대한조선학회

	August, 2021
[관련분야 S/W소개] ISS (Integrated Smart ship Solution) 소개

<글 : 현대글로벌서비스 디지털제어부문 솔루션연구팀 이승배 책임연구원> ISS(Integrated Smart ship Solution)는 스마트 선박을 위한 지능형 토탈 솔루션 제품입니다. ISS는 ICT 플랫폼을 통해 선내에 탑재된 기기와 시스템의 다양한 데이터를 수집합니다. 수집된 데이터는 분석되고 저장되며 육상으로 전송하게 됩니다. 이를 통해 사용자에게 선박 에너지의 효율적인 운영 및 관리를 지원할 수 있습니다. ISS는 선내 장비와 센서 및 품질 관리의 전체 통합이 가능합니다. 또한 선박 설계, 모형 시험(Model test), 공장 시험(Shop test), 해상 시험(Sea trial)을 아우르는 선박의 모든 주기를 관리할 수 있고, 선박에 대한 도메인 지식과 이해를 바탕으로 구현된 분석 알고리즘을 통해 선박의 운항 성능을 분석할 수 있습니다. 최적항로 탐색 기능 (Voyage optimization) 최적항로 탐색 기능(Voyage optimization)은 선박 데이터와 최신의 기상 예보 데이터를 활용하여 주어진 시간 안에 최소의 연료 소모량으로 도착할 수 있는 최적의 항로를 제안하는 기능입니다. 사용자는 계획 항로에 대한 최적 RPM 정보를 제안 받거나, 출발/도착 항구와 정해진 RTA(Required Time Arrival)을 입력하여 최적의 항로 및 RPM 가이드에 따라 운항할 수 있습니다. 기상 정보에 따른 선속/마력 추정 기술은 기 운항되었던 데이터를 활용한 기계학습 분석 기법을 통해 추정하거나, 선속 시운전 표준인 ISO 15016 분석을 통해 추정할 수 있습니다. 최적트림 기능 (Trim optimization) 최적트림 기능(Trim optimization)은 선박 설계 데이터를 활용하여 운항 중인 선박의 화물 적재 상태(Loading condition)를 고려한 최적의 트림을 추천해주는 기능입니다. 선박의 화물 적재 상태를 제어하고 관리하는 로딩 컴퓨터(Loading computer)와 연계하여 현재 운항의 트림을 실시간으로 보여주고, 기관 출력을 최소화 할 수 있는 최적의 트림을 확인할 수 있습니다. 속도성능 분석 기능 (Speed performance analysis) 속도성능 분석 기능(Speed performance analysis)은 선박 항해 중 연료 공급부터 선박의 속도로 반영되기까지의 운항 성능을 나타낼 수 있는 주요 요소들의 관계를 도시화하는 기능입니다. 여기서 정의된 요소는 총 네 가지로 선박의 사용 연료량 (fuel mass flow), 엔진에서 연료를 이용하여 바깥으로 내보낸 출력 (power), 엔진에 직결된 선박의 프로펠러 회전 수 (RPM), 그리고 프로펠러가 회전하여 바깥으로 나타나는 선박의 속도 (speed)입니다. 본 시스템에서는 이 변수들의 관계를 총 다섯 가지로 정의하여 보여줍니다. 정의된 관계는 연료 사용량과 엔진 마력간의 관계, 엔진 마력과 프로펠러 회전수의 관계, 프로펠러 회전수와 선박 속도의 관계, 엔진 마력과 선박 속도의 관계, 그리고 연료 사용량과 선박 속도의 관계를 나타냅니다. 날씨 영향 분석 기능 (Weather effect diagram) 날씨 영향 분석 기능(Weather effect diagram)은 선박의 운항 중 엔진 소요 마력에 기여한 여러 변수(추진, 외부환경)들의 영향도를 수치화하여 표현하는 기능입니다. 선박의 항해 중 엔진 마력이 쓰인 변수들을 정의하여 각 변수들의 항해 중 영향력이 얼마인지 현시하게 됩니다. 본 시스템에서 정의된 영향 변수는 정수(Calm water), 파도, 바람, 해수 온도, 조류, 조타, Drifting, Fouling, 선박의 트림과 Squat 입니다. 각 변수들의 영향력은 ISO 15016을 기반으로 분석합니다. 선체 오염도 분석 기능 (Hull fouling analysis) 선체 오염도 분석 기능(Hull fouling analysis)은 선박의 운항에 따른 선체 오염도의 영향력을 분석하여 시간에 따른 추세를 보여주며, 선체 청소(Hull cleaning) 혹은 추진기 청소(Propeller cleaning)의 이력을 관리 할 수 있습니다. 선체 오염도에 의한 기관 출력 증가와 선속 감소의 결과가 각각 %단위로 표시되며, 이를 통해 사용자는 본선의 선체 오염도 진행이 얼마나 경과되었는지 판단할 수 있습니다. 분석 기법에는 선체 및 추진기 상태 분석의 표준인 ISO 19030 기반의 분석과 기계학습 기반의 분석이 있습니다. 기기류 관리 기능 (Machinery management) 기기류 관리 기능(Machinery management)은 선박의 주요 장비인 추진 엔진(Main engine), 발전기 엔진(Generator engine), 보일러(Boiler)에 대한 모니터링, 진단 및 분석 기능을 제공합니다. 모니터링 기능은 데이터를 획득 후 로깅하여 주요 데이터의 변화를 표시하는 기능을 제공합니다. 진단 기능은 선박의 건조 전 수행한 공장 시험(Shop test) 결과, 건조 후 해상 시험(Sea trial)에서 측정된 결과, 이전 항해와 현재 운항 상태에 대해 수행한 분석 결과를 서로 비교하여 보여줍니다. 또한 분석 기능은 항차의 결과를 분석하는 기능입니다. 항해 기간 동안 수집된 데이터에서 정규 분석에 영향을 미칠 수 있는 저 출력 구간(low load period), 연료 소모량이 낮은 구간(low FOC period), 출력-FOC 곡선의 경향에서 벗어나는 구간의 데이터를 제외하는 필터링을 적용 후 정제된 데이터를 통해 기계학습 기법에 기반한 회기 분석(Regression analysis)을 수행합니다.

<글 : 현대글로벌서비스 디지털제어부문 솔루션연구팀 이승배 책임연구원>

ISS(Integrated Smart ship Solution)는 스마트 선박을 위한 지능형 토탈 솔루션 제품입니다. ISS는 ICT 플랫폼을 통해 선내에 탑재된 기기와 시스템의 다양한 데이터를 수집합니다. 수집된 데이터는 분석되고 저장되며 육상으로 전송하게 됩니다. 이를 통해 사용자에게 선박 에너지의 효율적인 운영 및 관리를 지원할 수 있습니다.

ISS는 선내 장비와 센서 및 품질 관리의 전체 통합이 가능합니다. 또한 선박 설계, 모형 시험(Model test), 공장 시험(Shop test), 해상 시험(Sea trial)을 아우르는 선박의 모든 주기를 관리할 수 있고, 선박에 대한 도메인 지식과 이해를 바탕으로 구현된 분석 알고리즘을 통해 선박의 운항 성능을 분석할 수 있습니다.

최적항로 탐색 기능 (Voyage optimization)

최적항로 탐색 기능(Voyage optimization)은 선박 데이터와 최신의 기상 예보 데이터를 활용하여 주어진 시간 안에 최소의 연료 소모량으로 도착할 수 있는 최적의 항로를 제안하는 기능입니다. 사용자는 계획 항로에 대한 최적 RPM 정보를 제안 받거나, 출발/도착 항구와 정해진 RTA(Required Time Arrival)을 입력하여 최적의 항로 및 RPM 가이드에 따라 운항할 수 있습니다. 기상 정보에 따른 선속/마력 추정 기술은 기 운항되었던 데이터를 활용한 기계학습 분석 기법을 통해 추정하거나, 선속 시운전 표준인 ISO 15016 분석을 통해 추정할 수 있습니다.

최적트림 기능 (Trim optimization)

최적트림 기능(Trim optimization)은 선박 설계 데이터를 활용하여 운항 중인 선박의 화물 적재 상태(Loading condition)를 고려한 최적의 트림을 추천해주는 기능입니다. 선박의 화물 적재 상태를 제어하고 관리하는 로딩 컴퓨터(Loading computer)와 연계하여 현재 운항의 트림을 실시간으로 보여주고, 기관 출력을 최소화 할 수 있는 최적의 트림을 확인할 수 있습니다.

속도성능 분석 기능 (Speed performance analysis)

속도성능 분석 기능(Speed performance analysis)은 선박 항해 중 연료 공급부터 선박의 속도로 반영되기까지의 운항 성능을 나타낼 수 있는 주요 요소들의 관계를 도시화하는 기능입니다. 여기서 정의된 요소는 총 네 가지로 선박의 사용 연료량 (fuel mass flow), 엔진에서 연료를 이용하여 바깥으로 내보낸 출력 (power), 엔진에 직결된 선박의 프로펠러 회전 수 (RPM), 그리고 프로펠러가 회전하여 바깥으로 나타나는 선박의 속도 (speed)입니다. 본 시스템에서는 이 변수들의 관계를 총 다섯 가지로 정의하여 보여줍니다. 정의된 관계는 연료 사용량과 엔진 마력간의 관계, 엔진 마력과 프로펠러 회전수의 관계, 프로펠러 회전수와 선박 속도의 관계, 엔진 마력과 선박 속도의 관계, 그리고 연료 사용량과 선박 속도의 관계를 나타냅니다.

날씨 영향 분석 기능 (Weather effect diagram)

날씨 영향 분석 기능(Weather effect diagram)은 선박의 운항 중 엔진 소요 마력에 기여한 여러 변수(추진, 외부환경)들의 영향도를 수치화하여 표현하는 기능입니다. 선박의 항해 중 엔진 마력이 쓰인 변수들을 정의하여 각 변수들의 항해 중 영향력이 얼마인지 현시하게 됩니다. 본 시스템에서 정의된 영향 변수는 정수(Calm water), 파도, 바람, 해수 온도, 조류, 조타, Drifting, Fouling, 선박의 트림과 Squat 입니다. 각 변수들의 영향력은 ISO 15016을 기반으로 분석합니다.

선체 오염도 분석 기능 (Hull fouling analysis)

선체 오염도 분석 기능(Hull fouling analysis)은 선박의 운항에 따른 선체 오염도의 영향력을 분석하여 시간에 따른 추세를 보여주며, 선체 청소(Hull cleaning) 혹은 추진기 청소(Propeller cleaning)의 이력을 관리 할 수 있습니다. 선체 오염도에 의한 기관 출력 증가와 선속 감소의 결과가 각각 %단위로 표시되며, 이를 통해 사용자는 본선의 선체 오염도 진행이 얼마나 경과되었는지 판단할 수 있습니다. 분석 기법에는 선체 및 추진기 상태 분석의 표준인 ISO 19030 기반의 분석과 기계학습 기반의 분석이 있습니다.

기기류 관리 기능 (Machinery management)

기기류 관리 기능(Machinery management)은 선박의 주요 장비인 추진 엔진(Main engine), 발전기 엔진(Generator engine), 보일러(Boiler)에 대한 모니터링, 진단 및 분석 기능을 제공합니다.

모니터링 기능은 데이터를 획득 후 로깅하여 주요 데이터의 변화를 표시하는 기능을 제공합니다. 진단 기능은 선박의 건조 전 수행한 공장 시험(Shop test) 결과, 건조 후 해상 시험(Sea trial)에서 측정된 결과, 이전 항해와 현재 운항 상태에 대해 수행한 분석 결과를 서로 비교하여 보여줍니다. 또한 분석 기능은 항차의 결과를 분석하는 기능입니다. 항해 기간 동안 수집된 데이터에서 정규 분석에 영향을 미칠 수 있는 저 출력 구간(low load period), 연료 소모량이 낮은 구간(low FOC period), 출력-FOC 곡선의 경향에서 벗어나는 구간의 데이터를 제외하는 필터링을 적용 후 정제된 데이터를 통해 기계학습 기법에 기반한 회기 분석(Regression analysis)을 수행합니다.

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