인공지능 기반 조선해양 용접 품질 정보 관리 및 결함 검사 플랫폼 개발

황훈규,김배성,우윤태,윤영욱,신성철,오상진 한국정보통신학회 2021 한국정보통신학회논문지 Vol.25 No.2

The welding has a high proportion of the production and drying of ships or offshore plants. Non-destructive testing is carried out to verify the quality of welds in Korea, radiography test (RT) is mainly used. Currently, most shipyards adopt analog-type techniques to print the films through the shoot of welding parts. Therefore, the time required from radiography test to pass or fail judgment is long and complex, and is being manually carried out by qualified inspectors. To improve this problem, this paper covers a platform for scanning and digitalizing RT films occurring in shipyards with high resolution, accumulating them in management servers, and applying artificial intelligence (AI) technology to detect welding defects. To do this, we describe the process of designing and developing RT film scanning equipment, welding inspection information integrated management platform, fault reading algorithms, visualization software, and testing and verification of each developed element in conjunction. 용접은 선박 및 해양플랜트의 생산 및 건조에 있어 매우 높은 비중을 차지하는 작업이다. 용접부의 품질 검증을 위해 비파괴 검사를 수행하는데, 우리나라에서는 주로 방사선투과검사(RT)를 활용한다. 현재 대부분의 조선소에서는 용접부의 촬영을 통해 얻어진 필름을 인화하여 검사에 활용하는 아날로그 형태를 채택하고 있다. 이에 방사선 촬영에서부터 합부 판정까지 소요시간이 길고 복잡하며, 관련 분야의 자격을 보유한 검사자에 의해 수작업으로 진행되고 있는 실정이다. 본 논문에서는 이러한 문제를 개선하기 위해 조선소에서 발생하고 있는 RT 필름을 고해상도로 스캔하여 디지털화한 후, 관리 서버에 축적하고, 인공지능 기술을 적용하여 용접 결함을 판독하기 위한 플랫폼에 관한 내용을 다룬다. 이를 위한 일련의 요소인 아날로그 RT 필름 스캔장비, 용접 검사 정보 통합 관리 플랫폼, 결함 판독 알고리즘, 시각화 소프트웨어 등을 설계 및 개발하고, 개발한 각 요소를 상호 연계하여 테스트 및 검증하는 과정에 관하여 기술한다.

부품의 중요도를 활용한 3차원 전차 모델 기반 생존성 분석 시스템 개발

황훈규,이재욱,이재웅,이장세,Hwang, Hun-Gyu,Lee, Jae-Wook,Lee, Jae-Woong,Lee, Jang-Se 한국정보통신학회 2015 한국정보통신학회논문지 Vol.19 No.5

전차의 임무 수행 능력은 생존성에 의해 크게 좌우된다. 생존성은 위협에 의한 피해를 예방하거나 피해를 입더라도 이를 감내하는 능력을 의미한다. 전차의 생존성 향상을 위해서는 피격에 의한 부품 손상으로 인한 영향 분석이 이루어져야 하며, 이를 토대로 설계 단계에서 부터의 성능 개선이 이루어져야 한다. 본 논문에서는 전차의 생존성 향상을 위하여 중요도 기반의 전차 생존성 분석 시스템을 개발하는 것에 관한 내용을 다룬다. 중요도는 전차를 구성하는 각 부품이 차지하는 비중을 수치화하여 나타낸 것을 의미하며, 이는 정량적인 전차 생존성 분석의 기초가 될 수 있다. 이를 위해 전차의 주요 부품별 가중치 부여를 통한 가중치 트리 구성 및 중요도 계산식을 적용하였으며, 이를 이용하여 전차의 생존성 분석 및 기능별 피해기준에 따른 분석을 수행하였다. 또한 이를 적용한 부품 구조화 및 가중치 설정 프로그램과 생존성 분석 및 시각화 프로그램을 개발하였으며, 전차 구성 부품을 3차원 CAD 모델을 이용하여 실험하는 것으로 개발한 시스템의 유용성을 검증하였다. 개발한 시스템은 전차를 구성하는 주요 부품의 공간 배치 등에 활용될 수 있을 것이다. The mission capability of tank depends on its survivability. The survivability is ability for protection and tolerance by damage from threats. To improve the survivability of tank, we need an effectiveness analysis for loss of components, and accomplish performance enhancement using the result of analysis. In this paper, we develop a survivability analysis system for tank based on the importance. The importance numerically represents weight of each component which consisting of whole tank, also the importance is basic method of quantitative survivability analysis. To do this, we assign weight values to each component of tank, compose a weight tree, apply the importance calculation equation, and analyze the survivability of tank. Also we develop the system that consists of component structuralization and weight value setting program and survivability analysis and visualization program, and evaluate the system using implemented 3D CAD models of components of tank. The developed system apply to arrangement components.

이더넷 기반 선박 통합 네트워크를 위한 로그 처리 모듈 및 로그 서버의 개발

황훈규,윤진식,서정민,이성대,장길웅,박휴찬,이장세,Hwang, Hun-Gyu,Yoon, Jin-Sik,Seo, Jeong-Min,Lee, Seong-Dae,Jang, Kil-Woong,Park, Hyu-Chan,Lee, Jang-Se 한국정보통신학회 2011 한국정보통신학회논문지 Vol.15 No.2

선박 통합 네트워크는 선박에 탑재된 여러 장비에서 발생하는 다양한 정보를 상호 교환하고 통합 관리하기 위한 목적을 가진다. 선박 통합 네트워크에서는 UDP(User Datagram Protocol) 멀티캐스팅 방식으로 시스템 간의 정보를 송수신하는데, UDP는 신뢰성을 보장하지 않기 때문에 정보의 소실 혹은 손상이 발생할 수 있다. 따라서 선박 통합 네트워크 표준은 정보의 소실 혹은 손상으로 인해 발생되는 오류를 기록하기 위한 기능을 정의한다. 이 논문에서는 시스템에서 발생한 오류를 내부적으로 기록하는 내부 로그와 외부의 로그 서버로 송신하여 기록하는 외부 로그 기능에 관하여 분석한다. 또한 분석된 내용을 바탕으로 선박 통합 네트워크에서 오류를 로그 메시지로 만들어 처리 및 송수신하는 모듈을 개발하고, 외부 로그를 기록하고 관리하기 위한 로그 서버를 개발한다. Objectives of shipboard integration networks are to exchange and manage integrated information. Shipboard integration networks use UDP(User Datagram Protocol) multicast for the exchange of information. However, such information can be missed or damaged because UDP can't guarantee reliability. The standard of shipboard integration networks defines error log functions for the missed or damaged information. In this paper, we analyze internal and external log functions. The internal log function records errors internally, and the external log function sends error messages to a log server and records them in a database. We also develop a log processing module and log server for the external log function.

FMECA 기반 위험도를 활용한 전차의 구성 부품별 취약성 분석 프로그램의 개발

황훈규,강지원,이장세,Hwang, Hun-Gyu,Kang, Ji-Won,Lee, Jang-Se 한국정보통신학회 2015 한국정보통신학회논문지 Vol.19 No.8

전투 시스템은 목적에 따라 각기 다른 특성을 가지는데, 주요 목적과 관련된 기능을 하는 부품이 다른 기능과 관련된 부품보다 중요하다. 또한 이러한 부품의 피격 확률은 면적에 비례한다고 볼 수 있다. 따라서 부품의 중요도 및 피격 확률을 모두 고려하여 취약성 분석이 이루어져야 하며, 전투 시스템의 설계 단계에서부터 분석된 결과를 반영하여야 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이를 위해 본 논문에서는 관련 연구를 바탕으로 FMECA 기반의 위험도를 적용하고, 전차의 구성 부품별 위험도를 도출하기 위한 방법과 계산 기준을 정의하며, 통합 위험도를 이용한 부품별 취약성 분석 방법을 제안한다. 추가적으로, 제안한 기법을 자동화해주는 위험도 기반의 취약성 분석 프로그램을 개발하고, 그것을 활용하여 제안한 기법의 유용성을 실험한다. The combat system has a different purpose depending on its mission. All functions of combat system are important, but, the components that related main functions for the purpose, are important than other components. Also, the hit probability of component is proportional to area of the component. Therefore, when we analyze vulnerability of combat system, to consider the importance and hit probability of component. Thus to improve reliability of combat system, we apply the analyzed result to design combat system. In this paper, we develop a vulnerability analysis program based on criticality which calculated from importance and hit probability of components by related researches. To do this, we propose a methodology to apply criticality of components, and define classification rates for calculating criticality based on FMECA. Additionally, we propose a technique of vulnerability analysis using criticality of components, and apply the proposed technique to develop and test the vulnerability analysis program for automation of analysis.

FTA 기법을 활용한 피격 확률 기반의 전차 취약성 분석 시스템 개발

황훈규,유병규,이재웅,이장세,Hwang, Hun-Gyu,Yoo, Byeong-Gyu,Lee, Jae-Woong,Lee, Jang-Se 한국정보통신학회 2015 한국정보통신학회논문지 Vol.19 No.8

최근 전투 시스템의 신뢰성을 통합적으로 분석하는 것에 관한 연구의 필요성이 강조되고 있으며, 이와 관련하여 전투 시스템 신뢰성 분석 시스템의 개발 요구가 생겨나게 되었다. 이러한 이유로 본 논문에서는 시스템의 고장 원인 및 확률 분석을 위한 대표적인 신뢰성 분석 기법인 FTA를 적용하여 이를 기반으로 전차의 취약성을 분석하는 시스템을 개발하는 것에 관한 내용을 다룬다. 이를 위해 FTA를 전투 시스템의 취약성 분석에 적용하기 위한 방법을 제안하였으며, 제안한 방법을 기반으로 FTA 기반의 전차 취약성 분석 시스템을 개발하였다. 개발한 시스템은 3차원 전차 모델을 기반으로 다중 관통선을 설정하여 주요 부품의 피격 확률을 도출하고, 이를 통해 기능별 상실 확률을 분석한다. 분석된 기능별 상실 확률을 통해 피격면에 따른 전차의 취약성을 분석할 수 있다. Recently, the development of reliability analysis system for combat system is required, because, necessities of integrated reliability analysis research are emphasized. In this paper, we develop a system which analyzes vulnerabilities for tank(or armored vehicle) based on the fault tree analysis(FTA) technique. The FTA is representative technique of reliability analysis to find cause of fault and calculate probability of fault. To do this, we propose a method to apply FTA technique into domain of vulnerability analysis for tank. Also, we develop the vulnerability analysis system using the proposed method. The system analyzes hit probabilities of components of tank based on multiple shot-lines, and calculates kill probabilities. The analyzed and calculated data support vulnerability analysis of tank.

해상-빅데이터 기반 선박 항적 표시 및 해상교통량 통계 분석 시스템의 개발

황훈규,김배성,신일식,송상기,남경태,Hwang, Hun-Gyu,Kim, Bae-Sung,Shin, Il-Sik,Song, Sang-Kee,Nam, Gyeung-Tae 한국정보통신학회 2016 한국정보통신학회논문지 Vol.20 No.6

최근 다양한 분야에 빅데이터 기술을 활용하기 위한 방법에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 해상-빅데이터는 인터넷 공간에 있는 정보들이 아닌 선박의 항해통신장비로부터 발생 및 수집되는 수많은 정보로 정의할 수 있다. 한편, 해상 교통량의 증가함에 따라 해양 사고도 증가하고 있으며, 이에 따라 해양 안전에 관한 요구가 증대되고 있다. 이러한 요구를 충족시키기 위한 일환으로, 본 논문에서는 해상에 있는 수많은 선박으로부터 수신되는 대량의 AIS 메시지 데이터를 기반으로 선박의 항적 표시 및 해상교통량 통계 분석을 전자해도를 통해 시각적으로 표현하는 시스템을 개발한다. 또한, 유용성 검증을 위해 개발한 시스템을 활용하여 선박 항적 표시 기능 및 해상교통량 통계 분석 기능을 수행하였다. 이를 통해 개발한 시스템의 선박 항적 표시 기능 및 해상교통량 통계 분석 기능을 통해 선박의 항적 표시, 비정상적인 운항 패턴, AIS 장비의 이상 유무, 해상교통량 통계 분석 등에 활용 가능함을 확인하였다. Recently, a lot of studies that applying the big data technology to various fields, are progressing actively. In the maritime domain, the big data is the meaningful information which makes and gathers by the navigation and communication equipment from the many ships on the ocean. Also, importance of the maritime safety is emphasized, because maritime accidents are rising with increasing of maritime traffic. To support prevention of maritime accidents, in this paper, we developed a vessel traffic display and statistic system based on AIS messages from the many vessels of maritime. Also, to verify the developed system, we conducted tests for vessel track display function and vessel traffic statistic function based on two test scenarios. Therefore, we verified the effectiveness of the developed system for vessel tracks display, abnormal navigation patterns, checking failure of AIS equipments and maritime traffic statistic analyses.

예측 진단을 위한 선박 기관부 고장 및 유지보수 유형 분석 및 분류

황훈규,우윤태,김배성,신일식,이장세 한국항해항만학회 2017 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.춘계

승차인원정보를 제공하는 버스정보시스템

황훈규,이장세 한국콘텐츠학회 2009 한국콘텐츠학회논문지 Vol.9 No.12

The objective of this paper is to propose the bus information system that provides bus passenger number. Recently, we use a bus conveniently through introduction of bus information system offering location-based information. However, we need additional information for decision making in order to use a bus comfortably. To do this, first, we analyzed the needs of providing passenger number; second, we adopted GPS and RFID type’s transportation card to get location and passenger number. Finally, we implemented the system displaying that information by three types, and tested it. Our proposed system has advantages to use a bus comfortably and to manage a bus efficiently by providing bus passenger number which is the important element for decision making as well as location based information provided by existing bus information systems. 본 논문은 버스 승차인원정보를 제공하는 버스정보시스템의 구현을 목적으로 한다. 최근 버스정보시스템의 도입을 통하여 버스 이용자에게 다양한 위치위반 정보를 제공함으로써 편의성을 제공하고 있다. 그러나 쾌적한 버스를 이용하기 위하여 버스 선택을 위한 의사결정에 필요한 정보의 제공이 요구된다. 이를 위하여 승차인원 정보 제공의 필요성을 분석하고 GPS와 RFID 방식의 교통카드를 활용하여 위치 및 승차 인원 정보를 수집, 가공하였으며 다양한 정보표시 시스템을 통하여 정보를 제공할 수 있도록 구현하였다. 제안한 시스템은 기존의 버스정보시스템에서 제공되는 버스위치기반 관련 정보와 더불어 버스 이용객의 의사결정을 위한 주요한 요소인 승차인원 정보를 제공함으로써 쾌적한 버스이용과 효율적인 버스 관리의 장점을 제공한다.

스마트폰 연계형 어망위치 추적 및 관리 시스템의 개발

황훈규,김배성,우윤태,신일식,유영호,백운식,Hwang, Hun-Gyu,Kim, Bae-Sung,Woo, Yun-Tae,Shin, Il-Sik,Yu, Yung-Ho,Baek, Woon-Sik 한국정보통신학회 2017 한국정보통신학회논문지 Vol.21 No.2

Recently, the environment at littoral sea has been contaminated and damaged by submarine deposits, e.g. the fishing nets. To solve this problem, the government pushes the policies such as management plan of the fishing nets in whole life cycle of them. The representative causes are dumping and drifting away of the fishing nets, and shed new light on technological methods for tracking and management of the fishing nets. To prevent this drawbacks, this paper covers a development of tracking and management system for the fishing nets. To do this, we analyzed the existing products, and figured out performance improvement points. Also we proposed additional enhancement techniques which connects with a smartphone application and displays the positions and state information of the fishing nets, and so on. To adopt the proposed methods, we design and implement a tracking and management system based on ENC with the smartphone application, and verified the usefulness of the system. 최근 침적 폐어구로 인해 연근해의 해양 환경이 오염되고 수산 자원의 서식 환경이 파괴되는 등 여러 피해를 입고 있다. 이에 정부에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 수명주기별 어구 관리 대책 등을 추진하고 있다. 이러한 피해의 가장 큰 원인은 어업 활동 과정에서 발생하는 어구의 투기나 유실이며, 이를 방지하기 위해 어구를 관리하기 위한 기술적 방법이 재조명되고 있다. 이러한 이유로 본 논문에서는 어망의 위치 추적 및 관리를 위한 시스템의 개발에 관한 내용을 다룬다. 이를 위해 기존 출시된 어망 관리 시스템의 분석을 통해 개선점을 도출한 후, 성능을 높이기 위한 방법을 모색한다. 또한, 스마트폰을 연계하여 조업 등 선교에 탑재되어 있는 전자해도 표시 장치를 볼 수 없는 상황에서도 어망의 위치 및 상태를 확인할 수 있도록 하는 등 시스템의 활용도를 높이기 위한 방법을 제안한다. 제안한 방법을 적용한 스마트폰 연계형 어망위치 추적 및 관리 시스템을 설계 및 구현하여 그 유용성을 검증한다.

무인수상정 플랫폼 장비의 통합 제어 시스템 개발

황훈규,김현우,김배성,우윤태,신일식,신지환,이영진,최병웅,Hwang, Hun-Gyu,Kim, Hyun-Woo,Kim, Bae-Sung,Woo, Yun-Tae,Shin, Il-Sik,Shin, Ji-Hwan,Lee, Young-Jin,Choi, Byung-Woong 한국정보통신학회 2017 한국정보통신학회논문지 Vol.21 No.8

최근 해양 환경에서 국방과 관련한 임무를 수행하는 무인수상정(USV, unmaned surface vehicle)의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 무인수상정이 해양 환경에서 성공적인 임무를 수행하기 위해서는 선체부, 추진시스템, 조향시스템, 제어시스템, 전원시스템 등을 포함하는 원격/자율 무인수상정 플랫폼이 필수적으로 요구된다. 기존 무인수상정은 기계식 제어 방식을 채택하고 있었지만, 이는 중량 등 여러가지 측면에서의 제약을 가진다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 본 논문에서는 무인수상정의 플랫폼 장비를 전자적으로 제어하기 위한 시스템을 개발하고, 개발한 시스템을 실험하여 유용성을 검증하는 것에 관한 내용을 다룬다. 이를 위해서 제어 명령에 따라 엔진, 워터젯, 전원 등 플랫폼 장비를 제어하기 위한 주 제어 시스템과 엔진 제어장치, 워터젯 제어장치, 전원 제어장치에 관한 시스템 아키텍처를 설계하고, 각 구성 요소를 개발한다. 또한, 개발한 시스템의 수조 실험 및 검증을 위하여 엔진 및 워터젯의 각 구성 요소를 포함하는 테스트베드를 설계 및 제작하였고, 이를 기반으로 실험을 수행하여 개발한 시스템의 유용성을 검증하였다. Recently, the development for USV-related technologies are actively growing up in military domain. The USV (unmanned surface vehicle) conducts various missions for national defense at maritime environment. For succeed the missions, the USV essentially needs an automatic and remote control platform which includes propulsion system, steering system, control system, power system and so on. In this paper, we developed an integrated control system for the platform equipments and verified effectiveness of the developed system. To do this, we designed a system architecture and implemented a main control system that processes and controls platform equipments by received command. Also we developed components of designed architecture such as engine control device, water-jet control device and power control device. For test and verify the developed system, we designed and made a test-bed of engine and water-jet with related parts, and proceeded a basin test for verifying the developed system based on the test-bed.