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Performance evaluation of propulsion system for LNG carrier based on data obtained from ships in operating
No full textIn the rapidly changing LNG market, securing a stable energy source has become a very important part due to political instability in the Middle East and Africa and the after-effects of the nuclear power crisis in Japan amid the continuous rise in oil prices in 2013. Accordingly, in Korea, stable LNG supply and demand is in progress through long-term LNG contract projects with the US and Australia. In the initial project stage, the size and number of vessels were determined according to the LNG cargo contract volume, and the performance characteristics of each propulsion system that can be mounted on the LNG carrier were compared and reviewed. In addition, the economics, eco-friendly, and ship operation stability in consideration of the CAPEX, OPEX, and fuel consumption were analyzed together. Through the analysis results, it was verified that the economics and eco-friendly evaluation results were different according to the difference in fuel consumption in the design stage and the operating ship.
As a result of analyzing fuel consumption for economic evaluation of the propulsion system, TLDFE showed similar fuel consumption as a result of the design and the operating ship analysis. And TLDFE was consumed a fuel about 230-240% less fuel than UST and FMDFE.
Air pollutant emission, which is an eco-friendly evaluation factor, showed relative emission in a similar pattern at the design stage and the ship in operation. As for the amount of CO2 emission, UST with the lowest fuel efficiency showed the highest amount, and as for NOx emission, TLDFE, which uses a lot of liquid fuel as pilot oil, showed the highest. In the case of NOx, the newly changed emission factors for each engine type were applied in the operating ship. The factors from the IMO are in consideration of the characteristics of dual-fuel engines using LNG. The derived value was reduced than the results which are applied the emission factors for each fuel type. And the SOx was analyzed as the highest in TLDFE, which also uses a lot of liquid fuel.
In terms of stability, FMDFE has an advantage over other engines in that, although there is a risk of periodic generator maintenance, FMDFE is possible to conFig a redundant system to prepare for the loss of propulsion due to major equipment of the ship. Due to the characteristics of the engine, the UST has a large engine room, so UST was difficult to realize the duplication of the propulsion system. Many repair work due to leakage in the operating ship for TLDFE with the high-pressure gas(300 bar) injection method, which was a potential risk factor analyzed during the design stage.1. 서 론 1
1.1 연구의 배경 및 목적 1
1.1.1 연구의 배경 1
1.1.2 연구의 목적 4
1.2 연구의 범위 및 방법 5
1.2.1 연구의 범위 5
1.2.2 연구의 추진방법 6
2. 신규투입 LNG선 크기 및 항로특성 8
2.1 대상항로의 특성에 대한 검토 8
2.1.1 인천-Sabine Pass 8
2.1.2 인천-Gladstone 9
2.1.3 인천-싱가포르 9
2.2 입항대상 터미널의 기초 사항 검토 11
2.2.1 국내 터미널 기초 사항 11
2.2.2 해외 터미널 기초 사항 12
2.3 선적물동량에 따른 신규선박 발주 검토 13
2.3.1 신규선박 발주 검토 요인 13
2.3.2 운항 일수 검토 요인 14
2.3.3 소요 선박 수 추정 16
2.4 확장 파나마 운하의 제한 조건에 대한 검토 29
2.4.1 파나마 운하 확장 개요 29
2.4.2 파나마 운하 확장이 LNG선에 미치는 영향 32
2.5 운항 및 발주 LNG선의 주요제원에 대한 검토 33
2.5.1 운항 및 발주 선박 크기의 변화추이 33
2.5.2 운항 중 LNG선의 주요 제원 34
2.6 대상 선박에 대한 선가 검토 34
3. LNG선 추진장치별 특성 및 성능 평가 요소 36
3.1 엔진타입별 특성 36
3.1.1 UST(Ultra Steam Turbine) 37
3.1.2 FMDFE(Four-stroke Medium speed Dual Fuel Engine) 49
3.1.3 TLDFE(Two-stroke Low speed Dual Fuel Engine) 60
3.2 추진장치 성능 평가 고려사항 71
3.2.1 경제성 71
3.2.2 친환경성 76
3.2.3 안정성 76
3.2.4 기타 77
3.3 추진장치 장단점 비교 77
4. 추진장치 성능 평가 79
4.1 설계단계에서의 경제성 평가 79
4.1.1 일반사항 79
4.1.2 경제성 평가 82
4.2 설계단계에서의 친환경성 및 안정성 평가 88
4.2.1 친환경성 평가 88
4.2.2 안정성 평가 90
4.3 실선 운항데이터 기반 경제성 평가 92
4.3.1 경제성 평가 92
4.4 실선 운항데이터 기반 친환경성 및 안정성 평가 97
4.4.1 친환경성 평가 97
4.4.2 안정성 평가 101
5. 결 론 103
참고문헌 105
국문초록 108Maste
A Case study on the Establishment of Smart Factory for Shipyards Based on PLM
No full text1970년 이후 3차 산업(전자기기 ICT 혁명, 인터넷, SNS 등)이 태동한 이후
50여년이 지난 지금 4차 산업혁명이 진행 중이다. 조선 산업에서도 IT 시스
템을 결합하여 지능형 스마트 공장으로 진화 시켜 나가고 있다. 즉, 사물인
터넷(IoT)에 해당하는 자동화 생산라인에 정보통신기술(ICT)을 접목하고, 서
비스인터넷(IoS)해당하는 ERP, PLM, MES 등을 물리적인 가상공간(CPS)에서
연결하여 쌍방향으로 자유로운 정보교환을 하면서 생산 체계를 구축하는 스
마트 공장의 역할이 부각되고 있다. 세계의 주요 제조업 강국들은 고령화,
노동력 감소 등 노동기반의 약화에 따라, 생산 현장의 고도화를 통하여 미
래 제조업 경쟁력 확보 노력을 하고 있다. 독일의 Industry4.0은 스마트 공장
- 73 -
기술과 데이터를 이용해 산업 전반을 성장시키고 나아가 글로벌 표준화를
추진하여 스마트 공장의 위상을 차지하려고 노력 중에 있다. 미국의 스마트
공장은 ICT 전반의 뛰어난 기술력과 혁신을 기반으로 빅 데이터를 분석해
즉시 생산성을 개선하고 새로운 사업모델과 수익원을 창출하는 방식을 채택
하고 있다. 일본의 경우도 특유의 노하우와 보안 등으로 생산성 한계 돌파
를 위한 보조 수단으로 스마트 공장을 이용하였으나 최근 솔루션 단위로 사
업을 확대 및 변화를 모색 중이다. 이에 대한민국도「제조업 혁신 3.0 전
략」을 발표하고 2025년까지 스마트 공장 3만개를 만든다는 목표로 여러 가
지 정책을 실시하고 있으며, 기업체들도 자사의 경쟁력을 확보하기 위하여
스마트 공장을 구축하려고 노력하고 있다. 그러나 일부 기업에서는 스마트
공장이 무엇이고, 어떻게 구축하며, 스마트 공장이 돼면 무엇이 좋아 지는지
를 모르고 있는 기업도 있다. 특히 조선업은 노동집약적 사업구조와 더불어
스마트 공장 구축이 늦은 편에 속하는 산업군이다. 2011년 이후로 약 10여
년간 조선업은 세계 경제 경기 침체로 수주 물량이 전무하였고 경영상태의
어려움을 겪고 있었다. 어려운 시기에 조선업종의 종사자들의 수는 줄어들
어 예전 같은 작업률과 품질이 나오지 않고 있다. 하지만 최근 친환경 선박
수주로 다시 회복세로 돌아섰으나 조선업 전체적으로 수주율이 떨어지고,
이전처럼 고객의 요구사항을 세심하게 들어주는 전략에도 한계에 직면하게
되어 이젠 스마트 공장으로 새로운 변화를 찾아내야 할 시기가 도래되었다.
제품 및 서비스를 정보통신기술로 혁신하고 스마트 공장으로 스마트 제품,
스마트 제조, 디지털 생태계를 구축되어야 한다. 그래서 본 연구를 통하여
A, B 조선소에서 추진하고 있는 조선 산업에서의 스마트 공장 구축 방법과
성과에 대하여 공유함으로써 국가적으로 추진하고 있는 스마트 공장이 활성
화되기를 기대한다.제 1 장 서 론 1
제1절 연구 배경과 목적 1
제2절 연구 범위 및 방법 4
제 2 장 이론적 고찰 7
제1절 제품 수명주기 관리시스템(PLM) 7
제2절 스마트 공장 11
제3절 선행 연구 검토 21
제 3 장 조선 산업의 정보 운영체계와 스마트공장 구축 방안 23
제1절 조선 산업의 특징 23
제2절 조선 산업의 정보시스템 현황 29
제3절 조선 산업의 스마트 공장 구축 방안 33
제 4 장 조선소의 PLM 시스템 구축 36
제1절 시스템 구축 방법론 36
제2절 시스템 구축 배경 38
제3절 시스템 단계 별 구축 39
제 5 장 도입 사례 분석 49
제1절 시스템 구축 예상 기대 효과 49
제2절 조선소 간 시스템 분석 51
제3절 타 산업 간의 시스템 분석 59
제 6 장 결 론 66
제1절 연구 결과 66
제2절 시사점 및 제안 67Maste
Characteristics and effect of pollutants in wastewater from the hull cleaning process on the growth of marine bacteria
No full text해양에는 수많은 생물이 서식하고 있으며, 이 생물들은 선체에 부착하여 선체 통항 저항을 높이고 선박의 연비 효율을 낮추기 때문에 주기적인 선체 세척이 필요하다. 이 선체 세척 과정에서 중금속, 방오 도료 등 부산물이 발생하는데 과거에는 이 선체 세척 폐수를 바다에 방류하였으나 현재는 처리 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 실제 선체 세척 과정에서 발생하는 폐수를 취수하여 폐수에 함유된 오염 물질 특성을 파악하고 부산항만 해수에서 분리한 해양성 박테리아를 이용하여 이들 오염 물질이 미생물 생장에 미치는 영향을 분석하였다. 선체 세척 폐수의 금속 농도를 분석한 결과 용존성 물질에서는 구리와 아연을 제외한 금속 물질의 농도는 대한민국 해양수산부 해양환경기준보다 낮게 나타났으나 용존성 구리와 아연의 농도는 해양환경기준보다 높게 나타나서 용존성 금속을 효과적으로 처리할 수 있는 수처리가 필요할 것으로 판단되었으며, 침전성 물질의 경우 대부분의 금속 물질이 해양환경기준 보다 높게 측정되어 필터를 이용한 부유 물질의 제거가 필수적이라고 판단된다. 해양 미생물을 이용한 폐수 영향 실험에서 폐수를 여과한 용존성 오염 물질은 해양 미생물 생장을 일부 촉진시키는 등 미생물 생장에 영향을 미쳤으며 입자성 오염 물질이 포함된 폐수 조건에서는 해양 미생물의 생장 속도를 둔화시키는 결과를 나타내었다.Numerous marine organisms attach to the hull, increasing the movement resistance of the vessel and lowering the fuel efficiency of the vessel. In order to reduce this problem, periodic hull cleaning is required, and during this cleaning process, by-products such as heavy metals and antifouling paint particles are discharged. In the past, this hull cleaning wastewater was discharged into the sea, but nowadays the need for the wastewater treatment is emerging due to environmental regulations.
In this study, the characteristics of pollutants contained in the wastewater were taken from the actual hull washing process were analyzed. And the effect of these pollutants on the growth of microorganisms was analyzed using marine bacteria isolated from the seawater of Busan port, Korea.
As a result of analyzing the metal concentration in the hull cleaning wastewater, the concentration of dissolved metal substances except copper and zinc was lower than the marine environment standard of the Ministry of Oceans and Fisheries of the Republic of Korea. However, the concentration of dissolved copper and zinc was higher than the marine environment standard, wastewater treatment that can effectively treat the dissolved metal is required. And in the case of sedimentary substances, most metal substances are measured higher than the marine environment standard, so it is assumed that the removal of suspended substances using filters is essential. In the experiment of the effect of hull cleaning wastewater on marine microorganisms, dissolved pollutants affected microbial growth, such as promoting growth of some marine microorganisms. And in conditions with particulate pollutants, it showed the results that the growth rate of some marine microorganisms were decreased.1. 서 론 1
1.1 선박 방오 도료 1
1.1.1 선박 방오 도료의 역사 1
1.1.2 선박 방오 도료 입자가 일으키는 해양 오염 2
1.1.3 선박 방오 도료 입자(APP)의 화학 성분 3
1.2 수중 선체 세척(Underwater ship hull cleaning) 5
1.2.1 수중 선체 세척 기술 5
1.2.2 수중 선체 세척에 의한 해수 오염 및 잠재적 위험 6
2. 연구 재료 및 방법 10
2.1 로봇을 이용한 수중 선체 청소 10
2.2 seaFAST 전처리와 ICP-MS를 이용한 해수 시료 내 용존성 금속 농도 분석 11
2.3 해수 시료 내 입자성 물질의 금속 농도 분석 12
2.4 해수 시료의 잔류성오염물질 농도 분석 13
2.4.1 해수 시료 내 입자성 물질 14
2.4.1.1 다이옥신 및 퓨란(PCDD/Fs) 14
2.4.1.2 코플라나 폴리클로리네이티드바이페닐(Co-PCBs) 17
2.4.1.3 다환방향족탄화수소(PAHs) 17
2.4.2 해수 시료 내 용존성 물질 18
2.4.2.1 다이옥신 및 퓨란(PCDD/Fs) 18
2.4.2.2 코플라나 폴리클로리네이티드바이페닐(Co-PCBs) 19
2.4.2.3 다환방향족탄화수소(PAHs) 19
2.4.3 해수 시료 20
2.4.3.1 다이옥신 및 퓨란(PCDD/Fs) 20
2.4.3.2 코플라나 폴리클로리네이티드바이페닐(Co-PCBs) 20
2.4.3.3 퍼플루오로옥탄산염 및 퍼플루오로옥탄술폰산(PFOA/S) 20
2.5 주사전자현미경 21
2.6 해양 박테리아 선별 및 배양 21
3. 결과 및 고찰 26
3.1 수중 선체 세척 폐수 오염물질 분석 26
3.2 수중 선체 세척 폐수가 해양 미생물에 미치는 영향 38
4. 결론 44
참 고 문 헌 46
국문초록 54Maste
A Study on the Issues and Improvements of Vessel Traffic Information Service
No full text최근 국내 해양관광산업의 발전과 더불어 침체되어 있던 선박 관련 업종이 활기를 되찾고 있는 가운데 이와 관련된 다양한 선박들의 통항이 증가하고 있다. 이에 따라 우리나라 내 일부 수역에서는 선박들을 관제하기 위한 기존 해상교통관제 이외의 새로운 개념의 해상교통정보서비스가 운영되고 있다. 해상교통관제라함은 해상교통의 안전 및 효율성을 증진하고 해양환경과 해양시설을 보호하기 위하여 선박의 위치를 탐지하고 선박과 통신할 수 있는 설비를 설치·운영함으로써 선박의 동정을 관찰하고 선박에 대하여 안전정보를 제공하는 것이다.
일반적으로 해상교통관제는 「선박교통관제에 관한 법률」에 근거하여 해양경찰청 소속의 해상교통관제센터에 의해 시행된다. 그러나 해양경찰청의 해상교통관제센터 이외에도 해상안전관리센터, 어선안전조업국, 운항관리센터 및 해상관리센터와 같은 비슷한 명칭으로 지방자치단체, 공공단체, 공공기관뿐만 아니라 법인기업에서까지도 해상교통관제와 유사한 방식으로 해상교통정보서비스를 제공하고 있다. 이들은 해상안전확보, 항행안전정보제공 및 해양환경보호와 같은 해상교통관제의 목적과 더불어 각 기관의 운영현황과 고유업무의 목적에 맞게 운영되고 있다.
그러나 이러한 해상교통정보서비스가 법과 제도에 근거하지 않고 자체적으로 시행될 경우 다음과 같은 문제가 발생하게 된다. 법적 측면에서의 문제점으로는 첫째, 설립·운영에 관한 법적 근거 미비이다. 둘째, 관제사의 교육·훈련에 관한 규정의 미흡이다. 셋째, 관제시설 및 장비의 설치·운영 및 정보처리에 관한 규정의 미흡이다. 제도적 측면의 문제점으로는 첫째, 해상교통정보서비스 주체의 다원화로 인한 책임에 관한 문제이다. 둘째, 관제사의 전문성 부족이다. 셋째, 각 기관 간 시스템 미연계이다. 넷째, 시설 및 장비의 유지·관리에 대한 재정적 한계이다. 이러한 법적·제도적 문제점이 드러나면서 해상교통정보서비스의 한계에 대한 논란이 제기되고 있다.
이 논문에서는 먼저 국내 교통관제기관인 해상교통관제센터, 해상교통정보서비스기관, 항공교통관제기관과 국외 해상교통관제기관의 현황에 대해 살펴보고, 해상교통정보서비스에 관한 국내법·국제법적 규정과 해외 입법례 및 국내 해상교통정보서비스기관의 법적 지위에 대해 검토하여 관제설비, 운영실태, 인력·조직, 교육훈련 등 운영 전반에 대한 해상교통정보서비스의 문제점을 진단하고 법적·제도적 측면에서 다음과 같이 개선방안을 제시하고자 한다.
법적 측면으로는 첫째, 해상교통정보서비스를 시행하는 기관으로서의 법적 근거를 마련해야 한다. 둘째, 관제사의 교육·훈련 및 자격에 관한 사항을 명확하게 규정하여야 한다. 셋째, 관제시스템 및 정보처리 실태에 대한 영향평가에 관한 사항을 규정하고 이를 구체화 하여야 한다. 제도적 측면으로는 첫째, 해상교통정보서비스의 주체를 정립하여 책임과 권한에 관하여 명확히 하여야 한다. 둘째, 전문관제사의 파견·교환 근무를 통하여 관제사의 전문성을 향상시킬 수 있도록 하여야 한다. 셋째, 해상교통정보서비스 기관 간 관제시스템의 연계를 통해 상호정보교환이 용이하도록 한다. 넷째, 시설 및 장비의 유지·관리에 대하여 국가 및 지자체의 재정적 지원으로 원활한 해상교통정보서비스를 제공할 수 있게 하여야 한다.
이와 같이 해상교통정보서비스의 법적·제도적 개선을 통하여 법적 타당성을 확보하고 전문적이고 체계적인 제도를 갖추어 해상교통관제의 사각지대를 해소하고 해상교통안전을 확보할 수 있는 기반을 마련하고자 한다.With the recent development of the domestic marine tourism business, the fishing and shipbuilding industries, which had been stagnant, are reviving, and the traffic of related ships is rapidly increasing. Accordingly, a variety of Vessel Traffic Information Service(VTIS) with new concept other than the existing Vessel Traffic Service(VTS) has been operating. The VTS refers to the monitoring of ships and providing safety information for ship by installing and operating facilities capable of detecting the ship’s position and communicating with ships in order to improve the safety and facilitation of traffic and protect the marine environment and marine facilities.
In general, The VTS is enforced on the basis of 「Vessel Traffic Service Act」 by the Korea Coast Guard’s VTS Center. However, in addition to the VTS Center of Korea Coast Guard, there are various similar expressions such as the Maritime Safety Management Center, Fishing Vessel Safety Management Bureau, Ship safety Management Center and Navigation Management Center, which provide Vessel Traffic Information Services in a similar manner not only in local governments, public organizations, public institutions, but also corporations actually. They are operated for the common purposes of VTS, such as securing maritime safety, provision of navigational safety information, and protection of the marine environment, as well as the port conditions of each center and their own tasks and purposes.
However, if these VTIS is implemented on their own without being based on relevant laws and institutions, the following issues could arise. The first issue from the legal aspect is the lack of legal basis for establishment and operation. Second, it is the lack of regulations on education and training of operators. Third, there is a lack of laws and regulations regarding the installation and operation of the facilities and equipment. The issues of the institutional aspect are, first, the issue of responsibility due to the diversification of VTIS. Second, the operator’s lack of expertise. Third, the system is not linked among each facilities. Fourth, there is a financial limit to the maintenance and management of facilities and equipment. These legal and institutional issues have been clarified, and the issue of the limits of VTIS has been raised.
In this study, First, the current status of domestic traffic control institutions such as VTS, VTIS and Air Traffic Control Institutions and overseas VTIS Institutions are examined, and the issues related to the overall operation of VTIS such as control facilities, operation status, personnel/organization, and education and training are diagnosed by examining the legal status of domestic VTIS institutions as well as overseas legislative examples. And the following improvements are suggested in terms of legal and institutional aspects of VTIS.
In terms of legal aspects, First, a legal basis for the VTIS must be established. Second, issues related to the education, training and qualifications of the operator must be clearly defined. Third, issues related to the impact assessment on the control system and information processing condition should be defined and specified. In terms of institutional aspects, First, the main subject of VTIS should be established to clarify responsibility and authority. Second, it is necessary to ensure that the level of expertise and level of the operator can be satisfied by more than a certain standard through the dispatch and exchange work of a professional operator. Third, it is required to facilitate mutual information exchange through the connection of control system among VTIS facilities. Fourth, the maintenance and management of facilities and equipment should be provided with financial support from the government and local government to enable smooth traffic service.
In this way, it is intended to secure legal feasibility through legal and institutional improvements of the VTIS and establish a professional and systematic system to provide a foundation for resolving blind spots and securing the safety vessel traffic services.제1장 서론 1
제1절 연구의 배경 및 목적 1
제2절 연구의 내용 및 방법 3
제2장 국내외 교통관제기관 현황 분석 6
제1절 국내 교통관제기관 6
Ⅰ. 해상교통관제센터 6
Ⅱ. 해상교통정보서비스기관 10
Ⅲ. 항공교통관제기관 19
제2절 국외 해상교통관제기관 23
Ⅰ. 영국 23
Ⅱ. 미국 26
제3장 해상교통정보서비스에 관한 법제 검토 29
제1절 국내·국제법적 규정 29
Ⅰ. 국내법적 규정 29
Ⅱ. 국제법적 규정 31
제2절 해외 입법례 35
Ⅰ. 영국 35
Ⅱ. 미국 37
제3절 해상교통정보서비스의 법적 지위 41
Ⅰ. 부산남항 해상안전관리센터 41
Ⅱ. 수협중앙회 어선안전조업국 45
Ⅲ. 한국해양교통안전공단 운항관리센터 49
Ⅳ. 현대중공업 해상관리센터 52
제4장 해상교통정보서비스의 문제점 53
제1절 주요쟁점 53
제2절 법적 문제점 54
Ⅰ. 법적 근거 미비 54
Ⅱ. 관제사의 교육·훈련에 관한 규정 미흡 62
Ⅲ. 관제시설의 설치·운영 및 정보처리에 관한 규정 미흡 63
제3절 제도적 문제점 64
Ⅰ. 해상교통정보서비스 주체의 다원화 64
Ⅱ. 관제사의 전문성 부족 68
Ⅲ. 기관 간 시스템 미연계 70
Ⅳ. 시설·장비의 유지·관리에 대한 재정적 한계 71
제5장 개선방안 72
제1절 법적 측면 72
Ⅰ. 해상교통정보서비스의 법적 근거 마련 72
Ⅱ. 관제사의 교육·훈련 및 자격에 관한 규정 마련 77
Ⅲ. 관제시설의 설치·운영 및 정보처리 실태에 대한 영향평가 79
제2절 제도적 측면 80
Ⅰ. 해상교통정보서비스 주체의 정립 80
Ⅱ. 전문관제사의 파견·교환 근무 81
Ⅲ. 기관 간 시스템 연계 82
Ⅳ. 시설·장비의 유지·관리에 대한 재정적 지원 83
제6장 결론 84
참고문헌 86
국문초록 92Maste
A Study on Thermal Management of Lithium Ion Battery Pack
No full textIn the face of global energy shortage and environment pollution， the development of
new energy has become the direction of scientific research in recent years. The Lithiumion battery has attracted much attention for its good safety, specific energy, specific
capacity, cycle life and other advantages. Temperature has a significant effect on battery
performance during battery operation. If the temperature is too high or too low, or the
temperature distribution is uneven, the battery capacity decreases. The use of efficient
battery thermal management system is very important to ensure battery performance.
During charging and discharging, most of the battery's capacity is used to drive the load,
and a small portion of the energy forms parasitic power in the form of heat. This part of the
heat if not dissipated in time, will directly threaten the safety of the battery system.-ixTherefore, it is necessary to optimize the thermal management system of battery system to
improve its heat dissipation performance.
In this paper, it was the target that the maximum temperature and temperature
difference were decreased to ensure the optimal working temperature range for lithium ion
battery under different cooling system using different methods. The structure optimization
of air cooling, liquid cooling, phase change materials and the coupling between liquid
cooling and phase change materials was carried out according to the power battery of
different application scenarios. In phase change materials, the influence of melting
temperature on the cooling performance of phase change materials was simulated. Specific
work to be carried out includes the following aspects:
It was to decrease the heat generation inside battery as the starting point. As for air
cooling， the place between electrode terminal and battery body was optimized by adding
the material that conduct electricity better. It was to find the appropriate thickness to
decrease the maximum temperature. Meanwhile, the space and tilt angle between batteries
were adjusted to achieve the optimal working temperature. When the space was 3.5 mm
and the tilt angle was 2.5°， the results was best for air cooling in this case. The liquid
cooling is used to high power situation. The reasonable layout of cooling pipe can
effectively reduce the number of pipes. Meanwhile, the suitable flow rate of liquid can
improve the cooling efficiency of liquid to decrease the extra energy consumption, so the
0.9 m/s was selected. By the way, the circle shape was selected as the section of cooling
pipe. The phase change material can help batteries temperature more uniform. So, the
thickness and layout of phase change material were studied to make the better plan to-xdecrease the temperature difference. The coupling cooling system of liquid cooling and
phase change material was designed according to the reasonable layout of phase change
material. The melting temperature of phase change material was researched in coupling
cooling system. When the melting temperature was 302.6 K, the temperature distribution
of battery pack was more uniform.
It can be found that the maximum temperature and temperature difference were
reduced at the end of discharge in different cooling system by the optimization results.
First, the structure of single battery was optimized to decrease heat generation. The amount
of heat generation can be decreased effectively by the suitable thickness of added material
and reasonable layout of tab terminal. Then, the structure for battery pack and some
parameters were adjusted to enhance cooling performance. The appropriate spacing “d”
and pitch “θ” between batteries can improve cooling performance under air cooling
method. The reasonable selection of cooling pipe section, flow rate of coolant and position
of cooling pipe can decrease maximum temperature to improve cooling performance in
liquid cooling method. At the last, the PCM was adopted to improve temperature
uniformity in coupling cooling method. The reasonable melting temperature can helpfully
boost temperature uniformity. The optimization result was shown as followed: The
maximum temperature was 311.6 K in 1P7S battery pack under air-cooling system. When
the flow rate of cooling liquid was 0.09 m/s, the maximum temperature was 307.18 K, and
the maximum temperature difference between batteries was 8.51 K in 1P7S battery pack
under liquid-cooling system. The maximum temperature and maximum temperature
difference were 305.54 K and 5.65 K, respectively in coupling cooling system which was
based on liquid cooling systemChapter 1 Introduction 1
1.1 Background 1
1.2 Ways of battery pack cooling 5
1.3 Development status of battery pack cooling 7
1.4 Objective of study and road map of research 10
Chapter 2 Theoretical basis of simulation experiment 14
2.1 Work principle and heat generation mechanism of LIB 14
2.2 Effect of temperature on battery capacity 17
2.3 Models of battery 21
2.3.1 Heat generation model 22
2.3.2 Heat transfer model of LIB 24
2.3.3 Simplification of LIB model 25
2.3.4 Governing equations of calculation 26
2.4 Software and property of material28
2.4.1 Simulation software 28
2.4.2 Property of material 28
2.4.3 Simulation of model single battery and module 30
2.4.4 Thermal load and battery boundary conditions 31
2.4.5 Grid independence and FLUENT simulation 31
Chapter 3 Optimal analysis based on air cooling system for LIB pack 34
3.1 Effects of structure on battery heat generation 34
3.2 Analysis of simulation for optimization 35
3.3 Results and discussion 38
3.3.1 LIB performance indices 38
3.3.2 Thermal analysis with added material 39
3.3.3 Influence of LIB spacing 43
3.3.4 Thermal analysis of optimized internal structure 45
3.4 Chapter summary 48
Chapter 4 Optimization structure of liquid cooling system for LIB pack 49
4.1 Status of liquid cooling 49
4.2 System description 50
4.3 Results and discussion 53
4.3.1 Effects of terminal for heat generation 53
4.3.2 Effects of flow rate of coolant 55
4.3.3 Effects of section and position of cooling pipe 59
4.4 Chapter summary 61
Chapter 5 Combination of PCM and liquid cooling method 62
5.1 Application of PCM 62
5.1.1 PCM application in cooling field of lithium ion battery pack 62
5.1.2 Category of PCM 63
5.1.3 Compound temperature control strategy 65
5.2 Optimal design and simulation for coupling PCM and liquid cooling 67
5.3 Results and discussion 70
5.3.1 Effects of PCM thickness for single battery 70
5.3.2 Effects of PCM layout 72
5.3.3 Effect of PCM property 75
5.4 Chapter summary 79
Chapter 6 Conclusions 81
Acknowledgements 83
References 84
Appendix: UDF Program Code for PCM Properties 90Docto
Adoption of Robotic Process Automation Techniques: Emissions Trading Big Data Crawling System
No full textIn the context countries around the globe are paying more attention to environmental issues, policies to tighten emissions are also being promulgated by many countries and regions recently. Under the Paris Agreement on climate change, emission trade exchange is a direction to gather and attract green financial flows for investment in sustainable development, contributing to emission reduction commitments. For enterprises, emission can be defined as another type of manageable asset. If they exceed the quota, they have to pay for it. And if they don't use it all, they bring it to the exchange market to sell to other businesses. Thus, the number of emissions trading systems in the global is increasing, including national or sub-national systems. This big data created from the systems can be collected and analyzed for the decision-making process in trading systems. Robotic process automation is a valuable technology to reduce and automate repetitive tasks by simulating human workflow. RPA technology can conduct repetitive routines and result in a more efficient and effective workflow as well as reduce the mistakes of human working. The research focuses on how RPA crawling bot can be used to automatic process data extraction in the emission trading websites into format input data type (Comma Separated Values - CSV files) of the operational data store for both IT and non-IT users every day. To get the aim, I propose a high-level RPA system architecture, which can crawl big data from multiple data sources and pre-process before being stored in the main database. I also integrate Apache Airflow to monitor all processes of the RPA crawling bot. Finally, I show an experimental prototype of a robotic automation process system that can crawl trading data in real-time. This research will be a valuable reference document in the future real trading market by providing this method to improve accuracy as well as the ability to crawl gas emission trading data, which is more essential and hard to predict nowadays.1. Introduction 1
2. Related Research 5
2.1 Emission Trading Big Data 5
2.1.1 Concept of Emission Trading Exchange 6
2.1.2 Carbon Trade Big Data 8
2.2 Big Data Crawling Technique 9
2.3 Robotic Process Automation Supporting Crawling Data 12
3. Design and Implementation of Building Emissions Trading Big Data Crawling System 15
3.1 Research Methodology 15
3.2 Investigate data sources and process 16
3.3 Design Workflow and Architecture 18
4. Building Emissions Trading Big Data Crawling System 20
4.1 RPA Crawling Data Bot 20
4.2 Python Program Data Processing 25
4.3 Confirmation Email and Insert Data into Database 27
5. Result and Discussion 28
5.1 Result of Crawled Data Process 28
5.2 Result of Visualization Crawled Data 29
5.3 Proposed advanced architecture 31
6. Conclusion 33Maste
Phytoplankton Diversity and Community StructureDriven by the Dynamics of the Changjiang Diluted Water Plume Extension (East China Sea,ECS)in the Summer of 2020: Spatial Characteristics of the Waters Around the Ieodo Ocean Research Station(IORS)
No full textThe expansion of the Changjiang Diluted Water (CDW) plume during summer is known to be a major factor influencing the phytoplankton diversity and community structure as well as regional marine environment of the northern East China Sea (ECS). The discharge of CDW plume was very high in the summer of 2020, and the cruise survey and stationary monitoring were carried out to understand the dynamics of changes in environmental characteristics and the impact on phytoplankton diversity and community structure. The study conducted the cruise survey from August 16 to 17 of 2020 using R/V Eardo, and carried out stay survey at the Ieodo Ocean Research Station (IORS) from August 15 to 21 of 2020 for analyzing phytoplankton diversity and community structure. The southwestern part of the survey area showed low salinity and high chlorophyll a fluorescence under the influence of CDW plume, whereas the southeastern part of the survey area indicated high salinity and low chlorophyll a fluorescence under the influence of the Tsushima Warm Current (TWC). The total chlorophyll a concentrations of surface water samples from 12 sampling stations showed that the nano-phytoplankton (20~3 μm) and micro-phytoplankton (>20 μm) were the dominant group during the survey period. Only stations strongly influenced by the TWC, presented about 50% of biomass contributed by pico-phytoplankton (<3 μm). Size distribution of phytoplankton in the surface water samples are related to nutrient supplies and areas where high nutrient (nitrate) supplies was provided by the CDW plume, showed higher biomass contribution by micro-phytoplakton groups. 45 genera of nano-phytoplankton and micro-phytoplankton groups were classified by using of morphological analyses. Among them, the dominant taxa were the diatoms and the dinoflagellates. The sampling stations affected by the TWC and low in nitrate concentrations showed high concentrations of photosynthetic pico-eukaryotes (PPE) and photosynthetic pico-prokaryotes (PPP). Most sampling stations presented phosphate-limited condition. Higher Synechococcus concentrations were enumerated for the sampling stations influenced by low-nutrient water of the TWC by using flow cytometry. As a result of NGS analysis, there were 29 clades of Synechococcus among PPP, and 11 clades showed a dominance rate of 1% or more at least once in one sample. Clade II was the dominant group in the surface water whereas various clades (Clades I, IV, etc) showed next dominant groups in the SCM layers. Prochlorococcus group, belongs to PPP, observed in the warm water region presented high-light adapted ecotype and did not appear in the northern part of the survey region. PPE analysis resulted 163 Operational Taxonomic Units (OTUs) indicating very high diversity. Among them, 11 major taxa showed dominant OTUs with more 5% at least one sample Amphidinium testudo was the dominant taxon in the surface water at the low-salinity region affected by the CDW plume, and the chlorophyta was dominant in the SCM layer. In warm water region affected by the TWC, various groups of the haptophytes were dominant. Observations from the IORS also presented similar results from the cruise survey results in biomass, size distribution and diversity of phytoplankton. The results of this study found various dynamic responses of phytoplankton influenced by the CDW plume. And, by comparing results from IORS and research cruise studies, the study confirmed that the IORS is an important observational station to conduct monitoring of dynamic impact of the CDW plume. It is necessary to establish an effective use of IORS in preparation for changes in the ECS summer environment and ecosystem due to climate change in the future research.목 차
List of Tables iii
List of Figures iii
List of Appendix v
Abstract v
1. 서 론 1
2. 재료 및 방법 3
2.1 조사 정점 3
2.2 기초 환경 특성 4
2.3 식물플랑크톤의 크기별 엽록소 a 농도 4
2.4 FlowCAM과 flow cytometry를 이용한 크기별 군집 구조 분석 5
2.5 현미경 검경을 통한 분류군별 현존량 및 종조성 변화 6
2.6 DNA 추출 및 정제 6
2.7 염기분석 7
3. 결 과 8
3.1 기초 환경 특성 8
3.2 크기별 엽록소 a 농도 10
3.3 분류군별 식물플랑크톤 개체수 11
3.4 현미경 검경을 통한 식물플랑크톤 분류군별 현존량 15
3.5 NGS 분석을 이용한 초미소 식물플랑크톤 다양성 16
3.6 IORS에서의 시계열 자료 18
4. 토 의 22
4.1 장강저염수에 의하여 증가한 소형 식물플랑크톤 생물량 22
4.2 장강저염수의 유입에 따른 초미소 식물플랑크톤 다양성 변화 23
4.3 다양한 분석 기법을 이용한 동중국해 식물플랑크톤 분석의 장점과 필요성 25
4.2 IORS가 보인 동중국해 해역 식물플랑크톤 연구의 대표성 26
5. 결 론 28
6. 참고문헌 30
7. 부 록 42
8. 국문초록 44Maste
칼만필터를 이용한 예측확률 기반 충돌 회피 알고리즘
No full textThis paper proposes a collision avoidance algorithm based on predictive probability using Kalman filter. The existing algorithm are based on CPA(Closest Point for Approach) derived from geometric data between own ship and target ships using current states (heading angle and velocity). Compared to this, proposed algorithm is capable of predicting the states and easy to plan optimal path considering the uncertainty in avoidance situation between the number of ships. In this study, Unscented Kalman filter(UKF) is used because state variables to be predicted includes nonlinearity. By using the state variables of the ships, predicted by the UKF’s prediction step, the positions of the number of ships after a certain time were derived as predictive probability. After that, the validation of the proposed algorithm was examined by planning the optimal path in the collision avoidance simulations through applying the predictive probability.본 논문은 칼만 필터를 이용한 예측확률 기반 충돌 회피 알고리즘을 제안한다. 기존의 충돌 회피 알고리즘은 자선과 타선의 현재 상태(선회각, 속도 등)를 이용한 CPA(Closest Point for Approach)에 기반한다. 이와 비교하여, 제안하는 알고리즘은 선박의 상태를 예측할 수 있고 다수 선박 간 충돌 상황에서 불확실성을 고려한 최적 경로를 계획하기 용이하다. 예측 방법으로는 칼만 필터를 사용하였고, 그 중 비선형 함수로 구성된 시스템 모델을 예측하기 위해 무향 칼만 필터를 사용하였다. 무향 칼만 필터를 통해 예측된 선박의 상태 변수를 이용하여, 특정 시간 이후의 선박이 위치할 좌표와 그에 대한 예측확률을 도출하였다. 그 후, 예측확률을 이용한 속도 장애물 기반 충돌 회피 방법을 제시하고, 최종적으로, 선박의 예측 확률을 적용한 충돌 회피 시뮬레이션을 통해 제안한 알고리즘을 타당성을 검증하였다.1. Introduction 1
1.1 Background 1
1.2 Contents of study 4
2. Predictive probability using Kalman filter 5
2.1 Kalman filter 6
2.2 Unscented Kalman filter 7
2.2.1 System model 8
2.2.2 Unscented Transform 11
2.3 Predictive probability 15
2.3.1 Probability density function 17
2.3.2 Uncertainty considering the change of ship’s state 19
2.3.3 Calculation of position predictive probabilities 22
2.3.4 Sensing scope and simplified distribution of predictive probability 24
3. Collision avoidance based on VO 29
3.1 Avoidance path 30
3.2 Nomoto 1st response model(K-T model) for ship control 32
4. Simulation 36
4.1 Setting for simulation 36
4.2 Results and Discussion 40
4.2.1 Simulation results in Case1 40
4.2.2 Simulation results in Case2 45
4.2.3 Simulation results in Case3 52
5. Conclusion 58
Reference 60Maste
원전 해체시 파이버 레이저를 이용한 스테인리스강의 수중 레이저 절단에 관한 연구
No full textNuclear energy is used as a major source of energy worldwide because of its high energy efficiency and low emissions of greenhouse gases and fine dust. At the end of the design lifespan of a nuclear facility, which in general averages 40 to 60 years, it is examined to determine whether to restart it according to the procedures prescribed by related law. If it is determined that it is impossible to restart the nuclear facility, dismantling work will be carried out to permanently close it. Radioactive waste, which inevitably occurs during the dismantling of nuclear power plants, can be harmful to the human body and the environment, so it is very important to manage it.
Among the nuclear facilities, the reactor vessel internal belongs to intermediate-level radioactive waste because of nuclear fission. To prevent the operator from radiation exposure during the dismantling of these facilities, underwater and remote cutting technologies are required. Especially in the domestic situation where nuclear facilities are preparing to be dismantled, the development of advanced cutting technology is essential. In the case of nuclear dismantling in other countries, most of them used mechanical cutting such as band saw cutting and wire cutting. Thermal cutting such as plasma and laser cutting is also employed.
In recent years, considering the safety and environment of the operator, laser cutting technology, where remote cutting technology is applicable and the amount of secondary waste is low, is receiving a lot of attention, and various studies are ongoing. Among them, fiber lasers are gaining prominence as lasers for nuclear dismantling in underwater environments because they can transmit high-power lasers over long distances and are easy to automate. However, because most of the research so far has been on laser cutting of thin plates in the atmosphere, research on underwater laser cutting of thick plates applied to actual nuclear power plants is needed.
Therefore, in this paper, to investigate whether cutting quality affects generation of secondary waste, laser cutting experiments in the atmospheric and underwater environments were conducted on 50- and 70-mm-thick stainless steel using a fiber laser with a maximum output of 20 kW. Conditions for obtaining sound quality of the cutting surface were established by analyzing the kerf shape and roughness of the specimen when the main parameters such as focal position, laser power, cutting speed, stand-off distance, and assist gas pressure were changed. In addition, the kerf areas of the cross-section were determined to investigate the relationship between the cutting quality and the amount of secondary waste.
First, effects of the key parameters were examined, and it was confirmed that the defocus distance has a profound effect on the front kerf width because it determines the diameter of the laser beam irradiated on the surface of the specimen. Laser power and cutting speed affected the amount of molten metal because they determined the heat input of the specimen. That is, as the heat input increased, the amount of molten metal increased, which led to a tendency for the kerf width to be wider, but not the sufficient discharge of the molten metal to be achieved. On the other hand, when the heat input decreased, the kerf width narrowed, so the flow of the assist gas was not smooth, and the molten metal tended to stagnate inside the specimen. As a result, laser cutting experiments according to the above parameters were carried out to derive suitable cutting conditions by thickness with excellent cutting quality.
In addition, because the molten metal of the cut specimen is an important factor in determining the amount of secondary waste, the kerf area according to each variable was obtained through calculations. As a result, it was confirmed that the kerf area was the smallest under suitable laser cutting conditions, and the amount of secondary waste was also small under conditions with excellent cutting quality.
The above study examined the applicability of underwater laser cutting to materials in facilities inside nuclear power plants. In the future, when dismantling nuclear facilities, these findings could be used as an important resource for laser cutting technology.|원자력 에너지는 에너지 효율이 높고 온실 가스와 미세 먼지의 배출이 적기 때문에 세계 각국에서 주요 에너지원으로 사용되고 있다. 일반적으로 원자력 발전소의 설계 수명은 평균 40 ~ 60년이며, 수명이 다한 원자력 발전소는 관련법 절차에 따라 재가동을 위한 심사를 받는다. 재가동이 불가능한 원자력 시설은 영구 폐쇄를 위한 해체 작업이 진행되지만 원전 해체시 필연적으로 발생하는 방사성 폐기물은 인체와 환경에 해를 끼칠 수 있기 때문에 이를 관리하는 것이 매우 중요하다.
원자력 시설 중 원자로 내부구조물은 핵분열의 영향으로 인해 중준위 폐기물에 속한다. 이러한 구조물의 해체시 작업자의 방사능 피폭을 방지하기 위해서는 수중환경에서의 원격 절단 기술이 요구된다. 특히 원자력 시설의 해체를 준비하고 있는 국내 상황에서 고도화된 절단 기술의 개발은 필수적이다. 해외의 원전 해체시에는 대부분 밴드쏘 절단, 와이어 절단과 같은 기계적 절단 및 플라즈마, 아크와 같은 열적 절단이 사용되었다.
최근 들어 작업자의 안전 및 환경을 고려하여 원격 절단이 가능하고 2차 폐기물량을 저감할 수 있는 레이저 절단 기술이 많은 관심을 받고 다양한 연구가 진행중이다. 그 중 파이버 레이저는 고출력 레이저의 장거리 전송이 가능하고 자동화가 용이하다는 장점으로 인해 수중 환경에서의 원전 해체용 레이저로 각광을 받고 있다. 하지만 지금까지는 박판 및 대기중에서의 레이저 절단 연구가 대부분이기 때문에 실제 원전에 적용되고 있는 후판 재료의 수중 레이저 절단에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 논문에서는 후판 재료의 수중 레이저 절단시 절단면 품질과 2차 폐기물의 생성과의 관계를 규명하기 위하여, 고출력 파이버 레이저를 사용하여 두께 50 및 70 mm 스테인리스강에 대한 대기중 및 수중 레이저 절단 실험을 수행하였다. 이때 주요 매개변수인 초점 위치, 레이저 출력, 절단 속도, 스탠드오프 거리 및 보조가스 압력에 따른 영향을 살펴보기 위하여 절단 시험편의 커프 형상 및 거칠기 등을 분석한 후 건전한 절단면 품질이 얻어지는 조건을 도출하였다. 또한 횡단면의 커프 면적을 구하여 절단 품질과 2차 폐기물 생성량의 관계를 검토하였다.
우선 주요 매개변수의 영향을 살펴본 결과, 비초점 거리는 시험편 표면에 조사되는 레이저 빔의 직경을 결정하기 때문에 전면 커프폭에 지대한 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 레이저 출력 및 절단 속도는 시험편의 입열량을 결정하여 용융량에 영향을 미쳤다. 즉, 입열량이 증가하면 용융량이 증가하여 커프폭이 넓어지지만 충분한 용융 금속의 배출이 이루어지지 못하는 경향을 나타내었다. 반면 입열량이 감소하면 커프폭이 좁아지기 때문에 보조가스의 흐름이 원활하지 못하여 용융 금속이 시험편 내부에 정체되는 경향을 보였다. 스탠드오프 거리 및 보조가스 압력은 용융 금속의 흐름에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 결과적으로 상기와 같은 매개변수에 따른 레이저 절단 실험을 진행하여 우수한 절단 품질을 가지는 두께별 적정 절단 조건을 도출할 수 있었다.
또한 절단된 시험편의 용융량은 2차 폐기물의 양을 결정하는 중요한 인자이기 때문에 계산을 통해 각 변수에 따른 커프 면적을 구하였다. 그 결과 적정 레이저 절단 조건에서 커프 면적이 가장 작았으며, 이로서 우수한 절단 품질을 가지는 조건이 2차 폐기물 생성량도 적다는 것을 확인할 수 있었다.
이상의 연구 결과는 원전 내부 시설의 재료에 대한 수중 레이저 절단의 적용성을 검토하고 있어 향후 원자력 시설의 해체시 레이저 절단 기술의 중요한 자료로써 활용될 수 있을 것으로 기대된다.1. Introduction 1
1.1 Research background and purpose 1
1.2 Research contents 4
2. Theoretical background 7
2.1 Definition and scope of nuclear decommissioning 7
2.2 Structure and material of reactor pressure vessel internal 11
2.3 Classification of cutting techniques 16
2.3.1 Characteristics of mechanical cutting 18
2.3.2 Characteristics of thermal cutting 23
2.3.3 Characteristics of electrical cutting: arc saw cutting 30
2.3.4 Characteristics of other cutting: abrasive water jet 31
2.4 Application examples of nuclear decommissioning technology 33
2.4.1 Connecticut Yankee nuclear power plant in the U.S. 33
2.4.2 Stade nuclear power plant in Germany 34
2.4.3 Jose-Cabrera nuclear power plant in Spain 35
3. Experimental methods 36
3.1 Experimental materials and methods 36
3.1.1 Experimental materials 36
3.1.2 Experimental methods 37
3.2 Experimental equipment and analysis method 40
3.2.1 Experimental equipment 40
3.2.2 Analysis methods 43
4. Results and discussions 56
4.1 Characteristics of laser cutting in the atmosphere 56
4.1.1 Influence of focal position on cutting characteristics 56
4.1.2 Influence of cutting speed on cutting characteristics 65
4.2 Characteristics of underwater laser cutting according to laser parameters 75
4.2.1 Influence of focal position on cutting characteristics 75
4.2.2 Influence of laser power on cutting characteristics 82
4.2.3 Influence of cutting speed on cutting characteristics 93
4.3 Influence of stand-off distance and visualization of assist gas flow 106
4.3.1 Influence of stand-off distance on cutting characteristics in the atmosphere 106
4.3.2 Influence of assist gas pressure on underwater cutting characteristics 109
4.3.3 Visualization of assist gas flow using Schlieren method 113
4.4 Morphological characteristics of cutting part 121
4.4.1 Hardness distribution of cutting cross-section 121
4.4.2 Microstructural characteristics of cutting cross-section 124
4.4.3 Composition analysis of dross 129
4.5 Discussions 132
4.5.1 Comparison of cutting characteristics by differences in specimen thickness 132
4.5.2 Comparison of cutting characteristics in the atmosphere and underwater cutting 137
4.5.3 Influence of practical weight loss on the amount of secondary waste 143
5. Conclusions 145
6. References 148
7. Publications and presentations 155Maste
A Study on the Job Competency of Ship’s Officer in Maritime Autonomous Surface Ships
No full textWith the advent of the wave of the 4th industrial revolution based on digital technology convergence and the advent of Maritime Autonomous Surface Ship (Hereinafter referred to as MASS), it is expected that there will be changes in the job performance of on board ship’s officers and onshore remote managers. When the duties and required competencies of ship’s officer, it will cause changes in the overall manpower management of ship’s officer, such as supply and demand for manpower of ship’s officer and human resource management. Therefore, it is necessary to accurately predict and define how the duties of ship’s officers will change in order to nurture ship’s officer personnel suitable for the introduction of MASS and to properly manage human resources.
In accordance with the necessity of this study, this study was intended to investigate the job changes and competency required for job performance of on board ship’s officers and onshore remote managers of MASS. To this end, first, by examining the duties of ship’s officers and prior research on MASS, how the job competencies of MASS were examined. In addition, the Delphi survey, which draws consensus opinions by repeating opinion surveys and feedback from experts in the field of crew manpower management and MASS development, analyzes the job competency of existing ship’s officers, extracts job competency to be applied to MASS, and New competencies necessary for operation and management of existing vessels were derived, and job competencies of ship’s officers and remote operators of MASS were presented.
Looking at the results of the study based on the Delphi questionnaire in detail, the voyage part included 22 items, 46 items of embarked ship’s officers, and 4 items of onshore remote managers, who responded with the highest importance in common to both on board ship’s officers and onshore remote managers out of the existing 163 job competencies of on board ship’s officers. Item job competency was identified as a competency of increasing importance in the era of MASS. In the institutional part, among the existing 164 items of job competency for on board ship’s officers, 41 items for on board ship’s officers and onshore remote managers commonly responded with the highest importance, 19 on board ship’s officers. The 15-item job competency of the item and land remote manager is a competency that increases in importance in the era of MASS, so it is necessary to focus on securing and developing it.
The job competencies identified as middle and low in importance in the Delphi survey are also competencies that are of relatively low importance rather than unnecessary jobs in the future. Therefore, similar competencies must be integrated to be collected, organized, and managed as new competencies.
This study analyzed and presented the job competencies of navigators in MASS in a situation where the duties and required competencies of ship’s officers are expected to change significantly as the operation and management system of ships, which used to be conducted by ship’s officers and operation supervisors, is changed to an autonomous navigation system. is considered to be of great significance to the study. As the job competency of ship’s officers is clearly defined, manpower training and human resource management of ship’s officers can be properly implemented, so this study on the job competency of ship’s officers in MASS is judged to be a very timely study in response to the spread of the introduction of MASS.
In particular, this study proposes job competencies based on the consensus of experts by conducting a Delphi survey on the training and management of ship’s officers and a group of experts related to MASS while identifying the job competencies of navigators that are expected to be commercialized in the future. By doing so, it can be said that objective and practical research results have been drawn.
The research results presented by expert decision-making on the job competency required for MASS and land remote managers in this study will be used as basic data for nurture of MASS and manpower management.
Keywords: MASS(Maritime Autonomous Surface Ship), Ship’s officer job competency, Existing competency diagnosis, New competency development, Remote manager, Delphi investigation.| 디지털 기술 융합을 기본으로 하는 제4차 산업혁명의 물결과 자율운항선의 등장으로 승선 해기사와 육상 원격관리사들의 직무 수행에도 변화가 있을 것으로 예측된다. 해기사의 직무와 요구역량이 변화하게 되면 이를 기반으로 하는 해기사 인력 수급과 양성 그리고 인적자원관리 등의 전반적인 해기인력 관리에 변화를 초래하게 된다. 따라서 자율운항선이 도입되고 이에 적합한 해기인력을 양성하고 적절한 인력관리를 하기 위해서는 해기사의 직무가 어떻게 변화할 것인지를 먼저 정확히 예측하여 정의해 둘 필요가 있다.
본 연구는 이러한 연구 필요성에 따라 자율운항선의 승선 해기사와 육상 원격관리사의 직무변화와 직무 수행에 요구되는 역량을 규명해 보고자 하였다. 이를 위해 먼저 해기사의 직무와 자율운항선에 관한 선행 연구를 검토하여 자율운항선 해기사의 직무역량이 어떻게 변화하는지를 고찰하였다. 그리고 선원 인력관리와 자율운항선 개발 분야 전문가들의 의견조사와 피드백을 반복하여 일치된 의견을 도출하는 델파이 조사를 통해 기존 해기사의 직무역량을 분석하여 자율운항선에 적용될 직무역량을 추출하고, 자율운항선의 운항 및 관리에 필요한 신규 역량을 도출하여 자율운항선 해기사와 원격운항자의 직무역량을 제시하였다.
델파이 설문에 근거한 연구의 결과를 세부적으로 살펴보면, 항해파트는 기존 승선 해기사 직무역량 163개 항목에서 승선 해기사와 육상 원격관리사 공통으로 중요도 上으로 응답한 22개 항목, 승선 해기사 46항목 및 육상 원격관리사 4항목 직무역량은 자율운항선 시대에 중요성이 증대되는 역량으로 파악되었으며, 기관파트는 기존 승선 해기사 직무역량 164개 항목에서 승선 해기사와 육상 원격관리사 공통으로 중요도 上으로 응답한 41개 항목, 승선 해기사 19항목 및 육상 원격관리사 15항목 직무역량은 자율운항선 시대에 중요성이 증대되는 역량이므로 중점적으로 확보 및 개발하여야 할 것이다.
델파이 설문에서 중요도 中과 下로 파악된 직무역량들도 향후 불필요한 직무라기보다 상대적으로 중요도가 저하되는 역량이므로 유사 역량의 통합을 통해 새로운 역량으로 취합, 정리 및 관리하여야 할 것이다.
본 연구는 선원과 운항 감독에 의해 수행되던 선박의 운항 및 관리시스템이 자율운항체계로 변화됨에 따라 해기사의 직무와 요구역량이 크게 달라질 것으로 예상 상황에서 자율운항선 해기사의 직무역량을 분석하여 제시하였다는 점에 연구의 의의가 크다고 생각된다. 해기사의 직무역량이 명확히 정의됨으로써, 해기사의 인력양성과 인적자원관리가 제대로 이루어질 수 있어서, 자율운항선의 도입 확산에 대응하여 자율운항선 해기사 직무역량에 관한 본 연구는 매우 시의적절한 연구로 판단된다.
특히 본 연구는 향후 상용화가 이루어질 것으로 예상되는 자율운항선 해기사 직무역량을 규명하면서 해기 인력양성 및 관리과 자율운항선 관련 전문가 집단을 대상으로 델파이 조사를 하여 전문가들의 일치된 의견에 기반하여 직무역량을 제시함으로써 객관적이며 실무 적용 가능성이 큰 연구 결과를 도출하였다고 할 수 있다.
본 연구의 자율운항선 승선 해기사와 육상 원격관리사에게 요구되는 직무역량의 전문가 의사결정에 의해 제시된 연구 결과는 자율운항선 해기사 양성과 인력관리의 기본 자료로 활용될 것이다.
키워드 : 자율운항선박, 해기사 직무역량, 기존 역량 진단, 신규 역량 개발, 원격관리사, 델파이 조사.국문 초록
Abstract
제 1 장 서론
제 1 절 연구의 배경 및 목적 ................................................................. 1
제 2 절 연구 방법 및 구성 .................................................................... 4
제 2 장 자율운항선 개요와 추진 현황
제 1 절 자율운항선 개요 ...................................................................... 7
1.1 자율운항선의 정의 ..................................................................... 7
1.2 자율운항선의 발전과정 ............................................................... 9
1.3 자율운항선 운항 ....................................................................... 15
제 2 절 자율운항선 추진 현황 .............................................................. 21
2.1 세계 자율운항선 추진 현황 ......................................................... 21
2.2 우리나라 자율운항선 ................................................................. 28
제 3 장 자율운항선 해기사 직무변화와 요구역량
제 1 절 해기사 직무 현황 .................................................................... 36
1.1 해기사 현황 .............................................................................. 36
1.2 직급별 해기사 직무 현황 ............................................................. 45
제 2 절 자율운항선 해기사 직무역량 ...................................................... 50
2.1 해기사의 직무체계와 역할 ........................................................... 53
2.2 해기사의 직무 요구역량 ............................................................... 61
2.3 자율운항 해기사의 직무변화 ......................................................... 80
2.4 자율운항 해기사 직무역량 ............................................................ 88
제 3 절 자율운항선 해기사 직무역량에 관한 선행 연구 .............................. 97
3.1 자율운항선 해기사 직무에 관한 선행 연구 ....................................... 97
3.2 자율운항선 도입에 따른 선원의 증감에 관한 선행 연구 ...................... 99
3.3 자율운항선 승선 해기사와 육상 원격관리사 구성 ............................ 102
제 4 장 자율운항선 해기사 직무역량 분석
제 1 절 자율운항선 해기사 직무역량 분석 방법 ........................................ 105
1.1 델파이 조사의 의의 ..................................................................... 105
1.2 자율운항선 해기사 직무역량 델파이 조사 개요 ................................. 106
제 2 절 자율운항선 해기사 직무역량 델파이 조사 ...................................... 109
2.1 기존 역량에 관한 델파이 조사 분석 ................................................. 109
2.2 신규 역량에 관한 델파이 조사 분석 ................................................. 144
제 3 절 자율운항선 해기사 직무역량 분석 결과 ......................................... 146
3.1 자율운항선 해기사 직무변화 ........................................................... 146
3.2 자율운항선 해기사 역량 변화 .......................................................... 159
제 5 장 결론
제 1 절 연구 결과의 요약 ......................................................................... 165
제 2 절 연구의 한계 및 향후 연구 방향 ....................................................... 168
참고 문헌
□ 국내 문헌 ........................................................................................... 171
□ 외국 문헌 ........................................................................................... 176
부록 : 자율운항선 해기사 직무역량 델파이 조사 결과Docto