KR20220138659A - 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템 - Google Patents

디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20220138659A
KR20220138659A KR1020210044595A KR20210044595A KR20220138659A KR 20220138659 A KR20220138659 A KR 20220138659A KR 1020210044595 A KR1020210044595 A KR 1020210044595A KR 20210044595 A KR20210044595 A KR 20210044595A KR 20220138659 A KR20220138659 A KR 20220138659A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
digital twin
offshore
information
observation
simulation system
Prior art date
Application number
KR1020210044595A
Other languages
English (en)
Inventor
함승호
Original Assignee
창원대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 창원대학교 산학협력단 filed Critical 창원대학교 산학협력단
Priority to KR1020210044595A priority Critical patent/KR20220138659A/ko
Publication of KR20220138659A publication Critical patent/KR20220138659A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
    • G06F16/20—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor of structured data, e.g. relational data
    • G06F16/23—Updating
    • G06F16/235—Update request formulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
    • G06F16/20—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor of structured data, e.g. relational data
    • G06F16/25—Integrating or interfacing systems involving database management systems
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/15—Vehicle, aircraft or watercraft design
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Jib Cranes (AREA)

Abstract

디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템이 개시된다. 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템은, 해상 크레인을 이용한 해상 작업이 이루어지는 해역의 환경 정보, 해상 크레인 및 해상 크레인의 작업 대상의 운동 정보를 포함하는 관측 정보를 획득하는 관측 장치, 관측 정보를 이용하여 해상 작업에 대한 시뮬레이션을 수행하는 디지털 트윈 장치 및 관측 장치로부터 수신되는 관측 정보를 수집하여 저장하고, 수집된 관측 정보를 디지털 트윈 장치로 전달하며, 수집된 관측 정보 및 디지털 트윈 장치로부터 제공되는 시뮬레이션 결과를 가시화하여 화면에 출력하는 분석 장치를 포함한다.

Description

디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템{Offshore operation simulation system using digital twin technology}
본 발명은 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템에 관한 것이다.
선박의 자동위치식별장치(AIS: Automatic Identification System)가 도입되고, 그 밖에도 선박의 사고를 사전에 예방할 수 있는 다양한 장치들이 도입되었다. 하지만, 매년 해상 사고는 줄어들기 보다는 점점 더 늘어나고 있는 추세이다. 물론, 소형 어선의 사고 건수가 많지만, 여객선, 화물선, 유조선 등 비어선 사고 건수도 점진적으로 증가하는 추세이다. 더불어, 선박이 대형화되고, 탑승 선원의 수가 늘어남에 따라 인명 피해의 규모도 커지고 있는 실정이다.
2014년 4월 16일에 발생한 세월호의 침몰 사고는 대한민국의 국민이라면 모두가 기억하고 있는 참사로 사회적으로도 큰 파장을 일으켰었다(304명의 인명 피해로 단일 사고로는 최대 규모). 그리고, 2019년 5월 29일의 헝가리 유람선 사고와 2019년 10월 31일에 소방헬기가 독도 인근 해상에서 추락하는 사고도 발생한 바 있다. 이와 같은 해난 사고가 발생하고 나면, 필연적으로 인양에 대한 논의가 이루어진다. 즉, 선박이 침몰한 이후 선내에 남아있는 원유에 의한 오염을 방지하여 환경적인 피해를 막고, 사고의 원인을 파악하여 추가적인 사고를 예방하기 위해 침몰 선박의 인양이 필요하다.
기존 인양 계획 수립은 인양 대상에 대한 제원 파악, 인양 방법 결정, 인양 하중 계산, 구조 해석 등을 통해 이루어진다. 여기서, 인양 대상에 대한 제원 파악은 중량, 무게 중심 위치, 부력, 부력 중심, 선체 모델 정보, 가라앉은 상태의 선박 자세 등을 파악하는 것이고, 인양 방법 결정은 인양 대상 제원을 기반으로 가용한 인양 장비(크레인, 바지 등), 와이어 연결 방법, 계류 및 계선 방법과 안전 등을 복합적으로 고려하여 인양 방법을 결정하는 것이다. 그리고, 인양 하중 계산은 전체 인양 하중과 각 와이어에 작용하는 하중을 계산하는 것이고, 구조 해석(Optional)은 선체의 중량이 크거나 구조적으로 문제가 있다고 판단될 때, 전선 구조 해석이나 와이어가 연결되는 지점에 대한 국부 구조 해석을 수행하는 것이다.
이러한 기존 인양 계획 수립과 이에 따른 인양 작업에는 다음과 같은 문제점이 있다.
우선, 계획 단계에서는, 선체의 무게를 추정하여 이를 들어올릴 수 있는 크레인의 용량을 결정하는 방법을 사용하는데, 외부 환경이나 동적 하중을 고려하지 못함으로써 인양 실패 확률이 증가한다. 또한, 인양 계획을 빠르게 검토할 만한 인양 전용 시뮬레이션 툴이 없고, 다양한 대안을 검토할 충분한 시간이 주어지지 못하여 최선의 선택보다는 시간에 쫓기거나 기존에 해오던 방법으로 진행하여 사전에 문제점을 충분히 검토하지 못한다. 또한, 외부 용역 수행으로 비용이 증가하고, 빠른 시일에 검토가 어려운 문제점이 있다.
다음으로, 작업 단계에서는, 현장의 환경과 상황을 즉각 반영하기 위한 기술이 부재하다는 문제점이 있다. 즉, 초기 계획된 인양 절차에 따라 정상적으로 작업이 진행될 시에는 문제가 없지만, 갑작스럽게 날씨가 바뀌거나 환경이 달라지고, 현장에서 예기치 못한 문제가 발생할 경우, 이에 공학적으로 대응할 수 있는 방법이 없다.
다음으로, 작업 이후 단계에서는, 인양 작업 완료 후 인양 작업에 대한 평가가 없다는 문제점이 있다. 즉, 현장 작업에서 발생한 문제의 원인을 찾아 개선해야 하지만, 이를 보여주거나 분석할 수 있는 툴이 부재하다.
한편, 해상에서 이루어지는 중량물의 이동 및 설치 작업은 해상이라는 특수한 상황에서 진행되어 많은 위험이 존재하기 때문에, 작업 전에 다양한 해상 조건을 고려한 시뮬레이션 기술을 활용하여 안전성을 평가하고 있다. 하지만, 실제 현장 상황을 그대로 반영하는 것은 불가능하기 때문에, 작업 시작 직전에는 시뮬레이션을 통한 안전성 평가는 불가능한 상황이다. 이에 따라, 경험있는 작업자나 감독관의 책임아래 작업이 진행되거나 상황에 따라서는 작업이 지연되는 문제가 있다.
따라서, 인양 작업 뿐만 아니라, 다양한 해상 작업 현장에서 실시간으로 안전성을 평가하는 기술이 요구된다.
대한민국등록특허공보 제10-1988776호(2019.06.05)
본 발명은 디지털 트윈 기반으로 해상작업을 위한 모의실험체계를 구축하여, 해상 크레인을 이용한 다양한 해상 작업 시 실시간으로 안전성을 평가하는 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템이 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템은, 해상 크레인을 이용한 해상 작업이 이루어지는 해역의 환경 정보, 상기 해상 크레인 및 상기 해상 크레인의 작업 대상의 운동 정보를 포함하는 관측 정보를 획득하는 관측 장치, 상기 관측 정보를 이용하여 상기 해상 작업에 대한 시뮬레이션을 수행하는 디지털 트윈 장치 및 상기 관측 장치로부터 수신되는 상기 관측 정보를 수집하여 저장하고, 상기 수집된 관측 정보를 상기 디지털 트윈 장치로 전달하며, 상기 수집된 관측 정보 및 상기 디지털 트윈 장치로부터 제공되는 시뮬레이션 결과를 가시화하여 화면에 출력하는 분석 장치를 포함한다.
상기 해상 작업은 해상 크레인 1기 또는 여러 기를 사용한 인양 작업, 해상 구조물 설치 작업 및 조선소에서의 선박 건조 작업을 포함하고, 상기 작업 대상은 구조대상 선박, 해상 풍력 발전기, 해상 교량 및 건조 중인 선박을 포함한다.
상기 환경 정보는 상기 해상 작업이 이루어지는 해역의 바람 정보, 파도 정보 및 조류 정보를 포함하고, 상기 운동 정보는 상기 해상 크레인 및 상기 작업 대상의 위치 및 자세 정보를 포함한다.
상기 디지털 트윈 장치는, 다양한 환경의 외력을 고려하여 다물체 동역학 기반의 운동 해석을 수행하기 위하여, 복수의 물체가 관절 또는 와이어로 연결되어 상호 작용하는 운동을 계산한다.
상기 관절은 고정 관절, 경첩 관절, 구상 관절 및 미닫이 관절로 구현되고, 상기 디지털 트윈 장치는, 이산 오일러-라그랑지 방정식(Discrete Euler-Lagrange Equation)을 이용하여 상기 운동을 계산한다.
상기 분석 장치는, 상기 수집된 관측 정보를 디지털 및 시계열로 가시화하며, 과거자료 조회 및 가시화 기능, 최신 관측자료 자동 업데이트 기능을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템은, 디지털 트윈 기반으로 해상작업을 위한 모의실험체계를 구축하여, 해상 크레인을 이용한 다양한 해상 작업 시 실시간으로 안전성을 평가함으로써, 갑작스러운 현장의 환경 변화에 대응이 가능하고, 닥칠 수 있는 위험을 사전에 감지하고, 사전에 계획과는 다르게 작업이 진행되더라도 빠르게 검토가 가능하고, 실제와 거의 유사한 동적 거동 분석을 통해 해상에서 중량물의 이동 또는 설치 작업 중 충돌 위험을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면.
도 2 내지 도 12는 도 1의 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템을 설명하기 위한 도면.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면이고, 도 2 내지 도 12는 도 1의 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는, 도 1을 중심으로, 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템에 대하여 설명하되, 도 2 내지 도 12를 참조하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템은, 관측 장치(100), 분석 장치(200) 및 디지털 트윈 장치(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
관측 장치(100)는 실외 즉, 해상 크레인을 이용한 해상 작업이 이루어지는 해역의 환경 정보, 해상 크레인 및 해상 크레인의 작업 대상의 운동 정보를 포함하는 관측 정보를 획득하여 분석 장치(200)로 전송한다.
예를 들어, 해상 작업은 해상 크레인 1기 또는 여러 기를 사용한 인양 작업, 해상 구조물 설치 작업, 조선소에서의 선박 건조 작업 등을 포함할 수 있다. 그리고, 작업 대상은 구조대상 선박, 해상 풍력 발전기, 해상 교량, 건조 중인 선박 등을 포함할 수 있다.
관측 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 센서부(110), 데이터 수집부(120) 및 통신부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
센서부(110)는 해상 크레인을 이용한 해상 작업이 이루어지는 해역의 환경 정보, 해상 크레인 및 해상 크레인의 작업 대상의 운동 정보를 획득한다. 여기서, 환경 정보는 해상 작업이 이루어지는 해역의 바람 정보, 파도 정보 및 조류 정보를 포함할 수 있고, 운동 정보는 해상 크레인 및 작업 대상의 위치 및 자세 정보를 포함할 수 있다.
데이터 수집부(120)는 센서부(110)에 의하여 획득된 환경 정보 및 운동 정보를 포함하는 관측 데이터를 수집 및 저장하고, 통신부(130)를 통해 분석 장치(200)로 전송한다.
통신부(130)는 분석 장치(200)와 무선으로 통신을 수행하여 데이터 수집부(120)에 의하여 수집된 관측 데이터를 분석 장치(200)로 전송한다.
예를 들어, 관측 장치(100)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 부이(Buoy) 형태로 제작될 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 관측 장치(100)는, 상부 보호돔(150), 상부 구조물(160), 부이 헐(Buoy Hull)(170) 및 하부 구조물(180)을 포함하여 구성되는 부이로 형성될 수 있다.
여기서, 상부 보호돔(150)은 외력에 파손되지 않는 구조로 설계되고, 충격에 강한 폴리카보네이트(polycarbonate) 재질로 형성되며, 내부에 통신부(130)가 설치될 수 있다. 통신부(130)는 5.18 ~ 5.825GHz 대역 무선통신, 424 ~ 930MHz 대역 무선통신 등으로, 인양 작업 시 관측 위치에 따라 통신방식이 다양화될 수 있으며, 0.5km 이상의 원거리 통신 시 전파 출력을 조정하는 기능을 수행할 수 있다.
그리고, 상부 구조물(160)은 회수가 용이한 구조로 설계되고, 센서부(110) 중 바람 정보 및 파도 정보를 획득하는 센서로서, 해당 해역의 풍향과 풍속을 측정하는 풍향풍속 센서(111) 및 해당 해역의 파고 및 파향을 측정하는 파랑 센서(112)가 내부에 설치되고, 데이터 수집부(120)로서, 풍향풍속 센서(111) 및 파랑 센서(112)의 센서 데이터를 수집하는 데이터 로거(121)가 내부에 설치될 수 있다.
그리고, 부이 헐(Buoy Hull)(170)에는, 리튬 배터리 팩(140)을 포함하는 전원공급기, 관측 장치(100)의 각종 기기들이 수납되는 함체 등이 설치되고, 수밀 커넥터가 적용된 케이블 인입부가 형성될 수 있다.
그리고, 하부 구조물(180)에는, 센서부(110) 중 조류 정보를 획득하는 센서로서, 해수층별로 유향과 유속을 측정하는 유향유속 센서(113)가 설치되고, 수밀처리된 수중 케이블이 설치될 수 있다.
한편, 관측 장치(100)는 해상 크레인 및 작업 대상에 설치되어 운동 정보를 획득할 수 있다. 여기서, 관측 장치(100)의 센서부(110)는 운동 정보를 획득하는 센서로서, 작업 중인 해상 크레인 또는 작업 대상의 운동을 계측하기 위한 MRU(Motion Reference Unit)을 포함할 수 있다.
분석 장치(200)는 디지털 트윈 장치(300)와 함께, 구조함 함교, 작전통제실 등과 같은 실내에 설치될 수 있다.
분석 장치(200)는 관측 장치(100)로부터 수신되는 각종 관측 정보를 수집하여 저장하고, 수집된 관측 정보를 디지털 트윈 장치(300)로 전달하며, 수집된 관측 정보 및 디지털 트윈 장치(300)로부터 제공되는 시뮬레이션 결과를 가시화하여 소정의 출력장치를 통해 출력한다.
분석 장치(200)는 도 1에 도시된 바와 같이, 가시화부(210), 데이터 처리부(220) 및 통신부(230)를 포함하여 구성될 수 있다.
가시화부(210)는 수집된 관측 정보 및 디지털 트윈 장치(300)로부터 제공되는 시뮬레이션 결과를 가시화하여 소정의 출력장치를 통해 출력한다.
예를 들어, 가시화부(210)는 수집된 관측 정보를 디지털 및 시계열로 가시화할 수 있다. 또한, 가시화부(210)는 과거자료 조회 및 가시화 기능, 최신 관측자료 자동 업데이트 기능 등을 제공할 수 있다.
데이터 처리부(220)는 관측 장치(100)로부터 수신되는 각종 관측 정보를 수집하여 저장하고, 수집된 관측 정보를 디지털 트윈 장치(300)로 전달한다.
예를 들어, 데이터 처리부(220)는 풍향풍속, 다층 유향유속 및 파랑을 측정하는 관측 장치(100)의 관측 주기에 따라 관측 정보를 수집할 수 있으며, 수집된 관측 정보를 디지털 트윈 장치(300)로 제공할 수 있다.
통신부(230)는 실외에 위치하는 관측 장치(100)와 무선 통신을 수행하고, 동일한 실내에 위치하는 디지털 트윈 장치(300)와 유선 통신을 수행한다.
예를 들어, 통신부(230)는 해상 작업이 이루어지는 해역에서 관측 중인 관측 장치(100)와 원거리 무선 통신을 수행할 수 있으며, LAN(Local Area Network)을 통해 디지털 트윈 장치(300)와 통신을 수행할 수 있다.
디지털 트윈 장치(300)는 전술한 바와 같이, 분석 장치(200)와 함께, 구조함 함교, 작전통제실 등과 같은 실내에 설치될 수 있으며, 분석 장치(200)로부터 수집된 관측 정보를 전달받아 해상 크레인을 이용한 해상 작업에 대한 시뮬레이션을 수행하고, 시뮬레이션 결과를 분석 장치(200)로 전송한다.
디지털 트윈 장치(300)는 도 1에 도시된 바와 같이, 시뮬레이션부(310) 및 통신부(320)를 포함하여 구성될 수 있다.
시뮬레이션부(310)는 해상 작업이 이루어지는 해역의 환경 정보 및 해상 크레인과 작업 대상의 운동 정보를 포함하는 관측 정보를 분석 장치(200)로부터 전달받고, 전달받은 관측 정보를 이용하여 해상 크레인을 이용한 해상 작업에 대한 시뮬레이션을 수행한다. 그리고, 시뮬레이션부(310)는 통신부(320)를 통해 분석 장치(200)로 시뮬레이션 결과를 전송한다.
시뮬레이션부(310)는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 기술 기반의 해상작업 모의실험을 수행하기 위하여, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 다양한 환경의 외력을 고려하여 다물체 동역학 기반의 운동 해석을 수행할 수 있다. 즉, 시뮬레이션부(310)는 여러 물체가 관절 또는 와이어로 연결되어 상호 작용하는 운동을 계산할 수 있다.
예를 들어, 여러 물체를 연결시키는 관절은 도 6에 도시된 바와 같이, 고정 관절, 경첩 관절, 구상 관절 및 미닫이 관절로 구현될 수 있다. 그리고, 시뮬레이션부(310)는 다물체계 운동 방정식들 중 가장 빠르고 안정적인 계산이 가능한 것으로 알려져 있는 이산 오일러-라그랑지 방정식(Discrete Euler-Lagrange Equation)을 이용하여 가속도를 산출하고, 산출된 가속도를 적분하여 속도, 위치 및 자세를 산출할 수 있다. 이산 오일러-라그랑지 방정식은 하기 수학식으로 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
해저저질의 종류에 따라 지지력의 크기가 달라질 수 있고, 해저저질에 박혀 있는 침몰 선박을 꺼내기 위해서 초기에는 선박의 하중보다 큰 힘이 작용해야 한다. 시뮬레이션부(310)는 중력과 부력, 지지력의 크기가 동일해지는 평형 상태에 도달하는 깊이를 산출하고, 하기 수학식과 같은 경험식을 이용하여 지지력(Fq) 및 이탈력(FSR)을 산출할 수 있다.
Figure pat00003
여기서, Le는 Ae는 Horizontal Area이고, Equivalent Length이고, Be는 Equivalent Breadth이고, De는 Embedment Depth이다.
시뮬레이션부(310)는 해상 작업에 특화된 장비를 모델링한 장비 모델을 이용하여 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 즉, 시뮬레이션부(310)는 도 7에 도시된 바와 같은 부력재 및 도 8에 도시된 바와 같은 힘 평형 장치(Equalizer)를 모델링한 장비 모델을 구비할 수 있으며, 구비된 장비 모델을 이용하여 시뮬레이션을 수행할 수 있다.
예를 들어, 시뮬레이션부(310)는 도 7에 도시된 바와 같이, 고정 관절을 이용하여 부력재의 형상을 침몰 선체에 부착하여 부력이 선체에 작용하도록 구현할 수 있다. 그리고, 힘 평형 장치는 도 8에 도시된 바와 같이, 움직 도르래, 고정 도르래 및 이퀄라이징 로프의 동작 원리를 모사하도록 구현될 수 있다.
시뮬레이션부(310)는 시뮬레이션 수행 결과로서, 도 9에 도시된 바와 같은 해석 결과 그래프를 생성하여 출력할 수 있다.
또한, 시뮬레이션부(310)는 도 10에 도시된 바와 같은 시나리오 입력을 위한 그래픽 유저 인터페이스(GUI)를 사용자에게 제공하여, 인양 작업 시뮬레이션을 위한 시나리오를 사용자로부터 입력받을 수 있다.
즉, 도 10를 참조하면, 시나리오는 시간 순서에 따라 순차적으로 발생하는 것과 동시에 병렬적으로 발생하기도 하므로, 시뮬레이션부(310)는 작업 상황에 따라 유연하게 순차 동작과 병렬 동작의 입력이 가능하고, 신속하게 수정 및 생성이 가능하도록 네트워크 다이어그램을 제공할 수 있다.
한편, 도 11을 참조하면, 시뮬레이션부(310)가 제공하는 그래픽 유저 인터페이스(GUI)는, 기본적인 3차원 형상을 볼 수 있는 기능(3D Visualization), 디지털 트윈 기능을 조작하기 위한 리본창(ribbon menu), 생성된 모델의 정보를 확인할 수 있는 모델트리(model tree view)와 속성창(property view), 프로그램의 다양한 정보를 메시지로 보여주는 로그창(log view)을 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템은, 도 12에 도시된 바와 같이, 인양 계획 수립 단계, 인양 작업 중 및 인양 작업 완료 후 각각에 대한 시뮬레이션의 수행을 통해 인양 작업의 미래 상황을 보다 정확하게 예측하고, 인양 작업 중에 문제를 분석하게 할 수 있다.
즉, 도 12를 참조하면, 인양 시작 단계에서, 관측 장치(100)가 파향, 파고, 유향, 유속, 풍향, 풍속, 크레인 위치 및 자세를 측정한 관측 정보를 분석 장치(200)로 전송하고, 분석 장치(200)는 수신한 관측 정보를 미리 설정된 기준에 따라 필터링하여 대표값을 도출하여 편집하고, 편집된 관측 정보를 디지털 트윈 장치(300)로 전달한다. 이에 디지털 트윈 장치(300)는 수신된 관측 정보를 이용한 시뮬레이션을 통해 미래 시점의 해난구조 상황을 예측할 수 있다.
다음으로, 인양 중 단계에서, 디지털 트윈 장치(300)는 변경된 관측 정보를 수신하며, 변경된 관측 정보를 이용한 시뮬레이션을 통해 변경된 상황이 반영된 미래 시점의 해난구조 상황을 예측할 수 있다.
다음으로, 인양 완료 단계에서, 디지털 트윈 장치(300)는 기존 관측 정보를 이용하여 시뮬레이션을 재수행하여 인양 작업 상황을 모사함으로써, 인양 작업에 대하여 미흡했거나 개선할 사항을 검토하고, 작업 중 발생했던 문제의 원인을 분석하게 할 수 있다.
통신부(320)는 동일한 실내에 위치하는 분석 장치(200)와 유선 통신을 수행한다. 예를 들어, 통신부(320)는 LAN을 통해 분석 장치(200)와 통신을 수행할 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100: 관측 장치
200: 분석 장치
300: 디지털 트윈 장치

Claims (6)

  1. 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템에 있어서,
    해상 크레인을 이용한 해상 작업이 이루어지는 해역의 환경 정보, 상기 해상 크레인 및 상기 해상 크레인의 작업 대상의 운동 정보를 포함하는 관측 정보를 획득하는 관측 장치;
    상기 관측 정보를 이용하여 상기 해상 작업에 대한 시뮬레이션을 수행하는 디지털 트윈 장치; 및
    상기 관측 장치로부터 수신되는 상기 관측 정보를 수집하여 저장하고, 상기 수집된 관측 정보를 상기 디지털 트윈 장치로 전달하며, 상기 수집된 관측 정보 및 상기 디지털 트윈 장치로부터 제공되는 시뮬레이션 결과를 가시화하여 화면에 출력하는 분석 장치를 포함하는 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 해상 작업은 인양 작업, 해상 구조물 설치 작업 및 조선소에서의 선박 건조 작업을 포함하고,
    상기 작업 대상은 구조대상 선박, 해상 풍력 발전기, 해상 교량 및 건조 중인 선박을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 환경 정보는 상기 해상 작업이 이루어지는 해역의 바람 정보, 파도 정보 및 조류 정보를 포함하고,
    상기 운동 정보는 상기 해상 크레인 및 상기 작업 대상의 위치 및 자세 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 트윈 장치는, 다양한 환경의 외력을 고려하여 다물체 동역학 기반의 운동 해석을 수행하기 위하여, 복수의 물체가 관절 또는 와이어로 연결되어 상호 작용하는 운동을 계산하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 관절은 고정 관절, 경첩 관절, 구상 관절 및 미닫이 관절로 구현되고,
    상기 디지털 트윈 장치는, 이산 오일러-라그랑지 방정식(Discrete Euler-Lagrange Equation)을 이용하여 상기 운동을 계산하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 분석 장치는,
    상기 수집된 관측 정보를 디지털 및 시계열로 가시화하며,
    과거자료 조회 및 가시화 기능, 최신 관측자료 자동 업데이트 기능을 제공하는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템.
KR1020210044595A 2021-04-06 2021-04-06 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템 KR20220138659A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210044595A KR20220138659A (ko) 2021-04-06 2021-04-06 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210044595A KR20220138659A (ko) 2021-04-06 2021-04-06 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220138659A true KR20220138659A (ko) 2022-10-13

Family

ID=83599395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210044595A KR20220138659A (ko) 2021-04-06 2021-04-06 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220138659A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101988776B1 (ko) 2017-12-28 2019-06-12 주식회사 현대미포조선 3차원 모델링 기반의 디지털 트윈쉽 시스템

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101988776B1 (ko) 2017-12-28 2019-06-12 주식회사 현대미포조선 3차원 모델링 기반의 디지털 트윈쉽 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6223496B2 (ja) 海洋構造物に対する物理的変化の実時間モニタリングを通した制御方法
KR101529378B1 (ko) 실시간 해양 구조물에 대한 유체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 운용 위치를 예측 모니터링 및 제어함을 통한 연료절감, 안전운용 및 유지보수정보 제공 방법
KR20060110366A (ko) 해상 선박의 제어 시스템을 테스트하는 방법 및 시스템
RU2678526C2 (ru) Сравнительный анализ на модели дрейфа и буксировки льда для целевого морского сооружения
KR20130135721A (ko) 항해 또는 계류 중인 선박의 유체역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 및 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법
KR20130135024A (ko) 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 및 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법
CN114185079A (zh) 一种水下立体探测系统
Major et al. Real-time digital twin of research vessel for remote monitoring
KR101982084B1 (ko) 항로 생성 시스템 및 그의 딥러닝 기술에 기반한 항로 생성 방법
KR20210134132A (ko) 디지털 트윈 선박 구축 방법
KR20210114099A (ko) 디지털 트윈을 이용한 선박의 기자재 수명주기 관리 시스템 및 방법
CN115258093A (zh) 一种欠驱商船自主靠离泊测试方法及系统
KR20220138659A (ko) 디지털 트윈 기술을 이용한 해상작업 모의실험 시스템
Hegde et al. Applicability of current remotely operated vehicle standards and guidelines to autonomous subsea IMR operations
JP6241995B2 (ja) 潜水士情報取得方法および潜水士情報取得システム
KR101561161B1 (ko) 동역학 기반의 조선 및 해양 생산 공법 시뮬레이션 시스템 및 방법
Votsis et al. Review of technologies for monitoring the performance of marine structures
CN115310215A (zh) 一种针对抱抓式深海沉物打捞的研究方法
US20110123960A1 (en) System for training an operator of a vessel
Masetti et al. Numerical simulation of the mooring procedures of the BGL-1 pipeline launching barge
Sakagami et al. Sediment penetration performance of a portable underwater robot for core sampling
Pivano et al. Planning of drilling operations in extreme ocean currents: experience from time-domain simulations and full-scale validation on Maersk Venturer
Chapman et al. Real-time visualization in the offshore industry
Dai et al. Data analysis of safety assessment and early warning for offshore platform
KR102216200B1 (ko) 실시간 해상 크레인 거동 보정 시스템 및 보정 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E90F Notification of reason for final refusal
E601 Decision to refuse application
E801 Decision on dismissal of amendment