KR102488253B1 - 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법 - Google Patents

선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법 Download PDF

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Abstract

선박의 침몰안전성 요소를 측정하고, 침몰안전성 요소 측정 결과를 이용하여 선박 침몰안전성 지수를 결정하며, 침몰안전성을 구성하는 3가지 요소인 파고지수, 운동성지수 및 복원성지수를 이용해 IMO 복원성 규정을 판별하여 선박이 국제규정에 부합한 복원성을 확보한 상태인지 정량적으로 평가함으로써 선장 및 항해사가 항해 중인 선박의 침몰안전성능을 쉽고 정확하게 파악하도록 지원하며, 침몰안전성을 이용하여 선박의 복원성, 항해중인 바다의 파랑의 높이 및 선박 운동 상태에 따라 선박의 안전 확보를 위한 최적의 대처 방법을 제공하고, 침몰안전성을 판별하여 항해 중인 선박의 침몰가능성 및 위험도를 제공하도록, 본 발명은 선박의 횡요주기에 의해 계측된 선박횡요주기정보와, 파도의 움직임에 의해 계측된 파고정보 및 운동성정보를 포함하는 침몰안전성 요소를 복수개의 계측센서를 포함하는 침몰안전성 요소 계측부를 통해 수집 및 획득하는 제1단계; 상기 침몰안전성 요소 계측부를 통해 수집 및 획득된 상기 선박횡요주기정보를 복원성 파라미터 연산부가 추출하여 선박의 기설정된 기울기각도에서의 횡경사각 및 복원성이 최대일때의 경사각을 포함하는 복수개의 복원성 파라미터를 산출하고 데이터저장부에 저장하는 제2단계; 상기 복원성 파라미터 연산부를 통해 산출된 각 상기 복원성 파라미터를 복원성 파라미터 지수 연산부가 추출하여 복수개의 복원성 파라미터 지수를 산출하고 상기 데이터저장부에 저장하는 제3단계; 상기 복원성 파라미터 지수 연산부를 통해 연산된 각 상기 복원성 파라미터 지수를 복원성 지수 연산부가 추출 및 통합하여 하나의 통합된 복원성 지수를 산출하고 상기 데이터저장부에 저장하는 제4단계; 상기 파고정보 및 상기 운동성정보를 파고 지수 연산부 및 운동성 지수 연산부가 각각 추출하여 파고 지수 및 운동성 지수를 산출하고 데이터저장부에 저장하는 제5단계; 및 상기 복원성 지수 연산부를 통해 연산된 복원성 지수와, 상기 파고 지수 연산부를 통해 연산된 상기 파고 지수와, 상기 운동성 지수 연산부를 통해 연산된 상기 운동성 지수를 침몰안전성 연산부가 통합하여 하나의 통합된 침몰안전성 지수를 산출하고 상기 데이터저장부에 저장하며 출력부를 통해 출력하는 제6단계를 포함하는 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법을 제공한다.

Description

선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법{method for capsizing safety factor estimation and capsizing safety determination of ship}
본 발명은 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박의 침몰안전성 요소를 측정하고, 침몰안전성 요소 측정 결과를 이용하여 선박 침몰안전성 지수를 결정하며, 침몰안전성을 구성하는 3가지 요소인 파고지수, 운동성지수 및 복원성지수를 이용해 IMO 복원성 규정을 판별하여 선박이 국제규정에 부합한 복원성을 확보한 상태인지 정량적으로 평가함으로써 선장 및 항해사가 항해 중인 선박의 침몰안전성능을 쉽고 정확하게 파악하도록 지원하며, 침몰안전성을 이용하여 선박의 복원성, 항해중인 바다의 파랑의 높이 및 선박 운동 상태에 따라 선박의 안전 확보를 위한 최적의 대처 방법을 제공하고, 침몰안전성을 판별하여 항해 중인 선박의 침몰가능성 및 위험도를 제공하는 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법에 관한 것이다.
일반적으로 선박은 물에 떠서 물 위를 이동할 수 있는 교통수단으로써 운행시 탑승한 승객이나 적재된 화물을 안전하게 보호해야 할 의무가 있으며, 파도에 의해서 병진운동과 회전운동을 하는데, 병진운동으로는 전후동요(Surge), 좌우동요(Sway), 상하동요(Heave)가 있으며, 회전운동으로는 횡동요(Roll), 종동요(Pitch), 선수동요(Yaw)가 있다.
이러한 선박의 운동 중에서 횡동요인 롤링 현상은 파도 뿐만 아니라 기상상태의 악화나 해일 등의 상황이 발생하면 극심하게 되는데, 이로 인해 승객이나 선원의 멀미를 초래할 뿐만 아니라 적재된 화물을 무너뜨리기도 하며, 심지어는 선박을 전복시켜서 침몰시킴으로써, 귀중한 승객과 선원의 생명은 물론 선박과 화물의 망실로 인한 막대한 재산상 손실을 초래하기도 한다.
이때 복원성을 잃은 선박은 다른 사고에 비해 인명, 재산상의 피해 정도가 매우 크기 때문에 보다 적절하면서 신속하게 대응할 필요성이 있으며, 이러한 선박의 복원성을 계산하기 위해서는 선박의 무게 중심을 계산하는 것이 필수적이다.
이러한 선박의 무게 중심을 계산하기 위해서는 선박에 구비된 각종 탱크의 레벨을 실시간으로 측정하여 정보를 얻는 것은 가능하지만, 적재되는 화물의 경우에는 화물의 중량과 위치를 정확하게 파악하지 못해 선박의 무게중심을 구하기 어려운 문제점이 있었다.
한편, 국제해사기구 IMO(International Maritime Organization)에서는 1985년 Resolution A.562 협약에서 복원성에 대한 규정을 마련하였으며, 1993년과 2008년에 Resolution A.749(18)과 Resolution MSC.267(85)(이하 2008 IS CODE)을 통해 관련 규정을 개정하였다(IMO, 1985; 1993; 2008). 국내에서는 2008 IS CODE을 토대로 고시(선박복원성기준)를 제정하여 국내 선박이 IMO 규정을 준수하도록 하고 있다.
여기서, 상선, 컨테이너선 등의 선박은 로딩컴퓨터를 통해 선박의 복원성을 확인하며, 선박이 IMO 복원성 규정을 만족하는 안전한 복원성을 확보하였는지 검토한다. 하지만, 로딩컴퓨터는 선박이 규정의 만족 여부만을 설명할 뿐 만족도 또는 불만족도를 설명하는 것은 불가능하다.
또한, 소형 선박의 경우 선박의 복원성을 검토가능한 기술이 부재하여, 선박 침몰안전성 요소 측정 및 복원성 판별이 매우 어려운 실정이다.
한국 등록특허 제10-2027330호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 선박의 침몰안전성 요소를 측정하고, 침몰안전성 요소 측정 결과를 이용하여 선박 침몰안전성 지수를 결정하며, 침몰안전성을 구성하는 3가지 요소인 파고지수, 운동성지수 및 복원성지수를 이용해 IMO 복원성 규정을 판별하여 선박이 국제규정에 부합한 복원성을 확보한 상태인지 정량적으로 평가함으로써 선장 및 항해사가 항해 중인 선박의 침몰안전성능을 쉽고 정확하게 파악하도록 지원하며, 침몰안전성을 이용하여 선박의 복원성, 항해중인 바다의 파랑의 높이 및 선박 운동 상태에 따라 선박의 안전 확보를 위한 최적의 대처 방법을 제공하고, 침몰안전성을 판별하여 항해 중인 선박의 침몰가능성 및 위험도를 제공하는 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법을 제공하는 것을 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 선박의 횡요주기에 의해 계측된 선박횡요주기정보와, 파도의 움직임에 의해 계측된 파고정보 및 운동성정보를 포함하는 침몰안전성 요소를 복수개의 계측센서를 포함하는 침몰안전성 요소 계측부를 통해 수집 및 획득하는 제1단계; 상기 침몰안전성 요소 계측부를 통해 수집 및 획득된 상기 선박횡요주기정보를 복원성 파라미터 연산부가 추출하여 선박의 기설정된 기울기각도에서의 횡경사각 및 복원성이 최대일때의 경사각을 포함하는 복수개의 복원성 파라미터를 산출하고 데이터저장부에 저장하는 제2단계; 상기 복원성 파라미터 연산부를 통해 산출된 각 상기 복원성 파라미터를 복원성 파라미터 지수 연산부가 추출하여 복수개의 복원성 파라미터 지수를 산출하고 상기 데이터저장부에 저장하는 제3단계; 상기 복원성 파라미터 지수 연산부를 통해 연산된 각 상기 복원성 파라미터 지수를 복원성 지수 연산부가 추출 및 통합하여 하나의 통합된 복원성 지수를 산출하고 상기 데이터저장부에 저장하는 제4단계; 상기 파고정보 및 상기 운동성정보를 파고 지수 연산부 및 운동성 지수 연산부가 각각 추출하여 파고 지수 및 운동성 지수를 산출하고 데이터저장부에 저장하는 제5단계; 및 상기 복원성 지수 연산부를 통해 연산된 복원성 지수와, 상기 파고 지수 연산부를 통해 연산된 상기 파고 지수와, 상기 운동성 지수 연산부를 통해 연산된 상기 운동성 지수를 침몰안전성 연산부가 통합하여 하나의 통합된 침몰안전성 지수를 산출하고 상기 데이터저장부에 저장하며 출력부를 통해 출력하는 제6단계를 포함하되, 상기 제6단계에서, 상기 침몰안전성 지수는 상기 복원성 지수, 상기 파고 지수, 상기 운동성 지수를 하나의 수치값으로서 통합하여
Figure 112022074683736-pat00038

을 통해 상기 복원성 지수, 상기 파고 지수, 상기 운동성 지수의 최소값으로 최종 산출되되, 여기서, Indexcapsizing는 상기 침몰안전성 지수를 의미하며, SI는 상기 복원성 지수, WI는 상기 파고 지수, MI는 상기 운동성 지수를 의미하고, 상기 제4단계에서, 상기 복원성 지수는
Figure 112022074683736-pat00039

을 통해 복수개의 상기 복원성 파라미터 지수를 하나의 수치값으로서 통합하여 산출되되, SI는 복원성 지수를 의미하고, SIai는 i값에 따른 복원성 파라미터 지수를 의미하며, n은 복원성 파라미터의 개수를 의미하며, 상기 제5단계에서, 상기 파고 지수는
Figure 112022074683736-pat00040

을 통해 산출되되, WI는 상기 파고 지수를 의미하며, B는 선박의 선폭(m)을 의미하며, WAVEcurrent는 선박이 운항중인 해상의 현재 파고(m)를 의미하며, RangeGZ는 GZ곡선 상에서 GZ값이 0 이상으로 나타나는 각도의 크기(deg)를 의미하며, GZmax는 GZ의 최대값을 의미하고, 상기 제5단계에서, 상기 운동성 지수는
Figure 112022074683736-pat00041

을 통해 산출되되, MI는 상기 운동성 지수를 의미하며, Anglecurrent는 해상에서 운항 중인 선박이 외란에 의해 발생하는 횡요각(deg)을 의미하며, Angledeck edge는 선박의 현단몰입각(deg)을 의미하고, 상기 제3단계에서, 상기 복원성 파라미터 지수는
Figure 112022074683736-pat00042

Figure 112022074683736-pat00043

Figure 112022074683736-pat00044

Figure 112022074683736-pat00045

Figure 112022074683736-pat00046

Figure 112022074683736-pat00047

Figure 112022074683736-pat00048

Figure 112022074683736-pat00049

Figure 112022074683736-pat00050

Figure 112022074683736-pat00051

을 통해 산출되되, SIai는 i값에 따른 복원성 파라미터 지수를 의미하며, ai는 i값에 따른 선박의 복원성 파라미터를 의미하고, ai-IMO는 기설정된 복원성 파라미터의 기준값을 의미하며, ai-SafetyLimit는 선박이 복원성 규정을 최소로 만족하는 상황에서의 복원성 파라미터를 의미하고, ai-FullLoading은 선박의 만재출항상태에서의 복원성 파라미터를 의미하며, 상기 제6단계는, 상기 침몰안전성 지수 연산부를 통해 산출된 상기 침몰안전성 지수의 수치값을 기설정된 복수개의 기준값과 비교하는 선박 침몰안전성 평가모듈을 통해 상기 기준값과 비교하는 단계를 포함하되, 상기 선박 침몰안전성 평가모듈은 상기 침몰안전성 지수가 0.5 미만인 경우 상기 출력부에 선박 침몰안전성능을 매우 위험으로 출력하고, 상기 침몰안전성 지수가 0.5 이상 1.0 미만인 경우 선박 침몰안전성능을 위험으로 출력하며, 상기 침몰안전성 지수가 1.0 이상 1.2 미만인 경우 선박 침몰안전성능을 최소 안전으로 출력하고, 상기 침몰안전성 지수가 1.2이상 2.0미만인 경우 선박 침몰안전성능을 안전으로 출력하며, 상기 침몰안전성 지수가 2.0이상인 경우 선박 침몰안전성능을 매우 안전으로 출력함을 특징으로 하는 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법을 제공한다.
상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 침몰안전성 요소 계측부를 통해 수집 및 획득된 침몰안전성 요소를 기반으로 복원성 파라미터 및 복원성 파라미터 지수를 순차적으로 산출하면 하나의 통합된 복원성 지수가 산출되고, 복원성 지수, 파고 지수 및 운동성 지수의 최소값이 침몰안전성 지수로 최종 산출됨에 따라 단순한 선박의 복원성능 뿐만 아니라, 바다의 파랑 높이, 선체의 동요 상황을 종합적으로 고려하여, 선장 및 항해사가 항해 중인 선박의 침몰안전성을 신속 정확하게 확인 가능하므로 사용편의성 및 운항안전성이 개선될 수 있다.
둘째, 바람, 여객 횡이동 및 선박 선회에 따른 경사각에 대한 복원성 파라미터가 설정됨과 더불어, 선박 복원성 규정 최소 만족 상황 및 선박 만재출항상태에서의 복원성 파라미터를 포함하는 복원성 파라미터 지수가 복합적으로 반영되므로 최종 산출되는 복원성 지수에 대한 정밀도 및 신뢰도가 현저히 개선될 수 있다.
셋째, 선박 침몰안전성 평가모듈이 산출된 침몰안전성 지수의 수치값을 기설정된 복수개의 기준값과 비교하여 평가된 선박 침몰안전성능을 매우 위험, 위험, 최소 안전, 안전 및 매우 안전의 복수개의 단계별로 출력하여 선장 및 항해사가 항해 중인 선박 침몰안전성능별로 최적의 대응을 강구할 수 있어 운항안전성이 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법을 나타낸 흐름도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 시스템을 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 시스템에서 침몰안전성 요소 계측부를 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 시스템에서 복원성 파라미터를 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 시스템에서 선박의 복원성을 설명하기 위한 예시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 시스템에서 선박의 복원성 곡선을 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 시스템에서 선박의 침몰안전성 요소를 나타낸 그래프.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 시스템에서 복원성 지수를 산출하는 과정을 나타낸 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 시스템을 나타낸 블록도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 시스템에서 침몰안전성 요소 계측부를 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 시스템에서 복원성 파라미터를 나타낸 예시도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 시스템에서 선박의 복원성을 설명하기 위한 예시도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 시스템에서 선박의 복원성 곡선을 나타낸 그래프이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 시스템에서 선박의 침몰안전성 요소를 나타낸 그래프이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 시스템에서 복원성 지수를 산출하는 과정을 나타낸 예시도이다.
도 1 내지 도 8에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법은 침몰안전성 요소 수집 및 획득(s10), 복원성 파라미터 산출(s20), 복원성 파라미터 지수 산출(s30), 복원성 지수 산출(s40), 파고 지수 및 운동성 지수 산출(s50) 및 침몰안전성 지수 산출(s60)의 일련의 단계를 포함한다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 시스템(100)은 침몰안전성 요소 계측부(10), 복원성 파라미터 연산부(20), 복원성 파라미터 지수 연산부(30), 복원성 지수 연산부(40), 파고 지수 연산부(51), 운동성 지수 연산부(52), 침몰안전성 지수 연산부(60), 데이터저장부(70), 선박 침몰안전성 평가모듈(80), 출력부(90) 및 무선통신부(91)를 포함함이 바람직하다.
여기서, 본 발명의 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법을 통하여 산출된 하나의 복원성 지수를 이용해 IMO(International Maritime Organization) 복원성 규정을 판별하여 선박이 국제규정에 부합한 복원성을 확보한 상태인지 정량적으로 평가함으로써, 선장 및 항해사가 항해 중인 선박의 침몰안전성능을 쉽고 정확하게 파악하도록 지원하며, 침몰안전성을 이용하여 선박의 복원성, 항해중인 바다의 파랑의 높이 및 선박 운동 상태에 따라 선박의 안전 확보를 위한 최적의 대처 방법을 제공할 수 있다. 이때, 본 발명의 일실시예에서 'IMO 복원성'과 '복원성'은 동일한 개념으로 사용됨으로 이해함이 바람직하다.
상세히, 상기 침몰안전성 요소 계측부(10)는 선박(1)의 횡요주기에 의해 관측된 선박횡요주기정보와, 파도의 움직임에 의해 계측된 파고정보 및 운동성정보를 포함하는 침몰안전성 요소를 복수개의 계측센서를 통해 수집 및 획득하도록 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 운동성정보는 해상에서 운항 중인 선박(1)이 외란에 의해 발생하는 횡요각과, 선박(1)의 현단몰입각에 대한 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 상기 침몰안전성 요소 계측부(10)는 횡요주기 감지센서(11) 및 선박정보 감지센서(12)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 복원성 파라미터 연산부(20)는 상기 침몰안전성 요소 계측부(10)를 통해 수집 및 획득된 상기 선박횡요주기정보를 추출하여 선박(1)의 기설정된 기울기각도에서의 횡경사각 및 복원성이 최대일때의 경사각을 포함하는 복수개의 복원성 파라미터를 산출하도록 상기 침몰안전성 요소 계측부(10)에 회로 연결되는 연산처리장치로서 구비됨이 바람직하다.
또한, 상기 복원성 파라미터 지수 연산부(30)는 상기 복원성 파라미터 연산부(20)를 통해 산출된 각 상기 복원성 파라미터를 추출하여 복수개의 복원성 파라미터 지수를 산출하도록 상기 복원성 파라미터 연산부(20)에 회로 연결되는 연산처리장치로서 구비됨이 바람직하다.
그리고, 상기 복원성 지수 연산부(40)는 상기 복원성 파라미터 지수 연산부(30)를 통해 연산된 각 상기 복원성 파라미터 지수를 추출 및 통합하여 하나의 통합된 복원성 지수를 산출하도록 상기 복원성 파라미터 지수 연산부(30)에 회로 연결되는 연산처리장치로서 구비됨이 바람직하다.
또한, 상기 파고 지수 연산부(51)는 상기 침몰안전성 요소 수집부(10)를 통해 수집 및 획득된 상기 파고정보를 추출하여 파고 지수를 산출하도록 상기 복원성 지수 연산부(40)에 회로 연결되는 연산처리장치로서 구비됨이 바람직하다.
그리고, 상기 운동성 지수 연산부(52)는 상기 침몰안전성 요소 수집부(10)를 통해 수집 및 획득된 상기 운동성정보를 추출하여 운동성 지수를 산출하도록 상기 복원성 지수 연산부(40)에 회로 연결되는 연산처리장치로서 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 파고 지수 연산부(51)는 및 상기 운동성 지수 연산부(52)는 하나의 연산처리장치로서 구비될 수 있으며, 경우에 따라 개별 구비되어 상기 복원성 지수 연산부(40)에 각각 회로 연결될 수도 있다.
또한, 상기 침몰안전성 지수 연산부(60)는 상기 복원성 지수 연산부(40)를 통해 연산된 상기 복원성 지수와, 상기 파고 지수 연산부(51)를 통해 연산된 상기 파고 지수와, 상기 운동성 지수 연산부(52)를 통해 연산된 상기 운동성 지수를 통합하여 하나의 통합된 침몰안전성 지수를 산출하도록 상기 파고 지수 연산부(51) 및 상기 운동성 지수 연산부(52)에 회로 연결되는 연산처리장치로서 구비됨이 바람직하다.
이때, 상기 복원성 파라미터 연산부(20), 상기 복원성 파라미터 지수 연산부(30), 상기 복원성 지수 연산부(40), 상기 파고 지수 연산부(51), 상기 운동성 지수 연산부(52) 및 상기 침몰안전성 지수 연산부(60)는 연산처리장치로서 각각 개별 구비될 수 있으나, 경우에 따라 하나의 연산처리장치가 상기 복원성 파라미터 연산부(20), 상기 복원성 파라미터 지수 연산부(30), 상기 복원성 지수 연산부(40), 상기 파고 지수 연산부(51), 상기 운동성 지수 연산부(52) 및 상기 침몰안전성 지수 연산부(60)의 각 기능을 수행하도록 구성될 수도 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 상기 데이터저장부(70)는 각 상기 복원성 파라미터, 각 상기 복원성 파라미터 지수, 상기 복원성 지수 및 상기 침몰안전성 지수가 저장되도록 저장장치로서 구비됨이 바람직하며, 상기 침몰안전성 요소 계측부(10), 상기 복원성 파라미터 연산부(20), 상기 복원성 파라미터 지수 연산부(30), 상기 복원성 지수 연산부(40), 상기 파고 지수 연산부(51), 상기 운동성 지수 연산부(52) 및 상기 침몰안전성 지수 연산부(60)에 회로 연결될 수 있다.
또한, 상기 선박 침몰안전성 평가모듈(80)은 상기 침몰안전성 지수 연산부(60)를 통해 산출된 상기 침몰안전성 지수의 수치값을 기설정된 복수개의 기준값과 비교하여 선박 침몰안전성능에 대한 데이터를 생성하도록 연산처리장치로서 구비될 수 있다. 이때, 상기 선박 침몰안전성능에 대한 데이터는 상기 데이터저장부(70)에 저장될 수 있으며, 상기 데이터저장부(70)에 무선 통신 연결된 무선통신부(91) 및 상기 출력부(90)를 통해 외부로 출력될 수 있다.
그리고, 상기 출력부(90)는 휴대용 단말기 및 선내 스피커를 포함하여 구비될 수 있으며, 상기 복원성 지수와 상기 침몰안전성 지수를 출력하여 선장 및 항해사가 이를 확인 가능하도록 구비될 수 있다.
여기서, 상기 출력부(90)는 상기 침몰안전성 지수가 0.5 미만인 경우 상기 출력부(90)에 선박 침몰안전성능을 매우 위험으로 출력하고, 상기 침몰안전성 지수가 0.5 이상 1.0 미만인 경우 선박 침몰안전성능을 위험으로 출력하며, 상기 침몰안전성 지수가 1.0 이상 1.2 미만인 경우 선박 침몰안전성능을 최소 안전으로 출력하고, 상기 침몰안전성 지수가 1.2이상 2.0미만인 경우 선박 침몰안전성능을 안전으로 결정하며, 상기 침몰안전성 지수가 2.0이상인 경우 선박 침몰안전성능을 매우 안전으로 출력할 수 있다. 상세한 설명은 후술된다.
한편, 복수개의 계측센서를 포함하는 상기 침몰안전성 요소 계측부(10)를 통해 침몰안전성 요소가 수집 및 획득된다(s10).
여기서, 복원성이라 함은 선박(1)의 무게중심(도 5의 G)에서, 선박(1)의 기울어진 상태에서의 중심인 경심(도 5의 M)으로부터 중력방향을 따라 상기 무게중심(G)과 수평한 위치까지 하향 연장된 지점(도 5의 Z) 간의 거리값을 의미하며, 기울어진 선박(1)을 안정한 위치로 되돌리려는 복원력을 설명할 수 있는 물리적 특성이다. 즉, 상기 복원성은 도 5의 G에서 Z 간의 거리값(이하'GZ')을 의미한다.
그리고, 상기 침몰안전성 요소는 선박(1)의 청수량, 연료량, 승객수 및 화물적재 중량을 포함하는 선박기본정보를 포함함이 바람직하다. 이때, 상기 선박기본정보는 정보데이터로써 수집 및 획득될 수 있으며, 상술한 선박(1)의 청수량, 연료량, 승객수 및 화물적재 중량 뿐만 아니라 선박의 복원성에 영향을 주는 요소에 대한 정보데이터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 침몰안전성 요소는 선박(1)의 횡요주기에 의해 관측된 선박(1)의 무게중심(G)으로부터 선박(1)의 기울어진 상태에서의 중심인 경심(M) 간의 거리값 및 선박(1)의 경사각(θ)에 대하여 측정되는 복원성곡선(GZ Curve)을 포함하는 선박횡요주기정보를 포함함이 바람직하다.
이때, 상기 선박횡요주기정보는 해상상황에 따라 실시간으로 계측되는 횡요주기 정보와, 여러 정보들을 통해 계측되는 상기 무게중심과 상기 경심 간의 거리 등의 선박(1) 복원성 관련 정보데이터 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 복원성곡선(GZ Curve)은 선박(1)이 외력에 의해 기울어진 각도별 G에서 Z 간의 거리값을 나타낸 그래프로 이해함이 바람직하다.
이러한 상기 선박기본정보 및 상기 선박횡요주기정보를 포함하는 상기 침몰안전성 요소는 복수개의 상기 계측센서를 통해 수집 및 획득되어 상기 데이터저장부(70)에 저장될 수 있다.
한편, 상기 침몰안전성 요소 계측부(10)를 통해 수집 및 획득된 상기 침몰안전성 요소를 상기 복원성 파라미터 연산부(20)가 추출하여 선박(1)의 기설정된 기울기각도에서의 횡경사각(GZ30deg) 및 복원성이 최대일때의 경사각(AnglemaxGZ)을 포함하는 복수개의 복원성 파라미터가 산출된다(s20).
또한, 상기 복원성 파라미터 연산부(20)를 통해 산출된 복수개의 복원성 파라미터는 상기 데이터저장부(70)에 저장됨이 바람직하다. 이때, 상기 복원성 파라미터라 함은 선박의 복원성을 평가하기 위한 목적으로 IMO에서 제정된 복수개의 복원성 규정의 변수를 의미한다.
상세히, 도 4 내지 도 7을 참조하면, 상기 복원성 파라미터는 선박(1)의 횡요주기에 의해 관측된 선박(1)의 무게중심(G)으로부터 선박(1)의 기울어진 상태에서의 중심인 경심(M) 간의 거리값을 포함함이 바람직하다. 이때, 선박(1)의 무게중심(G)으로부터 선박(1)의 기울어진 상태에서의 중심인 경심(M) 간의 거리값은 0.150m 이상의 기준을 만족하여야 하며 화물선 및 여객선에 적용될 수 있다.
그리고, 상기 복원성 파라미터는 선박(1)의 기설정된 기울기각도에서의 횡경사각(GZ30deg)을 포함함이 바람직하다. 여기서, 본 발명의 일실시예에서 상기 기설정된 기울기각도는 30°로 설정될 수 있다. 즉, 상기 복원성 파라미터는 수직선을 기준으로 30°로 기울어진 선박(1)의 경사각(GZ30deg)을 포함함이 바람직하다. 이때, 선박(1)의 기설정된 기울기각도에서의 경사각(GZ30deg)은 0.200m 이상의 기준을 만족하여야 하며 화물선 및 여객선에 적용될 수 있다. 여기서, 상기 선박(1)의 기설정된 기울기각도에서의 횡경사각(GZ30deg)은 도 7에 도시된 바와 같이 30°일때의 GZ값으로 산출될 수 있다.
또한, 상기 복원성 파라미터는 복원성이 최대일때의 경사각(AnglemaxGZ)을 포함함이 바람직하다. 이때, 복원성이 최대일때의 경사각(AnglemaxGZ)은 GZ가 가장 큰 값을 가질 때의 횡경사각을 의미하며, 도 7에서 Angle (Max GZ)로 표시된 위치의 x값을 의미한다. 또한, 복원성이 최대일때의 경사각(AnglemaxGZ)은 25deg 이상의 기준을 만족하여야 하며 화물선 및 여객선에 적용될 수 있다.
그리고, 상기 복원성 파라미터는 0~30°에서 횡축과 복원성곡선에 둘러싸인 부분의 면적(Area0-30deg)을 포함함이 바람직하다. 이때, 0~30°에서 횡축과 복원성곡선에 둘러싸인 부분의 면적(Area0-30deg)은 도 7에서 a로 표시된 복원성 곡선(GZ Curve)와 x축에 둘러싸인 부분의 면적을 의미한다. 또한, 0~30°에서 횡축과 복원성곡선에 둘러싸인 부분의 면적(Area0-30deg)은 0.055m-rad 이상의 기준을 만족하여야 하며 화물선 및 여객선에 적용될 수 있다.
더불어, 상기 복원성 파라미터는 0~40°에서 횡축과 복원성곡선에 둘러싸인 부분의 면적(Area0-40deg)을 포함함이 바람직하다. 이때, 0~40°에서 횡축과 복원성곡선에 둘러싸인 부분의 면적(Area0-40deg)은 도 7에서 a 및 b로 표시된 복원성 곡선(GZ Curve)와 x축에 둘러싸인 부분의 면적의 합을 의미한다. 또한, 0~40°에서 횡축과 복원성곡선에 둘러싸인 부분의 면적(Area0-40deg)은 0.090m-rad 이상의 기준을 만족하여야 하며 화물선 및 여객선에 적용될 수 있다.
또한, 상기 복원성 파라미터는 30~40°에서 횡축과 복원성곡선에 둘러싸인 부분의 면적(Area30-40deg)을 포함함이 바람직하다. 이때, 30~40°에서 횡축과 복원성곡선에 둘러싸인 부분의 면적(Area30-40deg)은 도 7에서 b로 표시된 복원성 곡선(GZ Curve)와 x축에 둘러싸인 부분의 면적을 의미한다. 또한, 30~40°에서 횡축과 복원성곡선에 둘러싸인 부분의 면적(Area30-40deg)은 0.030m-rad 이상의 기준을 만족하여야 하며 화물선 및 여객선에 적용될 수 있다.
그리고, 상기 복원성 파라미터는 복원성 곡선과 x축, 바람우력정에 의해 만들어진 면적 간 비율(Arearatio)을 포함함이 바람직하다. 이때, 복원성 곡선과 x축, 바람우력정에 의해 만들어진 면적 간 비율(Arearatio)은 도 7에서 면적 d와 면적 c를 나눈 값을 의미한다. 또한, 복원성 곡선과 x축, 바람우력정에 의해 만들어진 면적 간 비율(Arearatio)은 1.0 이상의 기준을 만족하여야 하며 화물선 및 여객선에 적용될 수 있다.
한편, 상기 복원성 파라미터는 바람에 의해 발생한 경사우력정에 대응하는 경사각(φ。)을 포함함이 바람직하다. 이때, 바람에 의해 발생한 경사우력정에 대응하는 경사각(φ。)은 도 7에서 표시된 영역을 의미하며, 데크 가장자리 침지 각도의 16° 및 80% 중 작은 쪽을 의미할 수 있으며, 화물선 및 여객선에 적용될 수 있다.
그리고, 상기 복원성 파라미터는 여객의 횡이동에 따른 경사우력정에 대응하는 경사각(Anglepassenger)을 포함함이 바람직하다. 이때, 여객의 횡이동에 따른 경사우력정에 대응하는 경사각(Anglepassenger)은 10deg 미만의 기준을 만족하여야 하며 여객선에 적용될 수 있다.
또한, 상기 복원성 파라미터는 선회에 따른 경사우력정에 대응하는 경사각(Angleturning)을 포함함이 바람직하다. 이때, 선회에 따른 경사우력정에 대응하는 경사각(Angleturning)은 10deg 미만의 기준을 만족하여야 하며 여객선에 적용될 수 있다.
이를 통해, 상기 복원성 파라미터 연산부(20)를 통해 복수개의 각 상기 복원성 파라미터가 산출되어 상기 데이터저장부(70)에 저장될 수 있다. 이때, 각 상기 복원성 파라미터는 선박의 상태에 따라 도출된 파라미터의 IMO 복원성 규정의 최소기준 만족여부, 만재출항상태 기준에 따라 결정될 수 있다.
한편, 상기 복원성 파라미터 연산부(20)를 통해 산출된 각 상기 복원성 파라미터를 상기 복원성 파라미터 지수 연산부(30)가 추출하여 복수개의 복원성 파라미터 지수가 산출된다(s30). 또한, 상기 복원성 파라미터 지수 연산부(30)를 통해 산출된 복수개의 복원성 파라미터 지수가 상기 데이터저장부(70)에 저장됨이 바람직하다.
여기서, 상기 복원성 파라미터 중 선박(1)의 횡요주기에 의해 관측된 선박의 무게중심(G)으로부터 선박(1)의 기울어진 상태에서의 중심인 경심(M) 간의 거리값(이하'GM')은 아래의 수학식 1에 의해 산출될 수 있으며, GM을 제외한 복원성 파라미터는 GM과 파라미터 간 회귀분석 또는 AI 기법을 통해 산출될 수 있다.
Figure 112021011662575-pat00001
여기서, GM은 선박(1)의 횡요주기에 의해 관측된 선박의 무게중심(G)으로부터 선박(1)의 기울어진 상태에서의 중심인 경심(M) 간의 거리값을 의미하고, B는 선박(1)의 선폭을 의미하며, T는 횡요주기를 의미한다.
그리고, GM을 제외한 복원성 파라미터는 선박(1)의 GM과 파라미터 간 관계분석을 통한 회귀분석 추정식 또는 AI 기법을 통해 산출될 수 있다. 이때, 선박(1)의 특성에 따라 산출식이 달라질 수 있다.
그리고, 상기 복원성 파라미터 지수는 아래의 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112021011662575-pat00002
Figure 112021011662575-pat00003
Figure 112021011662575-pat00004
Figure 112021011662575-pat00005
Figure 112021011662575-pat00006
Figure 112021011662575-pat00007
Figure 112021011662575-pat00008
Figure 112021011662575-pat00009
Figure 112021011662575-pat00010
Figure 112021011662575-pat00011
을 통해 산출되되, SIai는 i값에 따른 복원성 파라미터 지수(SIa1,SIa2,SIa3,SIa4,SIa5,SIa6,SIa7,SIa8,SIa9,SIa10)를 의미하며, ai는 i값에 따른 선박의 복원성 파라미터(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,a9,a10)를 의미하고, ai-IMO는 기설정된 복원성 파라미터의 기준값을 의미하며, ai-SafetyLimit는 선박이 복원성 규정을 최소로 만족하는 상황에서의 복원성 파라미터를 의미하고, ai-FullLoading은 선박의 만재출항상태에서의 복원성 파라미터를 의미한다.
여기서, 10개의 복원성 파라미터 중 7개 파라미터(a1~a7)는 'if i=1,2,…,7' 에 해당하는 4개의 수식을 이용하여 복원성 파라미터 지수가 산출되며, 3개 파라미터(a8~a10)는 'if i=8,9,10'에 해당하는 수식을 이용하여 복원성 파라미터 지수가 산출될 수 있다.
또한, 도 4 및 도 8을 참조하면, a1은 선박(1)의 횡요주기에 의해 관측된 선박(1)의 무게중심(G)으로부터 선박(1)의 기울어진 상태에서의 중심인 경심(M) 간의 거리값(G0M)을 의미한다. 그리고, a2는 수직선을 기준으로 30°로 기울어진 선박(1)의 경사각(GZ30deg)을 의미하며, a3는 복원성이 최대일때의 경사각(AnglemaxGZ)을 의미하고, a4는 0~30°에서 횡축과 복원성곡선에 둘러싸인 부분의 면적(Area0-30deg)을 의미한다. 또한, a5는 0~40°에서 횡축과 복원성곡선에 둘러싸인 부분의 면적(Area0-40deg)을 의미하며, a6은 30~40°에서 횡축과 복원성곡선에 둘러싸인 부분의 면적(Area30-40deg)을 의미하고, a7은 복원성 곡선과 x축, 바람우력정에 의해 만들어진 면적 간 비율(Arearatio)을 의미한다. 더불어, a8은 바람에 의해 발생한 경사우력정에 대응하는 경사각(φ。)을 의미하고, a9는 여객의 횡이동에 따른 경사우력정에 대응하는 경사각(Anglepassenger)을 의미하며, a10은 선회에 따른 경사우력정에 대응하는 경사각(Angleturning)을 의미한다.
이에 따라, 상기 복원성 파라미터 연산부(20)를 통해 산출된 각 상기 복원성 파라미터(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,a9,a10)를 상기 복원성 파라미터 지수 연산부(30)가 추출하여 복수개의 복원성 파라미터 지수(SIa1,SIa2,SIa3,SIa4,SIa5,SIa6,SIa7,SIa8,SIa9,SIa10)가 산출된다. 이때, 상기 복원성 파라미터 지수의 개수는 상기 복원성 파라미터의 개수에 대응되는 개수로 설정됨이 바람직하다.
한편, 상기 복원성 파라미터 지수 연산부(30)를 통해 연산된 각 상기 복원성 파라미터 지수를 상기 복원성 지수 연산부(40)가 추출 및 통합하여 하나의 통합된 복원성 지수가 산출된다(s40).
여기서, 상기 복원성 지수는 아래의 수학식 3에 의해 복수개의 상기 복원성 파라미터 지수를 하나의 수치값으로서 통합하여 산출될 수 있다.
Figure 112021011662575-pat00012
여기서, SI는 복원성 지수를 의미하고, SIai는 i값에 따른 복원성 파라미터 지수(SIa1,SIa2,SIa3,SIa4,SIa5,SIa6,SIa7,SIa8,SIa9,SIa10)를 의미하며, n은 복원성 파라미터의 개수를 의미한다.
즉, 최종 산출되는 하나의 상기 복원성 지수(SIIMSISA)는 복수개의 각 상기 복원성 파라미터 지수(SIa1,SIa2,SIa3,SIa4,SIa5,SIa6,SIa7,SIa8,SIa9,SIa10)의 합산값을 복원성 파라미터의 개수로 나눈 비율을 의미한다.
또한, 상기 복원성 지수 연산부(40)를 통해 최종 산출된 하나의 복원성 지수는 상기 데이터저장부(70)에 저장됨이 바람직하다.
한편, 상기 파고정보 및 상기 운동성정보를 상기 파고 지수 연산부(51) 및 상기 운동성 지수 연산부(52)가 각각 추출하여 상기 파고 지수 및 상기 운동성 지수가 산출되고 상기 데이터저장부(70)에 저장된다(s50).
여기서, 상기 파고 지수는 아래의 수학식 4에 의해 상기 침몰안전성 요소 계측부(10)를 통해 수집된 상기 파고정보를 기반으로 산출될 수 있다.
Figure 112021011662575-pat00013
여기서, WI는 상기 파고 지수를 의미하며, B는 선박의 선폭(m)을 의미하며, WAVEcurrent는 선박이 운항중인 해상의 현재 파고(m)를 의미하며, RangeGZ는 GZ곡선 상에서 GZ값이 0 이상으로 나타나는 각도의 크기(deg)를 의미하며, GZmax는 GZ의 최대값을 의미한다. 이때, 상기 파고 지수를 산출하는데 요구되는 모든 변수는 상기 선박기본정보에 포함될 수 있으며, 상기 침몰안전성 요소 계측부(10), 상기 복원성 파라미터 연산부(20)를 통해 계측 가능함으로 이해함이 바람직하다. 또한, 상기 파고 지수 연산부(51)를 통해 최종 산출된 상기 파고 지수는 상기 데이터저장부(70)에 저장됨이 바람직하다.
더불어, 상기 운동성 지수는 아래의 수학식 5에 의해 상기 침몰안전성 요소 계측부(10)를 통해 수집된 상기 운동성정보를 기반으로 산출될 수 있다.
Figure 112021011662575-pat00014
여기서, MI는 상기 운동성 지수를 의미하며, Anglecurrent는 해상에서 운항 중인 선박(1)이 외란에 의해 발생하는 횡요각(deg)을 의미하며, Angledeck edge는 선박(1)의 현단몰입각(deg)을 의미한다. 이때, 상기 운동성 지수를 산출하는데 요구되는 모든 변수는 상기 선박기본정보에 포함될 수 있으며, 상기 침몰안전성 요소 계측부(10), 상기 복원성 파라미터 연산부(20)를 통해 계측 가능함으로 이해함이 바람직하다. 또한, 상기 운동성 지수 연산부(52)를 통해 최종 산출된 상기 운동성 지수는 상기 데이터저장부(70)에 저장됨이 바람직하다.
한편, 상기 복원성 지수 연산부(40)를 통해 연산된 복원성 지수와, 상기 파고 지수 연산부(51)를 통해 연산된 상기 파고 지수와, 상기 운동성 지수 연산부(52)를 통해 연산된 상기 운동성 지수를 상기 침몰안전성 연산부(60)가 통합하여 하나의 통합된 침몰안전성 지수가 산출되고, 상기 데이터저장부(70)에 저장되며, 상기 출력부(90)를 통해 출력된다(s60).
여기서, 상기 침몰안전성 지수는 아래의 수학식 6에 의해 상기 복원성 지수, 상기 파고 지수, 상기 운동성 지수를 하나의 수치값으로서 통합하여 산출될 수 있다.
Figure 112021011662575-pat00015
여기서, Indexcapsizing는 상기 침몰안전성 지수를 의미하며, SI는 상기 복원성 지수, WI는 상기 파고 지수, MI는 상기 운동성 지수를 의미한다.
즉, 최종 산출되는 침몰안전성 지수는 상기 복원성 지수, 상기 파고 지수 및 상기 운동성 지수의 최소값을 의미한다.
복원성 지수값 IMO 복원성 규정의 만족여부 선박 복원성 평가 복원성 상태에 따른 권고사항
0.0 이상 0.5 미만 불만족
(50% 이상의 IMO 복원성 파라미터가 규정을 만족하지 못하는 상태)		 매우 위험 선박의 복원성을 향상시키기 위한 신속한 대응이 필요
0.5 이상 1.0 미만 불만족
(50% 미만의 IMO 복원성 파라미터가 규정을 만족하지 못하는 상태)		 위험 선박의 안전을 유지하기 위해 최소 안전 복원성을 확보할 수 있는 대응 필요
1.0 이상 1.2 미만 만족
(모든 IMO 복원성 파라미터가 규정을 만족하는 상태)		 최소 안전 IMO 복원성 규정을 만족하고 있으나 복원성 지수가 1.2 이상이 되도록 복원성을 확보
1.2 이상 2.0 미만 안전 안전이 보장된 복원성 상태
2.0 이상 매우 안전 매우 우수한 복원성이 확보된 상태
침몰안전성 지수값 선박 침몰안전성 평가 침몰안전성 평가에 따른 권고사항
0.0 이상 0.5 미만 매우 위험 선박의 침몰 가능성이 매우 위험하므로 신속한 대응이 필요
0.5 이상 1.0 미만 위험 선박의 침몰 가능성이 존재하므로 선박의 안전을 유지하기 위해 복원성 확보, 선체 운동의 제어 등의 대응 필요
1.0 이상 1.2 미만 최소 안전 선박의 침몰 가능성이 높지 않으나 침몰안전성 지수가 1.2 이상이 되도록 대응이 필요
1.2 이상 2.0 미만 안전 선박의 침몰 가능성이 높지 않고 안전하고 정상적인 항해 상태
2.0 이상 매우 안전 선박의 침몰가능성이 극희 희박한 매우 우수한 안전이 확보된 상태
한편, 표 1은 복원성 평가 과정을 나타낸 표이고, 표 2는 침몰안전성 평가 과정을 나타낸 표이다.
여기서, 상기 복원성 지수 및 상기 침몰안전성 지수는 0.0 이상의 수치값으로서 산출될 수 있다. 예컨대, 일부 파라미터가 IMO 복원성 규정의 최소기준을 만족하지 못하는 경우의 상기 복원성 지수 및 상기 침몰안전성 지수를 1.0 미만으로 결정할 수 있으며, 모든 파라미터가 IMO 복원성 규정의 최소기준을 만족하고 만재출항상태를 만족하지 못하는 경우의 상기 복원성 지수 및 상기 침몰안전성 지수를 1.0 이상 2.0 미만으로 결정할 수 있으며, 모든 파라미터가 만재출항상태를 만족하는 경우의 상기 복원성 지수 및 상기 침몰안전성 지수를 2.0 이상으로 결정할 수 있다.
그리고, 상기 침몰안전성 지수 연산부(60)를 통해 산출된 하나의 침몰안전성 지수는 상기 출력부(90)를 통해 출력된다. 이때, 상기 출력부(90)는 휴대용 단말기 및 선내 스피커를 포함하여 구비될 수 있으며, 출력된 상기 복원성 지수를 선장 및 항해사가 용이하게 확인할 수 있다.
한편, 상기 침몰안전성 지수 연산부(60)를 통해 산출된 상기 침몰안전성 지수의 수치값을 기설정된 복수개의 기준값과 비교하여 선박 침몰안전성능을 생성하는 상기 선박 침몰안전성 평가모듈(80)을 통해 상기 침몰안전성 지수의 수치값과 상기 기준값이 비교된다. 이러한 선박안전성 지수 평가를 기반으로 선박의 안전이 확보된 상황에서의 항해여부를 검토하고 선박안전성 상태별 가이드라인을 제공할 수 있다. 이때, 선박안전성 지수 평가는 상기 선박 침몰안전성 평가모듈(80)을 통해 평가 결과를 결정할 수 있으며, 상기 출력부(90)를 통해 선장 및 항해사에게 선박안전성 지수 계산 결과 및 가이드라인을 제공할 수 있다.
상세히, 상기 선박 침몰안전성 평가모듈(80)은 상기 침몰안전성 지수가 0.5 미만으로 산출되는 경우 일부 파라미터가 IMO 복원성 규정의 최소기준을 만족하지 못한다고 판단하여 상기 출력부(90)에 선박 침몰안전성능을 매우 위험으로 출력할 수 있다. 이에 따라, 선장 및 항해사가 선박(1)의 복원성을 향상시키기 위한 신속한 대응을 강구할 수 있다.
또한, 상기 선박 침몰안전성 평가모듈(80)은 상기 침몰안전성 지수가 0.5 이상 1.0 미만인 경우 상기 출력부(90)에 선박 침몰안전성능을 위험으로 출력할 수 있다. 이에 따라, 선장 및 항해사가 선박(1)의 안전을 유지하기 위해 최소 안전 복원성을 확보할 수 있는 대응을 강구할 수 있다.
그리고, 상기 선박 침몰안전성 평가모듈(80)은 상기 침몰안전성 지수가 1.0 이상 1.2 미만인 경우 상기 출력부(90)에 선박 침몰안전성능을 최소 안전으로 출력할 수 있다. 이에 따라, IMO 복원성 규정을 만족하고 있으나, 선장 및 항해사가 복원성 지수가 1.2 이상이 되도록 복원성을 확보하기 위한 대응을 강구할 수 있다.
또한, 상기 선박 침몰안전성 평가모듈(80)은 상기 침몰안전성 지수가 1.2이상 2.0미만인 경우 상기 출력부(90)에 선박 침몰안전성능을 안전으로 출력할 수 있으며, 상기 침몰안전성 지수가 2.0이상인 경우 상기 출력부(90)에 선박 침몰안전성능을 매우 안전으로 출력할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 시스템(100)은 선박 복원성을 판별 및 평가하기 위한 선박 복원성 판별 평가모듈을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 선박 복원성 판별 평가모듈을 통한 선박 복원성을 판별하는 과정은 상기 복원성 지수를 기반으로 선박 복원성을 판별한다는 점을 제외하면 상기 침몰안전성 평가모듈(80)을 통한 침몰안전성 평과 과정과 실질적으로 동일하므로 동일한 과정에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
이처럼, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법을 통해, 복수개의 계측센서를 포함하는 침몰안전성 요소 계측부(10)를 통해 수집 및 획득된 침몰안전성 요소를 기반으로 복원성 파라미터 및 복원성 파라미터 지수를 순차적으로 산출하면 하나의 통합된 복원성 지수가 최종 산출된다. 또한, 상기 복원성 지수, 상기 파고 지수 및 상기 운동성 지수의 최소값이 침몰안전성 지수로 최종 산출된다. 따라서, 단순한 선박의 복원성능 뿐만 아니라, 바다의 파랑 높이, 선체의 동요 상황을 종합적으로 고려하여, 선장 및 항해사가 항해 중인 선박의 침몰안전성을 신속 정확하게 확인 가능하므로 사용편의성 및 운항안전성이 개선될 수 있다.
그리고, 바람, 여객 횡이동 및 선박 선회에 따른 경사각에 대한 복원성 파라미터가 변수로 설정됨과 더불어, 선박이 복원성 규정을 최소로 만족하는 상황 및 선박의 만재출항상태에서의 복원성 파라미터가 고려된 수식을 포함한 복원성 파라미터 지수가 복합적으로 반영되므로 최종 산출되는 복원성 지수의 정밀도 및 신뢰도가 현저히 개선될 수 있다.
더욱이, 선박 침몰안전성 평가모듈(80)이 복원성 지수 연산부(40)를 통해 산출된 침몰안전성 지수의 수치값을 기설정된 복수개의 기준값과 비교하여 평가된 선박 침몰안전성능을 매우 위험, 위험, 최소 안전, 안전 및 매우 안전의 복수개의 단계별로 출력부(90)를 통해 출력하여 선장 및 항해사가 항해 중인 선박 침몰안전성능별로 최적의 대응을 강구할 수 있어 운항안전성이 개선될 수 있다.
이때, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.
100: 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 시스템
1: 선박 10: 침몰안전성 요소 계측부
20: 복원성 파라미터 연산부 30: 복원성 파라미터 지수 연산부
40: 복원성 지수 연산부 51: 파고 지수 연산부
52: 운동성 지수 연산부 60: 침몰안전성 지수 연산부
70: 데이터저장부 80: 선박 침몰안전성 평가모듈
90: 출력부 91: 무선통신부

Claims (5)

  1. 선박의 횡요주기에 의해 계측된 선박횡요주기정보와, 파도의 움직임에 의해 계측된 파고정보 및 운동성정보를 포함하는 침몰안전성 요소를 복수개의 계측센서를 포함하는 침몰안전성 요소 계측부를 통해 수집 및 획득하는 제1단계;
    상기 침몰안전성 요소 계측부를 통해 수집 및 획득된 상기 선박횡요주기정보를 복원성 파라미터 연산부가 추출하여 선박의 기설정된 기울기각도에서의 횡경사각 및 복원성이 최대일때의 경사각을 포함하는 복수개의 복원성 파라미터를 산출하고 데이터저장부에 저장하는 제2단계;
    상기 복원성 파라미터 연산부를 통해 산출된 각 상기 복원성 파라미터를 복원성 파라미터 지수 연산부가 추출하여 복수개의 복원성 파라미터 지수를 산출하고 상기 데이터저장부에 저장하는 제3단계;
    상기 복원성 파라미터 지수 연산부를 통해 연산된 각 상기 복원성 파라미터 지수를 복원성 지수 연산부가 추출 및 통합하여 하나의 통합된 복원성 지수를 산출하고 상기 데이터저장부에 저장하는 제4단계;
    상기 파고정보 및 상기 운동성정보를 파고 지수 연산부 및 운동성 지수 연산부가 각각 추출하여 파고 지수 및 운동성 지수를 산출하고 데이터저장부에 저장하는 제5단계; 및
    상기 복원성 지수 연산부를 통해 연산된 복원성 지수와, 상기 파고 지수 연산부를 통해 연산된 상기 파고 지수와, 상기 운동성 지수 연산부를 통해 연산된 상기 운동성 지수를 침몰안전성 연산부가 통합하여 하나의 통합된 침몰안전성 지수를 산출하고 상기 데이터저장부에 저장하며 출력부를 통해 출력하는 제6단계를 포함하되,
    상기 제6단계에서, 상기 침몰안전성 지수는 상기 복원성 지수, 상기 파고 지수, 상기 운동성 지수를 하나의 수치값으로서 통합하여
    Figure 112022074683736-pat00052

    을 통해 상기 복원성 지수, 상기 파고 지수, 상기 운동성 지수의 최소값으로 최종 산출되되, 여기서, Indexcapsizing는 상기 침몰안전성 지수를 의미하며, SI는 상기 복원성 지수, WI는 상기 파고 지수, MI는 상기 운동성 지수를 의미하고,
    상기 제4단계에서, 상기 복원성 지수는
    Figure 112022074683736-pat00053

    을 통해 복수개의 상기 복원성 파라미터 지수를 하나의 수치값으로서 통합하여 산출되되, SI는 복원성 지수를 의미하고, SIai는 i값에 따른 복원성 파라미터 지수를 의미하며, n은 복원성 파라미터의 개수를 의미하며,
    상기 제5단계에서, 상기 파고 지수는
    Figure 112022074683736-pat00054

    을 통해 산출되되, WI는 상기 파고 지수를 의미하며, B는 선박의 선폭(m)을 의미하며, WAVEcurrent는 선박이 운항중인 해상의 현재 파고(m)를 의미하며, RangeGZ는 GZ곡선 상에서 GZ값이 0 이상으로 나타나는 각도의 크기(deg)를 의미하며, GZmax는 GZ의 최대값을 의미하고,
    상기 제5단계에서, 상기 운동성 지수는
    Figure 112022074683736-pat00055

    을 통해 산출되되, MI는 상기 운동성 지수를 의미하며, Anglecurrent는 해상에서 운항 중인 선박이 외란에 의해 발생하는 횡요각(deg)을 의미하며, Angledeck edge는 선박의 현단몰입각(deg)을 의미하고,
    상기 제3단계에서, 상기 복원성 파라미터 지수는
    Figure 112022074683736-pat00056

    Figure 112022074683736-pat00057

    Figure 112022074683736-pat00058

    Figure 112022074683736-pat00059

    Figure 112022074683736-pat00060

    Figure 112022074683736-pat00061

    Figure 112022074683736-pat00062

    Figure 112022074683736-pat00063

    Figure 112022074683736-pat00064

    Figure 112022074683736-pat00065

    을 통해 산출되되, SIai는 i값에 따른 복원성 파라미터 지수를 의미하며, ai는 i값에 따른 선박의 복원성 파라미터를 의미하고, ai-IMO는 기설정된 복원성 파라미터의 기준값을 의미하며, ai-SafetyLimit는 선박이 복원성 규정을 최소로 만족하는 상황에서의 복원성 파라미터를 의미하고, ai-FullLoading은 선박의 만재출항상태에서의 복원성 파라미터를 의미하며,
    상기 제6단계는, 상기 침몰안전성 지수 연산부를 통해 산출된 상기 침몰안전성 지수의 수치값을 기설정된 복수개의 기준값과 비교하는 선박 침몰안전성 평가모듈을 통해 상기 기준값과 비교하는 단계를 포함하되,
    상기 선박 침몰안전성 평가모듈은 상기 침몰안전성 지수가 0.5 미만인 경우 상기 출력부에 선박 침몰안전성능을 매우 위험으로 출력하고, 상기 침몰안전성 지수가 0.5 이상 1.0 미만인 경우 선박 침몰안전성능을 위험으로 출력하며, 상기 침몰안전성 지수가 1.0 이상 1.2 미만인 경우 선박 침몰안전성능을 최소 안전으로 출력하고, 상기 침몰안전성 지수가 1.2이상 2.0미만인 경우 선박 침몰안전성능을 안전으로 출력하며, 상기 침몰안전성 지수가 2.0이상인 경우 선박 침몰안전성능을 매우 안전으로 출력함을 특징으로 하는 선박의 침몰안전성 요소 추정 및 침몰안전성 판별 방법.
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