 1회 발생되었을시 작동하지 않으며, 확률적인 빈도를 계산하여 일정 빈도 이상 발생시 경보 모드가 작동한다. D3의 경우 GZ-Curve기반 2단계 경보 모드이며, 1단계보다 각도는 더 크고, 1단계보다 조금 작은 빈도에서 발생하는 경보 모드이다. D4의 경우 GZ-Curve기준, 복원력을 상실 가능한 최대 각도일 경우 발생하는 경보 모드이며, 단 1회의 상황에 대해서 즉각 경보가 발생한다. 특히 D4 모드의 경우, 해당시스템이 조난신호 자동발신장치(EPIRB)와 인터페이이스 되어 있는 경우 조난신호를 발생시켜, 신속한 현장 출동과 구조활동에 사용될 수 있도록 구성한다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1000 : 선박용 전복경보 시스템
100 : 정보수집부
200 : 운동계측부
210 : 관성측정센서
300 : 전복예측부
400 : 조난신호발생부
500 : 기상청
600 : 해상관제센터
700 : 항해기록부

Claims (7)

1. 기상청(500)을 통해 지역별 해상의 파랑 및 해상풍의 정보를 연속적으로 수집하고, 운항이 가능한 선박들을 적재중량별로 분류하여 각각에 대한 선박제원정보를 미리 저장해놓은 정보수집부(100);
   상기 파랑 및 해상풍의 정보를 기반으로 미리 산출된 RAO(Response Amplitude Operator)와 운동스펙트럼 또는 방향분포함수를 기반으로 얻은 제1 6자유도 계측데이터 또는 관성측정센서(210)로부터 얻은 제2 6자유도 계측데이터 중 적어도 하나를 통해 주파수 영역 및 시간영역에서 선박의 6자유도 운동정보를 수집하는 운동계측부(200);
   상기 정보수집부(100)에 저장된 상기 선박제원정보와 상기 운동계측부(200)에서 수집한 상기 선박의 6자유도 운동정보를 기반으로 미리 저장한 선박의 전복경보 알고리즘 및 상기 운동계측부(200)에서 수집한 상기 선박의 6자유도 운동정보를 상기 전복경보 알고리즘에 연속적으로 갱신하여 선박의 전복을 예측하는 전복예측부(300); 및
   상기 전복예측부(300)에서 선박의 전복을 판단하면 사고현장출동을 위한 구조신호를 발생하는 조난신호발생부(400);
   를 포함하며,
   상기 전복예측부(300)는, 상기 정보수집부(100)에서 얻은 상기 선박제원정보와 상기 운동계측부(200)에서 획득한 상기 선박의 6자유도 운동정보를 순차적 수치해석기법으로 연산하여 산출된 복원력 계수를 기반으로 복원성 곡선(GZ curve), 선박의 기준각도, 샘플링 기준시간, 선박의 침수 및 사경 기준각도, 빈도판단계수 및 전복위험지수를 산출한 후 다수의 모드로 분산처리과정을 가지는 전복경보 알고리즘을 형성하는 것을 특징으로 하는 선박용 전복경보 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   선박의 운행시작시점부터 전복사고 직전까지의 선박의 운동, 위치이동정보, 항해기상정보를 상시로 기록하는 항해기록부(700)를 더 포함하며,
   상기 정보수집부(100)는,
   선박 내부에 설치되며 기상청(500) 서버와 연결되는 외장형 서버, 인터넷 공유망을 이용하는 클라우드 서버 중에서 적어도 하나를 통해 구성되는 것을 특징으로 하는 선박용 전복경보 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 운동계측부(200)는,
   선박의 위치정보를 계측하는 GPS 모듈을 더 포함하며, 상기 선박의 위치정보를 상기 정보수집부(100) 및 해상관제센터(600) 서버에 연속적으로 송신하는 것을 특징으로 하는 선박용 전복경보 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 운동계측부(200)는,
   상기 정보수집부(100)로부터 획득한 파고, 파주기, 파향 및 스펙트럼을 포함하는 파랑의 비선형계(Nonlinear System) 신호성분을 3차원 라플라스 방정식으로 계산하여 자유표면 경계조건을 산출한 후 선형화를 하여 상기 비선형계 신호성분을 선형계(Linear System) 신호성분으로 전환하는 것을 특징으로 하는 선박용 전복경보 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 운동계측부(200)는,
   상기 자유표면 경계조건을 선형화하기 위해 오일러 방법(Euler’s method)으로 계산하는 것을 특징으로 하는 선박용 전복경보 시스템.
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