타원형 선박안전영역과 충돌위험지수를 이용한 속도-장애물 기법 기반 충돌회피

자율운항선박(MASS, Maritime Autonomous Surface Ship)의 항해에서 가장 중요한 과제 중 하나는 타 선박(Target-Ship, TS)과의 충돌을 효과적으로 방지하는 능력이다. 이는 자율운항선박이 안전하고 효율적인 항해를 수행하기 위해 반드시 갖추어야 할 핵심 역량으로, 충돌 방지 능력의 우수성은 MASS의 전반적인 성능에 직결된다. 그러나 지금까지의 연구에서는 충돌 방지를 위해 국제해상충돌예방규칙(COLREGs)이 요구하는 모든 중요한 요소를 충분히 고려하지 못하는 한계가 있었다. 이러한 한계를 극복하기 위해, 본 논문에서는 COLREGs의 주요 규정을 준수하며 충돌을 회피할 수 있는 지역 경로 계획알고리즘을 제안하였다. 본 논문에서 제안한 알고리즘은 퍼지 추론 시스템(Fuzzy Inference System based on Near-Collision, FIS-NC), 선박 도메인(Ship Domain, SD), 그리고 속도 장애물(Velocity Obstacle, VO)을 기반으로 개발되었다. FIS-NC는 충돌 위험 지수(CRI, Collision Risk Index)를 추론하여 MASS가 충돌 회피를 위해 적절한 시점을 판단할 수 있도록 돕는다. 또한, VO를 확장하여 선박 도메인(SD)을 반영함으로써 자율운항선박과 목표선박 간 최소 안전 거리를 확보할 수 있도록 설계되었다. 이러한 접근 방식을 통해 MASS는 보다 안정적이고 신뢰할 수 있는 충돌 회피 성능을 제공하며, TS와의 교차 및 통과 상황에서도 안전성을 보장한다. 특히, 본 논문에서 제안한 알고리즘은 기존 연구에서 간과되었던 COLREGs 규칙 기반 충돌 회피를 위한 모든 필수 요소를 충실히 준수하고 있다. 뿐만 아니라, 기존의 충돌 회피 알고리즘과 비교했을 때 더욱 안전하고 효율적인 항해 성능을 입증하였다. 이러한 연구 결과는 MASS의 충돌 방지 능력을 한층 더 향상시키는 가능성을 보여주며, 자율운항선박이 미래해상 교통 시스템에서 안전하고 신뢰할 수 있는 핵심적인 역할을 수행하는 데 기여할 것으로 기대된다.