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창사 45주년 특집기획/(2)해상위성무선통신과 안전
해상위성무선통신 기술의 총아 ‘E-내비게이션’ 해상안전 ↑
[511호] 2016년 03월 31일 (목) 15:39:34 김승섭 komares@chol.com
   
 


 


몇년 사이 자동차에 있어서 내비게이션은 없어서는 안 될 항목이 되었다. 가장 빠른길을 안내하고 주변 교통 상황 등 각종 정보를 화면으로 구현하며 안전운전에 도움을 준다. 이러한 내비게이션이 선박에도 장착될 날이 머지 않았다. IMO가 2018년부터 단계적으로 ‘이내비게이션’ 장착 의무화 계획을 밝혔고 국내에서도 위성통신 및 이동통신망을 활용한 이내비 솔루션이 개발되고 있다. 조선업계는 위성통신·ICT 기술을 접목한 스마트십 개발에 한창이며 무인선박, 원격제어 시스템 등도 초기 개발단계에 있다.


국제해사기구IMO는 인적과실에 의한 해양사고 감소를 위해 2006년부터 이내비게이션(E-Navigation, 이하 이내비) 도입을 추진하고 있다. IMO의 이러한 계획은 기존 선박운항·관리체계에 정보통신기술ICT를 융합한 것으로 계획대로라면 2018년부터 단계적으로 이내비 장착이 의무화된다.


차세대 선박운항체계의 핵심 기술로 꼽히는 이내비는 각종 해양정보를 국제 표준화·디지털화해 선박-육상간 정보를 상호 공유하게 함으로써 안전과 효율을 추구할 수 있는 시스템이다. 이내비 구현을 위해서는 해상위성무선통신이 기반이 되어야 한다. 항만구역과 연근해는 지상파 통신으로 이내비 구현이 가능하지만 원양 및 극지는 위성통신이 필수적이다.


현재 글로벌 외항 선박에는 의무적으로 인말새트Inmarsat 위성 장비가 장착돼 있어야 한다. 2018년 이후에나 실현될 것으로 보이는 이내비의 단계적인 도입과 별개로 1992년부터 도입된 ‘세계 해상 조난 및 안전제도GMDSS’가 의무화되고 있기 때문이다.


GMDSS(Global Maritime Distress and Safety System)는 1992년 2월 1일부터 IMO의 SOLAS 규약 근거하에 도입된 제도로, 주요 임무는 해안의 조난 긴급 구조대에게 조난위치를 나타내는 무선신호 제공 시스템이다. SOLAS의 의거해 300톤급 이상의 외항 화물선과 모든 여객선에 GMDSS가 적용되어 있으며, 인말새트의 위성을 의무적으로 사용해야 한다.

외항선, 인말새트 GMDSS 의무 사용... 조난후 구조체계로 사고 방지엔 무용지물
이내비게이션, 선박 전 운항과정에 다양한 안전정보 제공 기술

인말새트 위성 기반인 GMDSS는 인말새트의 Inmarsat A, B, C 그리고 Fleet 77 서비스로 구현되며 이들은 두자릿수 코드로 지연없이 접속된다. Fleet 77은 또한 긴급시 대비 선박에 탑재된 전용 버튼으로 한번 누르면 인말새트에서는 최우선적으로 처리해 구조대로 통보하는 시스템이다.


GMDSS에 사용되는 장비는 크게 3가지로 일단 선박이 조난되면 MF/VHS 통신을 통해 근거리 선박에 구조를 요청하고, 인말새트 위성을 통해 육상에 구조요청을 한다. 이후 EPIRB(Global Position Indication Radio Beacon)를 통해 주기적으로 육상에 현재 위치를 계속해서 보내게 되는 방식이다. 해양수산부 관계자는 “GMDSS 통신방식으로는 수요가 늘어나고 있는 데이터 통신이 불가능하다”라며, “위성을 통한 인터넷, 데이터통신 등의 표준화가 이뤄지지 않다 보니 육상에 비해 통신의 발전속도가 더딘것이 사실”이라고 밝혔다.


또한 GMDSS는 근본적으로 해양사고 이후의 조난과정을 빠르게 하기 위한 시스템으로 이내비와는 다른 성격을 갖고 있다. 향후 도입될 이내비는 안전 항해에 필요한 수많은 정보를 위성통신을 통해 선박에 구현해 사고를 미연에 방지하는데 주 목적이 있다. 선박의 출항부터 입항까지 전 운항과정에 걸쳐 선박과 육상에서의 모든 수단을 이용해 해양정보를 표준화된 방법으로 수집하고 통합, 교환, 표현, 분석하는 것이다.


이내비에는 다양한 기술과 장비가 필요하다. 2012년 7월 IMO 제68차 항해안전전문위원회에서 결정된 이내비 필수 서비스는 총 17개로 △해상교통관제VTS 지원 △항로이탈 등 비상상황 원격지원 △해상교통정보 제공 △부두 이·접안 등 지원 △일반적인 해사안전정보 제공 △도선사의 업무지원 기능 △예선 업무지원 기능 △선박-육상 보고업무 간소화 △선내시스템 원격 모니터링 △원격 의료지원 △해양사고 24시간 지원 △해도정보 제공 및 업데이트 △간행물정보 제공 및 업데이트 △빙하 관련정보 제공 △해양기상정보 제공 △실시간 해상정보 △수색·구조 지원 등이다.

IMO 이내비 의무화 이전 전자해도표시장치 의무화.. 올해부터 현존선 단계별 장착
특히 전자해도표시장치(ECDIS, Electronic Chart Display and Information System)는 이내비 시스템 구성함에 필수적인 시스템으로, 해상장비들로부터 위치신호를 전자해도의 정보와 함께 보여주면서 선장 및 선원의 항해계획, 항해감시 작업을 돕고 필요한 경우 항해 관련한 추가정보들을 보여준다. SOLAS 규정에 의거해, 항상 최신의 정보를 제공해야 하고 적절한 백업 수단을 가져야 하며 장치 내부에 해도 정보가 점, 선, 그리고 구역의 형태로 표시되도록 하고 있다.


IMO는 2012년부터 국제 항행선박에 선박의 종류 및 크기별로 ECDIS 단계별 설치를 의무화하고 있다. 2014년 이후 건조되는 대부분의 여객선, 탱커선, 화물선에 ECDIS 장착이 이미 의무화됐고, 현존선은 올 7월 1일부터 화물선의 설치가 의무화돼 2018년에는 대부분의 화물선에 ECDIS가 설치될 예정이다.


우리나라는 2013년 영국, 미국과 더불어 차세대 전자해도 시범 제작국으로 선정돼 한국해양조사원 주도로 개발작업을 진행하고 있다. 차세대 전자해도는 2018년 국제수로기구IHO가 전자 해도의 국제표준을 정하면 ECDIS에 탑재될 계획이다. 해수부는 우리나라가 차세대 전자해도 시범 제작국으로 참여함에 따라 ECDIS 표준화 선점에 유리한 위치를 점할 수 있을 것으로 기대하고 있다.


ECDIS가 포함된 차세대 선박운항체계(이내비) 기술 선점은 우리 해사산업의 신성장동력 산업으로 분류될 만큼 상당한 경제적 효과를 가져올 것으로 기대된다. 정부가 예상하고 있는 이내비 도입에 따른 경제효과는 약 1,200조원에 달한다. 그러나 아직 이내비 표준화를 향한 국제적 흐름은 더디게 진행되고 있는 상황이다. 해양수산부 안광 사무관은 “국제 표준화의 경우 합의 과정이 우선시 되어야 하니 기술 발전이 늦는 편”이라면서, “현재 합의된 GMDSS 방식으로는 육상의 인터넷 환경을 따라갈 수 없다”고 전했다.
 

 

   
 


해수부 ‘한국형 이내비게이션 구축사업’ 닻 올려

16~20년 1,308억원 투입.. 이내비 기술선도·표준화 선점 목표
이내비의 국제적 표준이 명확히 정해지지 않았으나, 우리 정부는 IMO가 2018년부터 이내비 도입을 단계적으로 도입하겠다는 계획을 발표함에 따라 이내비 기술과 표준화를 선점하기 위한 중장기 계획을 마련하고 있다.


정부는 지난 2014년 스웨덴, 덴마크와 함께 이내비 기술개발 공동 추진을 위한 양해각서MOU를 체결함과 동시에 우리나라만의 이내비 대응전략을 마련하기 시작했다. 당시 마련된 대응전략에 따르면, 크게 △핵심기술 확보 △이내비 국내 인프라 구축 △국제기술표준화 선도 △산업화지원 등이다.


이와 같은 대응전략에 따라 정부는 그동안 IMO의 항해통신·수색구조 전문위원회의에서 이내비 소프트웨어 품질인증 지침을 보고하고, 위성항법장치 전파교란에 대비한 위성·지상파항법 수신기 성능 표준의제를 제출하는 등 활발한 활동을 전개해왔다. 이와 함께 국내 이내비 기술발전과 국제 표준화 선점을 위한 핵심 사업인 ‘한국형 이내비게이션 구축사업’을 추진하고 있다.


‘한국형 이내비게이션 구축사업’은 향후 글로벌 이내비 기술선도와 표준화를 위해 국내형 이내비 인프라를 구축하고 관련 기술 개발을 도모할 수 있는 정부의 이내비 관련 핵심사업으로 꼽힌다.


정부는 2016년부터 2020년까지 5년동안 총 사업비 1,308억원을 투입해 올 2월 ‘한국형 이내비게이션 사업단’을 구성하는 등 본격적인 사업화에 나섰다. 2013년 하반기부터 준비해온 한국형 이내비 구축 사업은 2014년 11월 기획재정부의 예비타당성 조사를 통해 사업의 타당성을 인정받았고, 2015년 7월 범부처 협력방안을 포함안 사업의 중장기 이행계획을 수립했다. 같은해 12월에는 국가과학기술심의회 운영위원회에서 한국형 이내비 사업이 세계 최고수준기술 지원 대상사업으로 선정되기도 했다.


해수부에 따르면, 한국형 이내비 사업은 크게 △선박운항모니터링 및 자동상황인식 시스템 구축 △육상 이내비 종합운영센터 구축·운영 △뉴스 및 생활정보 제공위한 전문 방송체계 구축 △원격의료 지원체계 구축 △육상-선박간 차세대 디지털 해상무선통신체계 구축 등으로 구분된다.

해상교통관제VTS+해양안전종합정보GICOMS 합쳐 ‘이내비’로 구현
해상 교통 모바일 방송, 원격의료 지원

선박운항모니터링 및 자동상황인식 시스템은 1단계로 전국 VTS(해상교통관제시스템, Vessel Traffic Service) 연계망을 활용해 본부 및 종합상황실에 15개 항만 VTS 정보를 연계 통합하는 사업이며, 2단계는 GICOMS(해양안전종합정보시스템, General Information Center on Maritime Safety & Security)에 VTS 통합망과 어선위치정보를 연계 통합하는 사업이다. 2018년 이후 구축될 3단계 사업인 이내비 종합운영센터는 GICOMS를 이내비 종합운영센터로 확대하고 빅데이터와 원격모니터링이 합쳐진 종합적인 상황인식 및 대응체계가 구축돼 종합적인 서비스를 구현하게 된다.


또한 육상의 교통방송TBS와 같이 해상에서 안전정보, 뉴스 및 각종 생활 정보를 접할 수 있도록 해양안전 전문방송체계를 구축한다. 우선 스마트폰용 해양정보 서비스 앱을 개발해 모바일 인터넷 방송을 실시하고, 해양레저 활동이 활발해지는 시점에서 이내비를 통한 방송서비스를 위해 방송사업 등록과 지상파 라디오방송을 검토·추진할 계획이다.


선원 건강과 안전을 위한 원격의료 지원체계는 2015년 6척을 대상으로 시범사업을 성공적으로 마쳤으며, 올해는 20척으로 규모를 늘린다는 계획이다. 위성통신을 활용해 경증질환 원격진료, 건강 모니터링이 가능하다.


LTE-M 구축, 육지서 100km 떨어진 해역까지 LTE 통신 가능
내항·연안선은 LTE-M, 외항선은 LTE-M+글로벌 위성통신으로 안전운항 지원

육상-선박간 차세대 디지털 해상무선통신체계 구축은 국내 통신기업 및 위성통신사업자와 함께 진행되고 있다. 정부 계획에 따르면, 육지로부터 100km 떨어진 연안해역까지는 육상과 비슷한 수준의 통신속도인 LTE 통신이 가능하도록 통신망을 구축할 계획이다. 동 사업은 일명 ‘LTE-MMaritime 구축사업’으로 SK텔레콤, KT 등 국내 이동통신 사업자들과 함께 진행되고 있다.


LTE-M은 국가재난안전망과 연계돼 비상시에는 국가 재난망으로 활용되고 평시에는 한국형 이내비 서비스를 제공하는데 사용될 예정이다. 현재 휴대전화로는 LTE-M의 700MHz대 주파수를 직접 수신할 수 없기 때문에 수신 가능한 형태로 변환하는 라우터 설치가 필수적이다. 쉽게 설명하자면 가정에서 이용하는 와이파이 공유기와 비슷한 방식의 라우터가 선박에 설치되어야 한다. 정부는 동 라우터 개발을 연구개발 사업을 통해 진행하고 있으며, 연안선박 및 어선에 저렴한 가격으로 보급할 예정이다. 또한 LTE-M 통신망은 국가 해양안전 공공망으로 해양안전 정보 서비스 제공에 한해 무상으로 제공할 예정이며, 그 밖에 사설 통신망과의 연계, 다양한 편의 서비스 등의 사용료는 추가적으로 검토할 예정이다.
 

동 시스템이 구축되면 연안 및 어선들은 LTE 기반의 안정적인 통신 환경으로 이내비 활용이 가능하고, 육상과 같은 속도의 인터넷 이용이 가능하다. IMO의 이내비 구축 계획에 주로 국제항해에 종사하는 협약선박 위주로 진행되는 만큼, 안전에 사각지대에 놓일 수 있는 어선 및 연안선박 안전제고에 큰 도움이 될 것으로 예상된다.
 

외항선박의 경우, 다양한 통신망을 활용한 이내비 서비스가 가능하다. 국내 연안에서는 LTE-M을 통한 초고속 인터넷을 활용하고 LTE-M 권역을 벗어나면 글로벌 위성 서비스 통신망을 활용할 수 있다. 안정적인 통신환경을 위해 정부는 LTE-M은 국내 이동통신 사업자, 위성통신은 국내 위성통신 사업자와 협업을 진행하고 있다. 정부 인증을 받은 국내 2곳의 위성통신 사업자인 SK텔링크와 KT SAT이 정부주도의 이내비 사업에 참여하고 있는데, 안정적인 위성통신 서비스 이외에도 사업영역을 확대해 해상원격의료 서비스 지원, 해양사고 긴급 서비스 등 다양한 사업기회를 모색중인 것으로 알려졌다. 해양수산부 안광 사무관은 “육상에서 국가재난안전망 구축사업이 진행되고 있다면, 해양의 안전망 구축은 이동통신과 위성통신을 활용한 한국형 이내비 사업이 핵심”이라면서, “글로벌 기술을 선도하고 있는 국내 통신사업자들과 함께 가장 안전한 바다를 만들기 위한 노력에 최선을 다할 것”이라고 밝혔다.

에코십, 초대형선 선도했던 국내 조선업계.. 이번엔 ‘스마트십’

선박에 인공지능AI 도입, 실시간 모니터링 및 선박 건조 관리
한편 국내 조선소도 차세대 선박인 스마트십(Smart Ship) 건조를 통해, 해상위성무선통신 시대를 대비하고 있다. 특히 최근 접목되고 있는 스마트십 기술은 과거 IT 기술과 융합한 스마트십 기술을 넘어 차세대 인공지능AI 시스템을 접목시킨 기술 개발로 한세대 진화했다는 평가가 나온다.
 

현대중공업은 선주에게 배에 선적된 화물의 현재 상황을 실시간으로 알려주는 스마트십 2.0을 도입했다. 지난해 액센츄어와 ‘커넥티드 스마트십’ 시스템을 공동 개발하는 협약을 체결하기도 했다.
 

스마트십 2.0은 선박과 운항 데이터, 기상·해류 정보를 바탕으로 선박의 친환경성, 안전성, 운항 경제성 등을 높여주는 역할을 하는 시스템이다. 현대중공업은 2015년 11월 말 기준 총 201척의 스마트십을 수주, 이 중 120척을 인도했다.
 

특히 해양플랜트 부문에서는 지난해 10월 삼성중공업, 대우조선해양과 함께 미국 휴스턴에서 미국 선급협회 ABS와 ‘해양플랜트 표준화 추진 협약’을 체결했다. 이 협약에는 조선 3사와 ABS 외에 셰브론Chevron, 코노코필립스ConocoPhilips 등 세계 오일메이저와 테크닙Technip, 머스탱Mustang 등 해양 전문엔지니어링社도 참여해 화제가 됐었다.
 

대우조선해양은 조선업에 첨단 IT기술을 접목해 선박 및 해양플랜트 건조에 활용하고 있다. 대우조선해양의 ‘스마트 조선소 사업(DSEM Smart Shipbuilding)’은 스마트오피스Office와 스마트쉽야드Shipyard, 스마트십Ship 등으로 구성된다. 현재 대우조선해양은 전사 포털 사이트에서 전자문서 공유·관리 시스템을 이용하는 동시에 문서 결재, 직원 검색, 일정 관리 등을 할 수 있는 모바일 어플리케이션을 운영 중이다.
 

스마트십야드는 스마트 폰이나 태블릿PC 등의 모바일 기기를 이용해 현장에서 바로 필요한 데이터를 확인하는 시스템을 구축하는 사업을 말한다. 대우조선해양은 2012년 SK텔레콤과 공동으로 ‘스마트 조선소 구축 사업’에 돌입해 스마트 조선소 인프라 구축을 완료한 바 있다. 대우조선해양은 통신인프라 구축을 위해 460만㎡(약 140만평)의 거제도 옥포조선소 전역에 롱텀에볼루션LTE통신망을 구축하기도 했다.
 

삼성중공업은 지난 2011년부터 선박의 운항 상태를 육상에서 감시하고 진단할 수 있는 선박포털서비스(VPS, Vessel Portal Service)를 개발해 자사의 선박에 적용하고 있다. VPS는 위성 기반 데이터를 통해 육상에서 선박내에 있는 자동화 장비를 실시간 모니터링할 수 있는 시스템으로, 선박의 고장 여부를 진단하고 필요한 조치를 취할 수 있다. 삼성중공업은 운항경로, 트림(선박의 선수와 선미가 물에 잠기는 깊이 차이), 엔진 성능, 배기가스 배출량 등 선박 연료에 영향을 미치는 요소를 분석, 관리해 연료 소모량을 15%까지 절감할 수 있는 '선박 통합 에너지관리 시스템'과 '항로 최적화 프로그램'도 개발했다.
 

이렇듯 스마트십 기술 개발은 날로 진보하고 있으며, 앞으로도 개발 수요가 늘어날 것으로 점쳐진다. 해운 물동량이 크게 늘어나지 않는 상황에서 선주·선사의 관심이 운항비 및 운영비 절감에 맞춰져 있어 이에 부응하기 위한 첨단 기술과의 접목이 늘어날 것으로 예상되기 때문이다. 조선업계 관계자는 “위성통신, ICT 기술을 활용한 스마트십 기술 개발은 향후 우리 조선업계가 경쟁국과의 격차를 벌려놓을 수 있는 방안”이라면서, “에코십과 초대형 선박 트렌드를 이끌었던 국내 조선업계가 스마트십을 통해 다시한번 세계 최고 조선국가임을 입증할 수 있을 것이며, 다양한 위성 솔루션은 물론 무인선박 및 원격제어 기술개발도 진행되고 있다”고 밝혔다.

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