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서훈 위
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1 대한조선학회논문집 Journal of the Society of Naval Architects of Korea pissn: , Vol. 51, No. 1, pp , February 2014 eissn: , 빙해수조모형빙에관한네트워크형데이터베이스구축 이재환 1, 김인수 1 최봉균 1 이춘주 2 충남대학교선박해양공학과 1 한국해양과학기술원선박해양플랜트연구소 2 A Construction of the Network Type Database Management System for Model Ice Jae-Hwan Lee 1, In-Soo Kim 1 Bong-Kyun Choi 1 Chun-Ju Lee 2 Dept. of Naval Architecture and Ocean Eng. & Chungnam National University 1 KIOST (Korea Institute of Ocean Science & Technology), Maritime & Ocean Engineering Research Department 2 This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License( which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. In the KIOST MOERI model ice basin, a lot of experiments to find the material properties of model ice and model ship tests are being performed. And therefore many data information was produced, yet it was saved as excel data format. In order to manage and use the data more effectively and systematically, a proper database management is required. To make realistic engineering DBMS(database management system), understanding of test process, the usage of data, design of data schema and computer language and system management are required. In this paper, basic design process and usage of DBMS based on network and multiple user concept is introduced. Keywords : Database( 데이터베이스 ), Network database management system( 네트워크형 DBMS), Model ice basin( 빙해수조 ), Model ice test( 모형빙시험 ), Cold room( 극저온실 ) 1. 서론 극지항로개발을위해시작한모형빙특성계측을위한연구가, 현재한국해양과학기술원선박해양플랜트연구소빙해수조와대학에서진행되고있다. 극지항로개발에대한관심이북극과인접해있는국가들에비하여늦은우리나라가빠른속도로경쟁력을확보하기위해서는, 현재이루어지는빙해수조의실험에대해빠른이해와체계적인데이터관리가요구된다. 초기에는산출된데이터는대부분연구인력의수작업을통한엑셀 (excel) 형태의파일로저장되었고, 데이터의변환, 통계및관리또한수작업으로이루어져왔다. 데이터베이스가개발되기전의실험데이터관리방식은실험시에계측지에기록하고, 실험종료후기록된자료를가지고데이터가공및저장작업을하는것으로같은일을반복하는형태이기때문에데이터에대한정확성이떨어지고업무의효율성이저하되었다. 효과적인데이터의활용을위해서는, 각실험데이터에대한개별적연구뿐만아니라생성된모형빙에대한통합적인데이터관리가필요하다. 따라서모형빙실험에 대한통합적인데이터관리시스템구축이본연구의궁극적인목표이고, 이것을 모형빙의물리적특성데이터베이스화 라고한다. 엔지니어링 DBMS 의경우에는경우에따라데이터의개요가매우복잡하여우선적으로데이터분석후이를정형화하는과정이일반사무적데이터베이스에비하여복잡한편이다. 선체구조해석을위한요한요소모델링을위하여형상데이터를데이터베이스표로구성하고, DBMS 쿼리 (query) 언어인 SQL 로구현한엔지니어링데이터베이스가발표되었다 (Lee & Kim, 1993). 2. 데이터베이스시스템의요구사항정의 / 분석 모형빙의물리적특성데이터베이스를구축하기위해서사용자와개발자간의협의가지속적으로이루어져야한다. 데이터베이스구축초기단계에서는 Visual Basic 언어를사용하여단독형 DBMS 개념으로진행되었다 (Lee, et al., 2010; Lee, et al., 접수일 : 2013 년 6 월 26 일 1 차수정일 : 2013 년 10 월 18 일 게재확정일 : 2014 년 1 월 2 일 Corresponding author : jaelee@cnu.ac.kr, xxx-xxx-xxxx

빙해수조모형빙에관한네트워크형데이터베이스구축 2011). 굽힘강도, 압축강도, 마찰계수, 밀도의 4가지실험에대해시간별, 위치별통계및검색기능을중점으로데이터베이스구축을진행하였다. Fig. 1은초기에개발되었던단독형데이터베이스에서의굽힘강도시험데이터의입력화면이다. 실험데이터를입력, 저장하면데이터베이스에직접저장되고, 통계및검색시에는조건에맞게데이터를찾아낸다.

2와같이컴퓨터와데이터베이스가 1대 1로대응되던단독형데이터베이스에서다자가접속하여사용하는멀티형데이터베이스로변경및구축되었다.

2 빙해수조모형빙에관한네트워크형데이터베이스구축 2011). 굽힘강도, 압축강도, 마찰계수, 밀도의 4가지실험에대해시간별, 위치별통계및검색기능을중점으로데이터베이스구축을진행하였다. Fig. 1은초기에개발되었던단독형데이터베이스에서의굽힘강도시험데이터의입력화면이다. 실험데이터를입력, 저장하면데이터베이스에직접저장되고, 통계및검색시에는조건에맞게데이터를찾아낸다. 그러나 Table 1과같은개념으로개발된단독형 DBMS 에서는실험데이터가외부에노출되지않는장점을가지고있으나, 빙수조실험의특성상제한적인범위내에서사용자의접근성및정보교류의용이성이떨어지는문제점이있어이를해결하기위해 Table 2에설명된네트워크형식의멀티형 DBMS 로개념을변경하고, 기존의단독형데이터베이스를구성하는언어및저장형태를변경하였다. 즉, Fig. 2와같이컴퓨터와데이터베이스가 1대 1로대응되던단독형데이터베이스에서다자가접속하여사용하는멀티형데이터베이스로변경및구축되었다. Table 2 Network type model ice database concept Definition of user requirements 1 Netwrok database 2 DB data construction for bending, compression, friction, and density test 3 Login function 4 Data queries; search/statistics for test time/location in the basin 5 Calculation functions using data 6 DB access authority 7 DB/test input person identification Data type/language 1 Database : My SQL 2 language : JSP, JAVA 3 WAS : Apache-tomcat 4 Data type for input/output; test time/location, model ice dimension (thickness, breadth, length) 5 Graphic funcitons for statistical data on the Web Database schema design 1 Local/global database schema design Fig. 1 One-to-one type model ice DB Table 1 One-to-one type model ice database concept Definition of user requirements 1 One-to-one database 2 DB data construction for bending, compression, friction, and density test 3 Login function 4 Data queries; search/statistics for test time/ location in the basin 5 Calculation functions using data Data type/language 1 Programming language; Visual Basic, C++, C 2 Data type for input/output; test time/location, model ice dimension (thickness, breadth, length) Database schema design 1 Local/global database schema design Fig. 2 From One-to-one to Network type model ice DBMS 무선네트워크형 DBMS 의경우모형빙실험정보에대한연구원간의상호정보교류가활발히이루어지며, 언제어디서든접근이가능하다는장점이있다. 특히, 빙해수조안에서무선네트워크를사용할수있기때문에실험과동시에소형노트북으로 52 대한조선학회논문집제 51 권제 1 호 2014 년 2 월

굽힘강도측정실험은빙해수조에서모형선을이용한빙저항측정실험의선행실험이고, 모형빙이생성되면반드시실행되어야하는실험이기때문에실험데이터의체계적이고장기적인관리가꼭필요한부분이다. 실험준비물로는푸시풀게이지, 자, 얼음톱, 노트북, 헤어드라이기등이필요하다, 실험시하중을알려주는푸시풀게이지는실험자에따라누르는힘이달라질수있기때문에, 굽힘강도측정자는한명으로동일하게한다.

3 이재환 김인수 최봉균 이춘주 서버에접속하고실시간으로실험데이터의입력, 저장, 수정, 검토및모형빙의물리적특성변화에대한경향을볼수있기때문에연구효율의증대를가져올수있다. 3. 데이터베이스개요 모형빙데이터베이스를구축하기위해서는우선 Fig. 3과같은데이터베이스시스템의전체개요를설계해야하는데이를위해서는현재진행되고있는실험들에대한정확한이해가필요하다 (Chun, et al, 2010). 은매시간정해진구역에서굽힘강도를측정하여실해빙과모형빙사이의두께비율과굽힘강도의비율을측정하는데, 이비율이오차범위내에들어왔을때모형선빙저항측정실험이진행된다. 굽힘강도측정실험은빙해수조에서모형선을이용한빙저항측정실험의선행실험이고, 모형빙이생성되면반드시실행되어야하는실험이기때문에실험데이터의체계적이고장기적인관리가꼭필요한부분이다. 실험준비물로는푸시풀게이지, 자, 얼음톱, 노트북, 헤어드라이기등이필요하다, 실험시하중을알려주는푸시풀게이지는실험자에따라누르는힘이달라질수있기때문에, 굽힘강도측정자는한명으로동일하게한다. Table 3은굽힘강도실험의데이터개요이다. Fig. 4 Cantilever beam flexible strength test Table 3 Data schema of flexible strength test Flexible strength test Fig. 3 Schema of model ice DBMS parent thickness data width data span data force data 3.1 모형빙굽힘강도측정실험 42m x 32m x 2.5m 크기의빙해수조에서생성된모형빙판을 5개이상의구역에서외팔보시편을생성하여 2시간마다초기강도를비롯해모형빙의굽힘강도를측정하고있다. Fig. 4의굽힘강도측정실험은얼음이수직방향으로깨지는강도를측정하는것으로모형빙생성후실해빙과모형빙사이의상사법칙을적용하기위해빙의강도를낮추기위한템퍼링 (tempering) 과정에서진행되는실험이다. 모형빙생성에서의템퍼링과정은모형빙초기생성이끝난후냉동기가동을중지하고난방기를가동하는시점이다. 난방기를가동하는것은빙수조내의온도가상승하는동시에생성된모형빙의강도를낮추는데목적이있다. 이실험 total data float use data varchar(1) 3.2 모형빙압축강도측정실험 Fig. 5의압축강도측정실험은극저온실에서, 상사법칙이적용된강도의얼음을생성하기위해부동액이포함된수조수를얼린모형빙을만든후, 상하로압축시켜파단되는순간의깨어지는강도를측정하는실험이다. 각시편마다단면적 ( ), 강도 ( ), 최대하중 ( ), 항복하중 ( ), 최대변위 ( ), 지지거리 ( ), 시험시간 (sec), modulus( ) 를계측하고, 계 JSNAK, Vol. 51, No. 1, February

빙해수조모형빙에관한네트워크형데이터베이스구축 측된각실험값들의평균을계산한다. 현재이계측값은일단엑셀파일로저장된후 Table 4의데이터개요에따라설계된데이터베이스에저장된다.

모형빙밀도측정실험은모형빙의재료특성을조절하기위해마이크로버블시스템을이용하여생성된모형빙의빙밀도를측정하는실험으로모형빙생성시실제해빙의밀도와동일한모형빙을생성하는데그목적이있다.

Table 6은밀도측정실험의데이터개요이다. width data span data force data total data use data float varchar(1) 3.

4 빙해수조모형빙에관한네트워크형데이터베이스구축 측된각실험값들의평균을계산한다. 현재이계측값은일단엑셀파일로저장된후 Table 4의데이터개요에따라설계된데이터베이스에저장된다. Table 5 Data schema of friction test Friction strength test parent force left data float force right data float use data varchar(1) 3.4 모형빙밀도측정실험 Fig. 5 Compressive strength test of model ice Table 4 Data schema of compressive strength test Compressive strength test parent thickness data 모형빙밀도측정실험은모형빙의재료특성을조절하기위해마이크로버블시스템을이용하여생성된모형빙의빙밀도를측정하는실험으로모형빙생성시실제해빙의밀도와동일한모형빙을생성하는데그목적이있다. 생성된모형빙을질량 / 부피관계를이용한밀도계측방법으로측정하며, 산출되는실험데이터는모형빙시편의부피와얼음을물속에잠기게하는힘이있다 (Fig. 7). 밀도를측정하는방법은전자저울과부력측정장비를이용하여빙부력을측정하고, 전자밀도측정기의값과비교하여진행된다. Table 6은밀도측정실험의데이터개요이다. width data span data force data total data use data float varchar(1) 3.3 모형빙마찰계수측정실험 쇄빙선운항시에선체와실해빙과의마찰에의한빙저항은매우중요한요소로부각되고있다. 하지만실해역에서마찰력을측정하기가어려운상황이다. 따라서 Fig. 6과같이빙해수조에서의마찰시험은선체와실해빙의마찰력을줄이는데매우중요한자료를얻을수있는실험이다 (Cho, et al., 2011). Fig. 6 Friction test of model ice Fig. 7 Model ice density test Table 6 Data schema of density test Density test parent thickness data width data span data force data volume data total data float use data varchar(1) 54 대한조선학회논문집제 51 권제 1 호 2014 년 2 월

이재환 김인수 최봉균 이춘주 4. 모형빙데이터베이스체계 접근성이용이하고모형빙의물리적특성파악에대한용이성을중점으로구축한모형빙데이터베이스는크게로그인, 입력, 결과시스템으로구성된다. 4.1 로그인시스템 네트워크를통해접속이가능한모형빙데이터베이스는실험데이터에대한보안성이요구되기때문에 Fig. 8과같이로그인을통해서허가되지않은접근을차단할수있다.

2 입력시스템입력시스템은네트워크를통해실험데이터를입력시빙해수조에서사용하고있는모형빙의 KI0000의형태의고유번호를입력하게된다. 기존데이터의수정이나추가시에는기존의고유번호를선택한다. Fig. 9의입력화면에접속하면, JSP 언어로구성된입력양식이화면에보이며, 양식에맞추어입력하면아래부분에현재입력하고있는데이터를볼수있다.

5m 의크기를가지고있으며구역설정시길이방향을 L로표시하고폭방향을 W로표시하고있다. 이두항목은데이터통계및출력에서중요한핵심이되기때문에입력해야만데이터입력이진행된다. 또한사용자편의를위해입력시스템에서도결과시스템에해당하는엑셀파일로의변환과입력된자료를바로프린트할수있는기능이제공되어있다. Fig. 8 Log-in and model ice number input Fig.

이것은정확성이요구되는모형빙생성기법연구에서매우중요한근거가되며, 온도에따라변하는얼음의강도를한눈에파악할수있다. 한편 KIOST 빙해수조에서는매회차의모형빙을생성할때 Fig. 10 의 모형빙생성계획서 를작성한다.

5 이재환 김인수 최봉균 이춘주 4. 모형빙데이터베이스체계 접근성이용이하고모형빙의물리적특성파악에대한용이성을중점으로구축한모형빙데이터베이스는크게로그인, 입력, 결과시스템으로구성된다. 4.1 로그인시스템 네트워크를통해접속이가능한모형빙데이터베이스는실험데이터에대한보안성이요구되기때문에 Fig. 8과같이로그인을통해서허가되지않은접근을차단할수있다. 로그인시스템에는관리자와일반사용자의두가지형태의모드로나누어진다. 일반사용자가모형빙데이터베이스에접속하기위해서는계정과비밀번호를생성하고 DBMS 서버에접속할때마다입력해야만데이터베이스를사용할수있다. 관리자는일반사용자계정에대한삭제와수정의권한을가지며, 관리자는 1명으로제한된다. 4.2 입력시스템입력시스템은네트워크를통해실험데이터를입력시빙해수조에서사용하고있는모형빙의 KI0000의형태의고유번호를입력하게된다. 기존데이터의수정이나추가시에는기존의고유번호를선택한다. Fig. 9의입력화면에접속하면, JSP 언어로구성된입력양식이화면에보이며, 양식에맞추어입력하면아래부분에현재입력하고있는데이터를볼수있다. 보다엄밀한데이터관리를위해로그인시스템과입력한사용자간의 ID를공유시켜해당데이터옆에사용자의 ID가함께저장된다. Table 2에서제시된사용자요구사항에서정의된모형빙굽힘강도, 압축강도, 마찰계수, 밀도측정실험의모든데이터입력에서, 실험시간과수조의길이와폭을의미하는 L&W 로표시된실험위치를선택하게된다. KIOST 빙해수조는길이 42m x 폭 32m x 깊이 2.5m 의크기를가지고있으며구역설정시길이방향을 L로표시하고폭방향을 W로표시하고있다. 이두항목은데이터통계및출력에서중요한핵심이되기때문에입력해야만데이터입력이진행된다. 또한사용자편의를위해입력시스템에서도결과시스템에해당하는엑셀파일로의변환과입력된자료를바로프린트할수있는기능이제공되어있다. Fig. 8 Log-in and model ice number input Fig. 9 Model ice data input 4.3 결과시스템 결과시스템은입력과정에서저장된실험데이터의검색및통계기능을구현하고, 데이터를이용하여연구결과를그래프로활용하는과정이다. 모형빙생성실험회차수별데이터의비교 분석이란, KI0000 형태로정의되는모형빙의생성번호와실험별인식코드를사용하여각각해당시간에생성된모형빙의실험데이터를비교하는것을말한다. 이것은정확성이요구되는모형빙생성기법연구에서매우중요한근거가되며, 온도에따라변하는얼음의강도를한눈에파악할수있다. 한편 KIOST 빙해수조에서는매회차의모형빙을생성할때 Fig. 10 의 모형빙생성계획서 를작성한다. 모형빙생성계획서는쿨링 (cooling) 부터시딩 (seeding), 프리징 (freezing), 템퍼링 (tempering), 샘플링 (sampling) 등의모형빙생성전체과정을기술한것으로차후시행되는모형빙생성과실험의비교근거가된다. 또한, 모형빙생성계획서에기술된내용을바탕으로실험의오류나각생성과정에서시간분배등의차이로인한오차를분석해낼수있다. 정리하면, 모형빙분석결과를비교할때모형빙데이터베이스의결과값을가지고 1차적으로생성결과를비교한후서로상이한데이터를파악하고, 모형빙생성계획서간의차이점을비교분석하는과정이반복될때, 실해빙과의상사법칙을적용해야하는모형빙생성에있어서무결성을이끌어내는데도움이될수있다. DB 구현예로서, Fig. 11 처럼모형빙의강도변화와해당데이터를한눈에볼수있기때문에모형빙의물리적특성변화의흐름을쉽고빠르게판단할수있다. Fig. 11 에서데이터는 Fig. 4에서실험하는모형빙외팔보의두께, 폭, 길이, 파단하중, 파단시의 DB 내부에서계산된강도값들이고, 시간에따른모형빙판의강도변화그래프가보여지고있다. 이러한모형빙생성그래프를구현하기위해서 J-Query 를사용하여그래프를구현하였다. 기존의 JAVA-script 에서는구현될수없는그래프의동적표현과표현된그래프를, 웹상에서구현됨이없이바로제어할수있는기능을구현하여보다능동적인그래프를분석할수있도록구축하였다. 한편북극해에서의실빙의특성과쇄빙선의쇄빙저항을위한실험들이수행되었고계속수행될예정이다. 여기서발생한데이터들은역시파일형태로저장 / 관리되고있는데향후엔이들을 JSNAK, Vol. 51, No. 1, February

빙해수조모형빙에관한네트워크형데이터베이스구축 관리하기위하여데이터베이스가확장될필요가있다 (Choi, et. al. 2011; Jeong & Lee, 2012). 다. 특히, 무선네트워크를이용한실시간입 출력기능은반복업무로인한업무시간을단축시킬수있고, 다중접속으로인한연구원상호간의정보교환이편리해질것으로기대된다.

6 빙해수조모형빙에관한네트워크형데이터베이스구축 관리하기위하여데이터베이스가확장될필요가있다 (Choi, et. al. 2011; Jeong & Lee, 2012). 다. 특히, 무선네트워크를이용한실시간입 출력기능은반복업무로인한업무시간을단축시킬수있고, 다중접속으로인한연구원상호간의정보교환이편리해질것으로기대된다. 본연구의최종목표인 모형빙의물리적특성데이터베이스화 의완성을위해서는대형수조에서모형선을이용해이루어지는쇄빙모형선실험 ( 저항시험, 자항시험 ) 과극저온실에서이루어지는여러가지실험들의데이터등빙수조에서이루어지는모든실험데이터들이연동되어야하고, 이를통해각실험회차별로생성되는모형빙의모든물리적특성에대한통합데이터베이스구축이추가적으로이루어져야한다고판단된다. 또한북극해와같은실해역에서수행되는각종빙관련데이터들도향후데이터베이스에통합되어관리가될필요가있다. 후기 본연구는지식경제부산업원천기술개발사업에의한 KIOST 의 빙성능시험기법및최적화기술 의일부로지원에감사드립니다. References Fig. 10 Plan of model ice creation Fig. 11 Output graph & data sheet 5. 결론 네트워크형모형빙데이터베이스 를구축함으로써기존의연구원이직접실험데이터의저장과가공을하고, 관리가불편하였던기존의데이터관리체계에서동시다발적인데이터베이스작성과실시간으로실험데이터의입력및출력이가능하게되었 Cho, S.R. Chun, E.G. Yu, C.S. Jung, S.Y. & Lee, C.J., The Measuring Methodology of Friction Coefficient between Ice and Ship Hull, Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 48(4), pp Choi, K.S. Lee, C.J. Rim, C.W. & Kim, H.S., Strength Characteristics of Artic Sea Ice from Ice Field Tests of the Ice breaking Research Vessel ARAON. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 48(3), pp Chun, E.G. Lee, C.J. & Jeong, S.Y., A study of initial generation properties of homogeneous model Ice. Proceedings of the Korean Association of Ocean Science and Technology Societies, Jeju ICC, 3-4 June pp Jeong, S.Y. & Lee, C.J., Measurement of Sea Ice Thickness in the Arctic Ocean Using an Electromagnetic Induction Instrument. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 49(2), pp Lee, J.H. & Kim, Y.D., A Study on the Data Extraction and Formalization for the Generation of Structural Analysis Model from Ship Design Data. Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 30(3), pp Lee, J.H. Kim, I.S. Lee, C.J. & Jo, S.L., A basic research about constructing the database management of model ice. Proceedings of the Korean Association 56 대한조선학회논문집제 51 권제 1 호 2014 년 2 월

7 이재환 김인수 최봉균 이춘주 of Ocean Science and Technology Societies, Jeju ICC, 3-4 June 2010, pp Lee, J.H. Kim, I.S. & Lee, C.J., A basic research about constructing the database management of model ice. Proceedings of the Annual Autumn Meeting, SNAK, Mokpo University, 3-4 November 2011, pp 이재환 김인수 최봉균 이춘주 JSNAK, Vol. 51, No. 1, February

8 J1_ _R_조성락_.hwp

8 J1_ _R_조성락_.hwp 대한조선학회논문집 Journal of the Society of Naval Architects of Korea pissn:1225-1143, Vol. 50, No. 6, pp. 414-420, December 2013 eissn:2287-7355, http://dx.doi.org/10.3744/snak.2013.50.6.414 EG/AD 모형빙정도향상을위한콜드룸에서의생성기법및계측기법연구