자율운항선박의 통합제어를 위한 디지털 브릿지 시스템 프레임워크 기초 설계

Abstract

선박의 선교시스템 개념은 아날로그 장비에서 디지털 및 자동화 시스템 기반으로 발전하였다. 그러나 수천 대의 센서와 장비 시스템을 통해 지능형 항법과 모니터링 기능을 제공해야 하는 자율운항선박이 등장하면서 선교 시스템에 대한 추가적인 검토가 필요한 상황이다. 기존 선박에 사용되는 통합 선교 시스템(Integrated Bridge System, IBS)의 잠재적인 부족 가능성을 인지하고 자율운항선박 전용의 선교 시스템 개발에 대한 중요성이 제기되어야 한다. 본 연구는 자율운항선박 선교 시스템으로 자율운항시스템의 성능과 안전성을 확보하고 특수한 요구사항과 특성을 고려한 고유한 제어를 지원하는 맞춤형 선교 시스템으로 디지털브릿지시스템(Digital Bridge System, DBS)을 제시한다. 선박에 탑재된 장비와 시스템을 파악하고 자율운항을 위한 운영 환경과 시나리오를 제공하여 실제 현장 상황에 맞게 구현하기 위한 개념적 프레임워크를 기술한다. KASS(Korea Autonomous Surface Ship Project)를 통해 건조된 시험선의 시스템을 기반으로 선박에 설치된 장비, 시스템, 센서에서 수집한 데이터를 활용하여 선박의 현재 상태 및 운항 상황을 파악하여 미리 정의된 기준에 따라 적절한 운용 모드로 전환하도록 유도한다. 운영 시나리오는 정해진 항해 기본 계획에 따라 개별 시스템 간 데이터 흐름을 고려하여 기관 시스템의 제어 요소와 항목을 식별하고 시험선에 탑재된 주요 요소 간 상호 작용을 보여준다. 확대된 운용 모드로 인해 이상 상황에 대한 대응 계획도 미흡할 수 있음을 인지하여 디지털 브릿지 시스템의 안전 모드 전환 계획을 수립한다. 운용 모드의 우선순위에 따른 기본 전환 계획과 디지털브릿지시스템에서 제공하는 경보 수준에 따른 단계별 대응 계획으로 구분된다. 연구 과정에서 수행한 작동 조건 및 요구사항에 대한 분석과 이해는 자율운항선박의 시스템 설계 및 테스트에 대해 잠재적인 문제 또는 제한 사항을 식별하는 데 도움이 될 수 있다. 향후 시스템의 최종적인 개발목표를 전형적인 자율운항선박으로 확대할 필요가 있음을 인식하고 있으며 실해역기반의 시험을 통해 상세한 규격과 기준이 확정될 예정이다.