광양항 묘도수도 내 안전성 평가를 통한 제한속력 제안

장다운,주혁범,김득봉 해양환경안전학회 2023 해양환경안전학회 학술발표대회 논문집 Vol.2023 No.04

해상교통류평가를 통한 국내 해상풍력발전단지의 배치 선정에 관한 연구

장다운,김득봉,권유민 해양환경안전학회 2020 해양환경안전학회 학술발표대회 논문집 Vol.2020 No.11

선박교통관제 구역에서 RRT* 기반 항해 경로 탐색 방법 개발

장다운,김주성,남궁호,이리나 해양환경안전학회 2023 해양환경안전학회 학술발표대회 논문집 Vol.2023 No.04

광양항 묘도수도 확장 및 직선화 이후 제한속력 설정에 관한 연구

장다운,김득봉 해양환경안전학회 2024 해양환경안전학회지 Vol.30 No.6

광양항 묘도수도는 실제 항로 폭이 150m로 좁고, 항로 주변에 장애물이 많아 사고 위험이 높다. 또한 항만 경쟁력을 높이기 위해 묘도수도 확장 및 준설의 필요성이 대두되었다. 이러한 이유로 해당 관리청에서는 2024년부터 2030년까지 묘도수도 확장 및 직선화 사업을 추진 중이다. 항로 확장 및 직선화 이후, 묘도수도에 대한 통항 규칙 개정은 불가피한 실정이다. 본 연구는 ES 모델(Environmental Stress Model)을 이용하여 묘도수도 확장 및 직선화 사업 전/후의 위험도를 비교․분석하여 적정 제한속력을 제시하고자 하였다. 이를 위해 6가지 시나리오를 마련하여 해상교통류 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 수행 결과, 기존 최고속력 8노트를 10노트로 높이고, 단독 통항을 양방향 통항으로 완화하여도 무리가 없음을 확인하였다. 이 연구는 묘도수도 확장 및 직선화 이후 통항 규칙 마련을 위한 기초 자료로서 활용 가치가 있다. 선박 교통량에 따른 제한속력과 항주파로 인한 주변 선박에 대한 영향은 고려하지 않았음을 한계로 밝힌다. The Myodo waterway within Gwangyang Port presents navigational challenges due to its narrow 150-m width and numerous surrounding obstacles, increasing the risk of maritime accidents. Expansion and dredging efforts have been deemed essential to enhance the operational competitiveness of the port. Consequently, the responsible authority is undertaking the Myodo waterway expansion and realignment project, scheduled for completion between 2024 and 2030. Revising the navigation rules will be essential following the completion of these modifications. This study evaluates risk levels before and after the expansion of the waterway using the environmental stress (ES) model and proposes appropriate speed limits. Six scenarios were developed, followed by maritime traffic flow simulations. The simulation results indicate that increasing the maximum speed limit from 8 knots to 10 knots is feasible, alongside the transition from one-way to two-way navigation. These findings provide valuable insights for formulating navigation regulations post-expansion. However, the study did not consider the potential impact of wake waves on nearby vessels..

Optimization of medium composition for enhanced cellulase production by mutant Penicillium brasilianum KUEB15 using statistical method

장다운,유하영,김성봉,이자현,박철환,김승욱 한국공업화학회 2015 Journal of Industrial and Engineering Chemistry Vol.25 No.-

Penicillium brasilianum KUEB15 was utilized for cellulase production and medium optimization was investigated. The optimal compositions of the variables for maximum CMCase production by central composite rotatable design were 12.39 g/L of corn stover, 0.48 g/L of urea, and 6.12 g/L of ammonium sulfate. The predicted CMCase activity by the model was 1.207 Unit/ml, and the observed CMCase activity which was produced in optimal media was 1.180 Unit/ml. The activity of CMCase from P. brasilianum KUEB15, which was fermented in optimal media by RSM, was found to be 1.61-fold increased than that in the Mandel’s medium (0.731 Unit/ml).

지정된 항로 폭에서 선박 간의 교행가능 규모 산정을 위한 기초 연구

장다운,김득봉,권유민 해양환경안전학회 2020 해양환경안전학회 학술발표대회 논문집 Vol.2020 No.06

수로정보 객체 내 선박 안전 공간 매핑 및 샘플링 탐색 기반의 항로 생성

장다운,김주성,이진석,남궁호 한국해양교통학회 2024 한국해양교통학회 학술대회자료집 Vol.2024 No.12

선박 지능화 시스템 중 안전항로 지원 서비스의 가장 큰 목적은 선박의 안전 및 운항 효율성을 보장하기 위한 최적의 경로계획을 계획하고 선박운항자와 선박교통관제사에게 제공하는 것이다. 최적의 경로를 계획하기 위해서는 지도공간이 필요하며, 이러한 지도공간에는 목표를 달성할 수 있는 경로를 탐색하기 위한 다양한 요소가 고려되어야 한다. 본 연구에서는 안전이 확보된 최적의 경로를 생성하기 위해 항해 중 선박 및 선박운항자가 가지는 특성과 관련된 이론에 기반하여 연안해역 내에서의 Safety margin을 정의하고, 이러한 Safety margin이 반영된 장애물을 생성하는 방법을 제시하였다. C-Space는 이동체가 움직일 수 있는 위치의 집합을 의미하며, C-Space에서는 경로탐색이라는 문제를 해결하기 위해 움직이는 물체(Object)를 점(Point)으로 표현한다. 즉, 주변 환경을 구성하는 장애물들을 이동물체의 특성에 맞게 조정함으로써 물체와 장애물과의 기하학적인 관계를 명확하게 표현해 주며 그 위에 해결하고자 하는 Path Planning 및 Motion Planning을 적절히 매핑하여 답을 구한다. 따라서, 이동물체를 점으로 환산하여 표현하는 C-Space에서 경로를 계획하는 것은 이동물체가 실제공간에서 충돌없이 움직이도록 계획하는 일보다 간단할 뿐만 아니라 컴퓨터 기하학을 이용하여보다 체계적이고 알고리즘적 접근을 보장할 수 있다. 선박이 운항 중 고려해야 할 위험요소는 해상공간의 수직 및 수평방향에 존재하므로 이러한 요소를 동시에 적용할 수 있는 방법이 필요하다. 또한, 기존의 연구에서는 지도공간의 장애물 구성을 위해 영상 이미지 상의 형태를 그대로 사용하거나, Convex hull 기법을 통해 구성하였다. 기존의 연구에서 사용되어진 Convex hull 기법은 복잡한 환경에서 장애물의 경계를 단순화 시킬 수 있으며, 포괄적인 장애물을 감지할 수 있다. 그러나 Convex hull 기법은 실제로 선박이 통항할 수 있는 영역이 손실될 수 있어 경로생성에 있어 효율성이 떨어질 수 있다. 따라서 본 연구에서는 선박의 경로생성을 위한 지도공간 생성을 위해 운항 중 고려하는 위험요소를 충분히 반영하고, 손실되는 해역이 없도록 하는 장애물 모델링 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 기존의 방식보다 장애물로 인해 손실되는 영역이 최소화되는 지도공간이 생성되었으며, 경로생성 실험 결과 이동거리 및 경로생성 시간이 단축되었다. 본 연구는 연안해역에서 안전이 확보된 지도공간 구성이 가능하고, 선박의 경로생성에 적용될 수 있음을 보여주었다.

위그선 이착수를 위한 활주로의 필요성에 관한 기초연구

장다운,김득봉 해양환경안전학회 2017 해양환경안전학회 학술발표대회 논문집 Vol.2017 No.11

장단기 기억 신경망을 활용한 선박교통 해양사고 패턴 분석 및 예측

장다운,김주성 해양환경안전학회 2022 해양환경안전학회지 Vol.28 No.5

Quantitative risk levels must be presented by analyzing the causes and consequences of accidents and predicting the occurrence patterns of the accidents. For the analysis of marine accidents related to vessel traffic, research on the traffic such as collision risk analysis and navigational path finding has been mainly conducted. The analysis of the occurrence pattern of marine accidents has been presented according to the traditional statistical analysis. This study intends to present a marine accident prediction model using the statistics on marine accidents related to vessel traffic. Statistical data from 1998 to 2021, which can be accumulated by month and hourly data among the Korean domestic marine accidents, were converted into structured time series data. The predictive model was built using a long short-term memory network, which is a representative artificial intelligence model. As a result of verifying the performance of the proposed model through the validation data, the RMSEs were noted to be 52.5471 and 126.5893 in the initial neural network model, and as a result of the updated model with observed datasets, the RMSEs were improved to 31.3680 and 36.3967, respectively. Based on the proposed model, the occurrence pattern of marine accidents could be predicted by learning the features of various marine accidents. In further research, a quantitative presentation of the risk of marine accidents and the development of region-based hazard maps are required. 해양사고 예방을 위해서는 사고의 원인과 결과에 대한 분석 및 진단뿐만 아니라, 사고의 발생 패턴과 변화 추이를 예측함으로써 정량적 위험도를 제시할 필요성이 있다. 선박교통과 관련된 해양사고 예측은 선박의 충돌위험도 분석 및 항해 경로 탐색 등 선박교통의 흐름에 관한 연구가 주로 수행되었으며, 해양사고의 발생 패턴에 대한 분석은 전통적인 통계 분석에 따라 제시되었다. 본 연구에서는 해양사고 통계 자료 중 선박교통관련 사고의 월별, 시간대별 발생 현황 데이터를 활용하여 해양사고 발생 예측 모델을 제시하고자 한다. 국내 해양사고 발생 현황 중 월별, 시간대별 데이터 집계가 가능한 1998년부터 2021년까지의 통계자료 중 선박교통 관련 데이터를 분류하여 정형 시계열 데이터로 변환하였으며, 대표적인 인공지능 모델인 순환 신경망 기반 장단기 기억 신경망을 통하여 예측 모델을 구축하였다. 검증데이터를 통하여 모델의 성능을 검증한 결과 RMSE는 초기 신경망 모델에서 월별 52.5471, 시간대별 126.5893으로 나타났으며, 관측값으로 신경망 모델을 업데이트한 결과 RMSE는 월별 31.3680, 시간대별 36.3967로 개선되었다. 본 연구에서 제안한 신경망 모델을 기반으로 다양한 해양사고의 특징 데이터를 학습하여 해양사고 발생 패턴을 예측할 수 있을 것이다. 향후 해양사고 발생 위험의 정량적 제시와 지역기반의 위험지도 개발 등에 관한 추가 연구가 필요하다.

서남해 해상풍력발전단지 내 항로형태에 따른 선박통항 위험도 평가에 관한 연구

장다운,김득봉,정재용 해양환경안전학회 2019 해양환경안전학회지 Vol.25 No.6

서남해 해상풍력발전단지 내 선박 통항 금지와 조업 제한으로 인해 사업자와 어민간의 갈등이 심화되고 있다. 이러한 문제 해결을 위하여 국내에서도 유럽의 해상풍력발전단지와 같이 발전단지 내 선박 통항과 어로작업 허용을 검토하고 있다. 이 연구는 서남해 해상풍력발전단지 내 선박 통항을 가정하여 항로의 형태에 따른 해상교통위험도 발생비율을 ES 모델과 IWRAP을 이용하여 분석하였다. 또한, 항로의 형태(십자형 항로 및 격자형 항로)와 선박 통항량(현재, 3배, 5배, 10배)에 변화를 주어 위험도를 정량적으로 평가하였다. 주요 평가결과는 다음과 같다. 현재의 교통량에서 십자형 항로와 격자형 항로를 운영할 경우 조선부담감(종합환경스트레스치가 750 이상)이 높은 구간은 발생하지 않았으며, 연간 충돌확률도 큰 차이가 발생하지 않았다. 그러나 통항량이 현재보다 3배, 5배, 10배 증가함에 따라 교차지점에서 조선부담감과 연간 충돌확률이 급격히 증가함을 확인하였으며, 이를 통해 격자형 항로에서 교통류 분리를 통해 위험도를 효과적으로 분산시킬 수 있다는 것을 알 수 있었다. 본 연구의 결과는 서남해 해상풍력발전단지 내에서 항로설정, 항로운영방식, 안전대책 등에 활용이 가능할 것으로 기대된다. Domestic southwest offshore wind farms have problems such as the reduction in fishing rights by prohibiting vessel traffic, which delays their development. As such, there is a need to develop offshore windfarms in Europe to permit the passage of vessels and fishing operations in specific offshore windfarm areas. In this study, we used the environmental stress (ES model) and the IALA Waterway Risk Assessment Program (IWRAP) to determine the ratio of risk to the route type (cross pattern, grid pattern) and traffic volume (present, 3 times, 5 times and 10 times) to derive the risk factors of specific vessels for offshore windfarms. As a result, ship operators’ risk related to offshore windfarms did not rise in both route types and there was no significant difference in the annual probability of collision in the present traffic volume. In conditions that increased traffic volume by 3 times, 5 times and 10 times, the risk ratio increased as ship operator risk and collision probability increased at the crossing points. Furthermore, when the traffic volume of the ship increased, the risk could be more effectively distributed in the grid route compared to the cross route. The results of this study are expected to apply to the operation type, route operation method, safety measures, etc. in offshore wind farms.