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Abstract 선박의 소요 마력을 최소로 하는 경제 항로를 결정하기 위해 해기상 예측과 그에 따른 소요 마력 예측이 필요하다. 일반적으로 European Centre for Medium-Range Weather Forecast (ECMWF), Hybrid Coordinate Ocean Model (HYCOM) 등 기상 정보 업체로부터 해기상 정보를 확보할 수 있다. 하지만 일반적인 기상 정보 업체는 6주 정도의 단기 예측을 하기 때문에 장기 예측이 필요할 때는 해기상 정보를 자체적으로 예측해야 한다. 기존의 연구에서는 주로 특정 해역에서 파고, 파 주기, 파향 등 한정적인 해기상 정보에 대한 예측만 이루어져 전 해상 영역에 대한 해기상 정보 예측에는 한계가 존재했다. 따라서 본 연구에서는 파고, 파 주기, 파향, 풍속, 풍향, 유속, 유향, 수온 등 8가지 해기상 정보를 전 해상 영역에 대해 예측하는 방법을 제안하였다. 한편, 소요 마력 추정의 경우, 기존에는 해석적 방법과 통계적인 방법을 조합해 추정하였다. 그래서 추정 결과가 실제 운항 데이터와는 많은 오차가 존재했다. 이러한 한계점을 극복하기 위해 본 연구에서는 실제 운항 데이터를 기반으로 한 소요 마력 추정 방법을 제안하였다. 특히, 본 연구에서는 해기상 및 소요 마력 예측 모델을 개발하기 위해 딥 러닝 기법을 적용했다. 전 해상 영역에 대한 해기상 예측을 위해 시계열 이미지를 예측하는데 적합한 Convolutional LSTM을 활용하였으며, 선박의 소요 마력을 예측하기 위해 DFN (Deep Feedforward Neural network)을 활용하였다. 또한, 예측 정확도의 향상을 위해 데이터의 전처리를 진행하였으며, AutoEncoder, hyperparameters optimization, K-means clustering 등의 기법을 추가로 적용하였다. 제안된 방법의 효용성을 평가하기 위해 실제 값과 개발된 모델로 예측된 결과를 비교하여 검증하였으며, 그 결과 본 연구에서 제안한 방법의 효용성을 확인하였다.
Keywords: Ocean environmental data, Ship;s required power, DFN (Deep Feedforward Neural network), Convolutional LSTM (Long Short-Term Memory), AutoEncoder
Publication Date 2020-11-06

이준범, 노명일, 김기수, 한기민, 이갑헌, "딥 러닝을 이용한 해기상 및 소요 마력 예측 모델 개발", 2020년도 대한조선학회 추계학술발표회, 창원, pp. 453-454, 2020.11.05-06


  1. 이혜원, 노명일, 함승호, 조로만, 김낙완, 우주현, 정우현, 하솔, 유찬우, "ROS를 기반으로 한 무인수상정의 가상 시제 및 탑재 알고리즘 통합 시뮬레이션", 2017년도 대한조선학회 춘계학술발표회, 부산, pp. 241-242, 2017.04.19-20

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  2. 이혜원, 노명일, 함승호, 전도현, "조선소의 블록 탑재를 위한 갠트리 크레인의 제어기 설계", 2019년도 한국CDE학회 동계학술발표회, 평창, pp. 202, 2019.01.23-26

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  3. 이혜원, 노명일, 함승호, 전도현, "조선소의 블록 탑재 및 턴 오버 작업을 위한 UMS (Underactuated Mechanical System)의 제어 방법", 2019년도 대한조선학회 춘계학술발표회, 제주, pp. 139, 2019.05.15-17

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  4. 이혜원, 노명일, 함승호, 전도현, "유연 다물체 동역학 기반의 계류 라인 해석 방법 연구", 2017년도 대한조선학회 추계학술발표회, 여수, 2017.11.02-03

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  5. 이혜원, 노명일, 함승호, 전도현 "블록의 탑재 제어를 위한 갠트리 크레인의 제어기 설계 고도화", 2019년도 대한조선학회 추계학술발표회, 경주, pp. 139, 2019.10.24-26

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  6. 이혜원, 노명일, 함승호, 유찬우, "무인수상정의 통합 시뮬레이션을 위한 ROS(Robot Operating System) 기반 데이터 전달 방법 연구", 2017년도 한국CDE학회 동계학술발표회, 평창, pp. 556, 2017.02.08-10

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  7. 이혜원, 노명일, 함승호, 남보우, "LNG 로딩 암의 최적 설계를 위한 동적 거동 해석 방법", 2023년도 한국CDE학회 동계학술발표회, 평창, pp. 108, 2023.02.08-11

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  8. 이혜원, 노명일, 함승호, 구남국, "간섭을 고려한 블록의 물리 기반 Turn-over 시뮬레이션", 2015년도 한국CAD/CAM학회 하계학술발표회, 용인, pp. 45-47, 2015.08.19-20

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  9. 이혜원, 노명일, 함승호, "해저면과의 접촉을 고려한 다물체 동역학 기반의 계류 해석 연구", 2018년도 해양플랜트설계연구회 하계연구발표회, 서울, 2018.05.31-06.01

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  10. 이혜원, 노명일, 함승호, "조선소의 블록 탑재 자동화를 위한 시뮬레이션 고도화 및 크레인 제어", 2020년도 한국CDE학회 동계학술발표회, 평창, pp. 338, 2020.02.05-08

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