선박 검사 수중 드론 개발 Part 2: 모니터링 시스템 및 운용

하연철,김진우,김구,정경택,최현덕,Ha, Yeon-Chul,Kim, Jin-Woo,Kim, Goo,Jeong, Kyeong-Taek,Choi, Hyun-Deuk 한국융합신호처리학회 2020 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.21 No.3

본 논문에서는 수중 드론이 받아들이는 데이터 정보의 통신 방식과 데이터 정보의 콘솔 디스플레이로의 구현 방식에 관해 기술하였으며, 통합 모니터링 시스템 인터페이스의 기능과 음파 탐지기 인터페이스 설계 및 구현에 대하여 설명하였다. 콘솔과 연결된 컨트롤러를 이용해 수중 드론의 운항 및 자세를 제어할 수 있도록 하였고, 수중 드론과 장애물 사이의 거리 정보를 음파 탐지기로부터 획득하여 카메라 영상과 함께 콘솔 화면에 시각적으로 표시할 수 있도록 제작하였다. 통합 모니터링 내비게이션 콘솔은 개선사항에 맞게 구현하여 작업자가 편리하고 쉽게 이용할 수 있다. 또한 통합 모니터링과 제어 소프트웨어 기능 고도화를 통해 사용자별 프로젝트 관리 기능과 선저 검사용 보고서 출력 기능을 추가하여 다른 수중 드론과는 차별성과 경쟁력 있게 제작하였다. In this paper, the communication method of data information accepted by underwater drones and the implementation method to console display of data information were described, and the function of integrated monitoring system interface and the design and implementation of sonar interface were explained. The operation and posture of underwater drones can be controlled using a controller connected to the console, and the distance information between underwater drones and obstacles is obtained from sonar so that they can be visually displayed on the console screen along with camera images. The integrated monitoring navigation console is implemented to suit improvements, making it convenient and easy for workers to use. In addition, by upgrading integrated monitoring and control software functions, the company added user-specific project management functions and the output of reports for hull inspection to make them different and competitive from other underwater drones.

해양레저용 스마트워치 및 풍향풍속계 개발에 관한 연구

하연철,박재문,이인성,Ha, Yeon-Chul,Park, Jae-Mun,Lee, In-Seong 한국융합신호처리학회 2021 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.22 No.1

This study developed a smartwatch and a wind speed system in accordance with the necessity of a device that provides the information required in marine leisure. Based on a marine leisure smartwatch with a multi-sensor, a gyro box, and a wind speed system, external data such as GPS, motion, humidity, temperature, air pressure, and heart rate can be collected. In addition, the collected external environment data can be managed through an application on a smartphone, which is an Android-based mobile device. The developed smartwatch and wind speed system are expected to contribute to increasing accessibility and revitalization of the marine leisure industry. In addition, in terms of safety and education, the need for a device that provides marine information is large, so it is expected to increase the possibility of entering the high value-added market and improve the product localization rate. 본 연구는 해양레저에서 필요로 하는 정보를 제공해 주는 디바이스의 필요성에 의해서 스마트워치와 풍향풍속계를 개발하였다. 멀티센서를 부착한 해양레저용 스마트워치, 자이로 박스와 풍향풍속계를 기반으로 하여 GPS, 모션, 습도, 온도, 기압, 그리고 심박수 등의 외부 데이터를 수집할 수 있도록 하였다. 그리고 수집된 외부 환경 데이터는 안드로이드 기반의 휴대기기인 스마트폰에서 애플리케이션을 통해 관리할 수 있도록 하였다. 개발된 스마트워치 및 풍향풍속계는 해양 레저 산업의 접근성 증대와 활성화에 기여할 것으로 판단되며 안전과 교육적인 측면에서 해양 정보를 제공해주는 디바이스의 필요성이 크기 때문에 고부가 가치 시장 진출 가능성을 높이고 제품 국산화율을 향상시킬 것으로 예상된다.

선박 검사용 수중 드론 개발 Part 1: 설계·제작 및 시험

하연철,김진우,김구,정경택,최현덕,Ha, Yeon-Chul,Kim, Jin-Woo,Kim, Goo,Jeong, Kyeong-Teak,Choi, Hyun-Deuk 한국융합신호처리학회 2020 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.21 No.1

기존에 건조되어 있거나, 신규로 건조되고 있는 선저를 검사하기 위해선 전문 잠수부가 직접 수중 하부에서 육안으로 검사를 한다. 하지만 직접 사람이 하는 일이기 때문에 인명사고, 충돌사고 등 많은 위험이 뒤따른다. 이를 해결하기 위해 Visual Inspection을 위한 선박 검사용 수중 드론 개발이 필요하다. 수중 드론에 적용되는 기술과 각 부품의 용도와 제작 과정, 펌웨어 개발과 같은 제작 방법에 관해 기술하였으며 수중에서 드론 자체의 주행 능력과 크롤러를 이용한 주행 능력을 측정하여 차이를 비교해보고 위치 추적 장치 테스트를 통해 실제 위치와의 오차를 확인하였다. 본 연구를 통해 제작된 수중 드론을 작업 현장에서 사용하였을 때 인명사고를 예방하고 경제적 효과와 안정성을 얻을 것으로 기대된다. In order to inspect the existing or newly constructed ship's hull, a professional diver directly inspects the ship's bottom of the water. However, since it is a work done by people, there are many dangers such as human casualties and crashes. To solve this problem, it is necessary to develop underwater drones for ship inspection for visual inspection. The technology applied to underwater drones, the use and manufacturing process of each component, and the method of manufacture such as firmware development were described, and the difference was compared by measuring the drone's own driving ability and driving ability using crawler under water, and the location tracking device test confirmed the error from the actual location. It is estimated that the use of underwater drones produced through this research will prevent human casualties and achieve economic effects and stability.

수중 촬영용 카메라의 객관적 화질 비교에 관한 연구

하연철,박준모,Ha, Yeon-Chul,Park, Jun-Mo 한국융합신호처리학회 2020 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.21 No.2

현재 수중 촬영을 통해 물속이나 바다 속을 촬영하려는 수요는 매우 빠르게 늘어나고 있다. 방송용 수중 촬영, 레저 및 스포츠용, 군사 및 작전용 등 그 적용 범위 또한 빠르게 늘어나고 있다. 그중 특별히 우리는 선박 선저에 부착된 해양 생물들을 촬영하고 검사하기 위해 수중 드론에 사용 될 최적의 카메라를 선정한다. 3대의 카메라들을 성능적으로 비교하는데 수중 촬영이라는 특별한 상황에서 객관적 기준, 주관적 기준을 사용하여 비교 및 평가한다. 본 연구는 수중 촬영이라는 특이한 상황에서 카메라의 해상도와 같은 성능적 기준이 객관적 기준과 주관적 기준에도 부합하는지를 확인한다. 그리고 훌륭한 화질 제공에는 영상을 보정하는 필터 외에도 적절한 카메라 선정이 중요하다는 점을 보여준다. 이 연구 후에도 좀 더 다양한 카메라들을 이용한 연구를 통해서 수중 촬영용 카메라 화질 비교의 적절한 기준을 제시해 줄 수 있을 것이다. Currently, the demand for underwater or underwater photography is growing very fast. Its coverage of underwater shooting for broadcasting, leisure and sports, and military and operational use is also growing rapidly. Among them, we specifically select the best camera to be used in underwater drones to photograph and inspect marine life attached to the ship's hull. To compare three cameras performance, they are compared and evaluated using objective and subjective criteria in special circumstances such as underwater shooting. This study checks whether performance criteria, such as resolution of a camera, meet objective and subjective standards in the unusual situation of underwater shooting. And it shows that in addition to the filter that calibrates the image, proper camera selection is important for providing good picture quality. Even after this study, research using more diverse cameras could provide an appropriate standard for comparison of underwater camera quality.

선박 의장 검사를 위한 공존현실 기술 적용에 관한 연구

하연철,김진우,김구,신현실,Ha, Yeon-Chul,Kim, Jin-Woo,Kim, Goo,Shin, Hyun-Shil 한국융합신호처리학회 2020 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.21 No.1

조선소에서는 선박 건조 시 설계 및 각 선체 블록의 제작 조립 후 선행의장이라는 것을 실시한다. 선행의장은 선체를 제외한 다른 부품, 장비들을 탑재하는 것을 의미하는데, 이 과정에서 블록 내 존재하는 파이프 및 다양한 장비들의 체결이 각 블록 간 조립 시 정확히 이루어지지 않는다면 오작업 및 그에 따른 생산품질 저하와 재작업 등에 따른 막대한 비용이 발생한다. 또한 이미 완료한 의장작업이라도 파이프 및 내부 자재 공간배치 등의 문제 발생 시 재작업에 따른 선박 생산효율이 나빠진다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제점 해결을 위해 3D 설계도면을 이용하여 공존현실 기술을 기반으로 한 선체의장 작업 전후 공간 배치 및 검사 시스템에 대해 소개하고자 한다. 본 연구에서 개발 및 소개한 다양한 공존현실 알고리즘 및 검사 시스템은 국내에는 도입이 전무한 AR 서비스를 기반으로 하고 있으므로 조선 선박제조 공정뿐 아니라 자동차, 건축 등 설계도면을 이용한 다양한 제조 산업 분야에 널리 적용 가능할 것으로 사료된다. In shipyards, internal materials are assembled after designing and manufacturing each ship's block. Internal material assembly means the installation of parts and equipment except ship's body. In this process, if the assembly of pipes and equipment existing in the block is not done correctly during the assembly between blocks, this causes a lot of costs. In addition, even if the assembly of the internal materials already completed, the production efficiency of the ship is reduced due to rework when problems such as space arrangement of the internal materials occurs. Therefore, this study introduces space arrangement and inspection system before and after hull outfitting work based on coexistence reality technology using 3D design drawing to solve these problems. The various coexistence reality algorithms and inspection systems developed and introduced in this study are based on AR service, which has never been introduced in Korea. So it will be widely applicable to various manufacturing industries using design drawings such as automobiles and architectures as well as ship building process.

선박 내 CO₂ 소화설비에 의한 질식사고 방지 기법

하연철,서정관,황준호,임기창,류상훈,Ha, Yeon-Chul,Seo, Jung-Kwan,Hwang, Jun-Ho,Im, Kichang,Ryu, Sang-Hoon 한국화재소방학회 2015 한국화재소방학회논문지 Vol.29 No.6

육상 및 해상에서 일어나는 화재를 진압하기 위한 가스계 소화설비 중 이산화탄소 소화설비는 우수한 성능 및 높은 경제성으로 인하여 널리 사용되고 있지만, 고농도 이산화탄소로 인한 질식사고가 빈번히 발생하여 안전문제가 항상 지적되어 왔다. 본 연구에서는 수치해석을 통하여 선박 내 압축기실의 이산화탄소 소화설비 화재 진압 특성을 예측하고, 이산화탄소 소화설비로 인한 질식사고를 방지하기 위한 2중 안전 제어기법을 제시하여, 이산화탄소 소화설비의 안전을 도모하였다. 수치해석 결과로는 4가지 시나리오를 선정하여, 화재발생 후 이산화탄소 소화설비 작동으로 인한 열발생률 변화, 온도변화, 이산화탄소 농도변화, 산소 농도변화 및 화재진압 특성을 고찰하였으며, 방호구역 내 환기팬 용량이 충분하지 않은 경우의 위험성 및 적절한 환기시스템의 필요성을 제시하였다. Carbon dioxide extinguishing systems are broadly used for onshore and offshore fire accidents because of excellent performance and low cost. However, there is risk with carbon dioxide systems, which have caused many injuries and deaths by suffocation associated with industrial and marine fire protection applications. In this study, a numerical analysis was performed to predict the fire suppression characteristics of a carbon dioxide system in the compressor room of ships. A double protection safety system is suggested to prevent suffocation accidents from carbon dioxide extinguishing systems. Four scenarios were selected to study the variation of the heat release rate, maximum temperature, a $CO_2$ and $O_2$ mole fraction, and fire suppression characteristics with the carbon dioxide system. The importance of proper design is suggested for a ventilation system in the compressor room of ships.

산불진화대원용 스마트 헬멧 개발에 관한 연구

하연철,진영우,박재문,도희찬,Ha, Yeon-Chul,Jin, Young-Woo,Park, Jae-Mun,Doh, Hee-Chan 한국융합신호처리학회 2021 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.22 No.2

본 연구의 목적은 산불진화대원들을 안전하게 하고, 현장 정보를 실시간으로 제공하기 위한 스마트 헬멧을 개발하는 것이다. 산불진화대원용 스마트 헬멧은 카메라, 영상/음성통신 모듈, GPS, Bluetooth 및 LTE 모듈 등을 모두 갖추어 산불진화대원의 안전을 도모하고, 스마트 헬멧을 통해 현장 상황을 실시간으로 전송하고, 양방향 통신이 가능하도록 하였다. 제작된 스마트 헬멧을 이용하여 테스트한 결과 관제센터에서 현장 정보를 수신할 수 있었고, 현장 산불진화대원과 소통을 할 수 있었다. 현장 평가와 사용자 평가를 통해 스마트 헬멧의 개선이 필요함을 확인하였다. 개발된 스마트 헬멧은 산림재해 및 산림산업에 다양하게 사용될 수 있을 것이다. The purpose of this study is to develop a Smart Helmet to safeguard forest firefighting crews and provide on-site information in real time. The Smart Helmet for forest firefingting crews is equipped with a camera, video/voice communication module, GPS, Bluetooth, and LTE module to promote the safety of them, and through the Smart Helmet, the site situation is is transmitted in real time, and full duplex communication is possible. As a result of testing using the Smart Helmet, the control center was able to receive on-site information and communication with on-site forest firefighting crews. Through site evaluation and user evaluation, it was confirmed that the Smart Helmet needs to be improved. The developed Smart Helmet can be used in various ways in forest disasters and forest industry.

질식사고 방지용 CO₂ 소화설비의 선박 적용성

하연철,서정관,Ha, Yeon Chul,Seo, Jung Kwan 대한조선학회 2017 大韓造船學會 論文集 Vol.54 No.4

The offshore installations and ships are the structures most likely to be exposed to hazards such as hydrocarbon fire and/or explosion. Developing proactive measures to prevent the escalation of such events thus requires detailed knowledge of the related phenomena and their consequences. $CO_2$ extinguishing systems are extensively used for fire accidents of on-and offshore installations because of outstanding performance and low cost. There is, however, the risk of carbon dioxide system which enumerates many of the fatalities by suffocation associated with industrial fire protection requirements. Therefore, the aim of this study is to perform the prediction of fire suppression characteristics of the carbon dioxide system in realistic enclosed compartment area of ships and propose $CO_2$ extinguish fire fighting system for preventing suffocation accidents during fire fighting. According to CFD calculations, it can be observed and assessed that various fire profiles with $CO_2$ and $O_2$ mole fraction in the target enclosed compartment area are applicable within the proposed system. Additionally, the design of fire safety system of ships and offshore installations can utilize ventilation system and/or layout arrangement through the proposed system.

질식사고 방지용 CO₂ 소화설비의 선박 적용성

하연철(Yeon Chul Ha),서정관(Jung Kwan Seo) 대한조선학회 2017 大韓造船學會 論文集 Vol.54 No.4

창원-마산 지역에서의 강우에 의한 위성신호의 감쇠량 추정

하연철(Yeon-Chul Ha),고봉진(Bong-Jin Ko) 대한전자공학회 1998 대한전자공학회 학술대회 Vol.1998 No.6