KR20150035927A - 선박 온실가스 모니터링을 위한 데이터 수집 장치 및 통합관리시스템 - Google Patents

선박 온실가스 모니터링을 위한 데이터 수집 장치 및 통합관리시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박 등 운송수단의 연료 연소과정에서 발생하는 온실가스 모니터링을 위한 데이터수집장치와 수집장치로부터 축적된 데이터를 관리하고 활용하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 연료량, 위치정보 등의 데이터를 수집하는 단계와 수집된 데이터와 연계하여 기상정보 및 선박의 기초정보를 통합하여 관리하는 단계 그리고 축적된 데이터를 활용하여 선사 및 선박을 효율적으로 관리 운항하기 위한 단계로 구성이 되며 온실가스 배출량 산출 뿐만아니라 구체적인 감축계획 및 목표량 설정 등 국제 및 국내기준에 부합되는 신뢰성있는 보고검증 자료로써 활용이 될 것이며 본 시스템을 적절히 활용한다면 선사 및 선박운용에 최적화된 관리지표를 적절히 제공할 것이다.

Description

선박 온실가스 모니터링을 위한 데이터 수집 장치 및 통합관리시스템 { Integrated management system with data collection device for greenhouse gas monitoring of a ship }
본 발명은 선박 등 운송수단의 연료 연소과정에서 발생하는 온실가스 모니터링을 위한 데이터 수집장치와 수집장치로부터 축적된 데이터를 관리하고 활용하는 방법 및 이를 응용한 관리시스템에 관한 것이다.
지구 기후변화 문제는 전세계가 협력해서 풀어야 할 과제로 국제연합(UN)에서는 지구온난화 주범인 이산화탄소 배출규제를 위해 매년 유엔기후변화협약 당사국총회를 개최해 국가별 온실가스 감축률 및 감축방법 등에 대해 논의하고 있다.
1997년 일본 교토에서 열린 제3차 당사국 총회에서는 '기후변화에 관한 UN규약'의 교토의정서가 채택되었고, 2005년부터 발효되었다. 교토의정서는 온실효과를 보이는 6종의 온실가스 배출량 감소 목표치를 정하고 있는데, 2008년 ~ 2012년 사이에 선진국의 전체 온실가스 배출량을 1990년대 대비 최소한 5.2% 감축할 것을 목표로 하고 있으며, 우리나라는 2002년에 이 조약을 비준하여 온실가스 배출량의 감축의무를 지게 되었다.
우리나라의 경우 교토의정서 부속서(Annex) I 국가에 포함되어 있지 않아 2008년 ~ 2012년 사이에 직접적인 저감의무는 없었지만, 이후 선박과 해양관련 UN전문기구인 국제해사기구(IMO)는 국제항해선박의 온실가스 배출감축을 위하여 우선적으로 해양오염방지협약을 개정해 국제항해선박에 에너지효율검사를 도입하도록 하는 등 선박 온실가스 배출 감축과 에너지효율 개선에 대한 국제적 논의와 규제 압력이 계속해서 높아지고 있다. 이에 국토해양부는 2013년 01월 01일부터 400톤 이상 국제항해선박에 대한 온실가스 배출규제를 시행하여 2015년 10%, 2020년 20% 그리고 2025년 30%의 이산화탄소 배출을 감축하도록 하고 있다.
이와 같이 온실가스 감축에 대한 국제적 논의와 규제가 높아지는 가운데 정책 실효성과 효과성을 입증하기 위해서는 데이터의 신뢰성은 가장 우선시 되어야 할 문제이며 산업별, 기업별 배출량 산정 등 온실가스 배출량에 대한 국가적인 차원에서의 통합관리시스템 구축은 중요한 의미를 가진다고 할 수 있다.
하지만 대부분의 선사는 온실가스 배출량에 대한 적절한 시스템을 보유하고 있지 않아 수기로 배출량을 산출하고 있으며, 배출량 산정에 대한 각종 관리요소와 계산 가이드라인이 복잡 다양하여 오차가 발생할 가능성이 높아 온실가스 배출량에 대한 검증, 즉 데이터의 신뢰성에 대한 부분은 문제의 여지로 남아있다.
본 발명은 탄소배출량 산출시 수기를 통한 각종 오류를 최소화하기 위하여 기초데이타를 자동으로 수집, 수집된 데이터의 신뢰성을 높이고 통계화, 집적화하여 관리지표로 활용할 수 있도록 적절한 정보를 제공하는 방법과 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 선박에 설치된 연료량표시장치와 연동하여 실시간으로 연료량을 수집하는 단계와
선박에 설치된 위성항법장치와 연동하여 실시간으로 위치정보를 수집하는 단계와
수집된 데이터를 임의의 방법으로 수정할 수 없도록 접근을 제한하는 단계와
수집된 데이터를 암복호화하여 데이터베이스(DataBae; DataWarehouse) 서버에 자동으로 송출하는 단계와
수집된 데이터의 패턴분석을 통해 비정상적인 데이터를 감지, 보정하는 단계와
기상서버와 (선사,항만 등에서 운영하는) 관리서버로부터 특정정보를 연동하여 데이터화하는 단계와
수집된 데이터를 통계화, 표준화하여 국제 및 국내기준에 부합하는 신뢰성 있는 보고/검증 자료로 활용하는 단계와
DW화시킨 방대한 자료를 활용하여 효율적인 선박운용을 위한 관리지표로 활용하는 단계를 포함한다.
온실가스 감축에 대한 국제적 논의와 규제가 높아지는 가운데 올해부터 온실가스에 대한 구체적인 배출규제가 시행된다. 온실가스 감축 및 에너지효율 개선에 대한 정책 효과성은 당연히 배출량에 대한 신뢰할 수 있는 자료가 기본이 되어야 할 것이다. 하지만 현재의 시스템은 실무자가 매일 작성하는 수기자료를 기반으로 담당자가 자료를 수집하여 수기로 배출량을 산출함으로써 담당자의 오기나 불순한 목적으로의 허위 데이터 기재 등 그 자료의 신뢰성이 현저히 부족하다 할 수 있다.
본 발명은 기초 데이터의 수집과정을 자동화함으로써 문제가 발생할 여지를 원천적으로 차단하고 자동으로 수집된 데이터와 기상정보, 선박(운항)정보 등 다양한 요소의 데이터를 자료화, 통계화함으로써 국내 및 국제기준에 부합하는 신뢰할 수 있는 데이터를 제공함과 동시에 종합적이고 다각적 분석을 통해 온실가스 감축량 뿐만 아니라 감축예측량까지 확인이 가능해 정책효과성 및 목표관리에 유용하게 사용이 될 것이다.
또한 선사 및 선박별 상이한 데이터 보고체계가 표준화되어 보고비용과 행정부담이 줄어들 것이며, DW화시킨 방대한 자료를 활용하여 최적운용을 통한 비용절감 효과까지 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 데이터수집장치와 통합관리시스템 블록 구성도
도 2는 도 1(200)의 데이터수집장치의 하드웨어 및 소프트웨어 구성도
도 3는 도 1(200)의 데이터수집장치의 연료량 데이터 수집형태 및 특성
도 4은 수작업으로 산출된 이동거리에 따른 연료소모량, 이산화탄소 배출량 및 에너지효율지수 그래프
도 5는 데이터수집장치로부터 자동으로 수집된 이동거리에 따른 연료소모량, 이산화탄소 배출량 및 에너지효율지수 예상 그래프
도 6은 운항관리최적화를 통한 온실가스 감축 예상도
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 절차 및 시스템에 대하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능들을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자나 운용자의 의도 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도면 1은 본 발명에 따른 데이터수집장치와 통합관리시스템에 대한 블록 구성도로써, 연료량표시장치(220)와 위성항법장치(240)로부터 데이터를 수집하는 데이터수집장치(200)와 수집된 데이터와 기상정보(330), 선박정보(350), 선적정보(350) 등을 통합, 축적할 수 있는 DW(300), DW를 활용하여 각종 정보 및 관리지표로 활용할 수 있는 통합관리시스템(400)으로 구성된다.
도면 1의 표준화(100)에 대한 부분은 본 발명과 직접적인 관련은 없으나 이종장비나 이기종서버로부터 데이터를 어떤 방식으로 연동(230,250,340,360)할 것인지에 대한 기본적인 통신규약과 데이터수집장치로부터 송출되는 데이터를 어떤 방식(110))으로 암복호화할 것인지 또는 관리시스템을 통하여 제공되는 각종 산출물을 어떤 형식 및 규격(120,130)으로 생성할 것인지에 대한 표준화가 사전에 이루어져야 본 발명의 효과적인 적용 및 효용성을 높일 수 있음을 강조하고저 블록 구성도에 표현을 하였다.
도면 1의 데이터수집장치(200)는 유종별(DO, LFO, HFO, LPG_P, LPG_B, LNG) 연료량표시장치(220) 및 위성항법장치(240)를 통하여 각각의 연료량(220,230) 및 위치정보(240,250)를 수집한다. 각각의 연료량표지장치(220) 및 위성항법장치(240)로부터 사전에 정의된 방법을 통하여 데이터를 수집하고 연료량수집장치는 도면 2와 같이 하드웨어(Type1, Type2) 및 소프트웨어(Type2, Type3)적으로 구현이 될 것이다. 연료량을 수집하는 형태는 도면 3와 같이 수집시간 기준과 연료량 기준으로 구분할 수 있으며 먼저 [수집시간 기준]의 경우 사용자가 설정한 초, 분, 시간 단위의 간격으로 연료량을 측정하여 데이터를 수집하며, [연료량 기준]의 경우 사용자가 설정한 ml, l 단위로 연료량 증감이 발생할 경우 연료량을 측정하여 데이터를 기록한다. 이때 연료량 증감이 발생할 경우 데이터를 수집하는 후자의 경우 데이터 관리가 좀 더 효율적일 수 있으나 도 1의 패턴분석(320) 단계로부터 비정상적인 데이터 패턴 발생시 원활한 데이터 보정이 어렵다는 단점이 있을 수 있음을 고려해야 하며, 그래프로 표현되는 연료량, 탄소배출량 및 에너지효율지수는 도면 4 (기존의 방식)와 도면 5 (이동시간 및 거리에 따른 실제 온실가스 배출량 및 에너지효율지수)와 같이 표현이 될 것이다.
도면 1의 암복호화(260)는 사용자가 설정한 기준 및 사전에 규약된 표준화된 방식을 기준으로 수집된 데이터를 데이터베이스 서버에 전송(송출)한다.
도면 1의 DW(300; DataWarehouse)는 데이터수집장치(200)로부터 수집된 데이터와 보정(320)된 데이터, 기상서버(330; 기온, 풍향, 표면유향, 수온, 파향, 습도, 풍속, 표면유속, 파고, 기압 등) 및 관리서버(350; 선적정보 및 선사, 선종, 선령, DWT, GRT, NRT, GT, NT, 유종, 엔진규격 및 에너지절감기술 적용 여부 등) 등으로부터 사전에 정의된 특정정보를 선별적으로 통합, 축적한다.
도면 1의 통합관리시스템(400)은 표준화(100)된 방식에 의거하여 DW(300)로부터 제공된 데이터를 활용, 온실가스 배출량 및 에너지효율에 대한 신뢰성있는 데이터를 제공(500,520)하고 선사, 선박, 선종, 선령, 선박용적, 선적량, 사용유종, 에너지절감기술 및 장치 적용여부, 이동경로, 기상상황 등 다양한 환경변수를 통해 온실가스 목표감축량을 예측, 보고(500,520)함으로써 정책효과성 및 목표관리에 유용하게 사용이 될 것이며, 도면 6과 같이 선사 및 선박의 효율적인 운항관리지표(400,600)로써 활용할 수 있다.
100 : 국제 및 국내기준에 부합된 표준화 규격, 절차 및 시스템.
110 : 수집된 데이터 송출시 암복호화 방법 및 전송
120, 130 : 국제 및 국내 표준화된 절차 및 산출물
200 : 연료량 및 위치정보 데이터수집장치
210 : 데이터수집장치를 보호하기 위한 적절한 보호수단 및 장치
220 : 연료량표시장치
230 : 연료량 수집을 위한 방법 및 통신 프로토콜
240 : 위성항법장치
250 : 위치정보 수집을 위한 방법 및 통신 프로토콜
260 : 데이터수집장치(200)로부터 수집된 데이터를 DW(300)으로 암호복화하여 송출 및 수신
300 : DW(DataWarehouse; 온실가스 배출 및 선박의 효율적인 운용에 필요한 데이터를 선별적으로 추출, 관리하기 위한 데이터웨어하우/데이터마트
310 : DW 보호를 위한 적절한 보호수단 및 장치
320 : 데이터수집장치(200)으로부터 수집된 데이터가 비정상적으로 분포되어 있을 경우 사전에 정의된 및 축적된 데이터를 통한 패턴분석을 통해 보정
330 : 기상서버 연동을 통한 기상정보
340 : 기상서버(330) 연동을 통한 기상데이터(기온, 풍향, 표면유향, 수온, 파향, 습도, 풍속, 표면유속, 파고, 기압 등) 및 연동방법
350 : 선사 및 항만 관리서버 연동을 통한 선박 관리 및 운영서버
360 : 관리서버(350) 연동을 통한 운영정보(선적정보 및 선사, 선종, 선령, DWT, GRT, NRT, GT, NT, 유종, 엔진규격 및 에너지절감기술 적용 여부 등) 및 연동방법
370 : 관리서버(350) 연동을 통한 선박정보(360 선박정보 참조)
400 : 통합관리시스템
410 : 국제 및 국내 온실가스보고검증 제도에 따른 온실가스 배출량 보고자료 제공
420 : 통합관리시스템의 다양한 관리지표를 통하여 최적 운항정보 제공
500 : 국내 및 국제 온실가스보고 검증
510 : 온실가스보고 검증시 국내 및 국제 표준 규격에 부합된 보고체계 및 자료(산출물) 제공
520 : 국내 및 국제 표준 규격에 부합된 신뢰성있는 자료 제공
530 : 국내 및 국제 온실가스보고 검증 대상 (국제기구, 항만 및 거래소)
600 : 운항관리최적화 (DW/DM, 관리시스템, 실시간 데이터수집을 통한 최적 운항 프로세스 구현)

Claims (8)

  1. 선박 등 운송수단의 연료 연소과정에서 발생하는 온실가스 모니터링을 위한 데이터수집방법으로써,
    선박에 설치된 연료량표시장치와 연동하여 실시간으로 연료량을 수집하는 단계와
    선박에 설치된 위성항법장치와 연동하여 실시간으로 위치정보를 수집하는 단계와
    수집된 데이터를 임의의 방법으로 수정할 수 없도록 접근을 제한하는 단계와
    수집된 데이터를 암복호화하여 데이터베이스(DataBae; DataWarehouse) 서버에 자동으로 송출하는 단계를 포함하는 온실가스 모니터링을 위한 데이터수집방법.
  2. 제1항에 있어서 선박에 설치된 연료량표시장치로부터 사전에 정의된 표준화된 방법 및 사용자가 설정한 데이터수집시점(도면 3의 시간 기준 및 연료량 기준)을 기준으로 실시간으로 연료량을 수집하는 단계를 포함하는 온실가스 모니터링을 위한 데이터수집방법.
  3. 선박 등 운송수단의 연료 연소과정에서 발생하는 온실가스 모니터링 통합관리시스템 구축을 위한 DW/DM 구축 방법으로써,
    온실가스의 효과적인 관리 및 감축을 위하여 수집된 연료량 및 위치정보 데이터 그리고 선사 및 선박의 효율적인 운용을 위한 기상정보(기온, 풍향, 표면유향, 수온, 파향, 습도, 풍속, 표면유속, 파고, 기압 등) 와 관리정보(선적정보 및 선사, 선종, 선령, DWT, GRT, NRT, GT, NT, 유종, 엔진규격 및 에너지절감기술 적용 여부 등)를 추출, 변환, 통합하는 단계와
    수집된 데이터의 다각적인 패턴분석을 통해 비정상적인 데이터를 감지, 보정하는 단계와
    구축된 DW를 적절한 방법을 통하여 보호할 수 있는 단계를 포함하는 온실가스 모니터링 통합관리시스템 구축을 위한 DW/DM 구축 방법.
  4. 선박 등 운송수단의 연료 연소과정에서 발생하는 온실가스 모니터링 통합관리시스템 구축을 위한 방법으로써,
    수집된 데이터를 통계화, 표준화하여 국제 및 국내기준에 부합하는 신뢰성 있는 보고/검증 자료로 활용 및 제공하는 단계와
    데이터수집장치와 DW로부터 제공되는 각종 관리지표를 활용하여 선박의 효율적인 운용을 위한 단계를 포함하는 온실가스 모니터링 통합관리시스템 구축 방법.
  5. 선박 등 운송수단의 연료 연소과정에서 발생하는 온실가스 모니터링을 위한 데이터수집장치로써,
    선박에 설치된 연료량표시장치와 연동하여 실시간으로 연료량을 수집하는 단계와
    선박에 설치된 위성항법장치와 연동하여 실시간으로 위치정보를 수집하는 단계와
    수집된 데이터를 임의의 방법으로 수정할 수 없도록 접근을 제한하는 단계와
    수집된 데이터를 암복호화하여 데이터베이스(DataBae; DataWarehouse) 서버에 자동으로 송출하는 단계를 포함하는 온실가스 모니터링을 위한 데이터수집장치.
  6. 제5항에 있어서 선박에 설치된 연료량표시장치로부터 사전에 정의된 표준화된 방법 및 사용자가 설정한 데이터수집시점(도면 3의 시간 기준 및 연료량 기준)을 기준으로 실시간으로 연료량을 수집하는 단계를 포함하는 온실가스 모니터링을 위한 데이터수집장치.
  7. 선박 등 운송수단의 연료 연소과정에서 발생하는 온실가스 모니터링 통합관리시스템 구축을 위한 DW/DM 시스템으로써,
    온실가스의 효과적인 관리 및 감축을 위하여 수집된 연료량 및 위치정보 데이터 그리고 선사 및 선박의 효율적인 운용을 위한 기상정보(기온, 풍향, 표면유향, 수온, 파향, 습도, 풍속, 표면유속, 파고, 기압 등) 와 관리정보(선적정보 및 선사, 선종, 선령, DWT, GRT, NRT, GT, NT, 유종, 엔진규격 및 에너지절감기술 적용 여부 등)를 추출, 변환, 통합하는 단계와
    수집된 데이터의 다각적인 패턴분석을 통해 비정상적인 데이터를 감지, 보정하는 단계와
    구축된 DW를 적절한 방법을 통하여 보호할 수 있는 단계를 포함하는 온실가스 모니터링 통합관리시스템 구축을 위한 DW/DM 시스템.
  8. 선박 등 운송수단의 연료 연소과정에서 발생하는 온실가스 모니터링 통합관리시스템으로써,
    수집된 데이터를 통계화, 표준화하여 국제 및 국내기준에 부합하는 신뢰성 있는 보고/검증 자료로 활용 및 제공하는 단계와
    데이터수집장치와 DW로부터 제공되는 각종 관리지표를 활용하여 선박의 효율적인 운용을 위한 단계를 포함하는 온실가스 모니터링 통합관리시스템.
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