액화천연가스운반선의 PMS 성능 검증을 위한 FPGA 기반 HIL 시뮬레이터 개발

이광국,Lee, Kwangkook 한국정보통신학회 2018 한국정보통신학회논문지 Vol.22 No.7

HIL 시뮬레이션은 복잡한 실시간 임베디드 시스템을 개발하고 테스트하는 데 사용되는 기법이다. HIL 테스트는 해양플랜트와 같은 고부가가치 선박인 LNGC의 PMS 성능 검증을 위한 효율적인 플랫폼이 된다. 그러나 국내 조선소를 비롯한 연구기관에서 스스로 HIL 테스트를 수행하기에는 시간이 필요하다. 이 문제를 해결하기 위해, 본 연구는 전력 공급 장치 / 소비 장치, 제어콘솔, MSBD 로 구성된 FPGA 기반의 PMS-HIL 시뮬레이터를 제안한다. 제안된 HIL시뮬레이션 플랫폼은 실제 장비 데이터를 사용하였고, PMS의 부하 공유 테스트를 수행하였다. 제안된 시스템은 대칭, 비대칭 및 고정 부하분배를 통해 검증하였고 공장수락시험 대체 가능성을 보여 준다. 또한 향후 에너지관리시스템 개발을 비롯한 선박 자동화 및 자율운항을 위한 추가 시스템 개발 시 많은 도움을 줄 것으로 사료된다. Hardware-in-the-loop (HIL) simulation is a technique that can be employed for developing and testing complex real-time embedded systems. HIL simulation provides an effective platform for verifying power management system (PMS) performance of liquefied natural gas carriers, which are high value-added vessels such as offshore plants. However, HIL tests conducted by research institutes, including domestic shipyards, can be protracted. To address the said issue, this study proposes a field programmable gate array (FPGA) based PMS-HIL simulator that comprises a power supply, consumer, control console, and main switchboard. The proposed HIL simulation platform incorporated actual equipment data while conducting load sharing PMS tests. The proposed system was verified through symmetric, asymmetric, and fixed load sharing tests. The proposed system can thus potentially replace the standard factory acceptance tests. Furthermore, the proposed simulator can be helpful in developing additional systems for vessel automation and autonomous operation, including the development of energy management systems.

SIL 기반 액화천연가스운반선 전력관리시스템의 모델링 및 시뮬레이션

이광국,Lee, Kwangkook 한국정보통신학회 2017 한국정보통신학회논문지 Vol.21 No.6

With the increasing risk in building liquefied natural gas carriers (LNGC), pre-simulation of various scenarios is required for system integration and safe operation. In particular, the power management system (PMS) is an important part of the LNGC; it works in tight integration with the power control systems to achieve the desired performance and safety. To verify and improve unpredicted errors, we implemented a simulation model of power generation and consumption for testing PMS based on software-in-the-loop (SIL) method. To control and verify the PMS, numeric and physical simulation modeling was undertaken utilizing MATLAB/Simulink. In addition, the simulation model was verified with a load sharing test scenario for a sea trial. This simulation allows shipbuilders to participate in new value-added markets such as commissioning, installation, operation, and maintenance. 액화천연가스운반선(LNGC) 건조 시 증가하는 리스크로 인해 시스템 통합 및 안전 운용에 다양한 시나리오의 사전 시뮬레이션이 필요하다. 특히, LNGC에서 전력관리시스템은 중요한 장비이고, 전력 제어 시스템과의 오류없는 통합이 이루어져야 기대하는 성능 및 안전성이 보장된다. 본 논문에서는 LNGC에서 발생하는 오류를 개선하기 위해 Software-In-the-Loop(SIL) 기반의 PMS 테스트용 전력 발생원과 소모원에 대한 시뮬레이션 모델을 구현하였다. PMS 제어 및 검증을 위해 MATLAB/Simulink를 활용하여 수치적 물리 시뮬레이션 모델링을 수행하였고, 시뮬레이션 모델을 검증하기 위하여 시운전 시나리오를 대상으로 부하 분배 테스트를 하였다. PMS SIL 시뮬레이션은 고부가가치 선박 및 해양플랜트의 시운전, 설치, 유지보수 시장 진출에 크게 기여할 것으로 사료된다.

전자해도 기반 중소형선박 항해 성능 모니터링 시스템 개발

이광국,Lee, Kwangkook 한국정보통신학회 2016 한국정보통신학회논문지 Vol.20 No.8

This research aims to develop a voyage performance monitoring system based on international standards. The developed system is equipped with an electronic navigational chart(ENC) that provides onshore and offshore information, as well as supports standardized interfaces with navigational equipment, such as a gyro compass, a differential global positioning system(DGPS), and an automatic identification system(AIS), to monitor the navigation route in real time. In addition, the proposed system adopts a car navigation system to provide a graphical user interface, an intuitive menu-driven configuration, and an easy guide for safer sea navigation. The system, interfaced with the gyro compass and DGPS, was verified without any data loss, and passed a test conducted under extreme conditions by the Korea Laboratory Accreditation Scheme(KOLAS). Finally, the system contributes to preventing collision of vessels and minimizing casualties by maximizing the convenience of mariners which a conventional system does not provide. 본 연구에서는 항해용 국제 표준 기반의 전자해도를 기본 맵으로 육상 연안 정보 및 해저 수심 데이터를 제공하고, 선박 내 설치 운용되고 있는 자이로컴퍼스, DGPS, AIS의 각종 항해 지원 장비와의 표준 인터페이스를 제공하여 자선 및 타선의 실시간 항로 감시 및 안전운항 정보를 지원할 수 있는 중소형 선박 항해 성능 모니터링 시스템을 개발하고자 한다. 이를 위해 차량의 필수 장비인 육상 네비게이션의 기능 및 사용 방법들을 적용하여 항해자들에게 친숙한 사용 환경, 메뉴 구성, 쉬운 작동법을 제공하여 중소형 선박들이 보다 안전한 항해를 할 수 있는 장비 개발을 목표로 한다. 개발된 항해 성능 모니터링 시스템은 선박에 설치되어 있는 다양한 항해장비와의 인터페이스를 지원하고, 기존 해상 항해장비와 달리 사용자 편의를 극대화함으로써 조기에 선박간의 충돌사고 예방 및 선박 사고로 인한 인명 피해를 줄일 수 있을 것으로 판단된다.

조선소 생산계획 업무 프로세스 분석을 통한 디지털 선박생산 시뮬레이션 적용 전략 수립

이광국,Lee, Kwangkook 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.8

디지털 선박 생산기술은 조선소에서 필연적으로 발생하는 재계획 및 재작업에 따른 비용과 시간을 절감할 수 있는 기술이다 이 기술을 효율적으로 적용하기 위해서는 적용 가능한 . 분야에 대한 전략수립이 반드시 이루어져야 한다. 본 논문에서는 조선소 생산계획 업무 프로세스를 분석하여 디지털 선박생산 기술을 적용하기 위한 전략을 수립하는 것을 목표로 한다. BPR방법론을 기반으로 현행 생산계획 업무프로세스를 분석하고, 워크플로우를 모델링하여 병목프로세스를 도출한다. 도출된 병목프로세스를 심도있게 분석하여 핵심개선기회 다이어그램을 작성하고, 프로세스시뮬레이션을 수행하여 적용시나리오 생성뿐만 아니라 기대효과도 산출한다. 디지털 선박생산기술의 적용전략은 조선소에서 양질의 제품에 필요한 건조 비용 및 시간을 줄일 수 있는 밑그림을 제공할 것으로 사료된다. Digital shipbuilding is a technology to reduce the total cost and lead time inevitably made by reschedule and rework in a shipyard. Strategic planning should be undertaken in order to have an effect on the applicable field. We aim at planning a strategy of digital shipbuilding technology by analysis of production planning workflow in this paper. In the basis of BPR methodology, the as-is business process is analyzed to build an workflow model, and derive the bottleneck business process. We dig into the inside details of the process to illustrate an diagram of the core improvement opportunities, and perform process simulation not only to create the application scenarios but also to expect the main effects. The application strategy will make a basic sketch to save both the production cost and time for high quality products in the shipyards.

판넬블록 생산관리를 위한 시뮬레이션 기반 조선생산실행시스템 개발

이광국,김영훈,Lee, Kwang-Kook,Kim, Young-Hun 한국정보통신학회 2011 한국정보통신학회논문지 Vol.15 No.11

조선소에서 판넬블록 생산공정은 가장 많은 물량을 처리해야 하는 중요하고 복잡한 공정이 고, 모든 선박 및 해양구조물의 하부는 반드시 판넬블록 생산 공정을 거쳐야 하기 때문에 판넬블록 생산공정은 병목공정으로 평가된다. 공정의 생산성을 극대화하기 위해 본 논문에서는 디지털 선박생산에서 가장 중요한 기술 중의 하나인 시뮬레이션과 최적화기법을 활용하여 조선생산실행시스템(SPEXS)을 개발하였고, 판넬블록조립장 적용사례로 SPEXSPanel을 구축하여 향상된 일정계획을 수립하는 효과를 보였다. 더불어 SPEXS-Panel은 지속적인 개선을 통해 야드 생산성 향상에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. The management of a panel block shop in a shipyard is a complex process that entails the largest amount of work and in which many decisions are involved. Shipbuilders have considered the process as a bottleneck since every panel for every ship and offshore hull structure must be processed through the shop. In order to maximize process productivity, simulation-based ship production execution system(SPEXS) is proposed for panel block operations utilising discrete-event simulation and simulated annealing. An application of panel block assembly shop, called SPEX-Panel supports production planners by general dispatching rules and metaheuristics to make better scheduling decisions on the shop floor. In addition, the system will help increase productivity in the yard with continuous improvement.

시뮬레이션 기반 조선생산실행시스템 프레임워크 설계

이광국,Lee, Kwang-Kook 한국정보통신학회 2011 한국정보통신학회논문지 Vol.15 No.9

조선소에서 생산계획은 중추 신경적인 생산활동 중의 하나이다. 생산 중일정계획과 실행계획 간의 괴리로 인해 생산현장에서는 공정관리를 위한 충분한 정보를 얻지 못하고 있다. 본 논문에서는 생산계획과 통제 프로세스 분석을 통해 중일정계획과 실행계획 차이를 분석하고, 조선 생산실행시스템의 필요성을 도출한다. 이를 바탕으로 시뮬레이션 기반 조선생산실행시스템(SPEXS)를 정의하고, 시스템적 요구사항 분석 프로세스를 통해 본 시스템의 기능적 아키텍처를 설계하며, 아키텍처의 기능요소를 기반으로 프레임워크를 구축한다. 제안된 프레임워크를 통해 생산계획의 신뢰도를 높이고, 계획 간의 실시간 피드백이 가능할 것으로 사료된다. Production planning is one of the most important activities in shipbuilding enterprises. Shop-floor supervisors and planners still do not have enough information to effectively analyze shop operations because of the difference between production planning and shop-floor scheduling. In this paper, process analysis was conducted between production planning and shop-floor control to clarify the difference, and the necessity of the manufacturing execution system(MES) was derived in a shipyard. Therefore, the simulation-based ship production execution system(SPEXS) was defined by analyzing characteristics of MES. The architectural functions of the system were deducted from the process of requirement analysis. The SPEXS' framework was constructed on the basis of the architectural functions. This framework will provide more reliable production schedules and allow engineers to plan and control shop operations in real-time.

조선소 생산공정모니터링 시스템 개발을 위한 요구사항 분석 및 아키텍처 수립

이광국,Lee, Kwangkook 한국정보통신학회 2014 한국정보통신학회논문지 Vol.18 No.9

조선소에서 생산관리는 생산성 향상과 가장 밀접한 업무 중의 하나이다. 현업 생산관리자와 공정계획 엔지니어들은 상호 간의 정보 공유 미흡으로 인해 공정계획 및 공정관리에 대한 충분한 생산정보를 얻지 못한다. 본 연구에서는 생산계획과 공정관리의 요구사항 분석을 통하여 생산공정모니터링 시스템에 대한 주요 이슈를 도출하고, 콤포넌트 기반 설계 기법을 활용하여 시스템 아키텍처를 수립하였다. 제안한 시스템의 주요 기능은 블록 조립에서 안벽의장 단계까지 수립하여 생산공정현황을 시각적으로 보여 줄 뿐 아니라 공정정보 공유를 극대화하는 것이다. 본 시스템은 생산관리자에게 신뢰성 있고 정확한 생산 정보를 제시간에 제공할 수 있을 것으로 기대된다. Shipbuilding production management is one of the most significant activities in productivity improvement. Shop-floor managers and production planners still do not have enough production information for shop-floor scheduling due to shortage of information sharing among them. In this research, main issues were derived from requirement analysis between production planning and shop-floor control to establish a software system architecture for ship production monitoring system(SPMS), which is developed with component based design(CBD). The proposed system's key functions cover from block shop assembly to quay outfitting stage to visualize production progress as well as to maximize production information sharing. The system will allow more reliable and accurate production information to permeate down to members of the workforce just in time.

고신뢰성을 보장하는 패킷전달망-IP망 상호연동 방법

이광국(Kwang-koog Lee),이호송(Hosong Lee),이영욱(Youngwuk Lee),정기태(Kitae Jeong) 대한전자공학회 2014 전자공학회논문지 Vol.51 No.10

패킷전달망은 기존 회선 기반의 전달 방식을 패킷 기반으로 전환한 기술로써 통계적 다중화 기반의 전송 효율을 통해 비트당 전송 비용을 절감하고, 회선망 수준의 강력한 OAM 및 50ms 이내의 보호절체 기능을 제공하는 기술을 말한다. 최근들어 IEEE PBB-TE 및 ITU-T, IETF MPLS-TP 등의 캐리어급 패킷전달망 기술의 표준화로 통신사업자의 기존 회선 중심의 전달망은 연결지향형 기반의 패킷망으로 진화 및 발전이 이루어지고 있는 추세이며, 이와 관련하여 기존망과의 상호연동에 있어 고신뢰성 및 관리 기능의 측면에서 다양한 기술적 이슈들이 제기되고 있다. 본 논문은 통신사업자 입장에서 패킷전달망 전환 시 IP 라우터망 장비와의 정합을 통해 발생될 수 있는 연동구간 장애 감지 문제를 정의하고, 해당 장애를 효과적으로 감지할 수 있는 다양한 방안들을 제시함과 동시에 MEF에서 정의된 이더넷 서비스 조합을 통해 예비 회선이 없는 상황에서 IP 트래픽을 신뢰성 있게 전달하는 방법 등 사업자 입장에서 보다 안정적으로 망을 운영할 수 있는 가이드라인을 제공하는데 있다. With the economical data service delivery, the packet transport network (PTN) technologies have emerged as an important player in the next-generation transport networks. As the PTN continues to make such considerable progress, it is being challenged by network providers who need rapid and reliable recovery capabilities to guarantee the availability of their services. This paper introduces several fault detection mechanisms for a client signal failure in packet transport networks and proposes a reliable transmission method of IP flows from routers using the combination of Ethernet services. Based on the first fault detection methods, client signal fault is detected within tens or hundreds of milliseconds. It enables the client network devices to perform their own recovery processes within one second. The second mechanism enables failed Ethernet services to be bypassed via other Ethernet services over disjoint paths, so as to contribute on reducing packet loss of IP traffic.

선박생산계획 워크플로우 분석을 통한 디지털 선박생산 시뮬레이션 전략 수립

이광국(Kwangkook Lee),노재규(Jackyou Noh) 대한기계학회 2014 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2014 No.4

워터프론트로서 낙동강 하구의 관광개발 : 부산시 관광개발계획을 중심으로

이광국(Lee,Kwang-Kook),양위주(Yhang,Wii-Joo) 동북아시아문화학회 2011 동북아 문화연구 Vol.1 No.28

The estuary of Nagdong river lies in a buffer zone between the western Busan region that integrates physical facilities related to a port and an industrial complex and the middle Busan region that redevelops the urban core. So the tourism development of this area needs be approached with the viewpoint of urban competitiveness, sustainable development, and urban regeneration of Busan. This research is to review the study area through four master plans from the point of waterfront. Busan tourism development master plan is a legal plan formulating every five years under the Tourism Promotion law. The result of these findings suggested as follows: First, the status of the study area is promoted from a fringe area to interested area and also recognized as the place with development potential due to the emphasis of coastal tourism since the 2nd plan. Second, the estuary dam, a man-made facility that exists between the river and the sea, has been an obstacle in developing the area. Third, though the study is influenced on building future Busan, the priority of development is limited because of the greenbelt and legal conditions.