KR20200002522A - System and method for providing optimized speed of a vessel and computer-readable recording medium thereof - Google Patents

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KR20200002522A
KR20200002522A KR1020180076116A KR20180076116A KR20200002522A KR 20200002522 A KR20200002522 A KR 20200002522A KR 1020180076116 A KR1020180076116 A KR 1020180076116A KR 20180076116 A KR20180076116 A KR 20180076116A KR 20200002522 A KR20200002522 A KR 20200002522A
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이준채
김인일
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대우조선해양 주식회사
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    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63JAUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • G06F17/5009
    • G06F17/5095
    • B63J2099/008

Abstract

According to one embodiment of the present invention, a system for deriving an optimized sailing speed of a ship relates to a device for deriving an optimized sailing speed of a ship, which simulates or test-drives a sailing process of a ship having a storage tank storing liquefied natural gas and a dual fuel engine using the liquefied natural gas as fuel gas of the ship or capable of sailing through fuel oil of the ship and analyzes real sailing performance of the ship, thereby deriving the optimized sailing speed of the ship, and a system, which derives the optimized sailing speed of the ship by a device database in which various data of the device for deriving an optimized sailing speed of a ship is stored.

Description

선박의 최적 운항속도 도출 시스템 및 방법, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체{SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING OPTIMIZED SPEED OF A VESSEL AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM THEREOF}SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING OPTIMIZED SPEED OF A VESSEL AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM THEREOF}

본 발명은 선박의 운항과정을 시뮬레이션 또는 시운전하여 선박의 실제 운항 성능을 분석하고 이를 통해 상기 선박의 최적 운항속도를 도출할 수 있는 선박의 최적 운항속도 도출 시스템 및 방법과, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.The present invention simulates or commissions a ship's flight process, analyzes the actual flight performance of the ship, and thereby derives the optimal flight speed system and method for deriving the optimum flight speed of the ship, and executes the method on a computer. A computer readable recording medium having recorded thereon a computer program therefor.

고유가로 인해 선박의 경제적인 효율성을 연료소모량 측면에서 평가하게 되면서, 더 높은 효율성을 갖는 선박의 설계 요구가 선주로부터 제기되어 왔다.High oil prices have resulted in evaluating the economic efficiency of ships in terms of fuel consumption, which has raised demand from ship owners for higher efficiency ships.

최근 에너지효율지수(EEDI : Energy Efficiency Design Index), 에너지효율지표(EEOI : Energy Efficiency Operational Indicator) 및 에너지효율관리계획(EEMP : Energy Efficiency Management Plan)의 적용에 관한 논의가 국제해사기구(International Maritime Organization, IMO)를 중심으로 이루어지고 있다. 특히 선박의 건조 및 시운전 단계에서부터 에너지효율지수를 고려하여 선박의 성능을 평가하도록 국제표준화기구의 규정이 갱신되기도 하였다.Recently, discussions on the application of the Energy Efficiency Design Index (EEDI), Energy Efficiency Operational Indicator (EEOI) and Energy Efficiency Management Plan (EEMP) have been discussed. , IMO). In particular, the regulations of the International Organization for Standardization have been updated to evaluate the performance of ships in consideration of the energy efficiency index from the stage of ship construction and commissioning.

요점은 모형시험결과 및 시운전결과를 근거로 계약서 및 요구 사양서에 명시된 선박의 최소요구성능을 판단하는 것이 아니라, 다양한 환경 조건에서 운항하게 될 선박의 실제 성능의 추정값을 기준으로 판단하겠다는 것이다.The point is not to judge the minimum required capability of the ships specified in the contract and requirements specification based on the results of the model test and the test run, but to estimate the actual performance of the ship that will operate under various environmental conditions.

이와 같은 변화는 설계단계에서 이상적인 운항조건을 전제로 추정된 선박의 성능을 다양한 환경조건 및 운항조건을 고려하여 건조된 선박의 성능을 검증하고 싶은 선주의 요구와 그간 실선 성능의 추정과 검증에 대하여 연구를 수행해 온 각 조선소의 기술개발 방향과 그 맥락을 같이하고 있다.This change is based on the demand of ship owners who want to verify the performance of the ship, considering the various environmental and operating conditions, and the estimation and verification of the ship performance. It is in line with the technology development direction of each shipyard that has conducted research.

이와 같이 고유가 시대를 거치면서 선박의 운항 효율성 향상이라는 이슈가 주요한 의제로 떠오르면서 선박의 운항 데이터를 모니터링하고, 실제 선박의 성능을 추정하는 다양한 접근이 이루어지고 있다.As a result of the high oil price, the issue of improving the operational efficiency of the ship has emerged as a major agenda, and various approaches have been taken to monitor the operational data of the vessel and to estimate the actual performance of the vessel.

주로 선단을 운영하는 해운회사에서 다수의 선박의 운항상태를 모니터링한 후 빅데이터 관점에서 통계적인 접근을 하는 경우가 많으나, 조선소에서는 초기 설계를 위해 선박의 저항, 추진, 운동, 조종 등 요소기술의 관점에서 물리적으로 선박의 성능을 추정하는 기법 연구의 필요성이 제기되고 있다.Frequently, shipping companies that operate fleets monitor the operational status of many ships and then take a statistical approach from the perspective of big data.However, shipyards use element technologies such as resistance, propulsion, movement, and maneuvering for initial design. From this point of view, there is a need for research on techniques for physically estimating ship performance.

또한, 이러한 실선 운항성능의 추정뿐만 아니라, 선박이 가장 경제적으로 운항할 수 있는 속도를 추정해 달라는 요구가 선주로부터 제기되고 있다.In addition, there is a demand from ship owners to estimate the speed at which the vessel can operate in the most economical manner, as well as the estimation of the solid line operating performance.

본 발명은 상기 종래 기술적 요구를 해결하기 위해 안출 된 것으로, 본 발명의 목적은 선박의 저항, 자항, 운동, 조종 등의 물리적인 근거에 의거하여 운항비용을 도출하고 이를 통해 최적의 운항 속도를 도출할 수 있는 선박의 최적 운항속도 도출 시스템 및 방법, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공하는데 있다.The present invention has been made in order to solve the above technical requirements, the object of the present invention is to derive the operating cost based on the physical basis of the resistance, magnetic port, motion, steering, etc. of the ship and through this to derive the optimum operating speed The present invention provides a computer-readable recording medium having recorded thereon a system and method for deriving an optimum speed of a ship, and a computer program for executing the method on a computer.

본 발명의 일 측면에 따른 선박의 최적 운항속도 도출 시스템은, 액화 천연 가스를 저장하는 저장탱크를 구비하고 상기 액화 천연 가스를 선박의 연료가스로 하거나 선박의 연료유를 통해 운항 가능한 이중연료 엔진을 포함하는 선박의 운항과정을 시뮬레이션 또는 시운전하여 상기 선박의 실제 운항 성능을 분석하고 이를 통해 상기 선박의 최적 운항속도를 도출하기 위한 선박의 최적 운항속도 도출 장치 및 상기 선박의 최적 운항속도 도출 장치의 각종 데이터들이 저장되는 장치 데이터베이스에 의해 상기 선박의 최적 운항속도를 도출하는 시스템으로서, 상기 장치 데이터베이스에는 AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 운항 성능을 분석하기 위해 추출된 운항정보, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보, 상기 선박의 운항명령속도, 엔진의 출력당 연료유 소모량(SFOC) 정보, 엔진의 출력당 파일럿 연료유 소모량(SPOC) 정보, 엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC) 정보, 연료가스의 가격정보 및 연료유의 가격정보가 저장되어 있으며, 상기 선박의 최적 운항속도 도출 장치는, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보, 상기 선박의 운항명령속도, 상기 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 이용하여 상기 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 상기 엔진의 RPM을 도출하고, 상기 도출된 엔진의 RPM으로부터 상기 엔진의 출력을 산출하며, 상기 산출된 엔진의 출력과, 상기 엔진의 출력당 연료유 소모량(SFOC) 정보, 상기 엔진의 출력당 파일럿 연료유 소모량(SPOC) 정보 및 상기 엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC) 정보를 통해 연료유 소모량, 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량을 산출하며, 상기 연료유 소모량, 상기 파일럿 연료유 소모량 및 상기 연료가스 소모량 과, 상기 연료가스의 가격정보 및 상기 연료유의 가격정보를 통해 상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용을 산출하고, 상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용을 비교하여 최저가 되는 운항명령속도를 상기 선박의 최적 운항속도로 도출하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a system for optimizing an operating speed of a ship, comprising a storage tank for storing liquefied natural gas and using the liquefied natural gas as a fuel gas of a vessel or a fuel system of a vessel. Simulate or test the operation process of the ship, including the analysis of the actual operating performance of the vessel and through this to derive the optimum operating speed of the vessel to derive the optimum operating speed of the vessel and various kinds of the optimum operating speed derivation apparatus of the vessel A system for deriving the optimum operating speed of the vessel by a device database in which data is stored, wherein the apparatus database is extracted from the AIS data or solid-state measurement data collected from the AIS or solid line measurement device to analyze the operational performance of the vessel. Operation information, according to the operation route of the vessel Marine environment information, flight command speed of the vessel, fuel oil consumption (SFOC) information per engine output, pilot fuel oil consumption (SPOC) information per engine output, fuel gas consumption (SGC) information per engine output, fuel gas Price information and fuel oil price information is stored, and the optimum navigation speed deriving device of the ship, the marine environment information according to the navigation route of the vessel, the navigation information extracted from the AIS data or the solid line measurement data, the The engine's RPM is derived by performing simulation according to the ship's flight path using a steering command equation that can simulate the ship's flight command speed and the dynamic characteristics of the ship, and the engine from the derived engine's RPM. Calculates the output of the engine output, fuel oil consumption (SFOC) information per output of the engine, pilot fuel oil per output of the engine Calculate fuel oil consumption, pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption through SPOC information and SGC information per engine output, and calculate the fuel oil consumption, the pilot fuel oil consumption and the fuel gas. It calculates the operation cost according to the operation command speed of the vessel through the consumption amount, the price information of the fuel gas and the price information of the fuel oil, and compares the operation cost according to the operation command speed of the vessel to determine the lowest operation command speed It is characterized by deriving at the optimum operating speed of the vessel.

또한, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보는 상기 선박의 위치, 선수각 및 흘수일 수 있다.In addition, the navigation information extracted from the AIS data or the solid line measurement data may be the position, bow angle and draft of the vessel.

또한, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보는 ECMWF로 획득한 바람 및 파도에 관한 정보일 수 있다.In addition, the marine environment information according to the operation route of the vessel may be information about wind and waves obtained by the ECMWF.

또한, 상기 연료가스의 가격정보 및 상기 연료유의 가격정보는 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보의 출발일과 도착일 사이에 존재하는 소정 날짜를 기준으로 할 수 있다.The price information of the fuel gas and the price information of the fuel oil may be based on a predetermined date existing between a departure date and an arrival date of the flight information extracted from the AIS data or the solid line measurement data.

또한, 상기 연료가스의 가격정보 및 상기 연료유의 가격정보는 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보의 출발일을 기준으로 한 가격정보와, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 운항정보의 도착일을 기준으로 한 가격정보의 평균값일 수 있다.In addition, the price information of the fuel gas and the price information of the fuel oil is price information based on the departure date of the flight information extracted from the AIS data or the solid line measurement data, and extracted from the AIS data or the solid line measurement data It may be an average value of price information based on the arrival date of the flight information.

또한, 상기 조종운동방정식은, 상기 선박의 선체, 프로펠러 및 러더에 작용하는 종방향의 동유체력, 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 횡방향의 동유체력, 및 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 요방향의 동유체력을 계산하기 위한 것으로, 상기 선박에 작용하는 각각의 동유체력을 선체, 프로펠러 및 러더 별로 각각 수학모형을 구성하고, 상기 구성된 수학모형에 대해 모형시험 결과 또는 시운전 결과를 통해 검증된 방정식일 수 있다.In addition, the steering motion equation, the longitudinal dynamic fluid force acting on the hull, propeller and rudder of the ship, the lateral fluid fluid force acting on the hull and rudder of the ship, and the hull and rudder of the ship To calculate the dynamic fluid force in the yaw direction, each dynamic fluid force acting on the ship is composed of a hull, a propeller and a rudder for each of the hulls, propellers and rudders. It may be an equation.

또한, 상기 선박의 최적 운항속도 도출 장치는, 상기 선박의 운항명령속도와, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터 중에서 추출된 상기 선박의 초기 위치, 초기 선수각 및 초기 흘수를 초기 조건으로 설정하고, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 목표점을 설정하며, 상기 초기 조건에서 상기 목표점으로 이동하기 위한 러더각을 계산하고, 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 같은지 여부를 판단하며, 상기 판단의 결과로 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 같으면 상기 조종운동방정식 및 계수정보와, 상기 계산된 러더각을 이용하여 상기 선박의 운항성능을 시뮬레이션하고, 상기 판단의 결과로 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 다르면 상기 조종운동방정식의 계수를 경험식으로 재추정하여 재추정된 계수정보와 상기 조종운동방정식과, 상기 계산된 러더각을 이용하여 상기 선박의 운항성능을 시뮬레이션할 수 있다.In addition, the apparatus for deriving the optimum operating speed of the vessel, the initial command position of the vessel, the initial position, initial bow angle and the initial draft of the vessel extracted from the AIS data or the solid line measurement data is set to the initial conditions, Setting a target point of the vessel from the AIS data or the solid line measurement data, calculating a rudder angle for moving to the target point under the initial conditions, determining whether the current draft of the vessel is equal to the initial draft, and If the current draft and the initial draft of the vessel are the same as the result of the determination, the steering performance equation and the coefficient information and the calculated rudder angle are used to simulate the operating performance of the vessel, and as a result of the determination, the current of the vessel If the draft and the initial draft are different, the coefficient of the control equation is re-estimated empirically The estimated coefficient information, the steering motion equation, and the calculated rudder angle can be used to simulate the flight performance of the vessel.

또한, 상기 선박의 최적 운항속도 도출 장치는, 상기 계산된 러더각으로 러더의 러더각을 변경하여 상기 목표점으로 이동하는 선박이 받는 종방향 및 횡방향의 힘과, 요모멘트를 토대로 엔진의 RPM을 도출할 수 있다.In addition, the device for deriving the optimum operating speed of the vessel, by changing the rudder angle of the rudder at the calculated rudder angle, the engine RPM based on the longitudinal and transverse directions received by the vessel moving to the target point and the yaw moment Can be derived.

또한, 상기 저장탱크 내에 발생된 BOG를 소각하는 GCU를 더 구비하고, 상기 장치 데이터베이스에는 상기 저장탱크의 BOR 정보가 더 저장되어 있으며, 상기 선박의 최적 운항속도 도출 장치는, 상기 GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출하고, 상기 BOG의 소각량과 상기 연료가스 가격정보를 통해 상기 선박의 운항명령속도에 따른 추가운항비용을 산출하고, 상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용에 상기 추가운항비용을 합산하여 상기 선박의 운항명령속도에 따른 최종운항비용을 산출하되, 상기 선박의 운항명령속도에 따른 최종운항비용을 비교하여 최저가 되는 운항명령속도를 상기 선박의 최적 운항속도로 도출할 수 있다. In addition, further comprising a GCU to incinerate the BOG generated in the storage tank, the BOR information of the storage tank is further stored in the device database, the device for deriving the optimum operating speed of the vessel, incinerated through the GCU Calculate the incineration amount of the BOG, calculate the additional operation cost according to the operation command speed of the vessel through the incineration amount of the BOG and the fuel gas price information, the additional operation cost to the operation cost according to the operation command speed of the vessel The final operation cost according to the operation command speed of the ship is calculated by summing up, and the lowest operation command speed can be derived as the optimum operation speed of the ship by comparing the final operation cost according to the operation command speed of the ship.

또한, 상기 선박의 최적 운항속도 도출 장치는, 상기 저장탱크의 상기 BOR 정보를 이용하여, 상기 저장탱크 내에 BOG가 발생하여 상기 저장탱크의 압력이 상승하는 경우 상기 GCU를 통해 상기 BOG를 소각하고, 상기 소각을 통해 상기 저장탱크의 압력이 하강하는 경우 상기 GCU를 가동하지 않는 것을 조건으로 하되 상기 저장탱크 내의 압력이 소정 범위를 만족하도록 하여 상기 GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출할 수 있다. In addition, the device for deriving the optimum operating speed of the vessel, by using the BOR information of the storage tank, when the BOG occurs in the storage tank to increase the pressure of the storage tank, incineration of the BOG through the GCU, The incineration amount of the BOG incinerated through the GCU may be calculated by the condition that the GCU is not operated but the pressure in the storage tank satisfies a predetermined range when the pressure of the storage tank falls through the incineration. .

또한, 상기 저장탱크의 최대 허용압력의 80%를 초과하는 경우 상기 GCU를 통해 상기 BOG를 소각하고, 상기 소각을 통해 상기 저장탱크의 최대 허용압력의 20% 미만이 되는 경우 상기 GCU를 가동하지 않는 것을 조건으로 하여 상기 GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출할 수 있다. In addition, when the maximum allowable pressure of the storage tank exceeds 80%, the BOG is incinerated through the GCU, and when the incineration becomes less than 20% of the maximum allowable pressure of the storage tank, the GCU is not operated. The incineration amount of the BOG incinerated through the GCU may be calculated under the condition.

또한, 상기 저장탱크의 BOR은 0.075%/day 내지 0.150%/day 사이의 값일 수 있다.In addition, the BOR of the storage tank may be a value between 0.075% / day to 0.150% / day.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 선박의 최적 운항속도 도출 방법은, 액화 천연 가스를 저장하는 저장탱크와 상기 액화 천연 가스를 연료가스로 하거나 선박의 연료유를 통해 운항 가능한 이중연료 엔진을 포함하는 선박의 운항과정을 시뮬레이션 또는 시운전하여 상기 선박의 실제 운항 성능을 분석하고 이를 통해 상기 선박의 최적 운항속도를 도출하기 위한 선박의 최적 운항속도 도출 방법으로서, 상기 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 설정하는 제 1 단계; AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 운항 성능을 분석하기 위해 운항정보를 추출하고, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보를 획득하며, 상기 선박의 운항명령속도를 입력하는 제 2 단계; 상기 추출된 운항정보, 상기 획득한 해상환경정보, 상기 입력된 운항명령속도와 상기 조종운동방정식을 이용하여 상기 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 상기 엔진의 RPM을 도출하는 제 3 단계; 상기 도출된 엔진의 RPM으로부터 상기 엔진의 출력을 산출하는 제 4 단계; 상기 산출된 엔진의 출력과, 엔진의 출력당 연료유 소모량(SFOC) 정보, 엔진의 출력당 파일럿 연료유 소모량(SPOC) 정보 및 엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC) 정보를 통해 연료유 소모량, 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량을 산출하는 제 5 단계; 상기 연료유 소모량, 상기 파일럿 연료유 소모량 및 상기 연료가스 소모량과, 연료가스의 가격정보 및 연료유의 가격정보를 통해 상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용을 산출하는 제 6 단계; 및 상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용을 비교하여 최저가 되는 운항명령속도를 상기 선박의 최적 운항속도로 도출하는 제 7 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for deriving the optimum operating speed of the ship according to an aspect of the present invention, comprising a storage tank for storing liquefied natural gas and a dual fuel engine capable of operating the liquefied natural gas as fuel gas or through the fuel oil of the vessel As a method of deriving the optimum operating speed of the ship to analyze the actual operating performance of the ship by simulating or commissioning the ship's operating process and deriving the optimum operating speed of the ship, a control capable of simulating the dynamic characteristics of the ship A first step of setting an equation of motion; From the AIS data or solid line measurement data collected from the AIS or solid line measurement device, the navigation information is extracted to analyze the operation performance of the vessel, the marine environment information according to the route of the vessel is obtained, and the operation command speed of the vessel Inputting a second step; A third step of deriving the RPM of the engine by performing simulation according to the navigation route of the ship using the extracted navigation information, the obtained marine environment information, the input navigation command speed and the steering motion equation; A fourth step of calculating the output of the engine from the derived RPM of the engine; Fuel oil consumption through the calculated engine output, fuel oil consumption (SFOC) information per engine output, pilot fuel oil consumption (SPOC) information per engine output and fuel gas consumption (SGC) information per engine output, A fifth step of calculating pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption; A sixth step of calculating the operating cost according to the operation command speed of the ship through the fuel oil consumption, the pilot fuel oil consumption, the fuel gas consumption, the fuel gas price information, and the fuel oil price information; And a seventh step of deriving the lowest operating command speed as the optimum operating speed of the ship by comparing the operating costs according to the operating command speed of the ship. Characterized in that it comprises a.

또한, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보는 상기 선박의 위치, 선수각 및 흘수일 수 있다. In addition, the navigation information extracted from the AIS data or the solid line measurement data may be the position, bow angle and draft of the vessel.

또한, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보는 ECMWF로부터 획득한 바람 및 파도에 관한 정보일 수 있다.In addition, the marine environment information according to the operating route of the vessel may be information about wind and waves obtained from the ECMWF.

또한, 상기 연료가스의 가격정보 및 상기 연료유의 가격정보는 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보의 출발일과 도착일 사이에 존재하는 소정 날짜를 기준으로 할 수 있다.The price information of the fuel gas and the price information of the fuel oil may be based on a predetermined date existing between a departure date and an arrival date of the flight information extracted from the AIS data or the solid line measurement data.

또한, 상기 연료가스의 가격정보 및 상기 연료유의 가격정보는 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보의 출발일을 기준으로 한 가격정보와, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보의 도착일을 기준으로 한 가격정보의 평균값일 수 있다.In addition, the price information of the fuel gas and the price information of the fuel oil is price information based on the departure date of the flight information extracted from the AIS data or the solid line measurement data, and extracted from the AIS data or the solid line measurement data It may be an average value of the price information based on the arrival date of the flight information.

또한, 상기 제 1 단계는, 상기 선박의 선체, 프로펠러 및 러더에 작용하는 종방향의 동유체력, 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 횡방향의 동유체력, 및 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 횡방향의 동유체력, 및 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 요방향의 동유체력을 계산하기 위한 것으로, 상기 선박에 작용하는 각각의 동유체력을 선체, 프로펠러 및 러더 별로 각각 수학모형을 구성하고, 상기 구성된 수학모형에 대해 모형시험 결과 또는 시운전 결과를 통해 검증된 방정식을 설정할 수 있다.Further, the first step, the longitudinal fluid fluid force acting on the hull, propeller and rudder of the ship, the lateral fluid fluid force acting on the hull and rudder of the ship, and the hull and rudder of the ship To calculate the lateral fluid force and the directional fluid force in the yaw direction acting on the hull and the rudder of the ship, each dynamic fluid force acting on the ship is composed of a mathematical model for each hull, propeller and rudder, The equations verified through the model test results or the test run results may be set for the constructed mathematical model.

또한, 상기 제 3 단계는, 상기 선박의 운항명령속도와, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터 중에서 추출된 상기 선박의 초기 위치, 초기 선수각 및 초기 흘수를 초기 조건으로 설정하는 제 3-1 단계; 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 목표점을 설정하는 제 3-2 단계; 상기 초기 조건에서 상기 목표점으로 이동하기 위한 러더각을 계산하는 제 3-3 단계; 및 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 같은지 여부를 판단하는 3-4 단계; 를 포함하고, 상기 3-4 단계의 판단의 결과로 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 같으면 상기 조종운동방정식 및 계수정보와, 상기 계산된 러더각을 이용하여 상기 선박의 운항성능을 시뮬레이션하고, 상기 3-4 단계의 판단의 결과로 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 다르면 상기 조종운동방정식의 계수를 경험식으로 재추정하여 재추정된 계수정보와 상기 조종운동방정식과, 상기 계산된 러더각을 이용하여 상기 선박의 운항성능을 시뮬레이션할 수 있다.The third step may further include setting the operation command speed of the vessel and the initial position, initial bow angle, and initial draft of the vessel extracted from the AIS data or the solid line measurement data as initial conditions. ; Step 3-2 of setting a target point of the vessel among the AIS data or the solid line measurement data; Calculating a rudder angle for moving to the target point in the initial condition; And 3-4 determining whether the current draft and the initial draft of the vessel are the same. If the current draft and the initial draft of the vessel is the same as a result of the determination of step 3-4, and simulates the operating performance of the vessel by using the steering motion equation and coefficient information, and the calculated rudder angle If the current draft and the initial draft of the ship is different as a result of the determination of step 3-4, the coefficient information of the steering motion equation is re-estimated by empirical equation, the reestimated coefficient information and the steering motion equation, and the calculated The rudder angle can be used to simulate the flight performance of the vessel.

또한, 상기 계산된 러더각으로 러더의 러더각을 변경하여 상기 목표점으로 이동하는 선박이 받는 종방향 및 횡방향의 힘과, 요모멘트를 토대로 상기 엔진의 RPM을 도출하는 제 3-5 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the third step to derive the RPM of the engine based on the longitudinal and transverse force received by the ship moving to the target point and the yaw moment by changing the rudder angle of the rudder to the calculated rudder angle It may include.

또한, 상기 저장탱크 내에 발생된 BOG를 소각하는 GCU를 더 구비하고, 상기 GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출하는 단계를 더 포함하며, 상기 제 6 단계는, 상기 산출된 BOG의 소각량과 상기 연료가스 가격정보를 통해 상기 선박의 운항명령속도에 따른 추가운항비용을 산출하고, 상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용에 상기 추가운항비용을 합산하여 상기 선박의 운항명령속도에 따른 최종운항비용을 산출하며, 상기 제 7 단계는, 상기 선박의 운항명령속도에 따른 최종운항비용을 비교하여 최저가 되는 운항명령속도를 상기 선박의 최적 운항속도로 도출할 수 있다.The method may further include calculating a incineration amount of the BOG incinerated through the GCU, and the sixth step may further include calculating a incineration amount of the BOG generated in the storage tank. The additional operation cost is calculated according to the operation command speed of the vessel through the fuel gas price information, the additional operation cost is added to the operation cost according to the operation command speed of the vessel and the final operation according to the operation command speed of the vessel Computing the cost, the seventh step, by comparing the final operating cost according to the operating command speed of the ship can derive the lowest operating command speed as the optimum operating speed of the ship.

또한, 상기 BOG의 소각량을 산출하는 단계는, 상기 저장탱크의 상기 BOR 정보를 이용하여, 상기 저장탱크 내에 BOG가 발생하여 상기 저장탱크의 압력이 상승하는 경우 상기 GCU를 통해 상기 BOG를 소각하고, 상기 소각을 통해 상기 저장탱크의 압력이 하강하는 경우 상기 GCU를 가동하지 않는 것을 조건으로 하되 상기 저장탱크 내의 압력이 소정 범위를 만족하도록 하여 상기 GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출할 수 있다.In addition, the step of calculating the incineration amount of the BOG, using the BOR information of the storage tank, when the BOG occurs in the storage tank to increase the pressure of the storage tank incineration of the BOG through the GCU, The incineration amount of the BOG incinerated through the GCU may be calculated by the condition that the GCU is not operated but the pressure in the storage tank satisfies a predetermined range when the pressure of the storage tank falls through the incineration. .

또한, 상기 BOG의 소각량을 산출하는 단계는, 상기 저장탱크의 최대 허용압력의 80%를 초과하는 경우 상기 GCU를 통해 상기 BOG를 소각하고, 상기 소각을 통해 상기 저장탱크의 최대 허용압력의 20% 미만이 되는 경우 상기 GCU를 가동하지 않는 것을 조건으로 하여 상기 GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출할 수 있다.In addition, the step of calculating the incineration amount of the BOG, in case of exceeding 80% of the maximum allowable pressure of the storage tank, incinerates the BOG through the GCU, 20% of the maximum allowable pressure of the storage tank through the incineration If less than, the incineration amount of the BOG incinerated through the GCU may be calculated on the condition that the GCU is not operated.

또한, 상기 저장탱크의 BOR은 0.075%/day 내지 0.150%/day 사이의 값일 수 있다.In addition, the BOR of the storage tank may be a value between 0.075% / day to 0.150% / day.

또한 본 발명에 따른 선박의 최적항로 도출 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공할 수 있다.In addition, a computer-readable recording medium having a computer program recorded thereon for executing the method for deriving an optimum route of a ship according to the present invention can be provided.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 선박의 저항, 자항, 운동, 조종 등 전통적인 요소기술을 활용하여 물리적인 근거에 기반한 선박의 운항비용을 도출하고 이러한 운항비용의 비교를 통해 선박의 최적 운항속도를 도출할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by using the traditional element technology, such as the resistance, magnetic port, motion, steering of the ship to derive the operating cost of the ship based on the physical basis and compare the operating cost to the optimum operating speed of the ship Can be derived.

또한, AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중 시뮬레이션에 필요한 선박의 운항정보, 해상환경정보와 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 이용하여 선박의 운항성능을 분석할 수 있다.In addition, the ship's flight performance is analyzed using AIS data or real ship measurement data collected from the AIS or solid line measurement device using the steering motion equation that can simulate the ship's flight information, marine environment information and dynamic characteristics of the ship. can do.

또한, 분석된 선박의 운항성능을 통해 선박의 운항비용을 객관적 기준에 의거하여 도출할 수 있으므로, 이와 관련된 다양한 선주의 요구에 대응할 수 있다.In addition, the operating cost of the vessel can be derived based on an objective criterion through the analysis of the operating performance of the vessel, so that it is possible to respond to the needs of various ship owners.

또한, 액화 천연 가스를 선박의 연료가스로 하거나 선박의 연료유를 통해 운항 가능한 이중연료 엔진을 포함하는 선박에 있어 연료유 소모량, 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량을 분석하고, 연료가스의 가격정보와 연료유의 가격정보를 활용하여 운항비용을 산출할 수 있어 선박의 성능적 측면과 경제적 측면을 모두 고려한 신뢰성 있는 최적 운항속도를 도출할 수 있다.In addition, the fuel oil consumption, pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption in the vessel including a double fuel engine capable of using liquefied natural gas as the fuel gas of the vessel or can operate through the fuel oil of the vessel, the fuel gas price information The operating cost can be calculated by using the price information of fuel oil and fuel oil, and thus the optimum operating speed can be derived in consideration of both the performance and economic aspects of the ship.

또한, 액화 천연 가스를 운반하는 선박의 경우 자연기화가스인 BOG(Boil-off gas)의 소각을 위한 GCU(Gas Combustion Unit)의 작동을 추가로 고려하여 액화 천연 가스 운반선에 있어서도 보다 객관적인 운항비용을 도출할 수 있고 이를 통해 최적 운항속도를 도출할 수 있다.In addition, in the case of ships carrying liquefied natural gas, the operation of gas combustion unit (GCU) for the incineration of boil-off gas (BOG), which is a natural vaporization gas, is further considered, so that the objective operation cost of liquefied natural gas carriers can be improved. It is possible to derive the optimum operating speed through this.

도 1은 본 발명에 따른 선박의 최적 운항속도 도출 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 선박의 최적 운항속도 도출 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 운항경로를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항경로에 따른 시뮬레이션을 수행한 결과와 실제 선박이 운항한 운항경로를 비교한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항경로에 따른 시뮬레이션을 수행하여 해당 선박의 운항속도를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항경로에 따른 시뮬레이션을 수행하여 해당 선박의 운항속도와 평균 RPM, 평균 출력의 관계를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 연료가스 가격정보 및 연료유 가격정보를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용을 비교한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 액화 천연 가스를 저장하는 저장탱크의 압력에 따른 시나리오를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따라 액화 천연 가스 운반선의 속도에 따른 운항비용을 비교한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따라 액화 천연 가스 운반선의 속도에 따른 잔여 화물량(목적지 도착 시)을 나타낸 도면이다.
1 is a view showing a schematic configuration of a system for deriving an optimum operating speed of a ship according to the present invention.
2 is a view showing a method for deriving the optimum operating speed of the ship according to the present invention.
3 is a view showing the operating route of the ship according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing the marine environment information according to the operating route of the ship according to an embodiment of the present invention.
5 is a view comparing the results of performing a simulation according to the operating route of the ship according to an embodiment of the present invention and the operating route operated by the actual ship.
6 is a view showing the operating speed of the vessel by performing a simulation according to the navigation route of the vessel according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing the relationship between the operating speed of the vessel, the average RPM, the average output by performing a simulation according to the operating route of the ship according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing fuel gas price information and fuel oil price information of a ship according to an embodiment of the present invention.
9 is a view comparing the operating costs according to the operating command speed of the ship according to an embodiment of the present invention.
10 is a view showing a scenario according to the pressure of the storage tank for storing the liquefied natural gas according to an embodiment of the present invention.
11 is a view comparing the operating costs according to the speed of the liquefied natural gas carrier according to an embodiment of the present invention.
12 is a view showing the amount of residual cargo (when arriving at destination) according to the speed of the liquefied natural gas carrier according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.As the present invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements.

및/또는 이라는 용어가 등장하는 경우 이는 복수의 관련된 기재 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.When the term and / or appears, this includes any combination of a plurality of related description items or a plurality of related description items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is said to be “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in the middle. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, the term “comprises” or “having” is intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component part, or combination thereof described in the specification, and that one or more other features It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

이하에서, 도 1 내지 도 12를 참고로 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 최적항로 도출 시스템 및 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to Figures 1 to 12 will be described in detail the system and method for deriving the optimum route of the ship according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 선박의 최적 운항속도 도출 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 선박의 최적 운항속도 도출 방법을 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 운항경로를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항경로에 따른 시뮬레이션을 수행한 결과와 실제 선박이 운항한 운항경로를 비교한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항경로에 따른 시뮬레이션을 수행하여 해당 선박의 운항속도를 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항경로에 따른 시뮬레이션을 수행하여 해당 선박의 운항속도와 평균 RPM, 평균 출력의 관계를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 연료가스 가격정보 및 연료유 가격정보를 도시한 도면이며, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용을 비교한 도면이고, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 액화 천연 가스를 저장하는 저장탱크의 압력에 따른 시나리오를 나타낸 도면이며, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따라 액화 천연 가스 운반선의 속도에 따른 운항비용을 비교한 도면이고, 도 12는 본 발명의 일실시예에 따라 액화 천연 가스 운반선의 속도에 따른 잔여 화물량(목적지 도착 시)을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a schematic configuration of a system for deriving the optimum operating speed of the ship according to the invention, Figure 2 is a view showing a method for deriving the optimum operating speed of the ship according to the invention, Figure 3 is an embodiment of the present invention 4 is a view showing a navigation route of the ship according to an embodiment, Figure 4 is a view showing the marine environment information according to the navigation route of the ship according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is according to an embodiment of the present invention FIG. 6 is a view comparing a result of performing a simulation according to a navigation route of a ship with a navigation route actually operated by a vessel, and FIG. 6 illustrates a navigation of a corresponding vessel by performing simulation according to a navigation route of a vessel according to an embodiment of the present invention. Figure 7 is a view showing the speed, Figure 7 shows the relationship between the operating speed of the vessel and the average RPM, the average output by performing a simulation according to the navigation route of the ship according to an embodiment of the present invention 8 is a view showing fuel gas price information and fuel oil price information of a ship according to an embodiment of the present invention, Figure 9 is a navigation according to the operation command speed of the ship according to an embodiment of the present invention Figure 10 compares the costs, Figure 10 is a view showing a scenario according to the pressure of the storage tank for storing the liquefied natural gas according to an embodiment of the present invention, Figure 11 is a liquefied natural gas according to an embodiment of the present invention Figure 12 is a view comparing the operating costs according to the speed of the carrier, Figure 12 is a view showing the amount of cargo (when arriving at the destination) according to the speed of the liquefied natural gas carrier according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따라 선박의 최적운항 속도를 도출함에 있어, 대상선박은 액화 천연 가스를 연료가스로 하거나 선박의 연료유를 통해 운항 가능한 이중연료 엔진을 포함한다. 따라서, 상기 선박은 액화 천연 가스를 저장하기 위한 저장탱크를 구비할 수 있으며, 이러한 저장 탱크는 공지된 기술의 액화 천연 가스용 저장 탱크가 적용될 수 있다.In deriving the optimum operating speed of the ship according to an embodiment of the present invention, the target ship includes a double fuel engine capable of operating liquefied natural gas as fuel gas or through the ship's fuel oil. Accordingly, the vessel may be provided with a storage tank for storing liquefied natural gas, and such a storage tank may be applied with a storage tank for liquefied natural gas of known technology.

또한, 상기 저장 탱크는 연료용 액화 천연 가스를 저장하는 연료 탱크일 수 있으며, 액화 천연 가스 운반선의 경우 운반용 액화 천연 가스를 저장하는 저장 탱크일 수 있다. In addition, the storage tank may be a fuel tank for storing liquefied natural gas for fuel, in the case of a liquefied natural gas carrier ship may be a storage tank for storing liquefied natural gas for transport.

선박의 연료유는 MGO(Marine Gas Oil), MDO(Marine Diesel Oil), HFO(heave Fuel Oil) 또는 이들의 혼합유를 포함할 수 있다.The fuel oil of the vessel may include Marine Gas Oil (MGO), Marine Diesel Oil (MDO), Heavy Fuel Oil (HFO), or a mixture thereof.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따른 선박의 최적 운항속도 도출 시스템은, 선박의 운항과정을 시뮬레이션 또는 시운전하여 선박의 실제 운항성능을 문석하고 이를 통해 상기 선박의 최적 운항속도를 도출하기 위한 선박의 최적 운항속도 도출 장치 및 상기 선박의 최적 운항속도 도출 장치의 각종 데이터들이 저장되는 장치 데이터베이스로 구성된다.As shown in FIG. 1, the system for deriving an optimum operating speed of a ship according to an aspect of the present invention, simulates or commissions a ship's operating process, records the actual operating performance of the ship, and thereby determines the optimum operating speed of the ship. It is composed of an apparatus for deriving the optimum operating speed of the vessel for derivation and a device database for storing various data of the apparatus for deriving the optimum operating speed of the vessel.

상기 장치 데이터베이스에는 AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중 선박의 운항 성능을 분석하기 위해 추출된 운항정보, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보, 상기 선박의 운항명령속도, 엔진의 출력당 연료유 소모량(SFOC) 정보, 엔진의 출력당 파일럿 연료유 소모량(SPOC) 정보, 엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC) 정보, 연료가스의 가격정보 및 연료유의 가격정보가 저장되어 있다.The device database includes navigation information extracted from the AIS or solid line measurement device collected from the AIS or solid line measurement device to analyze the ship's operating performance, marine environment information according to the ship's route, the command speed of the ship, Fuel oil consumption (SFOC) information per engine output, pilot fuel oil consumption (SPOC) information per engine output, fuel gas consumption (SGC) information per engine output, fuel gas price information and fuel oil price information is stored have.

AIS는 선박 자동 식별 장치로, 운항 중인 모든 선박의 AIS 데이터를 수집한다. 이와 같이 수집된 선박의 AIS 데이터는 선박의 시각별로 현재 위치, 속도 및 흘수 등의 정보를 담고 있다.AIS is an automatic vessel identification device that collects AIS data of all vessels in operation. The collected AIS data of the vessel contains information such as current position, speed, and draft for each vessel time.

이러한 AIS는 일정크기 이상의 선박에 의무적으로 탑재되는 장치로, 자 선박의 운항정보를 송신하고, 다른 선박의 운항정보를 수신함으로써 운항정보를 공유하는 장치이다. 이러한 AIS를 통해 다른 선박의 AIS 데이터를 취득하여 운항 안정성을 높이는데 이용되며, 육상에서도 현재 움직이는 선박의 AIS 데이터를 받을 수 있으며, 이를 데이터베이스로 구축해서 일정 기간 동안에 전 세계 AIS를 설치한 선박의 운항정보를 취득하는 것이 가능하다.The AIS is a device that is mandatory on a ship of a certain size or more, and is a device for sharing flight information by transmitting flight information of its own ship and receiving flight information of another ship. Through this AIS, AIS data of other vessels can be acquired and used to enhance operational stability, and AIS data of currently moving vessels can be received even on land, and this can be built as a database to operate ships with AIS installed around the world for a certain period of time. It is possible to obtain information.

조선소와 해운선사에서 취득되는 실선 운항 정보는 AIS에서 제공 가능한 모든 정보를 포함하며, 별도의 실선계측장치를 통해 유사 정보를 취득할 수 있다.The solid line operation information obtained from shipyards and shipping companies includes all information that can be provided by AIS, and similar information can be obtained through a separate solid line measuring device.

상기 AIS 또는 상기 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 운항 성능을 분석하기 위해 운항정보를 추출할 수 있다.The navigation information may be extracted from the AIS or the AIS data collected from the solid line measuring device or the solid line measuring data to analyze the operational performance of the vessel.

AIS 데이터 추출된 운항정보는 Static data, Dynamic data, Voyage related data, Safety related message 등이 포함하며, Static data 중에서는 1) IMO number를, Dynamic data 중에서는 1) Ship's position with accuracy indication and integrity status, 2) Time in UTC, 3) Speed over ground, Voyage related data 중에서는 1) Ship's draft 등을 활용할 수 있다. 또한, 별도의 실선계측장치를 통해 동일한 정보를 수집할 수 있다. 바람직하게는 상기 AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 선박의 운항 성능을 분석하기 위한 운항정보는 선박의 위치, 선수각 및 흘수일 수 있다.AIS data The extracted flight information includes static data, dynamic data, Voyage related data, and safety related messages.In static data, 1) IMO number, 1) Ship's position with accuracy indication and integrity status, 2) Time in UTC, 3) Speed over ground, Voyage related data 1) Ship's draft can be used. In addition, the same information may be collected through a separate solid line measurement device. Preferably, the navigation information for analyzing the navigation performance of the vessel among the AIS data or the solid line measurement data collected from the AIS or solid line measurement device may be the position, bow angle and draft of the vessel.

한편, 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보는 운항경로 상의 바람 및 파도에 관한 정보일 수 있다. 이러한 바람 및 파도에 관한 정보는 ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, 유럽중기예보센터), NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration, 미국국립해양대기국), NDBC(National Data Buoy Center, 국가부표자료센터) 등 다양한 소스(source)를 통해 획득할 수 있으며, 바람직하게는 ECMWF로부터 획득할 수 있다.On the other hand, the marine environment information according to the operating route of the vessel may be information about the wind and waves on the operating route. Information on these winds and waves can be found in the European Center for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), National Data Buoy Center (NDBC) It can be obtained from various sources such as), preferably from the ECMWF.

선박의 운항명령속도는 후술하는 조종운동방정식을 이용하여 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행함에 있어 선박의 기준이 되는 속도를 의미하며, 해당 속도에 따라 운항비용이 산출되고 이렇게 산출된 운항비용 중 최저가 되는 속도를 선박의 최적 운항속도로 도출하게 된다. 이러한 선박의 운항명령속도는 선박의 종류, 크기, 선형 등 다양한 요소를 고려하여 선정될 수 있고 통상 선박이 운항하는 속도인 5 내지 30 노트 사이의 범위에서 설정할 수 있다. 그러나 이러한 수치에 한정되는 것은 아니며 고속정의 경우 40 노트 이상의 범위를 설정할 수 있음은 물론이다.The operation command speed of a ship means the speed which is a standard of a ship in performing simulation according to the operation route of a ship using a steering motion equation which will be described later, and the operation cost is calculated according to the corresponding speed, and among the calculated operation costs The lowest speed will be derived from the ship's optimum speed. The operation command speed of such a ship may be selected in consideration of various factors such as the type, size, and linearity of the ship, and may be set within a range of 5 to 30 knots, which is the speed at which the ship normally operates. However, it is not limited to these numbers, and of course, the high speed boat can set a range of 40 knots or more.

또한, 상기 장치 데이터베이스에는, 선박의 엔진의 출력당 연료유 소모량(SFOC) 정보, 엔진의 출력당 파일럿 연료유 소모량(SPOC) 정보, 엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC) 정보를 포함할 수 있다.The apparatus database may include fuel oil consumption (SFOC) information per engine output of the ship, pilot fuel oil consumption (SPOC) information per engine output, and fuel gas consumption (SGC) information per engine output. .

이중연료를 사용하는 엔진은 연료가스를 사용하는 가스연료 운전모드와 연료유(MDO, HFO 등)를 사용하는 오일연료 운전모드, 그리고 가스연료와 오일연료를 동시에 사용하는 혼합 운전 모드를 가진다.An engine using dual fuel has a gas fuel operation mode using fuel gas, an oil fuel operation mode using fuel oil (MDO, HFO, etc.), and a mixed operation mode using gas fuel and oil fuel simultaneously.

오일연료는 각각의 실린더 헤드에 구비된 오일연료 인젝터에 의해 연소실로 분사되고, 가스연료는 메인 피드 파이프로부터 각 실린더별 분배 파이프로 분배된 다음 가스 유입 밸브(GAV) 조립체에서 가스량이 조절되어 가스 인젝터를 통해 실린더 헤드의 흡기 포트에 분사된다.The oil fuel is injected into the combustion chamber by the oil fuel injector provided in each cylinder head, and the gas fuel is distributed from the main feed pipe to the distribution pipe for each cylinder, and then the gas volume is controlled in the gas inlet valve (GAV) assembly. Through the inlet port of the cylinder head.

이중연료를 사용하는 엔진은, 점화플러그에 의해 연료를 불꽃 점화하는 가솔린 엔진과 달리 흡기를 고공고압으로 압축하여 자발화(자기착화)시키는 디젤 엔진을 기반으로 하기 때문에 가스연료의 착화를 유도하는 소형 오일연료 분사기로서 파일럿 인젝터를 더 구비한다.Unlike gasoline engines that ignite fuel by spark plugs, the dual fuel engine is based on a diesel engine that compresses the intake to high air pressure and spontaneously ignites (self-ignition). A pilot injector is further provided as an oil fuel injector.

천연 가스와 같은 가스연료는 인화점이 낮지만 자발화(자기착화) 온도가 550℃ 부근으로 높기 때문에, 가스연료 운전모드에서 주연료인 가스연료를 분사하기 직전에 파일럿 인젝터를 통해 파일럿 오일(MDO, MGO 등)을 미량 분사하여 점화를 유도하여 가스연료의 안정적인 점화를 도모할 수 있다.Gas fuels such as natural gas have a low flash point but have a high self-ignition temperature of around 550 ° C, so that pilot oil (MDO) A small amount of MGO can be used to induce ignition to achieve stable ignition of the gaseous fuel.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 최적 운항속도를 도출하기 위해 연료유 소모량, 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량 산출이 필요하며, 이를 위해 엔진의 출력당 연료유 소모량(SFOC) 정보, 엔진의 출력당 파일럿 연료유 소모량(SPOC) 정보 및 엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC) 정보가 상기 장치 데이터베이스에 저장되어 있다.Therefore, fuel oil consumption, pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption calculation are required to derive the optimum operating speed according to an embodiment of the present invention, and for this, fuel oil consumption per engine output (SFOC) information, engine Pilot fuel oil consumption (SPOC) information per output and fuel gas consumption (SGC) information per output of the engine are stored in the device database.

또한, 상기 장치 데이터베이스에는, 연료가스의 가격정보 및 연료유의 가격정보가 포함될 수 있다. 이는 전술한 연료유 소모량, 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량을 산출하여 해당 소모량에 대해 비용으로 환산하기 위한 정보이다.The apparatus database may include price information of fuel gas and price information of fuel oil. This is information for calculating the fuel oil consumption, the pilot fuel oil consumption, and the fuel gas consumption as described above and converting the fuel consumption into costs.

연료가스의 가격정보와 연료유의 가격정보는 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 운항정보의 출발일과 도착일 사이에 존재하는 특정의 날짜를 기준으로 할 수 있고, 상기 출발일과 도착일 날짜를 기준으로 하는 값의 평균값을 활용할 수 있다. 또한, 상기 출발일과 도착일과는 무관한 별도의 가격정보를 임의로 설정할 수도 있다.The price information of the fuel gas and the price information of the fuel oil may be based on a specific date existing between the departure date and the arrival date of the flight information extracted from the AIS data or the solid line measurement data, and the departure date and the arrival date date. The average value of the reference value can be used. In addition, separate price information irrespective of the departure date and arrival date may be arbitrarily set.

이하, 본 발명에 따른 선박의 최적 운항속도 도출 시스템에 있어서 선박의 최적 운항속도 도출 장치 작용을 설명한다.Hereinafter, the operation of the device for deriving the optimum operating speed of the vessel in the system for deriving the optimum operating speed of the vessel according to the present invention.

선박의 최적 운항속도 도출 장치는 전술한 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보, AIS 데이터 또는 실선계측데이터로부터 추출된 운항정보, 선박의 운항명령속도와 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 이용하여 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 엔진의 RPM을 도출한다.The device for deriving the optimum operating speed of the vessel is a navigational motion equation that can simulate the marine environment information, AIS data or real-time measurement data extracted from the above-described vessel's flight route, the ship's command speed and the dynamic characteristics of the ship. Using the simulation, the engine's RPM is derived by performing simulation according to the ship's flight path.

상기 조종운동방정식은 대상 선박에 대해 모형시험결과 또는 시운전 결과가 있으므로 선박의 모형시험 결과 또는 시운전 결과를 이용하여 수학모형을 검증하여 대상 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 구성한다.Since the pilot motion equation has a model test result or a test run result for the target ship, a pilot motion equation that can simulate the dynamic characteristics of the target ship is verified by verifying the mathematical model using the model test result or the test run result of the ship.

본 발명에 따른 조종운동방정식은 아래의 수학식 1로 나타낼 수 있다.The steering motion equation according to the present invention can be represented by Equation 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서 m은 선박의 질량, Izz는 선박의 질량 관성모멘트를 의미한다. u,v는 각각 선박의 종 방향 속도와 횡방향 속도를 가리키며,

Figure pat00002
,
Figure pat00003
은 선박의 속도 시간 변화율을 의미한다. r은 선박의
Figure pat00004
위치의 선체 중앙부를 기준으로 회전하는 각속도를,
Figure pat00005
은 각속도의 시간변화율을 가리킨다. X, Y, N은 각각 선체에 작용하는 종방향, 횡방향의 힘과 요모멘트를 의미한다.Where m is the ship's mass and Izz is the ship's mass moment of inertia. u and v indicate the ship's longitudinal and transverse velocities, respectively.
Figure pat00002
,
Figure pat00003
Means the rate of change of the ship's speed time. r is the ship's
Figure pat00004
The angular velocity of rotation around the center of the hull of the position,
Figure pat00005
Indicates the rate of change of angular velocity. X, Y and N are the longitudinal and transverse forces and yaw moments acting on the hull, respectively.

선체에 작용하는 힘과 모멘트는 수학식 2로 나누어 정리할 수 있다. 아래 첨자 H는 선체를 의미하며, P는 프로펠러, R은 러더, WI는 바람, WA는 파도를 의미한다.The force and moment acting on the hull can be summarized by dividing by Equation 2. Subscript H means hull, P means propeller, R for rudder, WI for wind and WA for waves.

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, X, Y, N는 각각 수학식 3 내지 12에 의해 계산될 수 있다.Here, X, Y, N may be calculated by Equations 3 to 12, respectively.

Figure pat00007
Figure pat00007

여기서, m x , n y 는 종방향 및 횡방향의 부가된 질량이고, L pp 는 선박의 수선간 길이이고, T는 선박의 흘수이고, U는 선박이 실제로 움직이는 속력이고, ρ는 해수의 밀도이며, β는 편류각이다. 이때, 선박의 흘수가 이전 단계의 흘수(초기 흘수 또는 목표점으로 이동하기 전의 흘수)와 다른 경우, 선박의 속도별로 설정된 설계흘수 및 밸러스트의 저항계수를 선형보간하고, 재추정된 저항계수값을 반영한다.Where m x , n y are the added mass in the longitudinal and transverse directions, L pp is the ship's waterline length, T is the draft of the ship, U is the speed at which the ship actually moves, and ρ is the density of the seawater And β is the drift angle. At this time, if the ship's draft is different from the previous stage's draft (initial draft or before moving to the target point), linearly interpolate the design draft and the ballast's resistance coefficient set for each ship's speed, and reflect the reestimated resistance coefficient. do.

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서, ur은 대상 선박의 종방향 속도와 횡방향 속도의 곱이다.Where ur is the product of the longitudinal velocity and the transverse velocity of the target vessel.

Figure pat00009
Figure pat00009

여기서 xG는 길이방향 무게중심(LCG)의 위치부터 선박의 중심까지의 거리이다.Where x G is the distance from the position of the longitudinal center of gravity (LCG) to the center of the ship.

Figure pat00010
Figure pat00010

여기서 t는 추력감소계수이고, ρ는 해수의 밀도이고, n은 프로펠러의 RPM/60이며, D p 는 프로펠러의 지름이며, K T 는 추력계수이다. tK T 는 모형시험을 통해서 획득된다.Where t is the thrust reduction factor, ρ is the density of the seawater, n is the RPM / 60 of the propeller, D p is the diameter of the propeller, and K T is the thrust factor. t and K T are obtained through model tests.

Figure pat00011
Figure pat00011

여기서, tR은 선체와 러더 간의 간섭계수이고, FN은 러더에 작용하는 직압력(port, stbd는 방향을 의미),

Figure pat00012
Figure pat00013
은 러더각이다.Where t R is the interference coefficient between the hull and the rudder, F N is the direct pressure acting on the rudder (port, stbd is the direction),
Figure pat00012
And
Figure pat00013
Is the rudder angle.

Figure pat00014
Figure pat00014

여기서, α H 는 선체와 러더간 간섭계수이고, FN_PORT는 해수의 밀도, 러더(PORT)면적, 입사각에 따른 러더(PORT) 양력계수의 기울기 및 유동입사각을 이용하여 계산되며, FN_STBD도 마찬가지로 해수의 밀도, 러더(STBD) 면적, 입삭각에 따른 러더(STBD) 양력계수의 기울기 및 유동입사각을 이용하여 계산된다.Here, α H is the number of the interferometer between the hull and the rudder, F N_PORT is calculated using the slope and the flow incidence angle of the rudder (PORT) lift coefficient in accordance with the density of the sea water, the rudder (PORT) area, the angle of incidence, F N_STBD similarly Calculated using seawater density, rudder (STBD) area, slope of rudder (STBD) lift coefficient with angle of incidence, and angle of incidence.

Figure pat00015
Figure pat00015

XH는 선체와 러더 간 간섭계수이다.X H is the coefficient of interference between the hull and the rudder.

또한, 선박의 조종운동방정식에서 바람 하중을 구하기 위해서는 상대 속도와 상대 입사각으로 정리되어야 하며, 아래의 수학식 10을 이용하여 계산될 수 있다.In addition, in order to obtain a wind load in the ship's steering motion equation, it must be arranged by relative speed and relative incidence angle, and it can be calculated using Equation 10 below.

Figure pat00016
Figure pat00016

여기서,

Figure pat00017
는 바람의 종 방향 상대 속도이고,
Figure pat00018
는 바람의 횡 방향 상대 속도를 가리킨다.
Figure pat00019
는 종 방향 상대 속도의 제곱과 횡 방향 상대 속도의 제곱을 더한 값을 제곱근으로 계산한 값이며,
Figure pat00020
는 선체에 입사되는 상대 입사각을 가리킨다.here,
Figure pat00017
Is the longitudinal relative velocity of the wind,
Figure pat00018
Indicates the lateral relative speed of the wind.
Figure pat00019
Is the square root of the square of the longitudinal relative velocity plus the square of the transverse relative velocity.
Figure pat00020
Denotes a relative angle of incidence incident on the hull.

선체에 작용하는 바람 하중은 아래의 수학식 11를 이용하여 계산된다.Wind loads acting on the hull are calculated using Equation 11 below.

Figure pat00021
Figure pat00021

여기서, C X , C Y , C N 은 무차원화 된 풍하중 계수를 가리킨다. AT는 선박의 수선면 위쪽의 종 방향 투영면적을 가리키며, AL은 횡 방향 투영면적을 가리킨다. ρ air 는 공기의 밀도를 가리키며, L OA 는 선박의 전체 길이를 가리킨다.Where C X , C Y , and C N denote dimensionless wind load coefficients. A T refers to the longitudinal projection area above the waterline of the ship, and A L refers to the transverse projection area. ρ air refers to the density of air and L OA refers to the total length of the ship.

파랑 하중은 수학식 12를 이용하여 계산될 수 있다. 파랑 평균 표류력만을 조종운동방정식에 파랑 하중으로 고려한다.The wave load can be calculated using Equation 12. Only wave average drifting force is considered as wave load in the control equation.

Figure pat00022
Figure pat00022

여기서, QTF는 파랑 평균 표류력을 가리키며, ω는 주파수, α는 파도 입사각도,

Figure pat00023
는 파의 진폭을 가리킨다. E(ω)는 ITTC(International Towing Tank Committee)파 스펙트럼을 의미한다. 선박의 이동속도, 평균 파도 주기, 파도의 방향에 따라 선형 보간을 한 뒤 파랑 하중을 조종운동방정식에 외력으로 고려한다.Where QTF is the wave mean drifting force, ω is frequency, α is wave incidence angle,
Figure pat00023
Indicates the amplitude of the wave. E (ω) means the International Towing Tank Committee (ITTC) wave spectrum. After linear interpolation according to the ship's speed, average wave period, and wave direction, the wave load is considered as an external force in the control equation.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 최적 운항속도 도출 장치는 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 운항성능을 추정하기 위한 선박의 특정 구간을 설정받아 선박의 초기 위치, 초기 선수각, 초기 흘수, 운항명령속도를 초기 조건으로 설정하고, AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 선박의 이동경로 중에 목표점을 설정하여 초기조건에서 목표점으로 이동하기 위한 러더각을 계산하여 계산된 러더각과, 상술된 수학식 1 내지 12와 같은 조종운동방정식 및 계수정보를 이용하여 목표점으로 이동하는 선박이 받는 종방향 및 횡방향의 힘과, 요방향의 모멘트를 계산하여 선박의 운항성능을 시뮬레이션한다.The device for deriving the optimum operating speed of the ship according to an embodiment of the present invention receives a specific section of the ship for estimating the operating performance from the AIS data or the solid line measurement data, and the initial position of the ship, the initial bow angle, the initial draft, and the operation command. The rudder angle calculated by setting the speed as the initial condition, calculating the rudder angle for moving to the target point in the initial condition by setting the target point in the ship's movement path among the AIS data or the solid line measurement data, and the above Equations 1 to 12 Using the same steering equation and coefficient information, the ship's flight performance is simulated by calculating the longitudinal and transverse forces and the moment of the yaw direction received by the ship moving to the target point.

이때, 초기조건에서 목표점으로 이동하기 위한 대상 선박의 흘수와 초기 흘수가 같은지 여부를 판단하여 선박의 흘수와 초기흘수 또는 이전 목표점에서의 흘수가 같으면 설정된 조종운동방정식 및 계수정보를 이용하여 대상 선박의 운항성능을 시뮬레이션하고, 대상 선박의 현재 흘수와 초기 흘수 또는 이전 목표점에서의 흘수가 다르면 조종운동방정식의 계수를 경험식으로 재추정하여 재추정된 계수정보와 조종운동방정식을 이용하여 대상 선박의 운항성능을 시뮬레이션한다. 선박의 초기 흘수 또는 이전 목표점에서의 흘수가 다르면 선박의 속도별로 설정된 설계흘수 및 밸러스트 흘수의 저항계수를 선형보간하고, 추정된 저항계수값을 반영하여 조종운동방정식을 풀이한다.At this time, it is determined whether the draft and the initial draft of the target vessel to move to the target point in the initial condition is the same, and if the draft and the initial draft of the vessel or the draft at the previous target point is the same, the set steering equation and coefficient information are used. If the current draft of the target vessel and the initial draft or the draft at the previous target point are different, the pilot's coefficients are re-experimentally empirically used to simulate the flight performance. Simulate performance. If the ship's initial draft or previous target point is different, linearly interpolate the resistance coefficient of design draft and ballast draft set for each ship's speed, and solve the steering motion equation by reflecting the estimated resistance coefficient.

보다 구체적으로, 선박의 최적 운항속도 도출 장치는 상술된 목표점으로 이동하는 대상 선박이 받는 종방향 및 횡방향의 힘과, 요모멘트를 상술된 수학식 1 내지 12를 통해 계산하고, 계산된 선박이 받는 종방향 및 횡방향의 힘과, 요모멘트를 이용하여 얻어진 엔진의 RPM과 러더의 러더각을 포함하는 결과를 근거로 대상선박의 실제 운항성능을 추정할 수 있다.More specifically, the apparatus for deriving the optimum operating speed of the ship calculates the longitudinal and transverse forces and yaw moments received by the target ship moving to the target point described above through Equations 1 to 12, and the calculated ship is The actual operating performance of the ship can be estimated based on the results including the longitudinal and transverse forces received, the RPM of the engine and the rudder angle of the rudder obtained using the yaw moment.

한편, 선박의 최적 운항속도 도출 장치는 상기한 바와 같이 도출된 엔진의 RPM으로부터 상기 엔진의 출력을 산출할 수 있다.On the other hand, the device for deriving the optimum operating speed of the vessel may calculate the output of the engine from the RPM of the engine derived as described above.

통상 선박이 저항[RT]을 받으면서 속도 V[m/s]로 항해하기 위해 필요한 동력 V로 표시한다. 여기에서 RT ∝ V2 (전저항은 속도의 거의 2승에 비례함)이므로 위의 식은 P ∝ V3로 바꿀 수 있다. 즉, 선박의 항해에 필요한 동력 즉, 출력은 속도의 3승에 비례한다.It is usually expressed as the power V required for the ship to sail at speed V [m / s] while receiving resistance [R T ]. Since R T ∝ V 2 (the total resistance is proportional to the power of nearly two powers), the above equation can be changed to P ∝ V 3 . In other words, the power required for sailing the ship, i.e., the output, is proportional to the third power of the speed.

또한, 선박의 최적 운항속도 도출 장치는, 이렇게 산출된 엔진의 출력과, 상기 엔진의 출력당 연료유 소모량(SFOC) 정보, 상기 엔진의 출력당 파일럿 연료유 소모량(SPOC) 정보 및 상기 엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC) 정보를 통해 연료유 소모량, 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량을 산출하고, 이렇게 산출된 연료유 소모량, 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량과, 전술한 연료가스의 가격정보 및 연료유의 가격정보를 통해 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용을 산출하게 된다.In addition, the apparatus for deriving the optimum operating speed of the ship includes the output of the engine, the fuel oil consumption (SFOC) information per output of the engine, the pilot fuel oil consumption (SPOC) information per output of the engine, and the output of the engine. The fuel oil consumption, the pilot fuel oil consumption and the fuel gas consumption are calculated based on the fuel gas consumption (SGC) information, the fuel oil consumption, the pilot fuel oil consumption and the fuel gas consumption, and the price information of the fuel gas described above. And through the price information of the fuel oil to calculate the operating cost according to the operation command speed of the vessel.

이렇게 선박의 운항명령속도별로 운항비용을 산출한 뒤 그 비용을 모두 비교하여 최저가 되는 운항명령속도를 선박의 최적 운항속도로 도출하게 된다.Thus, after calculating the operating cost for each ship's operating speed and comparing the costs, the lowest operating command speed is derived as the optimum operating speed of the ship.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 최적 운항속도 도출 시스템에 있어, 대상 선종으로서 액화 천연 가스 운반선을 고려할 경우, 상기 액화 천연 가스 운반선의 액화 천연 가스 저장탱크 내에 발생되는 BOG를 추가로 고려할 필요가 있다. 이때, 상기 저장탱크 내에 발생된 BOG를 소각하는 GCU를 더 구비하고, 전술한 장치 데이터베이스에는 상기 저장탱크의 BOR 정보가 더 저장되어 있을 수 있다.On the other hand, in the system for deriving the optimum operating speed of the ship according to an embodiment of the present invention, when considering the liquefied natural gas carrier as the target ship, the BOG generated in the liquefied natural gas storage tank of the liquefied natural gas carrier may be further considered. There is a need. In this case, the GCU may further include an incineration of the BOG generated in the storage tank, and the BOR information of the storage tank may be further stored in the aforementioned device database.

이 때, 선박의 최적 운항속도 도출 장치는, GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출하고, BOG의 소각량과, 연료가스 가격정보를 통해 선박의 운항명령속도에 따른 추가운항비용을 산출할 수 있다. 이렇게 산출된 추가운항비용을 전술한 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용에 합산하여 선박의 운항명령속도에 따른 최적운항비용을 산출한다.At this time, the device for deriving the optimum operating speed of the vessel may calculate the incineration amount of the BOG incinerated through the GCU, and calculate the additional operating cost according to the vessel's operation command speed through the BOG incineration amount and fuel gas price information. have. The additional operation cost calculated in this way is added to the operation cost according to the operation command speed of the above-described ship to calculate the optimum operation cost according to the operation command speed of the ship.

그리고, 전술한 바와 같이, 선박의 운항명령속도별로 산출된 최종운항비용을 모두 비교하여 최저가 되는 운항명령속도를 상기 액화 천연 가스 운반선의 최적 운항속도로 도출할 수 있다.As described above, the final operating cost calculated for each operation command speed of the ship may be compared to derive the lowest operation command speed as the optimum operating speed of the liquefied natural gas carrier.

구체적으로 상기 저장탱크의 BOR 정보를 이용하여, 저장탱크 내에 BOG가 발생하여 저장탱크의 압력이 상승하는 경우 GCU를 통해 BOG를 소각하고, 상기 소각을 통해 저장탱크의 압력이 하강하는 경우 GCU를 가동하지 않는 것을 시나리오로 구성할 수 있다. 이러한 시나리오 상에서 상기 저장탱크 내의 압력이 소정 범위를 만족하도록 하도록 상기 GCU를 통해 BOG를 소각시키고 이렇게 소각된 BOG의 양을 산출한 뒤 추가운항비용을 산출할 수 있다.Specifically, by using the BOR information of the storage tank, when the pressure of the storage tank rises because the BOG occurs in the storage tank, incinerate the BOG through the GCU, when the pressure of the storage tank through the incineration GCU operates You can configure what you do not do as a scenario. In such a scenario, the BOG may be incinerated through the GCU so that the pressure in the storage tank satisfies a predetermined range, and the additional operation cost may be calculated after calculating the amount of the BOG incinerated.

보다 구체적으로는 저장탱크의 최대 허용압력의 80%를 초과하는 경우 GCU를 통해 BOG를 소각하고, 이러한 소각을 통해 상기 저장탱크의 최대 허용압력의 20% 미만이 되는 경우 GCU를 가동하지 않는 것을 시나리오로 구성할 수 있으며, 이때 GCU를 통해 소각된 BOG의 소각량을 산출한 뒤 추가운항비용을 산출할 수 있다.More specifically, the BOG is incinerated through the GCU when the maximum allowable pressure of the storage tank is exceeded, and the GCU is not operated when the inlet becomes less than 20% of the maximum allowable pressure of the storage tank. In this case, after calculating the incineration amount of the incinerated BOG through the GCU can calculate the additional operation cost.

액화 천연 가스의 저장탱크는 독립형 또는 멤브레인형일 수 있고, 바람직하게는 멤브레인형일 수 있다. The storage tank of liquefied natural gas may be standalone or membrane type, preferably membrane type.

또한 이러한 액화 천연 가스 저장탱크의 BOR은 0.075%/day 내지 0.150%/day 사이에서 임의의 값으로 설정될 수 있다. 이는 본 발명이 속하는 기술분야에 있어 통상 요구되는 수치범위를 예시한 것이며, 반드시 이 범위로 한정될 필요는 없다.In addition, the BOR of such a liquefied natural gas storage tank may be set to any value between 0.075% / day to 0.150% / day. This illustrates a numerical range that is usually required in the technical field to which the present invention belongs, and is not necessarily limited to this range.

이하에서는, 본 발명에 따른 선박의 최적항로 도출 방법을 도 3 내지 도 12를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a method for deriving an optimum route of a ship according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 12.

본 발명의 일 실시예에 따라 선박의 최적운항 속도를 도출함에 있어, 대상이 되는 선박은 액화 천연 가스를 저장하는 저장탱크를 구비하고 이러한 액화 천연 가스를 선박의 연료가스로 하거나 선박의 연료유를 통해 운항 가능한 이중연료 엔진을 포함하는 선박을 대상으로 한다.In deriving the optimum operating speed of the ship according to an embodiment of the present invention, the target ship has a storage tank for storing liquefied natural gas and uses the liquefied natural gas as the fuel gas of the ship or the fuel oil of the ship. It is intended for vessels containing dual-fuel engines that can be operated through.

먼저 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 설정한다(제 1 단계). 조종운동방정식은 선박이 받은 종방향의 힘, 횡방향의 힘 및 요방향의 모멘트를 계산하기 위한 식으로 앞서 기술한 수학식 1 내지 12을 참고하여 설정할 수 있다.First, a steering motion equation that can simulate the dynamic characteristics of the ship is set (step 1). The steering motion equation is a formula for calculating the longitudinal force, the transverse force, and the yaw direction moment received by the ship, and can be set with reference to Equations 1 to 12 described above.

다음으로, AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 선박의 운항 성능을 분석하기 위해 운항정보를 추출하고, 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보를 획득하며, 선박의 운항명령속도를 입력한다(제 2 단계).Next, extract the flight information from the AIS data or solid line measurement data collected from the AIS or solid line measurement device to analyze the ship's flight performance, obtain marine environment information according to the ship's flight path, Enter (step 2).

여기서, AIS 데이터 추출된 운항정보는 Static data, Dynamic data, Voyage related data, Safety related message 등이 포함하며, Static data 중에서는 1) IMO number를, Dynamic data 중에서는 1) Ship's position with accuracy indication and integrity status, 2) Time in UTC, 3) Speed over ground, Voyage related data 중에서는 1) Ship's draft 등을 활용할 수 있다. 또한, 별도의 실선계측장치를 통해 동일한 정보를 수집할 수 있다. 바람직하게는 상기 AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 선박의 운항 성능을 분석하기 위한 운항정보는 선박의 위치, 선수각 및 흘수일 수 있다.Here, the AIS data extracted flight information includes static data, dynamic data, Voyage related data, safety related messages, etc. 1) IMO number in static data and 1) Ship's position with accuracy indication and integrity in dynamic data Status, 2) Time in UTC, 3) Speed over ground, Voyage related data 1) Ship's draft can be used. In addition, the same information may be collected through a separate solid line measurement device. Preferably, the navigation information for analyzing the navigation performance of the vessel among the AIS data or the solid line measurement data collected from the AIS or solid line measurement device may be the position, bow angle and draft of the vessel.

보다 구체적으로 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 특정기간의 운항정보를 선택적으로 취득할 수 있으며, 예를 들면, 나이지리아의 액화 천연 가스 터미널에서 액화 천연 가스를 싣고 서아프리카 지역을 2016년 5월 20일자로 출발하여 약 26일에 걸쳐 2016년 6월 17일자로 일본까지 운항한 선박의 운항경로를 선택하였고 상기 선박의 AIS 데이터에서 찍힌 이동경로는 도 3에 잘 도시되어 있다.More specifically, flight information of a specific period may be selectively acquired from AIS data or solid line measurement data. For example, the West African region is loaded with liquefied natural gas at a liquefied natural gas terminal in Nigeria on May 20, 2016. The route of departure of the vessel departed to Japan on June 17, 2016 over approximately 26 days was selected and the travel route taken from the AIS data of the vessel is well illustrated in FIG. 3.

또한, 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보는 운항경로 상의 바람 및 파도에 관한 정보로서 ECMWF, NOAA, NDBC 등의 소스를 통해 획득할 수 있으며, 바람직하게는 ECMWF로부터 획득할 수 있다.In addition, the marine environment information according to the operating route of the ship can be obtained through the source of ECMWF, NOAA, NDBC, etc. as information on the wind and waves on the operating route, preferably from the ECMWF.

도 4에는 상기 도 3에 도시한 선박의 운항경로에 있어 ECMWF로부터 획득한 바람과 파도에 관한 정보가 도시되어 있다.FIG. 4 shows information on wind and waves obtained from the ECMWF in the operating route of the ship shown in FIG. 3.

또한, 선박의 운항명령속도는 상기 조종운동방정식을 통해 시뮬레이션을 수행함에 있어 기준이 되는 선박의 속도이며, 선박이 운항 가능한 속도 범위 내의 임의의 값을 설정 및 입력할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 선박의 운항명령속도는 12 노트에서 20 노트 사이의 값으로 설정하였다.In addition, the operation command speed of the ship is the speed of the ship as a reference in performing the simulation through the steering motion equation, and can set and input any value within the speed range in which the ship can operate. In one embodiment of the present invention, the operating command speed of the ship was set to a value between 12 knots and 20 knots.

다음으로, 상기 추출된 운항정보, 상기 획득한 해상환경정보, 상기 입력된 운항명령속도와, 상기 제 1 단계에서 설정된 조종운동방정식을 이용하여 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 엔진의 RPM을 도출한다(제 3 단계).Next, using the extracted navigation information, the obtained marine environment information, the input navigation command speed, and the steering motion equation set in the first step to perform a simulation according to the navigation route of the ship to determine the RPM of the engine (Step 3).

구체적으로는 선박의 구간을 설정하고(출발점과 도착점), 설정된 구간 중에서 출발시점의 정보인 초기 위치, 초기 선수각 및 초기 흘수, 그리고 입력된 운항명령속도를 이용하여 초기조건을 설정한다. 그리고 설정된 구간의 이동경로를 따라 선박의 목표점을 설정하는데, 목표점은 러더각을 변경해야 하는 지점으로 정해지며, 선박의 이동경로 운항 중에 다수의 경유 목표점을 지나 최종 목표점이 정해지게 된다. 상기 초기 위치에서 그 다음으로 설정된 목표점으로 이동하기 위한 선박의 러더각을 계산하고, 이러한 목표점으로 이동하는 선박의 AIS 데이터 또는 실선계측데이터에 포함된 선박의 흘수 정보가 초기 흘수와 같은지 여부를 판단한다. 이러한 판단결과 목표점으로 이동하는 선박의 AIS 데이터에 포함된 선박의 흘수가 초기 흘수와 같은 경우 제 1 단계에서 설정된 조종운동방정식 및 계수정보(유체력미계수)를 이용하여 선박의 운항성능을 시뮬레이션한다. 시뮬레이션 수행 후 목표점에 도달하는지 여부를 판단하고, 판단결과 목표점에 도달하지 않은 경우 시뮬레이션을 반복하며 최종 목표점에 도달한 경우 시뮬레이션을 종료한다. 한편, 선박의 AIS 데이터 또는 실선계측데이터에 포함된 선박의 흘수 정보가 초기 흘수와 다른 경우 조종운동방정식의 계수(유체력미계수)를 경험식으로 재추정한다. 계수는 저항계수로, 선박의 속도별로 설정된 설계흘수 및 밸러스트 흘수를 근거로 하여 대상선박의 속도에 설정된 설계흘수 및 밸러스트 흘수를 선형 보간법을 사용하여 저항계수를 추정한다. 이렇게 재추정된 계수정보와 조종운동방정식을 이용하여 선박의 운항성능을 시뮬레이션한다. 상술한 조종운동방정식을 통해 선박이 목표점으로 이동할 때 선박이 받는 종방향의 힘, 횡방향의 힘 및 요방향의 모멘트를 계산하고 계산된 선박이 받는 종방향의 힘, 횡방향의 힘 및 요방향을 모멘트를 통해 엔진의 RPM을 도출한다.Specifically, the section of the ship is set (starting point and arrival point), and the initial condition is set using the initial position, the initial bow angle and the initial draft, and the input operation command speed. And the target point of the ship is set according to the movement route of the set section, the target point is determined as the point to change the rudder angle, and the final target point is determined after passing through a number of passing target points during the movement of the vessel. Calculate the rudder angle of the ship to move from the initial position to the next set target point, and determine whether the draft information of the ship included in the AIS data or the solid measurement data of the ship moving to this target point is equal to the initial draft. . As a result of this determination, when the ship draft included in the AIS data of the ship moving to the target point is the same as the initial draft, the ship's flight performance is simulated using the steering motion equation and coefficient information (fluid force coefficient) set in the first step. . After the simulation is performed, it is determined whether the target point is reached. If the determination result is not reached, the simulation is repeated, and when the final target point is reached, the simulation is terminated. On the other hand, if the draft information of the ship included in the ship's AIS data or the ship measurement data is different from the initial draft, the coefficient (fluid force coefficient) of the steering motion equation is re-estimated empirically. The coefficient is a resistance coefficient and the resistance coefficient is estimated by linear interpolation based on the design draft and ballast draft set for the ship's speed based on the design draft and ballast draft set for each ship's speed. Using the reestimated coefficient information and steering motion equation, the ship's flight performance is simulated. Calculate longitudinal force, transverse force and moment of yaw direction when the ship moves to the target point through the above mentioned steering motion equation and calculate the longitudinal force, transverse force and yaw direction that the calculated ship receives Deriving the engine RPM through the moment.

도 5 및 6에 도시한 바와 같이, AIS 경로를 기준으로 계산된 선박의 위치와 속도를 비교해 볼 때, 전체 경로 및 대각도 변침이 있는 구간에서 경로점을 잘 추종하고 있고 대각도 변침이 있을 경우 동 특성에 따라 선속의 손실이 다소 발생하고 있는 것으로 나타났으나 이는 실제 운항 시 발생할 수 밖에 없는 현상임을 감안하면, 선박의 운항명령속도에 대해 잘 추종하고 있음을 확인할 수 있다.5 and 6, when comparing the position and the speed of the ship calculated based on the AIS route, if the path point is well followed and there is a diagonal change in the section with the entire route and the diagonal change. According to the characteristics, the loss of ship speed was found to be somewhat occurred, but it can be confirmed that it follows the ship's operation command speed in consideration of this fact.

다음으로, 도출된 엔진의 RPM으로부터 엔진의 출력을 산출한다(제 4 단계). 앞서 언급한 바와 같이 선박의 항해에 필요한 동력 즉, 출력은 속도의 3승에 비례하는 점을 활용하여 엔진의 출력을 산출할 수 있다.Next, the output of the engine is calculated from the derived RPM of the engine (fourth step). As mentioned above, the power required for voyage of the ship, that is, the output may be calculated using the point that is proportional to the third power of the speed.

도 7에 도시한 바와 같이 평균 RPM은 속도에 선형관계를 가지고 있고, 평균 출력은 3차식의 관계가 있음을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 7, the average RPM has a linear relationship with speed, and the average output has a three-dimensional relationship.

다음으로, 앞서 산출된 엔진의 출력과, 엔진의 출력당 연료유 소모량(SFOC) 정보, 엔진의 출력당 파일럿 연료유 소모량(SPOC) 정보 및 엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC) 정보를 통해 연료유 소모량, 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량을 산출한다(제 5 단계).Next, the fuel is output through the engine output, the fuel oil consumption (SFOC) information per engine output, the pilot fuel oil consumption (SPOC) information per engine output, and the fuel gas consumption (SGC) information per engine output. The oil consumption, pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption are calculated (step 5).

그리고, 산출된 연료유 소모량, 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량와, 연료가스의 가격정보 및 연료유의 가격정보를 통해 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용을 산출한다(제 6 단계). 이때 연료가스의 가격정보와 연료유의 가격정보는 지속적으로 변화하는 값이므로 그 기준을 잡을 필요가 있다. 따라서 AIS 데이터 또는 실선계측데이터로부터 추출된 운항정보의 출발일과 도착일 사이에 존재하는 특정의 날짜를 기준으로 하거나 또는 상기 출발일과 도착일 날짜를 기준으로 하는 값들의 평균값을 활용하여 가격의 기준점을 잡을 수 있다. 뿐만 아니라 상기 출발일과 도착일과는 전혀 무관한 별도의 가격정보를 임의로 설정할 수 있음은 물론이다.The operation cost according to the operation command speed of the ship is calculated through the calculated fuel oil consumption, pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption, fuel gas price information, and fuel oil price information (sixth step). At this time, the price information of the fuel gas and the price information of the fuel oil are constantly changing values, so it is necessary to set the standard. Therefore, the price can be set based on a specific date existing between the departure date and the arrival date of the flight information extracted from the AIS data or the solid line measurement data or by using the average value of the values based on the departure date and the arrival date. Can be. In addition, it is of course possible to arbitrarily set separate price information irrelevant to the departure date and arrival date.

도 8에는 2018년 7월 1일부터 180일간의 연료가스의 가격정보와 연료유의 가격정보를 예시하고 있다. 연료가스의 가격정보와 연료유의 가격정보는 밴쿠버항의 벙커링 가격을 참조하였고, 본 발명의 일 실시예에서는 2017년 12월 8일자를 기준으로 설정하였다.FIG. 8 illustrates price information of fuel gas and price information of fuel oil for 180 days from July 1, 2018. The fuel gas price information and the fuel oil price information refer to the bunkering price of the Vancouver port, and in one embodiment of the present invention, was set on December 8, 2017.

마지막으로, 상기한 선박의 운항명령속도별 운항비용을 비교하여 최저가 되는 운항명령속도를 상기 선박의 최적 운항속도로 도출한다(제 7 단계).Finally, the lowest operating command speed is derived as the optimum operating speed of the ship by comparing the operating costs of the ship's operating command speed (step 7).

도 9에는 선박의 운항명령속도별 운항비용을 산출한 그래프를 도시하고 있다.FIG. 9 is a graph illustrating the operation cost of each ship's operation command speed.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 최적 운항속도를 도출하는 방법에 있어, 액화 천연 가스 운반선을 대상선종으로 하는 경우, 상기 액화 천연 가스 운반선의 액화 천연 가스 저장탱크 내에 발생되는 BOG를 추가로 고려할 필요가 있다. 다시 말해 액화 천연 가스 저장탱크 내에 발생된 BOG를 소각하는 GCU를 더 구비하고 있고, 상기 GCU를 통해 소각된 BOG의 소각량이 운항비용에 반영될 필요가 있으며, 이때 전술한 선박의 최적 운항속도를 도출하는 방법에는 GCU를 통해 소각된 BOG의 소각량을 산출하는 단계가 더 포함될 수 있다. BOG의 소각량을 산출하는 단계는 제 4 단계와 제 5 단계 사이 또는 제 5 단계와 제 6 단계 사이에 위치할 수 있으며, 조종운동방정식을 통해 엔진의 RPM을 산출한 이후에서 선박의 운항명령속도에 다른 운항비용을 산출하기 전에 위치하는 것이 바람직하다.On the other hand, in the method for deriving the optimum operating speed of the ship according to an embodiment of the present invention, when the liquefied natural gas carrier ship as the target ship, the added BOG generated in the liquefied natural gas storage tank of the liquefied natural gas carrier ship Need to be considered. In other words, the GCU further includes the incineration of the BOG generated in the liquefied natural gas storage tank, and the incineration amount of the BOG incinerated by the GCU needs to be reflected in the operating cost. The method may further include calculating an incineration amount of the BOG incinerated by the GCU. The step of calculating the incineration amount of the BOG may be located between the fourth and fifth stages, or between the fifth and sixth stages, and after calculating the RPM of the engine through the steering motion equation, It is desirable to be located before calculating other operating costs.

이때 선박의 운항명령속도에 다른 운항비용을 산출하는 제 6 단계는, 상기 산출된 BOG의 소각량과 상기 연료가스 가격정보를 통해 상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용에 상기 추가운항비용을 합산하여 선박의 운항명령속도에 따른 최종운항비용을 산출하고, 상기 선박의 최적 운항속도를 도출하는 제 7 단계는 선박의 운항명령속도에 따른 최종운항비용을 비교하여 최저가 되는 운항명령속도를 상기 선박의 최적 운항속도로 도출한다.At this time, the sixth step of calculating the operation cost different from the operation command speed of the ship, by adding the additional operation cost to the operation cost according to the operation command speed of the ship through the calculated incineration amount of the BOG and the fuel gas price information The seventh step of calculating the final operating cost according to the operation command speed of the ship, and deriving the optimum operating speed of the ship, compares the final operation cost according to the operation command speed of the ship to the lowest operating command speed of the vessel Derived from the operating speed.

여기서, 상기 저장탱크의 BOR 정보를 이용하여, 상기 저장탱크 내에 BOG가 발생하여 저장탱크의 압력이 상승하는 경우 GCU를 통해 BOG를 소각하고, 상기 소각을 통해 저장탱크의 압력이 하강하는 경우 GCU를 가동하지 않는 것을 조건으로 하여 저장탱크 내의 압력을 소정 범위를 만족하도록 GCU를 통해 BOG를 소각시키고, 이렇게 소각된 BOG의 양을 산출한 뒤 추가운항비용을 산출할 수 있다.Here, using the BOR information of the storage tank, if the BOG occurs in the storage tank to increase the pressure of the storage tank, incinerate the BOG through the GCU, when the pressure of the storage tank through the incineration GCU Under the condition that it is not operated, the BOG may be incinerated through the GCU to satisfy the predetermined range of pressure in the storage tank, and the additional operating cost may be calculated after calculating the amount of the incinerated BOG.

구체적으로는 저장탱크의 최대 허용압력의 80%를 초과하는 경우 GCU를 통해 BOG를 소각하고, 이러한 소각을 통해 상기 저장탱크의 최대 허용압력의 20% 미만이 되는 경우 GCU를 가동하지 않는 것을 시나리오로 구성할 수 있으며, 이때 GCU를 통해 소각된 BOG의 소각량을 산출한 뒤 추가운항비용을 산출할 수 있다.Specifically, the BOG is incinerated by the GCU when the maximum allowable pressure of the storage tank is exceeded, and the GCU is not operated when it becomes less than 20% of the maximum allowable pressure of the storage tank by the incineration. In this case, the additional operation cost can be calculated after calculating the incineration amount of the BOG incinerated through the GCU.

도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 저장탱크 내 BOG가 발생하여 압력 조건이 변동하는 과정에 따라 총 4 단계의 모드를 설정하였고, 모드 I의 경우 BOG Fuel 모드, 모드 II의 경우 BOG Fuel 및 GCU 가동 모드, 모드 III의 경우 BOG Fuel 및 GCU 가동 모드, 모드 IV의 경우 LNG Fuel 모드로 설정하였다. 검은색 실선의 경우 저장탱크의 최대 허용압력의 20%를 기준으로 한 것이며 파란색 점선의 경우 저장탱크의 최대 허용압력의 80%를 기준으로 표시한 것이다.As shown in FIG. 10, in one embodiment of the present invention, a total of four stages are set according to a process in which a BOG occurs in a storage tank and a pressure condition is changed. In the case of BOG Fuel and GCU operation mode, Mode III, BOG Fuel and GCU operation mode, and Mode IV, LNG fuel mode. The solid black line is based on 20% of the maximum allowable pressure of the storage tank, and the blue dashed line is based on 80% of the maximum allowable pressure of the storage tank.

한편, 도 11 및 12에 도시한 바와 같이, 저장탱크의 BOR 정보에 따라 운항비용을 도출할 수 있으며, 추가로 목적지에 도달 시 저장탱크 내 잔존하고 있는 액화 천연 가스의 저장량도 확인할 수 있다.On the other hand, as shown in Figures 11 and 12, it is possible to derive the operating cost according to the BOR information of the storage tank, and can further check the storage amount of the liquefied natural gas remaining in the storage tank when the destination is reached.

이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications or other embodiments falling within the scope equivalent to the present invention are possible by those skilled in the art. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined by the following claims.

100: 선박의 최적 운항속도 도출 장치 200: 장치 데이터베이스100: device for deriving the optimum operating speed of the vessel 200: device database

Claims (25)

액화 천연 가스를 저장하는 저장탱크를 구비하고 상기 액화 천연 가스를 선박의 연료가스로 하거나 선박의 연료유를 통해 운항 가능한 이중연료 엔진을 포함하는 선박의 운항과정을 시뮬레이션 또는 시운전하여 상기 선박의 실제 운항 성능을 분석하고 이를 통해 상기 선박의 최적 운항속도를 도출하기 위한 선박의 최적 운항속도 도출 장치 및 상기 선박의 최적 운항속도 도출 장치의 각종 데이터들이 저장되는 장치 데이터베이스에 의해 상기 선박의 최적 운항속도를 도출하는 시스템으로서,
상기 장치 데이터베이스에는 AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 운항 성능을 분석하기 위해 추출된 운항정보, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보, 상기 선박의 운항명령속도, 엔진의 출력당 연료유 소모량(SFOC) 정보, 엔진의 출력당 파일럿 연료유 소모량(SPOC) 정보, 엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC) 정보, 연료가스의 가격정보 및 연료유의 가격정보가 저장되어 있으며,
상기 선박의 최적 운항속도 도출 장치는,
상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보, 상기 선박의 운항명령속도, 상기 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 이용하여 상기 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 상기 엔진의 RPM을 도출하고,
상기 도출된 엔진의 RPM으로부터 상기 엔진의 출력을 산출하며,
상기 산출된 엔진의 출력과, 상기 엔진의 출력당 연료유 소모량(SFOC) 정보, 상기 엔진의 출력당 파일럿 연료유 소모량(SPOC) 정보 및 상기 엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC) 정보를 통해 연료유 소모량, 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량을 산출하며,
상기 연료유 소모량, 상기 파일럿 연료유 소모량 및 상기 연료가스 소모량 과, 상기 연료가스의 가격정보 및 상기 연료유의 가격정보를 통해 상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용을 산출하고,
상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용을 비교하여 최저가 되는 운항명령속도를 상기 선박의 최적 운항속도로 도출하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적 운항속도 도출 시스템.
The actual operation of the vessel by simulating or commissioning the operation process of the ship having a storage tank for storing liquefied natural gas and using the liquefied natural gas as a fuel gas of the vessel or a dual fuel engine capable of operating through the fuel oil of the vessel By deriving the optimum operating speed of the vessel for deriving the optimum operating speed of the vessel and analyzing the performance and deriving the optimum operating speed of the vessel by a device database that stores various data of the apparatus for deriving the optimum operating speed of the vessel As a system to
The device database includes navigation information extracted from the AIS or solid line measurement data collected from the AIS or solid line measurement device to analyze the ship's operating performance, marine environment information according to the ship's route, and the ship's command speed. Fuel oil consumption (SFOC) information per engine output, pilot fuel oil consumption (SPOC) information per engine output, fuel gas consumption (SGC) information per engine output, fuel gas price information and fuel oil price information It is
Apparatus for deriving the optimum operating speed of the vessel,
By using the steering motion equation that can simulate the marine environment information according to the navigation route of the vessel, the navigation information extracted from the AIS data or the solid line measurement data, the operation command speed of the vessel, the dynamic characteristics of the vessel Deriving the RPM of the engine by performing a simulation according to the navigation route of the ship,
Calculating the output of the engine from the derived RPM of the engine,
Fuel through the calculated output of the engine, fuel oil consumption (SFOC) per output of the engine, pilot fuel oil consumption (SPOC) information per output of the engine and fuel gas consumption (SGC) information per output of the engine Calculate oil consumption, pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption,
Calculating the operating cost according to the operation command speed of the vessel through the fuel oil consumption, the pilot fuel oil consumption and the fuel gas consumption, the price information of the fuel gas and the price information of the fuel oil,
Comparing the operation cost according to the operation command speed of the ship to derive the lowest operating command speed as the optimum operating speed of the vessel, characterized in that the optimum operating speed of the vessel.
제 1 항에 있어서,
상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보는 상기 선박의 위치, 선수각 및 흘수인 것을 특징으로 하는 선박의 최적 운항속도 도출 시스템.
The method of claim 1,
And the navigation information extracted from the AIS data or the solid line measurement data is the position, bow angle, and draft of the vessel.
제 1 항에 있어서,
상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보는 ECMWF로 획득한 바람 및 파도에 관한 정보인 것을 특징으로 하는 선박의 최적 운항속도 도출 시스템.
The method of claim 1,
The marine environment information according to the ship's flight path is information on the wind and waves acquired by ECMWF, the optimum navigation speed deriving system of the ship.
제 1 항에 있어서,
상기 연료가스의 가격정보 및 상기 연료유의 가격정보는 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보의 출발일과 도착일 사이에 존재하는 소정 날짜를 기준으로 하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적 운항속도 도출 시스템.
The method of claim 1,
The price information of the fuel gas and the price information of the fuel oil is based on a predetermined date existing between the departure date and the arrival date of the flight information extracted from the AIS data or the solid line measurement data based on the optimum operation of the ship Speed derivation system.
제 1 항에 있어서,
상기 연료가스의 가격정보 및 상기 연료유의 가격정보는 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보의 출발일을 기준으로 한 가격정보와, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 운항정보의 도착일을 기준으로 한 가격정보의 평균값인 것을 특징으로 하는 선박의 최적 운항속도 도출 시스템.
The method of claim 1,
The price information of the fuel gas and the price information of the fuel oil are price information based on a departure date of the flight information extracted from the AIS data or the solid line measurement data, and the flight information extracted from the AIS data or the solid line measurement data. Derivation system of the optimum operating speed, characterized in that the average value of the price information on the basis of the arrival date of.
제 1 항에 있어서,
상기 조종운동방정식은, 상기 선박의 선체, 프로펠러 및 러더에 작용하는 종방향의 동유체력, 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 횡방향의 동유체력, 및 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 요방향의 동유체력을 계산하기 위한 것으로, 상기 선박에 작용하는 각각의 동유체력을 선체, 프로펠러 및 러더 별로 각각 수학모형을 구성하고, 상기 구성된 수학모형에 대해 모형시험 결과 또는 시운전 결과를 통해 검증된 방정식인 것을 특징으로 하는 선박의 최적 운항속도 도출 시스템.
The method of claim 1,
The steering motion equation is a longitudinal dynamic fluid force acting on the hull, propeller and rudder of the ship, a lateral fluid fluid force acting on the hull and rudder of the ship, and yaw direction acting on the hull and rudder of the ship. It is to calculate the dynamic fluid force of the, each dynamic fluid force acting on the ship by constructing a mathematical model for each hull, propeller and rudder, and the equation verified by the model test results or test run results for the configured mathematical model System for deriving the optimum operating speed of the ship, characterized in that.
제 6 항에 있어서,
상기 선박의 최적 운항속도 도출 장치는,
상기 선박의 운항명령속도와, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터 중에서 추출된 상기 선박의 초기 위치, 초기 선수각 및 초기 흘수를 초기 조건으로 설정하고,
상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 목표점을 설정하며,
상기 초기 조건에서 상기 목표점으로 이동하기 위한 러더각을 계산하고,
상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 같은지 여부를 판단하며,
상기 판단의 결과로 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 같으면 상기 조종운동방정식 및 계수정보와, 상기 계산된 러더각을 이용하여 상기 선박의 운항성능을 시뮬레이션하고,
상기 판단의 결과로 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 다르면 상기 조종운동방정식의 계수를 경험식으로 재추정하여 재추정된 계수정보와 상기 조종운동방정식과, 상기 계산된 러더각을 이용하여 상기 선박의 운항성능을 시뮬레이션하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적 운항속도 도출 시스템.
The method of claim 6,
Apparatus for deriving the optimum operating speed of the vessel,
Set the initial command position, initial bow angle and initial draft of the vessel extracted from the navigation command speed of the vessel and the AIS data or the solid line measurement data as initial conditions,
Setting a target point of the vessel among the AIS data or the solid line measurement data;
Calculating a rudder angle for moving to the target point in the initial condition,
It is determined whether the current draft of the vessel and the initial draft is the same,
As a result of the determination, if the current draft and the initial draft of the vessel are the same, the operating performance of the vessel is simulated using the steering motion equation and coefficient information and the calculated rudder angle,
As a result of the determination, if the current draft and the initial draft of the vessel are different, the coefficient of the steering motion equation is re-estimated by empirical equation, and the coefficient information re-estimated using the steering motion equation and the calculated rudder angle are used. A system for deriving an optimum operating speed of a ship, characterized by simulating the ship's operating performance.
제 7 항에 있어서,
상기 선박의 최적 운항속도 도출 장치는,
상기 계산된 러더각으로 러더의 러더각을 변경하여 상기 목표점으로 이동하는 선박이 받는 종방향 및 횡방향의 힘과, 요모멘트를 토대로 엔진의 RPM을 도출하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적 운항속도 도출 시스템.
The method of claim 7, wherein
Apparatus for deriving the optimum operating speed of the vessel,
Deriving the optimum operating speed of the ship, by deriving the RPM of the engine based on the longitudinal and transverse forces and yaw moment received by the ship moving to the target point by changing the rudder angle of the rudder to the calculated rudder angle system.
제 1 항에 있어서,
상기 저장탱크 내에 발생된 BOG를 소각하는 GCU를 더 구비하고,
상기 장치 데이터베이스에는 상기 저장탱크의 BOR 정보가 더 저장되어 있으며,
상기 선박의 최적 운항속도 도출 장치는,
상기 GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출하고, 상기 BOG의 소각량과 상기 연료가스 가격정보를 통해 상기 선박의 운항명령속도에 따른 추가운항비용을 산출하고, 상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용에 상기 추가운항비용을 합산하여 상기 선박의 운항명령속도에 따른 최종운항비용을 산출하되,
상기 선박의 운항명령속도에 따른 최종운항비용을 비교하여 최저가 되는 운항명령속도를 상기 선박의 최적 운항속도로 도출하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적 운항속도 도출 시스템.
The method of claim 1,
Further comprising a GCU to incinerate the BOG generated in the storage tank,
The BOR information of the storage tank is further stored in the device database,
Apparatus for deriving the optimum operating speed of the vessel,
Calculate the incineration amount of the BOG incinerated by the GCU, calculate the additional operating cost according to the operation command speed of the vessel through the incineration amount of the BOG and the fuel gas price information, the operation according to the operation command speed of the vessel Calculate the final operating cost according to the operating command speed of the vessel by adding the additional operating cost to the cost,
Comparing the final operating cost according to the operation command speed of the ship to derive the lowest operating command speed as the optimum operating speed of the vessel, characterized in that the optimum operating speed of the ship.
제 9 항에 있어서,
상기 선박의 최적 운항속도 도출 장치는,
상기 저장탱크의 상기 BOR 정보를 이용하여, 상기 저장탱크 내에 BOG가 발생하여 상기 저장탱크의 압력이 상승하는 경우 상기 GCU를 통해 상기 BOG를 소각하고, 상기 소각을 통해 상기 저장탱크의 압력이 하강하는 경우 상기 GCU를 가동하지 않는 것을 조건으로 하되 상기 저장탱크 내의 압력이 소정 범위를 만족하도록 하여 상기 GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적 운항속도 도출 시스템.
The method of claim 9,
The device for deriving the optimum operating speed of the vessel,
When BOG is generated in the storage tank using the BOR information of the storage tank, when the pressure of the storage tank is increased, the BOG is incinerated through the GCU, and the pressure of the storage tank is decreased through the incineration. If the GCU does not operate if the condition in which the pressure in the storage tank satisfies a predetermined range to calculate the incineration amount of the BOG incinerated through the GCU.
제 10 항에 있어서,
상기 저장탱크의 최대 허용압력의 80%를 초과하는 경우 상기 GCU를 통해 상기 BOG를 소각하고, 상기 소각을 통해 상기 저장탱크의 최대 허용압력의 20% 미만이 되는 경우 상기 GCU를 가동하지 않는 것을 조건으로 하여 상기 GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적 운항속도 도출 시스템.
The method of claim 10,
The BOG is incinerated through the GCU when the maximum allowable pressure of the storage tank is exceeded, and the GCU is not operated when it is less than 20% of the maximum allowable pressure of the storage tank by the incineration. And calculating an incineration amount of the BOG incinerated by the GCU.
제 9 항에 있어서,
상기 저장탱크의 BOR은 0.075%/day 내지 0.150%/day 사이의 값인 것을 특징으로 하는 선박의 최적 운항속도 도출 시스템.
The method of claim 9,
BOR of the storage tank is the optimum operating speed deriving system, characterized in that the value between 0.075% / day to 0.150% / day.
액화 천연 가스를 저장하는 저장탱크와 상기 액화 천연 가스를 연료가스로 하거나 선박의 연료유를 통해 운항 가능한 이중연료 엔진을 포함하는 선박의 운항과정을 시뮬레이션 또는 시운전하여 상기 선박의 실제 운항 성능을 분석하고 이를 통해 상기 선박의 최적 운항속도를 도출하기 위한 선박의 최적 운항속도 도출 방법으로서,
상기 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 설정하는 제 1 단계;
AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 운항 성능을 분석하기 위해 운항정보를 추출하고, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보를 획득하며, 상기 선박의 운항명령속도를 입력하는 제 2 단계;
상기 추출된 운항정보, 상기 획득한 해상환경정보, 상기 입력된 운항명령속도와 상기 조종운동방정식을 이용하여 상기 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 상기 엔진의 RPM을 도출하는 제 3 단계;
상기 도출된 엔진의 RPM으로부터 상기 엔진의 출력을 산출하는 제 4 단계;
상기 산출된 엔진의 출력과, 엔진의 출력당 연료유 소모량(SFOC) 정보, 엔진의 출력당 파일럿 연료유 소모량(SPOC) 정보 및 엔진의 출력당 연료가스 소모량(SGC) 정보를 통해 연료유 소모량, 파일럿 연료유 소모량 및 연료가스 소모량을 산출하는 제 5 단계;
상기 연료유 소모량, 상기 파일럿 연료유 소모량 및 상기 연료가스 소모량과, 연료가스의 가격정보 및 연료유의 가격정보를 통해 상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용을 산출하는 제 6 단계; 및
상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용을 비교하여 최저가 되는 운항명령속도를 상기 선박의 최적 운항속도로 도출하는 제 7 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적 운항속도 도출 방법.
Analyze the actual operation performance of the vessel by simulating or commissioning the operation process of a vessel including a storage tank for storing liquefied natural gas and a dual fuel engine capable of using the liquefied natural gas as a fuel gas or operating a fuel oil of a vessel. As a method of deriving the optimum operating speed of the vessel to derive the optimum operating speed of the vessel through this,
A first step of setting a steering motion equation capable of simulating the dynamic characteristics of the ship;
From the AIS data or solid line measurement data collected from the AIS or solid line measurement device, the navigation information is extracted to analyze the operation performance of the vessel, the marine environment information according to the route of the vessel is obtained, and the operation command speed of the vessel Inputting a second step;
A third step of deriving the RPM of the engine by performing simulation according to the navigation route of the ship using the extracted navigation information, the obtained marine environment information, the input navigation command speed and the steering motion equation;
A fourth step of calculating the output of the engine from the derived RPM of the engine;
Fuel oil consumption through the calculated engine output, fuel oil consumption (SFOC) information per engine output, pilot fuel oil consumption (SPOC) information per engine output and fuel gas consumption (SGC) information per engine output, A fifth step of calculating pilot fuel oil consumption and fuel gas consumption;
A sixth step of calculating the operating cost according to the operation command speed of the ship through the fuel oil consumption, the pilot fuel oil consumption, the fuel gas consumption, the fuel gas price information, and the fuel oil price information; And
A seventh step of deriving the lowest operating command speed as the optimum operating speed of the ship by comparing the operating costs according to the operating command speed of the ship;
Method for deriving the optimum operating speed of the ship, characterized in that it comprises a.
제 13 항에 있어서,
상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보는 상기 선박의 위치, 선수각 및 흘수인 것을 특징으로 하는 선박의 최적 운항속도 도출 방법.
The method of claim 13,
And the navigation information extracted from the AIS data or the solid line measurement data is the position, bow angle and draft of the vessel.
제 13 항에 있어서,
상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보는 ECMWF로부터 획득한 바람 및 파도에 관한 정보인 것을 특징으로 하는 선박의 최적 운항속도 도출 방법.
The method of claim 13,
The marine environment information according to the navigation route of the ship is the information on the optimum operating speed of the ship, characterized in that the information about the wind and waves obtained from the ECMWF.
제 13 항에 있어서,
상기 연료가스의 가격정보 및 상기 연료유의 가격정보는 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보의 출발일과 도착일 사이에 존재하는 소정 날짜를 기준으로 하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적 운항속도 도출 방법.
The method of claim 13,
The price information of the fuel gas and the price information of the fuel oil is based on a predetermined date existing between the departure date and the arrival date of the flight information extracted from the AIS data or the solid line measurement data based on the optimum operation of the ship How to derive speed.
제 13 항에 있어서,
상기 연료가스의 가격정보 및 상기 연료유의 가격정보는 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보의 출발일을 기준으로 한 가격정보와, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보의 도착일을 기준으로 한 가격정보의 평균값인 것을 특징으로 하는 선박의 최적 운항속도 도출 방법.
The method of claim 13,
The price information of the fuel gas and the price information of the fuel oil are price information based on a departure date of the flight information extracted from the AIS data or the solid line measurement data, and the flight extracted from the AIS data or the solid line measurement data. Method for deriving the optimum operating speed of the ship, characterized in that the average value of the price information based on the arrival date of the information.
제 13 항에 있어서,
상기 제 1 단계는,
상기 선박의 선체, 프로펠러 및 러더에 작용하는 종방향의 동유체력, 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 횡방향의 동유체력, 및 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 횡방향의 동유체력, 및 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 요방향의 동유체력을 계산하기 위한 것으로, 상기 선박에 작용하는 각각의 동유체력을 선체, 프로펠러 및 러더 별로 각각 수학모형을 구성하고, 상기 구성된 수학모형에 대해 모형시험 결과 또는 시운전 결과를 통해 검증된 방정식을 설정하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적 운항속도 도출 방법.
The method of claim 13,
The first step is,
Longitudinal hydrodynamic forces acting on the hull, propeller and rudder of the vessel, transverse dynamic forces acting on the hull and rudder of the vessel, and transverse dynamic forces acting on the hull and rudder of the vessel, and the To calculate the dynamic fluid force in the yaw direction acting on the ship's hull and rudder, each dynamic fluid force acting on the ship is composed of a hull, propeller, and rudder for each hull, propeller and rudder, and the model test is performed on the constructed mathematical model. Method for deriving the optimum operating speed of the ship, characterized in that by setting the equation verified by the result or the test run result.
제 18 항에 있어서,
상기 제 3 단계는,
상기 선박의 운항명령속도와, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터 중에서 추출된 상기 선박의 초기 위치, 초기 선수각 및 초기 흘수를 초기 조건으로 설정하는 제 3-1 단계;
상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 목표점을 설정하는 제 3-2 단계;
상기 초기 조건에서 상기 목표점으로 이동하기 위한 러더각을 계산하는 제 3-3
단계; 및
상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 같은지 여부를 판단하는 3-4 단계;
를 포함하고,
상기 3-4 단계의 판단의 결과로 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 같으면 상기 조종운동방정식 및 계수정보와, 상기 계산된 러더각을 이용하여 상기 선박의 운항성능을 시뮬레이션하고,
상기 3-4 단계의 판단의 결과로 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 다르면 상기 조종운동방정식의 계수를 경험식으로 재추정하여 재추정된 계수정보와 상기 조종운동방정식과, 상기 계산된 러더각을 이용하여 상기 선박의 운항성능을 시뮬레이션하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적 운항속도 도출 방법.
The method of claim 18,
The third step,
A step 3-1 of setting an initial condition, an initial bow angle, and an initial draft of the vessel extracted from the navigation command speed of the vessel and the AIS data or the solid line measurement data;
Step 3-2 of setting a target point of the vessel among the AIS data or the solid line measurement data;
3-3 to calculate a rudder angle for moving to the target point in the initial condition
step; And
Determining whether the current draft of the vessel and the initial draft are the same;
Including,
If the current draft and the initial draft of the ship is the same as a result of the determination of step 3-4, the operating performance of the vessel is simulated by using the steering motion equation and coefficient information and the calculated rudder angle,
If the current draft and the initial draft of the ship are different as a result of the determination of step 3-4, the coefficient information of the steering motion equation is re-estimated by empirical equation, the reestimated coefficient information, the steering motion equation, and the calculated rudder Method for deriving the optimum operating speed of the ship, characterized in that for simulating the operating performance of the ship using the angle.
제 19 항에 있어서,
상기 계산된 러더각으로 러더의 러더각을 변경하여 상기 목표점으로 이동하는 선박이 받는 종방향 및 횡방향의 힘과, 요모멘트를 토대로 상기 엔진의 RPM을 도출하는 제 3-5 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적 운항속도 도출 방법.
The method of claim 19,
And a fifth step of deriving the RPM of the engine based on longitudinal and lateral forces and yaw moments received by the ship moving to the target point by changing the rudder angle of the rudder with the calculated rudder angle. Method for deriving the optimum operating speed of the ship, characterized in that.
제 13 항에 있어서,
상기 저장탱크 내에 발생된 BOG를 소각하는 GCU를 더 구비하고,
상기 GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출하는 단계를 더 포함하며,
상기 제 6 단계는,
상기 산출된 BOG의 소각량과 상기 연료가스 가격정보를 통해 상기 선박의 운항명령속도에 따른 추가운항비용을 산출하고, 상기 선박의 운항명령속도에 따른 운항비용에 상기 추가운항비용을 합산하여 상기 선박의 운항명령속도에 따른 최종운항비용을 산출하며,
상기 제 7 단계는,
상기 선박의 운항명령속도에 따른 최종운항비용을 비교하여 최저가 되는 운항명령속도를 상기 선박의 최적 운항속도로 도출하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적 운항속도 도출 방법.
The method of claim 13,
Further comprising a GCU to incinerate the BOG generated in the storage tank,
Calculating an incineration amount of the BOG incinerated by the GCU,
The sixth step,
The additional operation cost according to the operation command speed of the vessel is calculated based on the calculated incineration amount of the BOG and the fuel gas price information, and the additional operation cost is added to the operation cost according to the operation command speed of the ship to Calculate the final flight cost according to the operation order speed,
The seventh step,
Comparing the final operating cost according to the operation command speed of the vessel to derive the optimum operating speed of the vessel characterized in that the lowest operating command speed to derive the optimum operating speed of the vessel.
제 21 항에 있어서,
상기 BOG의 소각량을 산출하는 단계는,
상기 저장탱크의 상기 BOR 정보를 이용하여, 상기 저장탱크 내에 BOG가 발생하여 상기 저장탱크의 압력이 상승하는 경우 상기 GCU를 통해 상기 BOG를 소각하고, 상기 소각을 통해 상기 저장탱크의 압력이 하강하는 경우 상기 GCU를 가동하지 않는 것을 조건으로 하되 상기 저장탱크 내의 압력이 소정 범위를 만족하도록 하여 상기 GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적 운항속도 도출 방법.
The method of claim 21,
Calculating the incineration amount of the BOG,
When BOG is generated in the storage tank using the BOR information of the storage tank, when the pressure of the storage tank is increased, the BOG is incinerated through the GCU, and the pressure of the storage tank is decreased through the incineration. If the GCU does not operate if the condition in which the pressure in the storage tank satisfies a predetermined range to calculate the incineration amount of the BOG incinerated through the GCU.
제 22 항에 있어서,
상기 BOG의 소각량을 산출하는 단계는,
상기 저장탱크의 최대 허용압력의 80%를 초과하는 경우 상기 GCU를 통해 상기 BOG를 소각하고, 상기 소각을 통해 상기 저장탱크의 최대 허용압력의 20% 미만이 되는 경우 상기 GCU를 가동하지 않는 것을 조건으로 하여 상기 GCU를 통해 소각된 상기 BOG의 소각량을 산출하는 것을 특징으로 하는 선박의 최적 운항속도 도출 방법.
The method of claim 22,
Calculating the incineration amount of the BOG,
The BOG is incinerated through the GCU when the maximum allowable pressure of the storage tank is exceeded, and the GCU is not operated when it is less than 20% of the maximum allowable pressure of the storage tank by the incineration. Calculating an incineration amount of the BOG incinerated by the GCU.
제 21 항에 있어서,
상기 저장탱크의 BOR은 0.075%/day 내지 0.150%/day 사이의 값인 것을 특징으로 하는 선박의 최적 운항속도 도출 방법.
The method of claim 21,
BOR of the storage tank is a method for deriving the optimum operating speed of the ship, characterized in that the value between 0.075% / day to 0.150% / day.
제 13 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 따른 선박의 최적 운항속도 도출 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a computer program for executing on a computer the method for deriving the optimum operating speed of a ship according to any one of claims 13 to 24.
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