이동건 연구실은 조선해양공학과 생산관리의 융합을 바탕으로 3차원 스캐닝과 포인트 클라우드 기반 디지털 품질관리, 딥러닝을 활용한 스마트야드 생산자동화, 그리고 친환경 소형선박 및 전기추진 플랫폼 설계 기술을 중점적으로 연구하며, 실제 조선소 적용성과 산업 연계성이 높은 실용 연구를 수행하고 있다.
도시화의 급속한 진행과 기후 극한 현상의 증가는 토지이용 및 토지피복 변화(LUCC)가 다차원적인 생태학적 위험을 초래하게 한다. 조림은 탄소 저장을 증가시키는 동시에 지표면 유출 조절을 감소시킬 수 있으므로, 본 연구에서는 Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II(NSGA-II)를 적용하여 탄소 저장, 지표면 유출 조절, 그리고 비용 간의 상충관계를 최적화하고, 파레토 최적 포트폴리오 및 도시 녹지 공간 계획을 위한 공간적으로 명시적인 설계 규칙을 도출한다. 결과: 예산이 고정된 경우, 비용·탄소·유출은 해(solution) 전선의 최적 경계(optimal edge)에서 수렴하며, 경계의 각 점은 하나의 실행 가능한 조림 계획 패턴을 제공한다. 모든 파레토 점은 선택 빈도의 지도(map of frequencies)로 수렴한다. 이를 바탕으로 견고한 투자 우선순위 지역을 식별할 수 있다. 경관 패턴을 고정한 경우, 최종 성과는 전적으로 종 조합과 단위 가격에 의해 결정되며, 이는 경관 구조 하에서 종의 예산에 대한 지름길 매칭 원리(shortcut matching principles)를 도출한다. 그 결과, 정확한 조림 토지 계획은 비용, 탄소 저장, 지표면 유출 조절을 동시에 최적화할 수 있다. 결론: NSGA-II는 비용, 탄소 저장, 지표면 유출 조절 간의 상충관계를 명시적으로 제시하고, 재정 역량과 생태적 우선순위에 맞출 수 있는 포트폴리오를 제공한다. 경관 패턴을 향상시키는 것은 탄소 저장과 지표면 유출 조절 간의 더 나은 균형과 관련이 있다. 경관 구성을 고정하면 성과는 종 구성과 단위 비용이 지배하며, 선택 빈도 지도는 우선순위를 식별하고 투자를 단계적으로(phase) 추진하는 데 활용될 수 있다.
A case study on the introduction of an advanced ship inspection method: Gross tonnage measurement 3D point clouds
Byung-Hwa Song, Bon-Yeong Park, Dong-Kun Lee
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
본 연구는 전통적인 수기 측정 방법의 디지털 대안으로서 3D 포인트 클라우드 기술을 이용한 총톤수(gross tonnage, GT) 측정의 가능성을 검토한다. 길이 24 m를 초과하는 선박은 1969년 톤수측정협약(Tonnage Measurement Convention, TMC) 하에서 표준화된 규정을 따르지만, 24 m 미만 선박은 종종 간이한 공식을 기반으로 하는 등 다양한 국내 규정의 적용을 받는다. 본 연구에서는 레이저 스캐너를 사용하여 두 척의 한국 선박—24 m를 초과하는 관공선과 24 m 미만의 어선—에 대한 3D 포인트 클라우드를 획득하였다. 후처리 후, 폐쇄 체적은 볼록 껍질(convex hull) 알고리즘으로 추정하고 국내 기준에 따라 계산된 GT 값과 비교하였다. 포인트 클라우드 기반 방법은 체적에서 최대 0.30 %, GT에서 0.23 TON의 차이만 보이며 변동이 최소한으로 나타났다. 이러한 결과는 3D 스캐닝이 GT 측정에 대해 신뢰할 수 있고 정확한 대안을 제공하며, 표준화된 디지털 워크플로를 통해 더 넓은 기관 차원의 도입 가능성을 시사한다.
Improving spatiotemporal data fusion method in multiband images by distributing variates
Yihua Jin, Zhijian Yin, Weihong Zhu, Dong-Kun Lee
Scientific Reports
널리 사용 가능한 데이터셋을 활용하여 연속적인 고해상도 위성 영상을 생성하기 위한 여러 시공간 데이터 융합 방법이 개발되어 왔다. 본 연구는 융합 정확도를 향상시키기 위해 설계된 잔차 분포 기반 시공간 데이터 융합 방법(Residual Distribution-based Spatiotemporal Data Fusion Method; RDSFM)을 제시한다. RDSFM은 공간적 및 시간적 변동으로 인해 발생하는 잔차를 다루며, 시간에 따라 수집된 다변량 데이터를 기반으로 IR-MAD 알고리즘을 이용하여 픽셀 하위(subpixel) 분포 가중치를 추정한다. 기존 방법과 비교할 때 RDSFM은 다음과 같은 핵심 장점을 제공한다. (1) 적색 및 NIR과 같은 밴드의 계절적 변화를 정확하게 예측하며, (2) 이질적인 지형과 변화하는 토지피복을 효과적으로 처리하고, (3) 입력으로 단 하나의 고해상도 기준 영상만 필요로 하여 데이터 요구량을 최소화한다. RDSFM의 유효성은 실제 위성 영상으로 검증되었으며, unmixing 기반 데이터 융합(UBDF)과 같은 방법들과 벤치마킹되었다. 실험 결과는 RDSFM이 특히 적색 및 NIR에서 조해상도 밴드의 계절 변화를 성공적으로 포착함을 보여주었고, 이는 식생 분석에 특히 유용함을 의미한다. 또한 RDSFM은 시각적 평가와 정량적 평가 모두를 통해 확인된 바와 같이, 이질적인 지형과 동적 토지피복이 나타나는 지역을 관리하는 데서 우수한 성능을 보인다.
본 과제는 HDPE 소재 선체와 소형 전기추진을 결합한 저속형 친환경 소형선박 설계·건조 기술을 개발하는 연구임. 4m급 낚시레저보트 선형과 전기추진 포드/드라이브 구성 및 설치 기술, 해상 성능평가·시운전 기반 최적화를 목표로 함.
핵심 연구내용은 저속형 설계도서 개발, HDPE 압출용접공법 국산화와 용접시편 시험으로 두께 최소화, 광학계측 기반 용접결함검사 및 작업표준서 구축, 3D 스캐닝·Scan to Print 역설계로 용접 보조 지그 제작 및 품질관리 확립임. 기대효과로 100% 재활용 PE 선체의 친환경 전기보트 실증과 연비 검증을 통한 수요 확대, 공공기관 협업 기반 물량 창출, 친환경 선박 전문업체 위상 및 제품군 다각화가 기대됨.
재생 폴리에틸렌 소재 기반 섬유강화 복합재료를 적용한 소형 전기추진보트 가변플랫폼 기술 개발
본 과제는 재생 HDPE 소재를 활용해 선박 선체 제작을 고도화하고 전기추진선박을 실증하는 연구임.
연구목표는 재생 HDPE 물성강화를 위한 LFT 제조·성형기술 확립, 선체형상 패턴 대응 절곡기술·압출재 적용기술 및 3D 스캐닝 기반 용접·형상품질 평가기술 확립, 전기추진선박 선체플랫폼 개발 및 시제선 건조 실증임. 핵심연구내용은 재생 HDPE 펠렛 기반 LFT와 판재 성형, 판재 평가 및 환경시험, LFT 강화기술 적용, 실증용 2톤급 가변형 선체플랫폼 제작 및 해상시운전 검증임. 기대효과는 100% 재활용 가능한 HDPE 선체로 친환경 선박 인식 개선 및 구조강도·경량화·연비개선을 통한 어민 이익 증대에 기여함.
□ 조선산업 생산공정 혁신을 위한 DNA기반의 스마트야드분야 석?박사 전문인력 양성ㅇ 학위과정 479명, 비학위과정 220명 등 391명의 전문인력 공급ㅇ 취업지원 프로그램 운영을 통한 147명 취업달성ㅇ 특화분야별 산학 프로젝트 125건 운영ㅇ 현장실습 88건 실시ㅇ 교과목 개발 37건, 개선 43건