준실시간 해상교통 정보를 반영한 무인선 자율운항 시뮬레이션 기초 연구

Abstract

최근 무인선 자율운항 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되어 오면서, 시뮬레이션 기반의 자율운항 알고리즘 검증과 함께 다수의 내수면 및 실해역 시험이 수행되어 오고 있다. 특히 실제 연안 해역의 경우, 크기가 다양한 다수의 선박들이 운항을 하기 때문에 복잡한 교통환경이 조성될 수 있다. 따라서 무인선 실선을 활용하여 연안 해역에서 시험을 하는 것은 위험부담이 매우 크며, 대양에서와 마찬가지로 사전 검증을 위해 다양한 경우에 대한 시뮬레이션을 먼저 수행할 필요가 있다. 그러나 연안 밀집지역에서의 상황을 모사하기 위해서는 다수의 선박 침로 및 속도 등 여러 조건을 입력해야 하고, 이를 통해 다양한 시나리오에 대해 시뮬레이션을 해보기 위해서는 많은 노력과 시간이 소요될 수 있다. 본 연구에서는 이러한 제약 조건을 극복하기 위해 준실시간으로 들어오는 실제 해상교통 정보를 시뮬레이션에 반영하여 활용하는 방법을 고안하였다. 먼저, 현재 선박해양플랜트연구소에서 보유중인 무인선 아라곤3호의 제어 및 시뮬레이션에 활용되는 무인선 운용프로그램을 활용하여 시뮬레이션을 위한 가상의 자선을 생성 후 e-Navigation 서버와 연결된 ECS(Electronic Chart System)를 활용하여 현재 생성된 가상의 자선 주변의 실제 해상교통 정보를 받아 운용프로그램의 전자해도에 나타내고, 주기적으로 업데이트하여 지속적으로 실제 해상교통 정보가 표시될 수 있도록 하였다. 또한, 이 해상교통 상에 있는 실제 운용중인 선박들을 시뮬레이션 상에서 타선으로 인식할 수 있게끔 시스템을 구축하였다. 그림1에 이러한 시스템의 모식도를 나타내었다. 이를 통해, 실제 해상에 운용중인 선박들을 타선으로 활용하여 가상의 자선이 실제 해상교통 환경에 놓여있는 것처럼 만들 수 있는 시스템을 구축하고, 자율제어 알고리즘을 시뮬레이션에 활용할 수 있도록 하였다. 그림2는 가상의 자선이 실제 해상교통 환경에서 시뮬레이션을 통해 자율제어하는 모습이 ECS에 나타난 화면을 보여준다.