A Study on the Influence of the Use of Smartphone to Marine Traffic Safety

정보통신기술은 20세기 들어 전신과 전화로부터 시작되었고, 1980년 전후로 개인용 컴퓨터의 발명과 인터넷의 등장으로 정보산업혁명이 일어났으며, 1990년에는 이동통신(휴대전화)의 발명으로 통신 이용에 있어 장소의 제한을 벗어나게 되었다. 1990년부터 급격히 발전한 정보통신기술은 전화, 케이블TV, 방송망, 무선통신망, 팩시밀리, 텔레타이프라이터, 이동통신 등 다양한 분야에서 이용되고 있다. 특히, 휴대전화 기능에 인터넷 등의 데이터 통신 기능을 통합시킨 스마트폰은 접근의 용이성, 상호 작용성, 즉시성이라는 장점으로 개인에게 최적화된 콘텐츠와 서비스를 제공해 주었고, 한 때 정보통신기술의 정점이었던 기기, 컴퓨터를 넘어 정보통신기술의 현재 진행 중인 발전주류라고 할 수 있다. 국내의 스마트폰 가입자 수는 2010년 이후부터 현재까지 꾸준하게 증가하고 있으며, 미국의 시장조사업체 스트래티지애널리틱스(SA)는 2016년 전 세계 스마트폰 이용자가 39억명을 초과할 것으로 보고하였다. 스마트폰은 수많은 장점으로 인해 사용이 대중화되었지만, 그와 함께 다양한 유형의 부작용이 발생하였다. 그 중에서도 특히 운전 중에 스마트폰을 사용하는 것은 인명과 직접적으로 연관되어, 대부분의 사람들이 위험을 인식하고 있지만, 특별한 제한이 없기 때문에 스마트폰을 무분별하게 사용하고 있다. 운전 중 전화뿐만 아니라 앱과 소셜네트워크서비스(SNS) 기능을 사용함에 따라, 운전에 관한 정보와 함께 추가적으로 처리해야할 정보들이 전보다 더 늘어나게 되었다. 이는 운전자의 작업 부하량을 증가시킬 뿐만 아니라, 운전자의 주의를 분산시킴과 동시에 운전 수행 능력의 저하를 초래하였고, 그를 입증하는 여러 연구와 논문이 발표되었다. 또한 현재까지 휴대전화 사용으로 적지 않은 사고도 발생하였다. 한편 전통적으로 고립의 성격이 강했던 선박에서는, 2000년도 중반까지 위성통신을 이용한 회사와의 메일링 서비스와, INMARSAT-C 전화를 이용한 제한적인 범위에서의 정보통신기술의 사용만이 이루어졌고, 개인 소유의 이동통신 휴대전화는 오직 육지와 근접한 상황에서만 사용할 수 있었다. 그러나 2010년 전후로 발전된 정보통신기술이 본격적으로 보급되기 시작하면서, 전 세계 어느 해역에서든 인터넷이 가능한 선박이 나타나기 시작했다. 최근에는 E-navigation을 통해 전 연안 해역에서 항해 보고, 해상관제를 인터넷 기반으로 시행하려는 추세이다. 도로교통에서는 스마트폰의 편리성과 함께 그 부작용에 관한 연구도 활발히 진행되고 있고, 사고현황을 바탕으로 법적 규제도 강화해 가고 있는 추세다. 그러나 해상교통에서는 제한적인 수역에서 가능한 것이기는 하지만, 스마트폰의 편리성을 향유하고 있을 뿐 그 부작용에 대해서는 심각하게 생각하고 있지 않다. 이 연구에서 시행한 항해사 대상 설문 조사 결과 이미 스마트폰 사용의 위험성은 충분히 인식하고 있으며, 실제적으로 위험하다고 느낀 상황도 존재하였다. 또한 실제 스마트폰이 원인이 된 해양사고도 발생하였다. 이 연구의 목적은 현재 승선중인 항해사들의 스마트폰에 대한 사용 실태과 인식을 조사하여 승선 중 인터넷 사용 환경과, 스마트폰의 사용에 대한 주관적인 생각을 파악하고자 한다. 또한 설문조사의 주관적 결과뿐 아니라 시뮬레이션을 이용하여 선박 항해 중 스마트폰의 이용이 얼마나 위험한가를 주관적으로 분석하여, 스마트폰이 선박 안전에 미치는 위험도를 나타내고자 한다. 제2장에서는 기존 도로교통에서의 스마트폰에 대한 사용현황, 사고현황, 연구결과, 규제를 통해 스마트폰의 위험성에 대하여 고찰하였다. 선박에서 스마트폰 사용이 항해에 미치는 영향에 관한 선행연구가 없고, 해상사고의 발생은 그 피해와 중요도가 도로교통사고와 비교하기 어려울 정도로 크다. 그렇기에 도로교통에 관한 선행 연구를 바탕으로 스마트폰 사용에 대한 주관적, 객관적 위험성을 확인하였고, 각 나라 별 범칙금과 벌점 등과 같은 규제 내용을 기술하였다. 제3장에서는 항해사와 학생을 대상으로 스마트폰의 사용현황과 사용인식에 대한 설문을 시행·분석하였다. 응답자 중 약 40% 이상이 항해 중 선박에서 인터넷을 사용 할 수 있는 환경이 갖추어져 있다고 하였고, 그 중 15%는 실제 사용한 경험이 있었다. 그러나 약 50% 전후의 과반수는 스마트폰 사용에 대해 부정적인 인식을 가지고 있었으며, 사용 전 보다 약 2배 정도 위험하다고 응답하였다. 두 집단의 비교 결과, 항해사가 학생보다 더 부정적인 인식을 가지고 있었으며, 항해사 집단 내에서도 연령, 직급이 높을수록 스마트폰 사용에 대해 부정적이었다. 제4장에서는 객관적인 값을 도출하기 위하여, 선박조종 시뮬레이션을 이용해 위험상황 인지 시간과 항로 경계선과의 근접도 및 운항자의 주관적 평가로 항해 중 스마트폰 사용이 항해안전에 미치는 영향을 분석하였다. 분석 결과, 위험 선박 초인 시까지의 소요시간은 스마트폰 미사용 시 평균 53초로 측정되었고, 스마트폰 사용 시 평균 1분42초로 측정되어 약 50초 늦게 위험선박을 초인하였으며, 약 2배의 시간 차이를 보였다. 선박 운항자의 위험에 대한 생각을 평가하는 운항자의 주관적 평가는 스마트폰 미사용 시 0.56, 사용 시 1.81로 분석되어, 스마트폰 사용 시가 약 3배 이상 위험하다고 분석되었다. 항로 외측 경계선과의 근접도 평가는 스마트폰 미사용 시 0.02845, 사용 시 0.05905로 분석되어, 약 2배의 위험도 차이가 발생하였다. 그리고 스마트폰의 사용으로 상대선을 260m 근접한 후에 초인 하였으며, 어선을 통과한 거리는 스마트폰 사용 시가 36m 더 가깝게 통과하였다. 이상에서 살펴본 바와 같이 위험상황에 대한 인지시간, 운항자의 주관적 평가, 항로 외측 경계선과의 근접도 평가, 위험 선박 초인 시 거리 및 어선 통과 거리를 종합해보면 위험도는 최소 2배에서 3배까지 증가한 것으로 분석되었다.A smartphone that incorporates data communication function, such as the Internet, provides contents and services to the individual optimized for the benefit of ease of access, interactivity, and immediacy. The number of smartphone subscribers in Korea, according to Ministry of Science ICT and Future Planning, was at 22.58 million people in December 2011, 32.73 million people in December 2012, 37.52 million people in December 2013, and 40.7 million people in December 2015. Smartphone subscription has steadily increased from 2010 onwards to the current usage. The American market research company, SA, reported that the world's smartphone users in 2016 will exceed 3.9 billion people. Even though smartphones are popular because of numerous benefits, it comes with the negative effect of various types. The most noted negative effect is using the cell phone while driving a car, an action that is associated with life endangerment. Although most people are aware of the risk, still people use mobile phone indiscriminately because there is no particular restriction on mobile phone usage when driving. Several published studies and papers prove that increased phone calls, Apps and SNS functions, increases the number of information thereby increasing the workload on the driver resulting in lowering of the operation and distracting the driver's ability to drive effectively. In addition, according to the National Police Agency’s data, accident cases resulting from the use of mobile phone were estimated at 167 cases in 2010, 259 cases in 2011, 239 cases in 2012, 222 cases in 2013, and 259 cases in 2014. By mid-2000, mailing services between company and vessels were done using satellite communications and the use of information and communication technologies, in a limited range, using the INMARSAT-C to make calls. At this time, privately owned mobile phones could only be used on land and close to the shore. However, as the dissemination of advanced information and communication technology began in earnest around 2010, Internet-enabled vessels began to appear all over the world and at sea. As of late, Internet-based sailing with the E-Navigation, reporting, and marine traffic control is becoming a trend at the coastal waters. The road traffic study on side effects of the smartphone has been actively in progress, with an aim of strengthening the legal regulations based on the accident status. However, maritime traffic is available in limited waters. Therefore maritime administrations have not seriously thought about serious implications of the use of smartphones onboard vessels apart from the convenience of owning one when onboard a vessel. The purpose of this study was to investigate the usage and awareness of smartphone on officers currently on board and grasp the subjective opinion of using smartphone and Internet environment. At the same time, use simulation to quantitatively analyze how dangerous is the use of smartphones when navigating a ship and objectively represent a risk of ship safety. In Chapter 2, we researched on the danger of smartphone through the current state, present accident conditions, results of study and existing regulation in road traffic. There is no precedence research about the effect to voyage when using a smartphone on the ship. An occurrence of a marine accident is fatal with damages too big to compare to road Traffic accident. We checked the subjective, quantitative danger of using a smartphone based on the precedence research and implementation of regulation through a fine and penalty in four countries. In Chapter 3, survey on officers and students was conducted and the questionnaire analyzed for actual usage of the smartphone. Approximately 40% or more of the respondents were in an environment that they can use the Internet from a ship at sea. 15% of respondents had real experience of using smartphone on ship and about 50% had a negative perception about the use of the smartphone. Questionnaire survey result shows that the risk from smartphone use is about 2 times higher than before use. The results of the two groups were compared which showed that the sailors have more negative perceptions than students. The higher the officers within the age group and rank, the higher the negative perception for smartphone use. In Chapter 4, qualitative assessment of the investigation was analysed in order to derive a quantitative value using Ship handling simulation, recognition time to Situation Awareness, proximity evaluation to fairway and sailor’s subjective evaluation of impact of smartphone use on voyage safety. The result of the analysis shows that lead time to detection of dangerous vessel is 53 seconds when not using the smartphone, 1 minute 42 seconds when using the smartphone, and it took about twice as much time to detect dangerous vessel when using a smartphone based on time to situation awareness on the risk situation. The risk of subjective evaluation of navigator was analyzed to 0.56, when not using the smart phone and 1.81 when using the smartphone. It was observed that the risk increased up to three times or more when using a smartphone compared to when not using the smartphone. Proximity evaluation to fairway, when not using the smartphone was analyzed to 0.02845 and 0.05905 when using smartphone, a difference of about 2 times the risk had occurred. When not using smartphone, fishing vessel passing distance was at 260m compared to using smartphone where passing distance was as closer as 36m. As described above, the recognition time to Situation Awareness, subjective evaluation of the navigator, proximity evaluation to fairway, dangerous distance to vessel and fishing boats passing distance, CPA, to vessel, the degree of risk, were analyzed to have increased up to three times from at least two times.목 차 List of Tables ⅳ List of Figures ⅵ Abstract ⅶ 1. 서 론 1 1.1 연구의 배경 및 목적 1 1.2 연구의 내용 및 방법 3 2. 스마트폰의 사용현황 및 위험성 고찰 4 2.1 스마트폰 사용현황 4 2.2 스마트폰으로 인한 교통 사고현황 7 2.3 운전 중 스마트폰 사용이 안전에 미치는 위험에 대한 연구결과 7 2.4 스마트폰 사용에 대한 규제 9 2.5 해상교통에서의 스마트폰 사용에 대한 시사점 10 3. 선박에서 스마트폰 사용실태와 인식 12 3.1 설문조사 개요 12 3.1.1 설문지의 구성 12 3.1.2 설문조사 대상 14 3.1.3 분석 방법 및 신뢰도 검증 15 3.2 선박에서 스마트폰 사용실태 17 3.3 선박에서 스마트폰 사용에 대한 인식 22 3.4 연령과 직급에 따른 교차분석 26 3.5 항해사와 학생 간의 차이분석 33 3.6 소 결론 36 4. 스마트폰 사용이 선박통항에 미치는 위험도 분석 38 4.1 위험도 분석 항목 38 4.2 위험도 분석 방법 40 4.2.1 선박조종 시뮬레이터 소개 40 4.2.2 실험 수행 42 4.2.3 실험 참가자 43 4.2.4 실험 대상 선박 44 4.2.5 실험 대상 항만 45 4.2.6 실험 시나리오 설정 46 4.2.7 실험 과제 설정 48 4.3 위험도 분석 평가 50 4.3.1 위험도 개별 평가 50 4.3.2 위험도 종합 평가 61 4.4 소 결론 68 5. 결 론 70 6. 참고문헌 73 7. 부 록 75 8. 감사의 글 7

이어도해양과학기지 주변 해역에서의 대기오염물질 배출량 산정 연구

이어도해양과학기지 주변 해역에 대한 선박 자동 식별 장치 (Automatic Identification System; AIS) 및 선박 모니터링 데이터를 사용하여 선박 기인 대기오염물질 배출량 산정하였다. 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 미세먼지(PM10), 초미세먼지(PM2.5)와 같은 오염물질 배출과 이어도해양과학기지 관측 오염물질과의 비교도 수행한다. 2020년의 계절별 특성에 대해서도 소개하고자 한다.2

Sentinel-1 SLC 이중편파를 이용한 선박 탐지 모듈 개선

2

Interpretation of Long-Term Fishing Activity Changes using DNB Night Light Satellites Data

VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite) 센서의 DNB (Day and Night Band)는 야간 조업 선박 탐지에 효과적인 위성 데이터로, EOG (Eearth Observation Group)에서는 위성 데이터를 이용해 VBD (VIIRS Boat Detection) 자료를 제공하고 있다. 본 연구는 불법어업 (IUU) 선박의 감시 및 대응을 위한 한국-태도국 프로젝트의 일환으로 장기간 야간 조업 선박 탐지 결과를 이용해 태평양 도서국들(Pacific Islands)의 어업활동의 변동 특성을 해석하고자 한다. 공간적 변동은 태평양 도서국은 15개국의 EEZ (Exclusive Economic Zone)를 고려해 국가별 어업활동을 선박 척수, 밀집도 기반으로 분석하였다. 시간적 변동은 2016년부터 2024년까지 장기간의 자료 기반으로 일, 월, 계절별 분석과 국가별 및 공간별 특징을 복합적으로 고려해 분석하였다. 본 연구는 태평양 도서국에서 발생하는 불법 어업의 경향 파악에 도움이 될 것으로 판단 된다.2

긴급상황 시 선박 대피항로 선정 지원 기술 시뮬레이션 검증: 비상투묘와 충돌위험도 중심으로

해상에서 긴급상황 발생 시 선박운항자는 짧은 시간에 신속 정확한 의사 결정을 할 필요가 있다. 이를 위해서 해양사고(충돌, 좌초, 화재, 엔진고장, 조타고장) 심각성에 따른 대피항로(해경선, 비상투묘, 표류, 임의좌주, 주변선박) 선정 알고리즘을 설계하였고, 선박운항자를 위한 긴급대피지원안내 시스템을 개발 중에 있다. 본 연구에서는 대피항로 선정 지원 기술 중 비상투묘와 충돌위험도를 중심으로 시스템 적용 모델의 타당성의 평가하고 알고리즘의 신뢰성을 검증하였다. 비상투묘 지원 기술의 검증을 위해 국내외 해양사고 보고서 및 재결서를 분석하고 알고리즘에 적용해 결과를 비교하였다. 충돌위험도를 검증하기 위해 재결서의 선박 충돌 사고 사례를 시뮬레이션으로 재현하였고, 시뮬레이션 기록 데이터를 기반으로 PARK model, IWRAP MK2 프로그램을 이용해 충돌위험도를 평가하였다. 본 연구의 결과를 통해 해양사고 발생 시 선박과 인명 피해를 최소화할 수 있을 것으로 예상된다.2

어선 조업 모니터링을 위한 선박자동식별장치와 야간불빛 위성데이터의 활용

위성의 야간불빛 데이터를 이용하여 어선 탐지 시스템을 개발해서 시범 서비스를 진행하고 있다 선박자동식별장치와 어선 선박자동식별장치(V-Pass) 를 이용해서 탐지 정확도에 대한 평가를 진행하였다 추가적으로 위성에서 얻어진 선박 위치의 시간 변화를 고려하여 이동 벡터를 산출하고 있는데 이에 대한 성능 소개를 하고자 한다.2

Estimation on Optimal Escape Route of Human at Tidal Flat Based on Sedimentary from Aerial Image

In this study, we estimated an optimal escape route of humans at a tidal flat using Dijkstra's algorithm. Dijkstra's algorithm is used for finding the optimal path between nodes by evaluating their weight and distance. Using the spectralangle mapper technique, we classified sea-bottom a sediment type of the tidal flat from an observed aerial image. The sediment type and distance were considered as a factor in determining weights in the algorithm. We calculated the optimalescape route using the algorithm based on an aerial image of the tidal flat and visualized the result. This study is expected to reduce the incident of human casualties in the tidal flat.1

Development of Automatic Generation Module using Satellite Imagery: Application to Qingdao Oil Spill Accident

원격 탐사 위성 자료는 전 지구적 범위의 공간 기반 정보와 일정한 주기의 시계열 자료를 제공함으로써 이를 이용한 다양한 기후·환경 분석이 가능하다. 위성자료는 위성 관측기관의 플랫폼에 따라 파일형식이 다르고 대용량으로 구성되어, 데이터 처리가 중요하다. 또한 최근 ESA(European Space Agency) 등 많은 기관에서 OPEN API(Application Programming Interface) 기반 서비스를 제공하기 때문에 데이터 접근이 용이하다고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 합성개구레이더 위성인 Sentinel-1과 광학위성인 Sentinel-2 위성 자료를 이용해 해양 환경 정보 및 위성 합성 이미지의 자동 생성 모듈을 개발하였다. Sentinel-1 자료를 이용해 Radiometric Correction, Geometric Correction, Speckle Filtering를 수행하고 DB(Decibel scale)로 변환해 각 밴드 및 RGB 합성 이미지를 생산한다. Sentinel-2 자료는 대기보정(Atmospheric Correction)을 수행하고 RGB 합성 이미지와 환경 정보인 NDWI(Normalized Difference Water Index), DVI(Normalized Difference Vegetation Index)를 계산해 가시화한다. 본 연구에서는 2021년 4월 27일 중국 칭다오항 인근 해역에서 발생한 Sympony호 충돌 사고를 중심으로 개발 모듈을 적용하였다. 적용 결과, 모듈은 충돌 사고로 인해 발생한 유출유를 탐지하고 ROI(Region of Interest)의 위성별 밴드 합성 이미지 및 환경 정보를 생성하였다. 자동 모듈로 생산된 이미지 및 메타데이터는 사용자의 목적에 따라 선박 동향 파악 등 해양에서 발생하는 다양한 현상 파악을 위한 기초자료로 사용될 것으로 판단된다.2

Real Ship Experimental Analysis on the Influence of Fuel Oil Consumption Considering Ship Speed and Ocean Environment

Ship fuel consumption is affected by ship speed and ocean environmental factors, which are resistance to ships. There have been not only mainly theoretical studies due to the difficulty of obtaining real ship experiment data, but also insufficient studies on correlation analysis between ship speed and ocean environment factors. In this study, we performed data pre-processing work to interpolate and integrate multi-type and shape data acquired by real ship experiments. Using the integrated data, we analyzed an empirical correlation between FOC and ship speed, ocean environmental factors (wind, current, wave). Navigation experiments for collecting data were performed on five voyages, starting at Busan Port, Ulsan Port, and Ulleungdo Island. FOC data was extracted from the electronic flow meter pre-installed for the research on ship, and ship position (Lon, Lat), speed (SOG) data were acquired from AIS and mobile phone, and ocean environmental data was used grid-type data generated by Korea Operational Oceanographic System (KOOS). As a result of daily correlation analysis, SOG was the greatest influence on FOC. Current velocity had the greatest effect on FOC according to the stronger external force by correlation analysis of average filtering condition. When receiving external force from the ship's heading, Wind speed was derived the highest rate of change in FOC compared to the maximum correlation coefficient of daily analysis. Current velocity was analyzed to have a high effect on FOC at low ship speed (6~7kts), and wind velocity was analyzed to be correlated with FOC at high ship speed (10kts), and wave affected FOC at all ship speed. wind velocity was found to have the greatest influence on the FOC during Maneuvering, and the correlation of wave force was analyzed to be the highest correlation during Cruising. In addition, we found to save the FOC with increasing rate of SOG change to 11% according to a force of 65kg⋅f acting on ship stern. This study has a meaning in the aspect of using the results of the real ship experiment because the results were derived with the limited condition and ship type, it is necessary that supplementation research.22Nkc

AIS 이용 실시간 부산항 선박 대기시간 산출 알고리즘

2