기관 시뮬레이터 개발 연구

Abstract

There is no better way to get experience on engine system of vessel than actually operating and managing the engine system on-board. However it requires a lot of time and cost to acquire a variety of experiences and to arrive at the competent level of managing the emergency situations.

Also, accidents by beginner's wrong judgment often occurs in doing the complicated and danger works situation. So IMO introduced the international convention of STCW-95 that advised the simulator training about the ship handling, engine maneuvering, radio communication, loading and unloading of freight.

At the moment, the simulators are being used as the tools for trainee to give various experiences and to enable appropriate judgment in case of emergency through systematic education and training under environment similar to the actual system. However most of the engine simulators system currently being used in Korea were imported from foreign countries and thus have the limitation that those cannot easily update themselves to meet the revisions of international agreement, the developments of engine systems of vessel and computer techniques at the times of necessity.

Also during the training by simulator, the trainee is expected to execute the certain specific scenarios with the guidance from instructor. But this method has the demerit that the trainee cannot properly follows all of the processes of the scenario by himself after the training was finished.

This thesis proposes the mathematical modeling method necessary for the development of machinery space simulator and procedures that will enable trainee to execute all of the processes of scenario about the machinery operation on his own. The mathematical model is composed of modules that represent the equipments, functions, characteristics and etc.

For next one, this study suggests training exercises to enhance the understanding of management of engine system and to evaluate the degree of understanding of simulation training. Through the training exercises, the understanding of relationships between the equipments, the systems, and the parameters of essential equipments was increased and the foundation for efficient operation was established.

In addition to the simulation training led by instructor, since trainee can now repeatedly executes sequential processes of engine operation easily on his own, he can widen the extent of understanding not only of each equipments but also of whole sequential operation.

After the simulation training, it is possible for the trainee to achieve the practical level through solving the problems provided by the training exercises. Based on the data accumulated during the training exercise, instructor can easily determine whether the trainee accomplishes the competent level or not and have opportunities to provide necessary information to trainee.

In the future, I would like to continue the research about graphic user interface of machinery space simulator and the education and training method for many trainees by one instructor using server/client system via network.

선박기관에 대한 경험을 얻는 방법으로는 실제 승선해서 기관을 운전 관리해 보는 것보다 더 좋은 방법은 없다. 그러나 선박에서 업무 수행을 통해 다양한 경험과 비상시에 대비할 수 있을 정도의 수준에 도달하려면 상당한 시일과 많은 비용이 요구된다. 또한 초보자가 복잡하고 위험한 업무를 해나가다 보면 판단 미숙에 따른 사고로 연결되는 경우가 종종 발생하기 때문에, 현장과 유사한 환경하에서 체계적인 교육과 훈련을 통해 다양한 경험과 비상시 적절한 판단을 가능케 하도록 STCW-95 권고안[1],[2]을 따르는 선박조종, 기관, 통신, 화물적양하[3] 등의 시뮬레이터가 개발되어 교육 훈련 도구로써 활용되고 있다.

그러나 현재 국내에서 운용되고 있는 기관 시뮬레이터는 대부분 외국으로부터 도입된 것으로서 국제협약의 개정, 선박기관과 컴퓨터 기술발전 등에 따른 변경사항을 필요한 시기에 능동적으로 수용할 수 없는 한계를 지니고 있다. 또한 시뮬레이터 교육시에는 특정 시나리오를 가정하여 훈련생이 이를 수행하는 방식을 이용하는데[4]-[6], 이러한 방식은 교육이 끝난 후 훈련생 혼자서 시나리오 과정을 연습할 때, 초보자의 경우 교육자로부터 안내를 받지 못하기 때문에, 시나리오 전체 과정을 제대로 수행해내지 못하는 단점이 있다.

본 논문에서는 기관 시뮬레이터를 개발하기 위한 기초 연구를 수행함과 동시에 전술한 단점을 극복하기 위하여, 실제 선박 기관실의 각종 기기를 기능과 특성에 따라 모듈화하고, 어떻게 각 모듈의 수학적 모델링을 수행할 것인 지를 제안한다.

또한 교육자에 의해 주도되는 시뮬레이션 교육 이외에 모듈화 된 프로시저를 이용하여 훈련생 스스로도 특정의 순차적 운전과정을 쉽게 반복적으로 수행할 수 있게 함으로써, 프로시저가 제공하는 구체적 작동원리, 운전조작 설명을 통해 해당 기기에 대한 이해뿐만 아니라 순차적 운전과정 전체에 대한 이해의 폭을 넓힐 수 있게 한다.

그리고 연습과제를 통해 중요 기기 & 기기간, 계통 & 계통간, 특정 파라미터 & 파라미터간의 관계 등에 대한 이해를 증진시켜 줌으로써 기관을 효율적으로 운전할 수 있는 토대가 마련된다.

덧붙여 연습과제에서 제공하는 문제를 풀어 나감으로써, 시뮬레이션 교육을 통해 훈련생이 실제 어느 정도의 수준에 도달하였는지를 파악하며 교육자는 각 훈련생의 부족한 부분을 쉽게 파악하여 훈련생에게 필요한 정보를 제공할 수 있는 기회를 갖게 된다. 또한 연습 문제의 채점과 관련된 많은 부분이 자동화됨으로써 채점자의 부담이 크게 줄어든다.

향후 기관 시뮬레이터의 그래픽 사용자 인터페이스 구성과 네트워크에 의한 서버/클라이언트 구조를 이용한 1인 교육자와 다수 훈련생의 교육방법에 관한 내용을 연구해 나갈 예정이다.