종합해양연구선 측심 정밀도 향상에 관한 연구|RISS 상세보기

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Ocean observations and research need a research vessel. Modern study of ocean exploration began the Challenger expedition(1872- 1876) by the United Kingdom in the 19th century. Korea's ocean observations and research of the history were conducted in June 1915. After the Challenger expedition, the expedition is more organized and precise exploration. The functionality of the research vessel has a very diverse and modernization of the equipment. Thus, exploration technology has been many changes.[1]
Oceanography is consist of physics, biology, chemistry, geology and other related studies. The ocean research vessels called observation ship, exploration ship, or survey ship. It's divided purpose into meteorological research vessel, geological survey ships, fisheries survey ships, icebreaker(polar research vessel), etc. Began to increase the need for offshore development since the 1960s, multi-purpose research vessel has been designed and built by carry out a number of roles. Some of these roles can be combined into a single vessel, others require a dedicated vessel.[2]
Four basic research vessel classes are identified: Specialty, Global, Intermediate Ocean, Regional and Local. Depending on the size of its purpose and goals, In case of Korea, The Korea Ocean Research and Development Institute(KORDI) is operated the Araon(7,487t- specialty), Onnuri(1,422t-Global), Eardo(536t-Intermediate), Jangmok (40t-regional) and the others are operated several kind of vessels.[3]
Basic of marine research is measure the depths of the sea, John Murray measured depth of sea by falling weights in 1888. Echo sounding of the technique for depth measuring using sound pulses has been attempted in the 1920s, using the satellite measurements began only recently years.
Normally, when install one of ocean research equipment in small vessels or small research vessels, to reduce the error of position and motion, GPS & motion sensors are installed near the ocean research equipment. However, many research equipment installed at various locations in the multi-purpose research vessel, position & motion error is encountered. The error that the difference in distance between GPS & motion sensor and research equipment.
In this thesis, the study to understand the characteristics of marine equipment at multi-purpose research vessel, analyze the cause and affect that difference of depth between position and motion on vessel by the comparison analysis of using multibeam echo sounder. In order to understand the position and motion that the coordinate of system of the research vessel were analyzed, to analysis of the position error of GPS using Qinsy 8.0 Software. According to the depth of features with echo sounder & multibeam echo sounder that can lead to errors caused by the equipment specifications were analyzed, to measure the exact distance inter-equipment of the ship using image processing and CAD software was measured. Intrinsic error of GPS equipment were calculate after enter the distance measured by CAD and image processing to GPS equipment. The error of distance at data between echo sounder and multibeam echo sounder were measured by software calibration. Calibration results were analyzed by standard deviation. By entering the actual measured distance to the echo sounder in the survey were validated by comparison with software compensation. To improve the depth accuracy and apply analysis method to other ocean research equipment will improve.
Paper is organized as follows. Chapter Ⅱ. Comprehensive multi-purpose research vessel and an introduction to ocean research equipment, Chapter Ⅲ. Position and motion theory of vessel and equipment used in the study, Chapter Ⅳ. The incidence and cause of the error depth, for the analysis plan, positioning accuracy analysis, data processing, calculation of the error, Chapter Ⅴ. The results after error compensation depth, motion sensor, gridding, and improve the direction of the other equipment of research vessel, Chapter Ⅵ. Conclusions and future research directions are discussed.

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국문 초록 (Abstract)

해양을 관측하고 조사하기 위해서는 무엇보다도 연구선이 필요하다. 해양의 근대적인 연구탐험은 19세기 이후부터 시작되었고, 1912년도 영국의 챌린저(Challenger)호에 의한 항해(1872∼1876)가 그 시작이며, 우리나라의 해양조사 및 관측의 역사는 1915년 6월 해양관측을 실시한 것에서 비롯되었다. 챌린저 탐사이후 보다 조직적이고 정밀한 탐사가 계속되었는데, 연구선의 기능이 매우 다양해지고 보유 장비가 현대화됨에 따라 탐사기술에도 많은 변화가 일어나게 되었다.[1]
해양학을 크게 나누면 물리, 생물, 화학, 지질과 기타 관련된 학문으로 나눌 수 있다. 관측선, 탐사선, 조사선 등으로 다양하게 불리는 해양연구선은 목적별로 기상관측선, 수로측정선, 지질조사선, 어업조사선, 쇄빙선(극지관측선) 등으로 나눠지기도 한다. 해양개발의 필요성이 증대되기 시작한 1960년대 이후 종합적인 조사기능을 갖춘 다목적 연구선이 건조되어 왔으며, 해양물리, 화학, 지질, 생물, 등 각 연구 분야별로 또는 동시에 각 분야의 해양연구를 할 수 있도록 설계 및 건조되었다.[2]
종합해양연구선은 그 용도, 목적 및 크기에 따라 특수선, 대양용, 중천해용, 천해용 등으로 나눠지기도 하며, 해양관측을 위한 다양한 장비들이 탑재된다. 우리나라의 경우, 한국해양연구원의 쇄빙선 아라온호(7,487톤) 종합해양연구선 온누리호(1,422톤), 이어도호(536톤), 장목호(40톤)를 포함한 수십 여척의 연구선이 활동하고 있다.[3]
해양연구의 가장 기본이 되는 바다의 깊이에 관한 측정은 1888년 John Murray가 배에서 추를 내리는 방법으로 측정되었고, 음향장치를 이용한 깊이의 측정은 1920년대에 시도되었으며, 인공위성을 이용한 측정방법은 최근에야 시작되었다.
일반적으로 하나의 연구장비를 소형선박이나 천해용 선박에 설치할 경우 위치 및 자세 오차를 줄이기 위하여 GPS와 자세 보정장치를 측정센서에 가까이 설치한다. 그러나 많은 연구장비가 선박의 여러 곳에 설치된 종합연구선의 경우 위치 및 자세를 측정하는 장비와 연구장비간에 거리 및 자세에 따른 오차가 발생되고 있다.
따라서 본 연구의 목적은 종합해양연구선별 해양장비의 특징을 이해하고, 측심기의 위치 및 자세에 따른 측심오차의 발생 원인을 다중음향측심기를 통하여 분석하여 문제점을 개선하는 것이다. 위치와 자세를 이해하기 위하여 연구선의 좌표계를 파악하였고, 위치 오차를 분석하기 위하여 연구선별 GPS 오차를 Qinsy 8.0 소프트웨어로 분석하였다. 측심기와 다중음향측심기의 장비별 특징에 따른 수심오차가 발생할 수 있는 원인을 장비사양을 이용하여 분석하였고, 장비간 거리를 정확히 측정하기 위하여 대양용 선박의 도면을 영상처리한 후, CAD를 이용하여 거리를 측정하였다. 측정된 거리를 GPS장비에 입력하여 장비가 가지고 있는 오차를 계산하였다. 기존 자료를 소프트웨어 보정방법을 통하여 측심기와 다중음향측심기 간의 거리오차를 측정하였고, 보정결과를 표준편차를 이용하여 분석하였다. 측정된 거리를 장비에 입력하여 실제 해역에서 CAD 및 소프트웨어 보정과 비교하여 검증하였다. 후처리를 통한 보정보다는 설치환경 및 장비의 특성을 파악하고 문제점을 파악하여 위치 및 자세를 사용하는 종합해양연구선의 타 해양관측장비에도 적용할 수 있도록 개선방안을 제시하였다.
논문의 구성은 다음과 같다. Ⅱ장은 종합해양연구선과 연구장비에 대한 소개, Ⅲ장은 종합해양연구선 연구장비의 위치와 자세에 관한 이론 및 연구에 사용된 장비, Ⅳ장은 수심오차의 발생과 원인, 분석을 위한 방안, 위치정밀도 분석, 자료처리를 통한 오차의 계산, Ⅴ장은 수심오차 보정 후 결과, 문제점 및 종합해양연구선의 개선방향을 소개하고, Ⅵ장에서는 결론 및 앞으로의 연구방향에 대하여 논의 한다.

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해양을 관측하고 조사하기 위해서는 무엇보다도 연구선이 필요하다. 해양의 근대적인 연구탐험은 19세기 이후부터 시작되었고, 1912년도 영국의 챌린저(Challenger)호에 의한 항해(1872∼1876)가 ...

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