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Abstract 최근 발생한 다수의 선박 충돌 사고에서 항해사의 미숙이나 부주의 등 사람의 실수가 주요 원인으로 지적되고 있다. 인적 요인에 의해 선박이 적절한 회피 시점을 놓쳐 치명적인 사고로 이어지는 경우가 발생하면서, 다수의 선박이 운항하는 복잡한 해상 환경에서 운항 중 충돌 위험에 대한 정량적 예측과 충돌 회피 자동화 시스템에 대한 연구이 필요성이 대두되고 있다. 선박은 여러 조우 상황에서 충돌 회피를 규정하는 국제 해상 충돌 예방 규칙 (COLREGs: International Regulations for Preventing Collisions at Sea)을 준수해야 한다. 따라서, 이러한 충돌 회피 관련 규정을 만족하면서 안전하게 운항 경로를 따라 이동하는 충돌 회피 방법을 구현하기 위해 본 연구에서는 전통적인 길 찾기 알고리즘을 기반으로 한 충돌 회피 방법과 최근 각광받고 있는 강화 학습 기법을 기반으로 한 충돌 회피 방법을 비교해 보았다. 먼저, 전통적인 길 찾기 알고리즘으로는 A* 알고리즘 등을 활용하였으며, 강화 학습 기법으로는 딥 러닝 기법을 접목한 actor-critic 방법 중 하나인 PPO (Proximal Policy Optimization) 방법을 활용하였다. 두 방법의 우수성을 비교하기 위해 다양한 예제에 적용해 보았다. 그 결과, 길 찾기 알고리즘을 기반으로 한 충돌 회피 방법의 경우 빠르게 충돌 회피 경로를 찾을 수 있고 더 효율적인 길 찾기 성능을 보여주지만, 실시간으로 변화하는 타선 및 해상 상태의 변화를 빠르게 적용하기가 힘들고, 해역이 복잡해질수록 충돌 회피 성능이 낮아지는 것을 확인하였다. 반면, 강화 학습 기법을 기반으로 한 충돌 회피 방법의 경우 각 선박의 제원에 따라 그것을 사전에 학습할 필요가 있다는 단점이 있지만, 실시간으로 타선 및 해상 상태의 변화를 빠르게 적용할 수 있기 때문에 해역이 복잡해질수록 더 뛰어난 충돌 회피 성능을 보였다.
Publication Date 2020-07-22

전도현, 노명일, 이혜원, 하지상, "선박 충돌 회피 문제에 대한 강화 학습의 효용성", 2020년도 대한조선학회 춘계학술발표회, 부산, pp. 167, 2020.07.22-23


  1. 정동훈, 함승호, 김기수, 김주성, 노명일, 하솔, "해양 환경 하중과 리프팅 속도를 고려한 해양 작업 지원선의 물리 기반 설치 시뮬레이션", 2015년도 대한조선학회 춘계학술발표회, 제주, pp. 803-808, 2015.05.21-23

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  2. 정동훈, 노명일, 함승호, 이찬영, "탐지 및 기동 성능을 고려한 함정의 공학급 교전 시뮬레이션 방법 연구", 2016년도 대한조선학회 추계학술발표회, 창원, pp. 214, 2016.11.03-04

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  3. 정동훈, 노명일, 함승호, 이찬영, "함정 설계 단계에서의 성능 분석을 위한 시뮬레이션 프레임워크", 2016년도 대한조선학회 춘계학술발표회, 부산, pp. 326, 2016.05.19-20

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  4. 정동훈, 노명일, 함승호, "공학 모델 기반 함정의 교전 시뮬레이션 방법 연구", 2017년도 한국CDE학회 동계학술발표회, 평창, pp. 807, 2017.02.08-10

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  5. 정동근, 노명일, 여인창, 공민철, 김기수, 이준식, 유원철, "다양한 해상 객체를 반영한 소형 선박의 항로 계획법", 2022년도 대한조선학회 추계학술발표회, 창원, 2022.11.09-11

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  6. 정동근, 노명일, 김기수, 이준식, 김대혁, 장왕석, "쿼드 트리를 이용한 소형선의 항로 계획 방법", 2022년도 대한조선학회 춘계학술발표회, 제주, pp. 526, 2022.06.02-04

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  7. 정동근, 노명일, 김기수, 이준식, 김대혁, 장왕석, "요트 전용의 연안 항해 프로그램 개발", 2022년도 한국CDE학회 동계학술발표회, 제주, 2022.02.09-12

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  8. 정동근, 노명일, 김기수, 이준식, 김대혁, 장왕석, "연안 항해용 소형 선박을 위한 경로 계획 알고리즘", 2021년도 한국CDE학회 하계학술발표회, 제주, pp. 426, 2021.08.25-28

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  9. 전도현, 노명일, 힘승호, 오훈규, 이상옥, "내벽 편평도를 고려한 LNG 탱크의 마스틱 로프 최적 배치 설계", 2019년도 한국CDE학회 동계학술발표회, 평창, pp. 202, 2019.01.23-26

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  10. 전도현, 노명일, 함승호, 이혜원, "안전한 블록 탑재를 위한 와이어 로프의 초기 장력 탐색 및 강화 학습 기반 제어", 2018년도 조선해양생산연구회 추계학술발표회, 울산, 2018.06.14

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