KR20200014173A - 선박 항해 운영 방법 및 선박 항해 운영 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 안전항해 영향인자에 근거하여 선박의 요동을 정확하고 신뢰성 있게 분석하고, 예측 판단하여 고지할 수 있도록 함과 동시에, 하나 이상의 방식을 통해 선박의 롤링(횡요) 등 흔들림을 안정적으로 신속하게 보정할 수 있도록 하여 선박의 안전한 항해를 도모할 수 있도록 하고, 원격지의 관리자나 모니터링 센터에서 항해 상황을 실시간으로 공유할 수 있도록 하며, 항해 중 발생 정보를 빅데이터화하고 분석하여 후행 선박이나 다음 번의 항해에서 안전항해의 기준 데이터로 활용할 수 있도록 하는 선박 항해 운영 방법 및 선박 항해 운영 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 운항 중인 선박의 운항정보를 수집하는 선박 운항정보 수집단계; 상기 수집된 운항정보와 선박의 무게 중심 간에 상관 관계를 산출하여 모니터링 인자를 도출하는 모니터링인자 도출 단계; 상기 도출된 모니터링 인자에 근거하여 선박의 안전 운항 여부를 판단하는 선박 안전운항 판단단계; 상기 선박 안전운행 판단단계의 정보를 표시하는 선박 내 디스플레이 단계; 및상기 선박 안전운행 판단단계의 정보를 육상 관제국으로 전송하는 네트워크 통신 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 항해 운영 방법이 제공된다.

Description

선박 항해 운영 방법 및 선박 항해 운영 시스템{SHIP SAILING MANAGEMENT METHOD AND SHIP SAILING MANAGEMENT SYSTEM}

본 발명은 선박 항해 운영 방법 및 선박 항해 운영 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 안전항해 영향인자에 근거하여 선박의 요동을 정확하고 신뢰성 있게 분석하고, 예측 판단하여 고지할 수 있도록 함과 동시에, 하나 이상의 방식을 통해 선박의 롤링(횡요) 등 흔들림을 안정적으로 신속하게 보정할 수 있도록 하여 선박의 안전한 항해를 도모할 수 있도록 하고, 원격지의 관리자나 모니터링 센터에서 항해 상황을 실시간으로 공유할 수 있도록 하며, 항해 중 발생 정보를 빅데이터화하고 분석하여 후행 선박이나 다음 번의 항해에서 안전항해의 기준 데이터로 활용할 수 있도록 하는 선박 항해 운영 방법 및 선박 항해 운영 시스템에 관한 것이다.

현재 한국은 크고 작은 선박 약 77,000여척이 항해하고 있으며 매년 40-50척의 선박이 침몰하고 있다. 최근 대표적인 선박 침몰사고로는 2014년 4월 16일 인천에서 제주로가던 대형 여객선이 침몰되었으나 현재까지 원인규명의 어려움을 격고 있다.

또한, 2017년 3월에는 우르과이 인근 남대서양을 지나던 스텔라데니지호가 광석 26만톤을 적재하고 항해 중 갑자기 침몰하였으며 한국중앙해양안전심판원에서 현재까지 원인 규명을 하지 못한 실정이다.

2018년 현재에도 세계적으로 상선, 어선, 여객선, 군함, 및 정부 선박 등 1천만척 선박이 항해 조업 중에 있고 침몰 선박도 1000여척 이상이며 이로 인한 사망 실종되는 인원이 수 천명에 이르고 있다.

우리나라는 세계 6위의 해운국이며 선급, 해양산법 등의 좋은 인프라를 가지고 있으면서 이러한 침몰선박 사고 등에 관한 신기술과 제품에 관한 연구가 빈약하고 사고 시 수년이 지나도 원인규명조차 하지 못하고 있는게 현 실정이다.

한편, 최근 각국 선박에 자동 원격 인식 신호 송수신이 가능한 시스템을 구축하도록 권고함에 따라 현재 모든 여객선, 특정 중량 이상의 대형 선박에는 자동선박식별장치(AIS: Auto Identification System), 자동목표추적장치(ARPA: Automatic rader plotting aids)와 같은 여러 종류의 장비가 설치되어 있다.

AIS는 일정 범위의 설비를 장착한 선박의 선명, 침로, 선속, 위치 등의 항해정보를 자동으로 표시하는 장치로서, VHF(Very High Frequency, 초단파)를 이용하여 데이터 통신을 수행하는 선박자동식별장치이다.

그러나 소형선박의 경우 비용적인 문제와, 장비의 설치 및 유지 관리 등의 문제로 위와 같은 장비의 설치가 어려운 실정이다. 이로 인해, 고가의 장비를 구축하기 어려운 소형선박의 항해현황을 모니터링할 수 있도록 하는 기술이 다수 개시되어 있다.

이와 관련된 선행기술문헌으로서, 대한민국 등록특허공보 제1042961호(2011.06.14. 공고), 선박 위치 감시 방법 및 시스템이 개시되어 있다.

상기 선행기술문헌은 GPS 위성을 이용하여 선박의 위치를 파악하는 GPS 수신부, 파악된 선박의 위치에 대한 정보와 선박에 탑재된 이동통신 단말의 식별 정보를 이동통신 단말기의 이동 통신망을 통하여 송신하는 단말기 통신신호처리부를 포함하여 구성되고, 상기 이동통신 단말기의 식별 정보는 이동통신 단말의 번호인 것을 특징으로 하는 선박 감시 제어 시스템의 선박 위치 전송장치에 관한 것이다.

상기 선행기술문헌은 선박의 위치정보를 이동통신 단말기로 전송하고, 전송된 위치정보를 이동기지국 역할을 수행하는 감시선을 통하여 선박 감시제어센터에서 소형선박의 위치를 확보하여 감시할 수 있도록 하는 기술로서, 특정 선박의 현재 위치 확보는 가능하나, 해상에서 선박의 문제 발생 시 사고 현황을 관제센터에서 실시간으로 인지할 수 없어 신속한 대처가 불가하다는 문제점이 있다.

또한, 종래에는 기울기 센서에 의해 검출된 기울어짐의 정도로 이에 대응할 수 있도록 하는 것은 제안되어 있으나, 특히 침몰과 밀접하게 관계되는 롤링(횡요)과 무게중심 간의 관계에 기반하여 안전항해를 신뢰성 있게 분석하고 예측할 수 있는 기술은 전혀 제안되어 있지 않아 이에 대한 연구가 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허공보 10-1042961(2011.06.20. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-0738259(2007.07.12. 공고) 대한민국 공개특허공보 10-2018-0046053(2018.05.08. 공개) 대한민국 공개특허공보 10-2015-0087621(2015.07.30. 공개)

따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 선박이 좌우로 흔들리는 롤링, 선박이 앞뒤로 흔들리는 피칭 및 상하로 흔들리는 히빙 등을 포함하는 다양한 안전항해 영향인자(특히, 선박 안전에 가장 민감한 횡요)와 무게중심 간의 변화를 정확하고 신뢰성 있게 실시간 분석하고, 예측 판단하여 침몰과 같은 선박 사고를 미연에 방지할 수 있도록 하는 선박 항해 운영 방법 및 선박 항해 운영 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 선박의 요동에 따른 결과에 근거하여 실시간으로 하나 이상의 방식을 통해 바로 보정할 수 있도록 하여 선박 항행의 안전성을 더욱 확보할 수 있도록 하는 선박 항해 운영 방법 및 선박 항해 운영 시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 항해 해역의 현재 및 이전의 기상 데이터 등 선박의 항해에 영향을 줄 수 있는 환경 인자과 연계하여 해당 해역을 통과하기 전에 미리 GM을 조정함으로써 운항성과 안정성을 향상시키고, 보다 정밀한 자동 항해를 도모할 수 있도록 하는 선박 항해 운영 방법 및 선박 항해 운영 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 원격지의 관리자나 모니터링 센터에서 항해 상황을 실시간으로 공유하고, 모니터링 정보를 원격지에서 빅데이터로 구축하며, 구축된 빅데이터에 근거하여 데이터 마이닝을 통해 해당 항해 경로에서의 안전항해 정보를 제공하고, 사고가 발생하는 경우 사고 원인을 정확하게 분석 파악할 수 있는 선박 항해 운영 방법 및 선박 안전 항해 운영 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 운항 중인 선박의 운항정보를 수집하는 선박 운항정보 수집단계; 상기 수집된 운항정보와 선박의 무게 중심 간에 상관 관계를 산출하여 모니터링 인자를 도출하는 모니터링인자 도출 단계; 상기 도출된 모니터링 인자에 근거하여 선박의 안전 운항 여부를 판단하는 선박 안전운항 판단단계; 상기 선박 안전운행 판단단계의 정보를 표시하는 선박 내 디스플레이 단계; 및상기 선박 안전운행 판단단계의 정보를 육상 관제국으로 전송하는 네트워크 통신 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 항해 운영 방법이 제공된다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 선박 운항정보 수집단계는 운항 중인 선박의 롤링 운동 주기를 포함하고, 상기 모니터링인자 도출 단계는 아래의 관계식을 통해 GM을 산출하도록 이루어질 수 있다.

(여기에서, T는 롤링 운동주기, B는 선박의 선폭, GM은 무게 중심(G)과 메타센터(M) 사이의 거리).

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 모니터링인자 도출 단계에서 적용되는 무게중심은 선박의 제원, 탑승객, 적재화물을 포함하여 산출되고, 상기 선박 안전운항 판단 단계는, 메타센터와 롤링 운동 주기 간의 관계식을 통해 무게중심과 메타센터(GM)의 변화를 산출하고, 상기 GM 변화의 산출 결과에 근거하여 GM을 보정하도록 이루어지며, 상기 GM 보정은 보정되는 GM이 산출된 현재 데이터와 안전운항 기준정보 데이터베이스에 저장된 기준데이터를 비교하여 GM이 기준데이터의 값으로 되도록 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 GM 보정은 GM에 대한 현재 산출된 데이터 및 해당 산출값에서 과거 보정 실행한 과거 이력 데이터를 반영하여 이루어지도록 하거나, 보정할 기준데이터보다 소정 범위의 상위 값 또는 하위 값의 미래 예측 데이터를 반영하여 이루어지도록 하며, 상기 GM 보정은 해당 GM 값으로 보정하기 이전에, 상기 GM 관계식을 통해 먼저 산출하여 산출된 결과값이 안전항해 기준에 만족하는지 여부를 판단한 후 보정하도록 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 GM 보정에서 메타센터와 무게중심 간의 보정은 선박에 구비된 평형수를 이동시키거나, 선박에 설비된 보정용 중량물을 상하 및 좌우로 조합되게 이동시킴으로써 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 GM 보정에서 메타센터와 무게중심 간의 보정은 선박에 구비된 평형수를 이동시키거나, 선박에 설비된 보정용 중량물을 상하 및 좌우로 조합되게 이동시킴으로써 이루어지도록 하거나, 선박의 전후좌우에 셀 단위로 마련된 에어셀에 공기의 주입과 셕션을 조합되게 실행함으로써 이루어지도록 하거나, 또는 선박의 양 측면부 및 선박 전후부에 마련된 복수의 보정용 분사노즐을 통해 물을 조합되게 제트 분사시킴으로써 이루어지도록 하는 것 또는 이들을 조합하여 이루어지도록 할 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 운항 중인 선박의 운항정보를 수집하고, 수집된 운항정보와 운항 중인 선박의 운항정보에 포함되어 있는 무게 중심 간에 상관 관계를 산출하여 모니터링 인자를 도출하며, 도출된 모니터링 인자에 근거하여 선박의 안전 운항 여부를 판단하도록 이루어지는 선박 안전운항 판단수단; 상기 선박 안전운항 판단수단에서 수집되고 처리되는 데이터를 수집하는 원격지의 운영 서버; 및 상기 선박 안전운항 판단수단과 원격지 운영 서버 간을 통신시키는 네트워크 통신모듈;을 포함하며, 상기 선박 안전운항 판단수단은, 선박 기본 제원, 항해 당일의 탑승인원 및 적재화물을 적용하여 선박의 무게중심을 산출하는 무게중심 산출부와, 선박의 요동을 포함한 운항 필요 정보를 검출하는 운항정보 검출부와, 상기 무게중심 산출부에서 산출된 무게중심과 메타센터 간의 상관관계를 산출하여 GM을 구하는 GM 산출부와, 상기 GM 산출부에서 산출된 결과값에 근거하여 선박의 안전 운항 여부를 판단하는 선박 안전운항 판단부와, 상기 선박 안전운항 판단부에서 선박 요동의 보정이 필요한 것으로 판단하는 경우, 선박의 요동을 보정하는 요동 보정장치부와, 상기 선박 안전운항 판단수단에서 수집되고 처리되는 모든 데이터를 저장 구축하는 데이터베이스부와, 상기 선박 안전운항 판단수단에서 수집된 정보 및 판단 정보를 포함한 정보를 디스플레이하는 디스플레이부, 및 상기 선박 안전운항 판단수단의 각 구성부 간을 유무선으로 연결하고, 상기 데이터베이스부에 저장된 데이터를 실시간으로 원격지의 운영 서버의 통신부와 통신하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 항해 운영 시스템이 제공된다.

본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 무게중심 산출부는 상기 디스플레이부에 표시되는 입력창에 탑승인원 및 적재화물을 입력하여 선박 제원과 함께 자동으로 산출되도록 프로그래밍되어 이루어지고, 상기 운항정보 검출부는 롤링 운동 주기를 검출하도록 이루어지며, 상기 GM 산출부는 아래의 관계식을 통해 GM을 산출할 수 있다.

(여기에서, T는 롤링 운동주기, B는 선박의 선폭, GM은 무게 중심(G)과 메타센터(M) 사이의 거리).

본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 안전운항 판단부는, 타센터와 롤링 운동 주기 간의 상기 관계식을 통해 무게중심과 메타센터(GM)의 변화를 산출하고, 상기 GM 변화의 산출 결과에 근거하여 GM을 보정하도록 이루어지며, 보정되는 GM이 산출된 현재 데이터와 안전운항 기준정보 데이터베이스에 저장된 기준데이터를 비교하여 GM이 기준데이터의 값으로 되도록 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 안전운항 판단부는 GM에 대한 현재 산출된 데이터 및 해당 산출값에서 과거 보정 실행한 과거 이력 데이터를 반영하여 이루어지도록 하거나, 보정할 기준데이터보다 소정 범위의 상위 값 또는 하위 값의 미래 예측 데이터를 반영하여 이루어지도록 하며, 상기 GM 보정은 해당 GM 값으로 보정하기 이전에, 상기 GM 관계식을 통해 먼저 산출하여 산출된 결과값이 안전항해 기준에 만족하는지 여부를 판단한 후 보정하도록 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 요동 보정장치부는 선박에 복수 구비된 평형수 탱크의 평형수가 이동되도록 하는 평형수 이동 보정장치와, 선박에 복수 마련되어 소정 중량을 갖는 중량물이 상하, 전후, 좌우로 조합되게 이동되도록 구성되는 중량물 이동 보정장치와, 선박에 셀 단위로 복수 마련된 에어셀에 공기의 주입과 셕션을 조합되게 실행되록 구성되는 에어제어 보정장치, 및 선박의 양 측면부와 선박 전후부에 복수 마련된 보정용 분사 노즐을 통해 물을 조합되게 제트 분사시키도록 구성되는 제트분사 보정장치 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 선박 항해 운영 방법 및 선박 항해 운영 시스템에 의하면 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 본 발명은 선박이 좌우로 흔들리는 롤링, 선박이 앞뒤로 흔들리는 피칭 및 상하로 흔들리는 히빙 등을 포함하는 다양한 안전항해 영향인자(특히, 선박 안전에 가장 민감한 횡요)와 무게중심 간의 변화를, 정확하고 신뢰성 있게 실시간 분석하고, 예측 판단하여 침몰과 같은 선박 사고를 미연에 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

둘째, 본 발명은 선박의 요동에 따른 결과에 근거하여 실시간으로 하나 이상의 방식을 통해 바로 보정할 수 있도록 하여 선박 항행의 안전성을 더욱 확보할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 본 발명은 항해 해역의 현재 및 이전의 기상 데이터 등 선박의 항해에 영향을 줄 수 있는 환경 인자과 연계하여 해당 해역을 통과하기 전에 미리 GM을 조정함으로써 운항성과 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

넷째, 본 발명은 GM의 보정을 실시간 바로 실행할 수 있어 보다 정밀한 자동 항해를 가능하게 하는 효과가 있다.

다섯째, 본 발명은 모니터링 정보를 원격지에서 빅데이터로 구축하며, 구축된 빅데이터에 근거하여 데이터 마이닝을 통해 해당 항해 경로에서의 안전항해 정보를 제공하며, 또한 안전항해 계획을 수립하여 후속 항해에서 더욱 안전한 항해를 도모할 수 있도록 하는 효과가 있다.

여섯째, 본 발명은 사고가 발생하는 경우 사고 원인을 정확하게 분석 파악하여 규명할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 선박 항해 운영 방법에 따른 운영 과정을 나타내는 플로차트이다.
도 2는 본 발명에 따른 선박 항해 운영 방법의 선박 안전운항 판단 단계에서 실행되는 과정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 선박 항해 운영 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 선박 항해 운영 시스템을 구성하는 운항정보 수집수단의 구성을 블록화하여 나타내는 도면이다.

본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 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.

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.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "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.

또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박 항해 운영 방법 및 선박 항해 운영 시스템에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 선박 항해 운영 방법에 대하여 도 1을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 선박 항해 운영 방법에 따른 운영 과정을 나타내는 플로차트이다.

본 발명에 따른 선박 항해 운영 방법은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 운항중인 선박의 운항정보를 수집하는 선박 운항정보 수집단계(S100); 상기 선박 운항정보 수집단계(S100)에서 수집된 운항정보와 운항 중인 선박의 운항정보에 포함되어 있는 무게 중심(G) 간에 상관 관계를 산출하여 모니터링 인자를 도출하는 모니터링인자 도출 단계(S200); 상기 모니터링인자 도출 단계(S200)에서 도출된 모니터링 인자에 근거하여 선박의 안전 운항 여부를 판단하는 선박 안전운항 판단단계(S300); 상기 선박 안전운행 판단단계(S300)의 정보를 표시하는 선박 내 디스플레이 단계(S400); 및 상기 선박 안전운행 판단단계(S300)의 정보를 육상 관제국에 전송하는 네트워크 통신 단계(S500);를 포함한다.

상기 선박 운항정보 수집단계(S100)에서는 운항 중인 선박의 롤링(횡요) 운동 주기, 피칭 운동 주기 및 히빙 운동 주기를 포함하는 요동주기를 포함한다. 여기에서, 상기 롤링(횡요) 운동 주기, 피칭 운동 주기 및 히빙 운동 주기를 포함하는 요동 주기는 예를 들면 클리노미터, 바람직하게는 디지털 클리노미터(digital clinometer)를 통해 얻을 수 있다.

구체적으로, 상기 선박 운항정보 수집단계(S100)는, 선박의 좌우 흔들림의 주기인 롤링 운동 주기를 기본적으로 수집한다. 또한, 이에 더하여 다양하게 측정된 선박의 움직임을 수집할 수 있는데, 이를 위해 선박에 설치된 가속도계, 자이로(Gyro), GPS 수신기 및 이와 유사한 장치들 중에서 선택된 어느 하나 이상의 계측기로부터의 선박의 운동 즉, 선박의 전후 좌우 상하 움직임, 속도 및 가속도, 위치, 진행방향 등의 운항 정보를 얻을 수 있다.

이러한 선박에는 후술하는 무게 중심과 함께, 운항 중인 선박의 운항 정보가 안전운항 기준정보 데이터베이스에 저장되어 마련된다.

다음으로, 상기 선박 운항정보 수집단계(S100)에서 수집된 운항정보와 운항중인 선박의 운항 정보에 포함되어 있는 무게 중심(G) 간에 상관 관계를 산출하여 모니터링 인자를 도출하는 모니터링인자 도출 단계(S200)는, 먼저 롤링 운동주기를 T라 하고, 선박의 선폭을 B라 할 때 아래의 관계식을 통해 GM, 즉 무게 중심(G)과 메타센터(M) 사이의 거리인 메타센터의 높이를 산출한다.

상기 모니터링인자 도출 단계(S200)에서 얻어지는 무게 중심(G)은 선박의 기본 제원에, 탑승객, 적재화물 등을 적용 산출하여 항해 전 얻어진 무게 중심(G)은 안전운항 기준정보 데이터베이스에 저장되어 마련된다.

이러한 무게 중심(G)은 선박의 기본 제원에, 항해 당일 탑승객과 적재화물에 다라 달라지므로 항해 전 무게 중심(G)을 산출하여 안전운항 기준정보 데이터베이스에 저장되어 마련되게 된다.

다음으로, 상기 모니터링인자 도출 단계(S200)에서 도출된 모니터링 인자에 근거하여 선박의 안전 운항 여부를 판단하는 선박 안전운항 판단 단계(S300)는, 상기 안전운항 기준정보 데이터베이스에 마련된 무게 중심과 상기 도출된 GM 간의 관계를 도출하여 선박의 안전항해 여부를 판단 예측하게 된다.

상기 선박 안전운항 판단 단계(S300)는, 롤링 운동 주기와 GM 간의 변화(즉 무게 중심(G)과 메타센터(M)의 간의 거리와 롤링 운동 주기의 변화), 즉 메타센터(M)가 무게중심(G)과 동일 선상 또는 무게중심(G)보다 아래 쪽이나 위쪽에 있는지를 도출하게 되고, 이러한 도출 값을 하기의 디스플레이 단계(S400)에서 디스플레이 유닛에 디스플레이하며, 네트워크 통신 단계(S500)를 통해 원격지의 운영 서버으로 전송하게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 선박 항해 운영 방법의 선박 안전운항 판단 단계에서 실행되는 과정을 나타내는 도면이다.

구체적으로, 상기 선박 안전운항 판단 단계(S300)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기한 모니터링인자 도출 단계(S200)에서 얻어진 GM의 변화, 즉 메타센터(M)가 무게 중심(G)보다 윗쪽에 위치하는지를 판단하고, 메타센터(M)가 무게 중심(G)보다 윗쪽에 있는 것으로 판단되는 경우, 롤링 운동 주기와 GM의 변화, 즉 M과 G 및 롤링 운동 주기 간의 관계를 지속적으로 판단하며, 메타센터(M)가 무게 중심(G)보다 아래 쪽에(높게) 있거나 동일 선상에 있는 것으로 판단되는 경우, GM을 변경시키도록 GM 보정 과정을 거치면서 M과 G 및 롤링 운동 주기 간의 관계를 지속적으로 판단하도록 이루어질 수 있다.

상기 GM 보정 과정은 안전 운항을 위하여 안전운항 기준정보 데이터베이스에 미리 설정해 둔 값으로 보정하게 된다.

예를 들어, 상기 GM 보정 과정에서 보정되는 GM은 산출된 현재 데이터와 안전운항 기준정보 데이터베이스에 저장된 기준데이터를 비교하여 GM이 기준데이터의 값으로 되도록 이루어질 수 있다. 이때, 보정의 정확도를 증대시키기 위하여 GM에 대한 현재 산출된 데이터뿐만 아니라, 이에 더하여 과거 이력 데이터(해당 산출데이터에서 보정 반영한 과거 보정 데이터)도 함께 반영하여 기준데이터와 비교하도록 이루어질 수 있다.

또한, 상기 GM의 보정은 산출된 현재 데이터 및/또는 과거 이력 데이터에 기반하여 예측되는 미래 보정값으로 보정되도록 이루어질 수 있다. 다시 말해서, 상기 GM의 보정은 산출된 현재 데이터 및/또는 과거 이력 데이터에 기반하여 이에 대응되는 기준데이터보다 소정 범위의 상위 값 또는 하위 값으로 보정되도록 할 수 있다.

이와 같은 GM을 보정함에 있어 산출된 GM 값에 대하여 미리 설정된 변화 정도에 따라 기준데이터로 보정되도록 할 것인지 또는 기준데이터보다 소정 범위의 상위 값 또는 하위 값으로 보정되도록 할 것인지 자동 판단하도록 이루어질 수 있다.

이때, GM 보정을 실행함에 있어, 해당 GM 값으로 변화시키기 이전에, GM 관계식을 통해 먼저 산출하여 산출된 결과값이 안전항해 기준에 만족하는지 여부를 판단한 후 실행되도록 함으로써 안전성을 보다 높일 수 있게 된다.

이와 같은 GM의 보정은, 무게중심(G)과 메타센터(M) 간의 변화 정보를 이용하여 현재 상황에 따른 적절한 보정뿐만 아니라, 짧은 미래의 선박 운동 정보 및 장시간의 미래의 선박 운동 정보를 예측할 수 있으며 이렇게 예측된 선박 운동 정보와 안전 운항 기준을 비교하여 예상되는 미래의 운동이 기준을 초과할 경우 위험하다고 판단할 수 있게 된다.

여기에서, 상기 GM 보정 과정은 일 실시 예로, 선박에 구비된 평형수를 이동시킴으로써 이루어질 수 있고, 다른 실시 예로 선박에 미리 설비된 중량물을 상하 및 좌우로 조합되게 이동시킴으로써 이루어질 수 있다.

이에 더하여 또는 별개로, 상기 GM 보정 과정은 또 다른 실시 예로서 선박에 셀 단위로 마련된 에어셀에 공기의 주입과 셕션을 조합되게 실행함으로써 이루어질 수 있으며, 보다 신속한 보정을 위하여 선박의 양 측면부 및 선박 전후부에 마련된 복수의 보정용 분사노즐을 통해 물을 조합되게 제트 분사시킴으로써 이루어질 수도 있다.

*또한, 본 발명에서, 상기 선박 안전운항 판단 단계(S300)는 선박에 설치된 레이더형 파고계, 기상정보 수신기를 통해 인공위성으로부터 파고 정보를 제공받도록 이루어질 수 있다. 이를 통해 실제 선박 주변의 파도 정보를 얻을 수 있게 된다.

여기에서, 레이더형 파고계를 통해 수집한 운항 중인 선박 주변 지역의 파도 정보로부터 파도의 높이 정보를 계산하여 표출하는 장치로 보정되기 전 파도의 전반적인 높이 정보를 얻을 수 있으며, 기상정보 수신기를 통해서 선박의 레이더형 파고계가 측정 할 수 없는 먼 바다의 기상 예보 정보, 특히 파도 정보를 얻을 수 있다.

이와 같이 취득된 파도 정보는 운항 안전 기준과 비교하여 선박의 위험 여부를 판단할 수 있게 된다.

다음으로, 상기 선박 내 디스플레이 단계(S400)는 전자해도(ECIDS)의 디스플레이 장치 또는 전용 디스플레이 화면으로 구성될 수 있는 디스플레이 유닛을 통해 디스플레이된다. 예를 들면, 디스플레이 유닛의 화면에는 GM 간의 위치(GM 및 무게중심 간의 관계), GM값, 보정값, 파고, 운동 주기, 파도의 방향, 선박의 속도와 진행 방향, 선박의 운동 응답의 크기, 운동 안전도 등의 정보가 표시될 수 있다.

여기에서 디스플레이 유닛의 화면은 모드전환되거나 분할되어 한 화면에 멀티 디스플레이를 하고 UI Graphic으로 인지하기 쉽게 기능별로 표시하고 페이지를 넘겨 표시하고 편리성 증대를 위해 터치 패널을 적용할 수 있다.

한편, 본 발명에서는 선박의 종류, 화물적재량을 변수로 적용하고 GM를 산정하는 방식을 다르게 적용할 수 있으며, UI를 제작하여 변수로 입력하여 선박을 몇 단계의 안정도로 그래픽(예시 그림)으로 표시하고 안정도 단계를 주기적으로 통보하도록 이루어질 수 있다.

계속해서, 상기 네트워크 통신 단계(S500))는 통상의 무선 전파를 이용한 송수신기 또는 인공위성을 통해 인터넷과 연결된 선박용 통합 게이트웨이(ISIG, Intra-Ship Integrated Gateway)로 구성할 수 있다. 여기에서, ISIG(Intra-Ship Integrated Gateway)는 선내의 주요장비가 SAN 기반하의 네트워크를 통해 연결되고 선내에서 원격 유지보수 서버 역할을 수행하며 원격지와의 네크워크 연결되어 정보를 송수신하는 장치를 말한다.

또한. 상기 육상 관제국은 운항중인 선박으로부터 전송된 정보를 처리하는 육상 관제국 서버와, 이 서버의 정보를 표시하는 디스플레이 장치 및 전송 자료를 저장하는 데이터베이스(DB) 서버를 포함하여 구성된다. 여기에서, 상기 육상 관제국은 통합 관제 센터뿐만 아니라 선주의 관리센터를 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기한 각 계측기 및 안전운항에 대한 정보를 제공하도록 구성되는 장치, 및 네트워크 통신 유닛 간의 연결은 일반적인 유선 회로로 연결 구성할 수도 있고, SAN(Ship Area Network)을 통해 유무선 네트워크로 연결 구성할 수도 있다. 이때 네트워크 방식은 지그비(Zigbee) 방식일 수 있다.

상기 네트워크 통신 단계(S400)는 상기한 데이터뿐만 아니라, 충돌회피, 침로변경, 속도변경, 작동조타 모드 및 이때의 시간, 침로, 속도, 엔진 RPM, Thruster, 프로펠러 피치, 타각, 선회율 등을 기록하고, ENC 상 혹은 저장되어 있는 해도로부터의 정보, 위치 정보 등을 원격지로 전송하게 된다.

참고로, SAN(Ship Area Network)이란 선내 통신의 국제 표준화를 위한 조직인 IEC TC 80에 의한 표준화된, 즉 선내에 설치된 여러 장치들에 대한 인터페이스 등이 표준화되어 연결 구성된 네트워크로 조선분야 IT융합 과제로 추진 개발된 네트워크를 말한다. 참고로 IEC TC 80은 IEC에서 1980년부터 조직되어 활동을 시작해 왔으며, 담당 업무는 Maritime Navigation and Radiocommunication Equipment and Systems에서 알 수 있듯이, 해양 항해와 관련된 라디오 및 통신 장치에 대한 국제 표준화를 담당하고 있다 현재 한국을 비롯하여 21개국이 참가국으로 활동하고 있으며, 13개 국가가 옵져버(observer) 자격으로 참여하고 있다 IEC TC 80에서 담당하고 있는 주요 업무는 민간분야를 위한 시험 방법과 기술 표준의 지원뿐만 아니라 각국 정부의 장비 및 시스템에 대한 형식 승인에 사용할 수 있는 여러 장치들에 대한 인터페이스 등의 표준을 제공하고 있다.

구체적으로 SAN(Ship Area Network)은 엔진 등 선박내 각종 항해장치 상태를 통합관리할 수 있고, 또 육상의 해운사에서도 SAN을 통해 선박 상황을 실시간 모니터링 할 수 있고, 소프트웨어(SW) 업그레이드 등의 간단한 유지 보수도 가능한 네트워크를 말한다 즉, SAN(Ship Area Network)은 모든 선박 장치를 최적의 유무선 기술을 융합한 통합통신망으로 연결하고, 신개념 선박 부가 서비스가 가능하도록 지원하는 기반 인프라를 말한다.

상기 SAN과 연결되는 주요 구성들로는 AMS (Alarm Monitoring System: 선박경보장치), VDR(Voyage Data Recorder: 항해기록장치), BMS(Bridge Maneuvering System: 항해선교 원격조정 시스템)이 연결 구성된다.

또한, 이러한 SAN(Ship Area Network) 기반하에서 AMS (Alarm Monitoring System: 선박경보장치), VDR(Voyage Data Recorder: 항해기록장치), BMS(Bridge Maneuvering System: 항해선교 원격조정 시스템)이 연결된 전체 시스템을 통칭하여 IBS(Intergrated Bridge system : 통합선교시스템)라고도 부르고, 이러한 IBS 시스템이 채택된 선박을 스마트 쉽이라고도 부른다. 여기에서 AMS(Alarm Monitoring System)는 구체적으로 선박의 엔진 카고 등의 상태를 감시하는 수백 ~ 수만개의 센서로 구성된 시스템이고, VDR(Voyage Data Recoder)은 선박에서 비행기의 블랙박스 역할을 하는 장치로서 캡슐과 보조전원장치 서버 등으로 구성된다 또한 BMS(Bridge Maneuvering System)는 엔진을 동작시키는 추진 시스템을 말한다.

또한, 본 발명에서 상기 네트워크 통신 단계(S500)는 연동 애플리케이션이 마련된 선박 내 관리자 단말장치로 관련 정보를 전송하는 것을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에서 육상 관제국은 실시간 계측되는 정보, 산출된 GM값, 보정값, 운항 정보, 기상 정보 등을 수집하여 관제국 서버에서 빅데이터로 구축하며, 구축된 빅데이터에 근거하여 데이터 마이닝을 통해 해당 항해 경로에서 운항 결과 데이터로 제공하거나, 후속 선박에 제공하여 해당 항해 경로의 다양한 환경에서 안전항해 정보를 제공하고, 사고가 발생하는 경우 사고 원인을 정확하게 분석 파악할 수 있도록 이루어질 수 있다.

본 발명에서 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.

또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 선박 항해 운영 시스템에 대하여 도 3을 참조하여 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 선박 항해 운영 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 선박 항해 운영 시스템을 구성하는 운항정보 수집수단의 구성을 블록화하여 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 선박 항해 운영 시스템은, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 운항 중인 선박의 운항정보를 수집하고, 수집된 운항정보와 운항 중인 선박의 운항정보에 포함되어 있는 무게 중심(G) 간에 상관 관계를 산출하여 모니터링 인자를 도출하며, 도출된 모니터링 인자에 근거하여 선박의 안전 운항 여부를 판단하도록 이루어지는 선박 안전운항 판단수단(100); 상기 선박 안전운항 판단수단(100)에서 수집되고 처리되는 데이터를 수집하는 원격지의 운영 서버(200); 및 상기 선박 안전운항 판단수단(100)과 원격지 운영 서버(300) 간을 통신시키는 네트워크 통신모듈(300)을 포함하며, 상기 선박 안전운항 판단수단(100)은, 선박 기본 제원, 항해 당일의 탑승인원 및 적재화물 등을 적용 산출하여 선박의 무게중심을 산출하는 무게중심 산출부(110)와, 선박의 요동을 비롯한 운항에 필요한 정보를 검출하는 운항정보 검출부(120)와, 상기 무게중심 산출부(110)에서 산출된 무게중심(G)과 메타센터(M) 간의 상관관계를 산출하여 GM을 산출하는 GM 산출부(130)와, 상기 GM 산출부(120)에서 산출된 결과값에 근거하여 선박의 안전 운항 여부를 판단하는 선박 안전운항 판단부(140)와, 상기 선박 안전운항 판단부(140)의 판단에서 선박 요동의 보정이 필요한 것으로 판단하는 경우, 선박의 요동을 보정하는 요동 보정장치부(150)와, 상기 선박 안전운항 판단수단(100)에서 수집되고 처리되는 모든 데이터를 저장 구축하는 데이터베이스부(160)와, 상기 선박 안전운항 판단수단(100)에서 수집된 정보 및 판단 정보를 포함한 정보를 디스플레이하는 디스플레이부(170), 및 상기 선박 안전운항 판단수단(100)의 각 구성부 간을 유무선으로 연결하고, 상기 데이터베이스부(160)에 저장된 데이터를 실시간으로 원격지의 운영 서버(200)로 전송하는 통신부(180)를 포함한다.

상기 무게중심 산출부(110)는 후술하겠지만 디스플레이부에 표시되는 입력 화면의 입력창에 탑승인원 및 적재화물을 입력하여 선박 제원과 함께 자동으로 산출되도록 프로그래밍되어 이루어질 수 있다.

상기 운항정보 검출부(120)는 운항 중인 선박의 롤링(횡요) 운동 주기, 피칭 운동 주기 및 히빙 운동 주기를 포함하는 요동주기를 검출하도록 이루어진다. 여기에서, 상기 롤링(횡요) 운동 주기, 피칭 운동 주기 및 히빙 운동 주기를 포함하는 요동 주기는 예를 들면 클리노미터, 바람직하게는 디지털 클리노미터(digital clinometer)를 통해 얻을 수 있다.

구체적으로, 상기 운항정보 검출부(120)는, 디지털 클리노미터, 속도계, 자이로(Gyro), GPS 수신기 및 이와 유사한 장치들 중에서 선택된 어느 하나 이상의 계측기로부터의 선박의 운동 즉, 선박의 전후 좌우 상하 움직임, 속도 및 가속도, 위치, 진행방향 등의 운항 정보를 얻을 수 있다.

또한, 상기 안전운항 검출부(120)는 선박에 설치된 레이더형 파고계, 기상정보 수신기를 통해 인공위성으로부터 파고 정보를 제공받도록 이루어질 수 있으며, 이를 통해 실제 선박 주변의 파도 정보를 얻을 수 있게 된다.

여기에서, 레이더형 파고계를 통해 수집한 운항 중인 선박 주변 지역의 파도 정보로부터 파도의 높이 정보를 계산하여 표출하는 장치로 보정되기 전 파도의 전반적인 높이 정보를 얻을 수 있으며, 기상정보 수신기를 통해서 선박의 레이더형 파고계가 측정 할 수 없는 먼 바다의 기상 예보 정보, 특히 파도 정보를 얻을 수 있다. 이와 같이 취득된 파도 정보는 아래 설명되는 안전운항 판단부(140)에서 운항 안전 기준과 비교하여 선박의 위험 여부를 판단할 수 있게 된다.

또한, 상기 운항정보 검출부(120)는 상기한 데이터뿐만 아니라, 충돌회피, 침로변경, 속도변경, 작동조타 모드 및 이때의 시간, 침로, 속도, 엔진 RPM, Thruster, 프로펠러 피치, 타각, 선회율 등을 기록하고, ENC 상 혹은 저장되어 있는 해도로부터의 정보, 위치 정보 등을 네트워크 통신모듈(300)을 통해 원격지의 중앙 서버로 전송하게 된다.

상기 GM 산출부(130)는 아래의 식을 통해 GM을 산출하도록 이루어진다. 여기에서, T는 롤링 운동주기이고, B는 선박의 선폭이고, GM은 무게 중심(G)과 메타센터(M) 사이의 거리이다.

계속해서, 상기 안전운항 판단부(140)는 데이터베이스부(170)에 마련된 무게 중심과 상기 도출된 GM 간의 관계에 근거하여 선박의 안전항해 여부를 판단 예측하도록 이루어질 수 있다.

다시 말해서, 상기 안전운항 판단부(140)는 무게 중심(G)을 기준으로 하여 GM의 변화, 즉 메타센터(M)가 무게중심(G)과 동일 선상 또는 무게중심(G)보다 아래 쪽이나 위쪽에 있는지 판단하게 되고, 이러한 도출 값을 디스플레이부(160)에 디스플레이하며, 네트워크 통신 모듈를 통해 원격지의 운영 서버로 전송하도록 이루어질 수 있다.

구체적으로, 상기 안전운항 판단부(140)는 산출된 GM의 변화에 따라, 즉 메타센터(M)가 무게 중심(G)보다 윗쪽에 위치하는지를 판단하고, 메타센터(M)가 무게 중심(G)보다 윗쪽에 있는 것으로 판단되는 경우, M과 G 및 롤링 운동 주기 간의 관계를 지속적으로 판단하며, 메타 센터(M)이 무게 중심(G)보다 아래쪽에 있거나 동일 선상에 있는 것으로 판단되는 경우, GM을 변화시키도록, 즉 무게중심(G)에 대한 메타센터(M)의 위치를 변경시키도록 GM 보정 과정을 거치면서 M과 G 및 롤링 운동 주기 간의 관계를 지속적으로 판단하도록 이루어질 수 있다.

상기 요동 보정장치부(150)는 상기 안정운항 판단부(140)에서 판단된 결과값에 대한 데이터베이스의 제어값에 근거하여 선박에 복수 구비된 평형수 탱크의 평형수가 이동되도록 하는 평형수 이동 보정장치, 선박에 복수 마련되어 소정 중량을 갖는 중량물이 상하, 전후, 좌우로 조합되게 이동되도록 구성되는 중량물 이동 보정장치, 선박에 셀 단위로 복수 마련된 에어셀에 공기의 주입과 셕션을 조합되게 실행되록 구성되는 에어제어 보정장치, 및 선박의 양 측면부와 선박 전후부에 복수 마련된 보정용 분사노즐을 통해 물을 조합되게 제트 분사시키도록 구성되는 제트분사 보정장치 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수도 있다.

이러한 요동 보정장치부(150)는 안전 운항을 위하여 안전운항 기준정보 데이터베이스부(데이터베이스부)에 미리 설정해 둔 값으로 보정하게 된다.

예를 들어, 상기 요동 보정장치부(150)에 의해 GM 보정 과정에서 보정되는 GM은 산출된 현재 데이터와 안전운항 기준정보 데이터베이스에 저장된 기준데이터를 비교하여 GM이 기준데이터의 값으로 되도록 이루어질 수 있다. 이때, 보정의 정확도를 증대시키기 위하여 GM에 대한 현재 산출된 데이터뿐만 아니라, 이에 더하여 과거 이력 데이터도 함께 반영하여 기준데이터와 비교하도록 이루어질 수 있다.

또한, 상기 GM의 보정은 산출된 현재 데이터 및/또는 과거 이력 데이터에 기반하여 예측되는 미래 보정값으로 보정되도록 이루어질 수 있다. 다시 말해서, 상기 GM의 보정은 산출된 현재 데이터 및/또는 과거 이력 데이터에 기반하여 이에 대응되는 기준데이터보다 소정 범위의 상위 값 또는 하위 값으로 보정되도록 할 수 있다.

이와 같은 GM을 보정함에 있어 산출된 GM 값에 대하여 미리 설정된 변화 정도에 따라 기준데이터로 보정되도록 할 것인지 또는 기준데이터보다 소정 범위의 상위 값 또는 하위 값으로 보정되도록 할 것인지 자동 판단하도록 이루어질 수 있다.

이때, GM 보정을 실행함에 있어, 해당 GM 값으로 변화시키기 이전에, GM 관계식을 통해 먼저 산출하여 산출된 결과값이 안전항해 기준에 만족하는지 여부를 판단한 후 실행되도록 함으로써 안전성을 보다 높일 수 있게 된다.

이와 같은 GM의 보정은, 무게중심(G)에 대한 GM의 변화 정보를 이용하여 현재 상황에 따른 적절한 보정뿐만 아니라, 짧은 미래의 선박 운동 정보 및 장시간의 미래의 선박 운동 정보를 예측할 수 있으며 이렇게 예측된 선박 운동 정보와 안전 운항 기준을 비교하여 예상되는 미래의 운동이 기준을 초과할 경우 위험하다고 판단할 수 있게 된다.

상기 디스플레이부(160)는 전자해도(ECIDS)의 디스플레이 장치 또는 전용 디스플레이 화면으로 구성될 수 있는 디스플레이 유닛으로 이루어질 수 있다.

예를 들면, 상기 디스플레이부(160)의 디스플레이 유닛의 화면에는 GM의 높이(GM과 무게중심 간의 관계), GM값, 보정값, 파고, 운동 주기, 파도의 방향, 선박의 속도와 진행 방향, 선박의 운동 응답의 크기, 운동 안전도 등의 정보가 표시되도록 이루어질 수 있다. 여기에서 디스플레이 유닛의 화면은 모드전환되거나 분할되어 한 화면에 멀티 디스플레이를 하고 UI Graphic으로 인지하기 쉽게 기능별로 표시하고 페이지를 넘겨 표시하고 편리성 증대를 위해 터치 판넬을 적용할 수 있다.

본 발명의 선박 안전운항 운영 시스템은 선박의 종류, 탑승인원, 화물적재량을 변수로 적용하고 GM를 산정하는 방식을 다르게 적용할 수 있으며, UI를 제작하여 변수로 입력하여 선박을 몇 단계의 안정도로 그래픽(예시 그림)으로 표시하고 안정도 단계를 선박 관리자 및 원격지의 운영 서버로 주기적으로 통보하도록 이루어질 수 있다.

다음으로, 상기 선박 운항정보 수집수단과 원격지 운영 서버 간의 통신은 통상의 무선 전파를 이용한 송수신기 또는 인공위성을 통해 인터넷과 연결된 선박용 통합 게이트웨이(ISIG, Intra-Ship Integrated Gateway)로 구성할 수 있다. 여기에서, ISIG(Intra-Ship Integrated Gateway)는 선내의 주요장비가 SAN 기반하의 네트워크를 통해 연결되고 선내에서 원격 유지보수 서버 역할을 수행하며 원격지와의 네크워크 연결되어 정보를 송수신하는 장치를 말한다.

또한. 상기 원격지 운영 서버를 갖는 육상 관제국에는 운영 서버의 정보를 표시하는 디스플레이 장치 및 전송 자료를 저장하는 데이터베이스(DB) 서버를 포함하여 구성된다. 여기에서, 상기 육상 관제국은 통합 관제 센터뿐만 아니라 선주의 관리센터를 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기한 각 계측기 및 안전운항에 대한 정보를 제공하도록 구성되는 장치, 및 네트워크 통신 유닛 간의 연결은 일반적인 유선 회로로 연결 구성할 수도 있고, SAN(Ship Area Network)을 통해 유무선 네트워크로 연결 구성할 수도 있다. 이때 네트워크 방식은 지그비(Zigbee) 방식일 수 있다.

본 발명에 따른 선박 항해 운영 방법 및 안전항해 운영 시스템에 대하여 간략히 정리하자면, 컴퓨터와 디스플레이, 메모리, 센서 및 I/O 블럭을 가지고 선박에 있는 센서 신호와 연계하고 자체로 가지고 있는 GPS 및 센서 그리고 소프트웨어를 통해 안전운항에 관련된 데이터를 분석하고 반영하며, 분석한 데이터의 결과를 UI를 통해서 디스플레이하고, 이를 저장하고 통신망을 통해서 외부 또는 원격지로 전송하고 필요하면 프린터로 프린트하여 하드카피로 확인할 수 있게 된다. 그리고 외부 또는 원격지에서는 해당 선박으로부터의 데이터를 전송받고, 항해 과정에서의 기상 및 환경 데이터를 실시간 제공받아 항해 데이터와 연계하여 빅데이터로 저장하고, 분석하여 후행 운항에 활용되도록 할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 따른 선박 항해 운영 방법 및 선박 항해 운영 시스템에 의하면, 선박이 좌우로 흔들리는 롤링, 선박이 앞뒤로 흔들리는 피칭 및 상하로 흔들리는 히빙 등을 포함하는 다양한 안전항해 영향인자(특히, 선박 안전에 가장 민감한 횡요)와 무게중심 간의 변화를, 정확하고 신뢰성 있게 실시간 분석하고, 예측 판단하여 침몰과 같은 선박 사고를 미연에 방지할 수 있고, 선박의 요동에 따른 결과에 근거하여 실시간으로 하나 이상의 방식을 통해 바로 보정할 수 있도록 하여 선박 항행의 안전성을 더욱 확보할 수 있으며, 항해 해역의 현재 및 이전의 기상 데이터 등 선박의 항해에 영향을 줄 수 있는 환경 인자과 연계하여 해당 해역을 통과하기 전에 미리 GM을 조정함으로써 운항성과 안정성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, GM의 보정을 실시간 바로 실행할 수 있어 보다 정밀한 자동 항해를 가능하게 하고, 모니터링 정보를 원격지에서 빅데이터로 구축하며, 구축된 빅데이터에 근거하여 데이터 마이닝을 통해 해당 항해 경로에서의 안전항해 정보를 제공할뿐만 아니라, 안전항해 계획을 수립하여 후속 항해에서 더욱 안전한 항해를 도모할 수 있으며, 사고가 발생하는 경우 사고 원인을 정확하게 분석 파악하여 규명할 수 있는 이점이 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 선박 운항정보 수집수단
110: 무게중심 산출부
120: 운항정보 검출부
130: GM 산출부
140: 안전운항 판단부
150: 요동 보정장치부
160: 디스플레이부
170: 데이터베이스부
200: 원격지 운영 서버
300: 통신 모듈
S100: 선박 운항정보 수집 단계
S200: 모니터링인자 도출 단계
S300: 선박 안전운항 판단 단계
S400: 선박 내 디스플레이 단계
S500: 네트워크 통신 단계

Claims (1)

1. 운항 중인 선박의 운항정보를 수집하는 선박 운항정보 수집단계;
   상기 수집된 운항정보와 선박의 무게 중심 간에 상관 관계를 산출하여 모니터링 인자를 도출하는 모니터링인자 도출 단계;
   상기 도출된 모니터링 인자에 근거하여 선박의 안전 운항 여부를 판단하는 선박 안전운항 판단단계;
   상기 선박 안전운행 판단단계의 정보를 표시하는 선박 내 디스플레이 단계; 및
   상기 선박 안전운행 판단단계의 정보를 육상 관제국으로 전송하는 네트워크 통신 단계;를 포함하고,
   상기 선박 운항정보 수집단계는 운항 중인 선박의 롤링 운동 주기가 포함된 선박 운항정보를 수집하는 것을 포함하고,
   상기 모니터링인자 도출 단계는 아래의 관계식을 통해 GM을 산출하는 것을 특징으로 하고,
   

   

   
   (여기에서, T는 롤링 운동주기, B는 선박의 선폭, GM은 무게 중심(G)과 메타센터(M) 사이의 거리)
   상기 모니터링인자 도출 단계에서 적용되는 무게중심은 선박의 제원, 탑승객, 적재화물을 포함하여 산출되고,
   상기 선박 안전운항 판단 단계는, 메타센터와 롤링 운동 주기 간의 관계식을 통해 무게중심(G)과 메타센터(M) 사이의 거리 변화인 GM 변화를 산출하고, 상기 GM 변화의 산출 결과에 근거하여 GM을 보정하도록 이루어지며,
   상기 GM의 보정은 산출된 GM이 안전운항 기준정보 데이터베이스에 저장된 기준데이터의 값으로 되도록 이루어지고,
   상기 GM의 보정은 보정될 GM으로 보정하기 이전에, 상기 GM 관계식을 통해 먼저 산출하여 산출된 결과값이 안전항해 기준에 만족하는지 여부를 판단한 후 보정하도록 이루어지며,
   상기 GM의 보정은 선박에 구비된 평형수의 이동, 선박에 설비된 보정용 중량물의 상하좌우로의 조합 이동, 선박의 전후좌우에 셀 단위로 마련된 에어셀에 공기의 주입과 셕션, 및 선박의 양 측면부 및 선박 전후부에 마련된 복수의 보정용 분사노즐의 제어를 통한 물의 제트 분사가 조합되어 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는
   선박 항해 운영 방법.

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