선박 및 선원의 인명 안전을 고려한 북극해 항로 운항 연구

김원욱,윤대근,박외철,Kim, Won-Ouk,Youn, Dae-Gwun,Park, Woe-Chul 해양환경안전학회 2015 해양환경안전학회지 Vol.21 No.1

지구 온난화로 인해 북극해에 얼음이 빠르게 해빙되어 상업적 운항이 진행되고 있다. 극한의 조건에서도 북극해 항로를 개척하는 이유는 기존 항로보다 운항거리 단축되어 경제적으로 이익을 가지고 오기 때문이다. 이에 국제해사기구(IMO)에서는 북극해 항로를 안전하게 운항하기 위해 극지운항선박 안전기준(Polar Code)이 제정하였다. 본 연구에서는 북극해 안전 운항을 위해 항해사가 반드시 알아야 하는 얼음의 종류 및 극지운항선박 안전기준에 대해 설명하였다. 그리고 북극해를 운항하는 통항선의 안전 운항에 대한 이론적 지식을 시뮬레이션을 통해 검증하였다. 그 결과 안전 운항을 위해서 통항선들은 얼음 진입 전 감속을 통해 얼음을 분석하고 얼음을 안전하고 효율적으로 쇄빙하기 위해 직각으로 진입해야 함을 알 수 있었다. 또한, 얼음에 진입 후 항로(lead)운항에 대하여 시뮬레이션을 실시한 결과 변침이 곤란하여 전방의 통항선에 대한 긴급상황 대처 훈련이 필요한 것으로 판단된다. 향후 다양한 조건의 시나리오를 통해 면밀한 분석이 필요할 것으로 본다. Arctic Ocean has rapidly melted due to global warming, by this, commercial ship has been operating through the area. Reason to develop the Northern Sea Route(NSR) even in extreme conditions, the distance than the existing route is shortened, which bring economic benefits. For these reason, the International Maritime Organization(IMO) established safety standards of the Arctic navigation(Polar Code) in order to ensure safe operation in the Northern Sea Route. In this study, it has been described ice types and safety standards of Artic vessel what officer needs to know for safe navigation on the Arctic Ocean. And It was verified by simulation the theoretical knowledge for the safe operation of the Arctic vessel. As a result, it was found that ship needs to reduce speed and analyze ice for safe operation before enter into the ice, it is necessary to enter at right angle to break ice safety and efficiently. Also according to the result of the simulation of navigation entering in ice channel(Lead), it was difficult to change course, it is believed that require emergency training for passing Vessel. In the future, It shall be analyzed precisely under various conditions of scenario.

A Study on the Improvement of Database Construction using ENC and DTED

김원욱,김종수,홍정혁,Kim, Won-Ouk,Kim, Jong-Su,Hong, Jeong-Hyuk 한국시뮬레이션학회 2005 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.14 No.3

선박조종시뮬레이터는 교육훈련생들에게 실제와 비슷한 환경을 제공하여 교육훈련의 효과를 높일 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러므로 선박조종시뮬레이터에는 선박의 정확한 수학적 모델과 실제와 거의 동일한 3차원 화면이 필요하다. 이 연구에서는 전자해도와 고도데이터를 이용한 3차원 영상 제작법에 대해 고찰하고자 한다. 전자해도는 전 세계적으로 표준화 되어 있어 정확성이 가장 뛰어날 뿐만 아니라 수심, 항해물표 등 각종 데이터를 가지고 있어 보다 많은 정보를 선박조종시뮬레이터에 적용할 수 있는 장점을 가지고 있다. 그리고 고도데이터의 경우 그 정확성으로 기존의 해상환경 데이터베이스보다 훨씬 현실감을 준다. 전자해도 및 고도데이터를 이용하여 해상환경을 제작 시 정확한 많은 정보의 제공이 가능하며, 기존의 방법에 비해 제작시간을 상당히 감소시킬 수 있을 것으로 판단된다.

화재시뮬레이션을 이용한 해양플랜트 전용생활부선 거주자의 생존율 향상에 대한 연구

김원욱,이창희,Kim, Won-Ouk,Lee, Chang-Hee 해양환경안전학회 2015 海洋環境安全學會誌 Vol.21 No.6

일반 상선과 달리 해양플랜트 시설은 발주자가 직접 고용한 인원과 조선소에서 파견된 시운전 종사자들은 2교대로 해양플랜트공사가 종료될 때까지 혼재되어 승선한다. 그러므로 많은 인원들이 안전하게 거주할 수 있는 별도의 해양플랜트 전용생활부선을 사용하는 것이 일반적이다. 따라서 이 연구에서는 인명 안전의 관점에서 해양플랜트 전용생활부선 거주자의 생존율 향상을 위한 방법을 제시하고자 한다. 이를 위해 해양플랜트 전용생활부선에서 발생할 수 있는 다양한 종류의 사고 중 가장 많이 발생할 것으로 판단되는 화재 사고를 가정하였다. 이를 위해 국내 외 규정에 근거한 화재시뮬레이션 전산 모형을 제작하여 종사자들에 대한 피난 안전성을 분석하였다. 특히, 해양플랜트 전용생활부선에서 화재가 발생할 경우 지속적으로 훈련을 받은 선원들과는 달리 다양한 직종, 인종, 문화를 갖고 있는 인력들의 비정형화된 피난 행위로 인하여 위험성이 높아질 것으로 판단되므로 생존가능시간인 유효 피난시간을 증가시키고, 실제 피난에 소요되는 필요 피난시간을 감소시켜 생존율을 향상시킬 수 있는 구조개선 및 안전설비 설치에 대해 제안하였다. The offshore plant crews that were commissioned in the commercial startup phase boarded the offshore plant in two shifts until the end of the project. The crews who were hired by the owner side stayed in the original offshore plant during the project. However, most of the offshore plant commissioned members who were dispatched from the shipyard were accommodated in the offshore accommodation barge. For this reason, they were exposed to many accidents since there are a lot of people staying in a small space. This study suggested a method for improving survival rate at offshore accommodation barge in terms of life safety. It is assumed that the fire accident among unfortunate events which take place in the offshore accommodation barge mainly occurred. So, this study analyzed the safety evacuation for offshore plant employees using fire simulation model based on both domestic and international law criteria. In particular, When fire occurs in the offshore accommodation barge, the periodically well trained crews are followed safety evacuation procedure. whereas many employees who have different background such as various occupations, cultural differences, races and nationality can be commissioned with improper evacuation behaviors. As a result, the risk will be greater than normal situation due to these inappropriate behaviors. Therefore, This study analyzed the Required Safe Escape Time (RSET) and Available Safe Escape Time (ASET). Also it was suggested the improvement of structure design and additional arrangement of safety equipment to improve the survival rate of the residents in offshore accommodation barge.

선박소화훈련 시뮬레이터 개발에 관한 연구

김원욱,김대희,Kim, Won-Ouk,Kim, Dae-Hee 해양환경안전학회 2016 해양환경안전학회지 Vol.22 No.5

우리나라는 세월호 사고 이후 해양안전에 대한 중요성이 증대되고 있다. 특히, 해양관련 종사자들에 국한하지 않고 대국민 해양안전의식 고취를 위해 학교 및 해양관련 단체에서 다양한 교육훈련 및 체험교육이 시행되고 있다. 선원의 안전교육은 SOLAS 규정에 의거 여객선은 10일, 상선은 매월 1회 소화 및 퇴선훈련을 실시하고 있다. 세월호 사고 이후 교육훈련의 효과를 증대시키기 위해 교육 정원을 기존 40명에서 20명으로 줄여 모든 교육생이 실제 교육훈련에 참여할 수 있도록 하고 있다. 현재의 교육훈련 형태는 교재에 의거한 이론교육 실시 후 실제 실습을 행하는 2단계 교육훈련이 실시되고 있다. 하지만 현재 인적, 물적 여건상 교육생들에게 많은 실습시간 부여 및 소수인원으로 구성된 실습교육이 곤란한 상황이나 시뮬레이션 기법이 도입될 경우 실습 전 숙달된 능력으로 실습교육의 빠른 진행으로 많은 실제 실습교육 수행이 가능할 것이다. 이러한 이유로 이 연구에서는 해상안전교육 중 소화훈련의 효율성을 증대시키기 위해 총 3단계로 구분한 교육훈련을 제안하고자 한다. 즉, 이론 교육 후 시뮬레이션 기법을 통한 개인별 임무 숙지 및 장비 사용법에 대한 이미지트레이닝교육을 추가하고자 한다. 이러한 시뮬레이션 기법을 사용할 경우 이론교육으로 얻어진 지식을 바탕으로 실제 훈련 전 가상으로 먼저 시행함으로서 실습교육에 빠른 적응이 가능하며 시뮬레이션 특성상 실제 훈련에서는 곤란한 긴급상황 대처훈련 및 다양한 시나리오에 의한 반복훈련이 가능하다. 이렇게 실습 전 숙달된 능력을 바탕으로 실습교육의 진행 속도를 증가시켜 많은 실제 실습교육을 수행할 수 있어 교육훈련 효율성이 증대될 것이다. 실제 교육생 설문조사에 의하면 개인별 실습시간 부족을 지적하였다. 이러한 이유로 가상현실 기법을 이용한 시뮬레이터 개발이 필요하여 이 연구에서는 개발방법에 대해 고찰하였다. After the Sewol Ferry accident, the importance of maritime safety has been emphasized in Korea. In particular, educational and experience training are not only being conducted for maritime personnel but also in schools and at maritime-related organizations in order to broadly instill maritime safety awareness. Based on SOLAS regulations, safety education for sailors conducted every 10 days passenger boats, and fire-fighting drills and abandon-ship training should be conducted once a month on merchant ships. After the Sewol Ferry accident, the maximum number of trainees was reduced from 40 to 20 in order to improve the effectiveness of these training sessions by requiring all trainees to participate in the actual training. The current training process consists of two steps: textbook-based theoretical training and actual practice. Current training environment provides limited capability from human and facility recourses which limit the numbers of trainee participated and system operation time. By introducing the simulation training, it will improve the trainee skill and performance prior to the on-site training and allow the more effective and rapid progress on actual practice. Therefore, it will be proposed the three-step training method in order to improve the effectiveness on fire-fighting drill in Maritime Safety Education on this study. This study suggests a three step training method that would increase the efficiency of maritime safety education. An image-training step to enhance individual task awareness and equipment usage via simulation techniques after theoretical training has been added. To implement this simulation, a virtual training session will be conducted before actual training, based on knowledge obtained from theoretical training, which is expected to increase the speed with which trainees can adapt during the practical training session. In addition, due to the characteristics of the simulation, repeated training is possible for reaction drills in emergency circumstances and other various scenarios that are difficult to replicate in actual training. The efficiency of training is expected to improve because trainees will have practiced before practical training takes place, which will decrease the time needed for practical training and increase the number of training sessions that can be executed, increasing the efficiency of training overall. This study considers development methods for fire-fighting drill simulations using virtual reality techniques.

선박 거주구역의 높이가 피난안전에 미치는 영향에 대한 연구

김원욱,김종수,Kim, Won-Ouk,Kim, Jong-Su 해양환경안전학회 2011 海洋環境安全學會誌 Vol.17 No.1

선박화재는 육상화재와 달리 숙련된 인원과 다양한 장비에 의한 소화활동이 곤란하므로 거의 자체적으로 소화되어야 하므로 소화가 쉽지 않다. 화재발생시 온도 상승에 의한 사망보다 연기에 의해 질식사의 경우가 더 많다. 그 이유는 화재현장에서 충분한 가시거리를 확보하지 못하여 신속하게 피난하지 못하기 때문이다. 이 연구에서는 피난에 필요한 시간을 좀 더 확보하기 위해 선박 거주구역의 높이를 기존의 2.0m에서 공동주택(아파트)의 높이에 해당하는 2.3m로 상향하여 연기거동을 상호 비교하였다. 비교 방법은 기존의 실습선 한바다호의 도면을 바탕으로 30cm 상향조정된 도면을 추가 제작하여 미국의 NIST에서 제작 운용중인 FDS를 이용하여 시뮬레이션을 실시하고 결과를 예측하였다. 온도에 의한 피난 안전시간을 예측한 시뮬레이션 결과, 화재구역에서 10m 떨어진 지점에서 피난 안전시간은 55.8초 증가하였다. 가시거리에 의한 피난 안전시간을 예측한 시뮬레이션 결과, (1) 화재구역에서 10m 떨어진 지점에서 피난 안전시간은 27.1초 증가하였고, (2) 화재구역에서 20m 지점에서는 피난 안전시간이 109.2초 증가하였으며, (3) 화재구역에서 30m지점에서는 피난 안전시간이 73.3초 증가하였다. 즉, 선박의 거주구역 높이를 육상건축물과 동일하게 할 경우 승무원의 피난안전성이 증가하는 것으로 예측되었다. Unlike land fires, Fires on board a ship are not likely to be extinguished by skilled human resources using a variety of fire fighting equipments, but have to be brought under control on board a ship itself despite of difficult task. There are more cases of deaths from suffocation by smoke than from an increased temperature by heat in fires on board ships, because crew fail to secure a sufficient visibility range enough to escape from the scene of a fire or to leave the ship as early as possible. On the assumption that the height of ship's accommodation area increases from 2.0m to 2.3m comparable to the height of apartments on the ground in Korea, behaviors of fire smokes between the cases of 2.0m and 2.3m heights were compared and analyzed. Based on the blue print of the existing Training Ship "Hanbada", a new blueprint with the 30 cm height adjustment was additionally created. FDS (Fire Dynamic Simulator), which was created by the NIST in the United States and is the most widely distributed simulator for fires, was used to conduct a simulation and predict results. The results of simulation on the basis of temperature of $60^{\circ}C$ showed a safe evacuation period of time at the position 10m apart from the scene of a fire to increase by 55.8 seconds, when the height of ship's accommodation area increased from 2.0m to 2.3m. The results of simulation on the basis of visibility range of 6m showed the safe evacuation periods of time at the positions 10m, 20m and 30m apart from the scene of a fire to increase by 27.1 seconds, 109.2 seconds and 73.3 seconds, respectively, as the height of ship's accommodation area increased from 2.0m to 2.3m. This means that crew can escape more safely from a scene of fires on board when the height of ship's accommodation area is increased and equal to the height of living room in a building on land.

선원들의 가시거리별 피난시간 연구

김원욱,Kim, Won-Ouk 해양환경안전학회 2016 해양환경안전학회지 Vol.22 No.6

선원들은 선박의 충돌, 침몰, 좌초 및 화재 등의 여러 가지 원인으로 긴급 피난을 감행해야 하는 경우가 많이 발생한다. 이러한 사고 발생 시 인명 생존율을 높이기 위해서는 피난시간 단축이 아주 중요한 요소이나 선박의 좁고 복잡한 구조는 신속한 피난에 장애 요소가 되고 있다. 또한, 선박은 해상에서 운항하는 특성으로 좋지 않은 바다 상태에서는 행동의 제약이 발생한다. 이 연구에서는 선원들의 피난시간을 증가 시킬 수 있는 요인을 확인하기 위해 현재 승선중인 선원들을 대상으로 다양한 실험을 실시하고 그 데이터를 정리하였다. 실험 시나리오는 선원들에게 피난 공간 구조를 설명한 후와 하지 않은 후로 구분하였으며 가시거리를 0 m, 3 m, 5 m으로 구분하여 피난 시간을 확인하였다. 그 결과 피난속도는 구조 설명 여부에 따른 영향은 크지 않았으나, 가시거리의 경우 5 m와 0 m 및 3 m는 최대 2.5 ~ 2.6배 차이가 있음을 알 수 있었다. 즉, 피난시간을 감소에 필요한 요인인 가시거리는 5 m 이상 확보가 중요한 요소임이 확인되었다. 향후 선박에 승객 및 선원들의 인명 생존율을 향상시키기 위해서 가시거리 확보를 위한 노력이 필요할 것이다. Seafarers are often placed in circumstances that require emergency evacuations due to various causes, including ship collisions, sinking, stranding, and fires. Achieving shorter evacuation time is an important factor in increasing the survival rate during these circumstances, but the narrow and complicated structure of ships is an obstacle when it comes to executing a quick evacuation. Also, unpredictable restrictions may be imposed by bad sea or weather. In this study, various experiments were conducted with sailors currently on board ships in order to examine factors that increase evacuation time. The data was then and analyzed. Evacuation time was measured by dividing crews into groups: sailors that were given an explanation of the ship's structure and those that were not. Furthermore, the visibility range was divided into 0 m, 3 m, and 5 m. The results indicated that, having an explanation of the ship structure did not have much of an effect on evacuation time but visibility conditions led to an increase in evacuation time with a maximum of 2.5 to 2.6 times longer when the visible distance was 5 m, 0 m and 3 m. Therefore, ensuring a visible distance of over 5 m was determined to be the most important factor for reducing evacuation time. In the future, effort should be made to ensure a greater visible distance to improve the survival rate of seafarers and passengers on board ships that encounter incidents.

FDS의 격자 종횡비에 관한 연구

김원욱(Won Ouk Kim),박외철(Woe-Chul Park) 한국마린엔지니어링학회 2015 한국마린엔지니어링학회지 Vol.39 No.9

FDS 분석을 통한 승객 및 선원 생존율 향상에 대한 연구

김원욱(Won Ouk Kim),김종수(Jong Su Kim),박외철(Woe Chul Park) 한국마린엔지니어링학회 2015 한국마린엔지니어링학회지 Vol.39 No.3

화재 시뮬레이션을 이용한 선원대피처의 구조 개선에 관한 연구

김원욱(Won Ouk Kim),김종수(Jong Su Kim),박외철(Woe Chul Park) 한국마린엔지니어링학회 2015 한국마린엔지니어링학회지 Vol.39 No.3

선박조종시뮬레이션을 이용한 북극해 안전 호송에 관한 연구

김원욱(Won-Ouk Kim),김종수(Jong-Su Kim) 한국마린엔지니어링학회 2016 한국마린엔지니어링학회지 Vol.40 No.9