막 오른 세계 ‘무인선박’ 경쟁

내년 120teu급 무인선 첫 운항, 유럽· 亞 시장선점 경쟁 가속화

규제·안전·선원 일자리·보험 등 논란, IMO 올해 무인선 의제로 상정

무인선박의 시대가 열리고 있다. 당장 내년에 노르웨이에서 세계 첫 무인 화물선인 120teu급 컨테이너선 ‘야라 비르켈란’호가 시범운항을 앞두고 있다. 영국 롤스로이스, 덴마크 머스크라인 등 유럽을 필두로 하여 중국과 일본에서도 무인 화물선 시장선점을 위한 기술개발 경쟁이 뜨겁게 달아오르고 있다. 규제와 안전, 선원 일자리 문제 등 무인선을 둘러싼 문제제기도 잇따르고 있는 가운데 IMO는 올해 무인선을 중요 의제로 상정했다. 각국과 주요 기업들의 무인선 기술 개발동향과 이슈를 점검했다.

선원이 승선하지 않아도 완전자율 운항하는 무인선(unmanned ship)이 조만간 현실화될 전망이다. 스마트선박(smart ship)을 뛰어넘어 자율운항선박(autonomous ship)이라고 불리는 무인선에 대한 각국의 개발 경쟁이 지난해부터 점점 치열해지고 있다. 영국, 노르웨이, 덴마크 등 유럽에서는 이미 다양한 상업용 무인 화물선 연구개발 프로젝트가 진행 중이며, 기반기술을 적용한 시범운항을 목전에 두고 있는 상황이다. 무인기술이 상선보다 먼저 적용된 곳은 군용선박이다. 미국에서 지난 2016년 무인전투 잠수함 ‘씨헌터’를 선보인 바 있다.

노르웨이의 120teu급 ‘야라 비르켈란’호가 내년에 시범운항을 진행할 예정이며, 영국의 롤스로이스는 2020년 첫 무인선을 연안해역에서 선보인다는 계획이다. 세계 최대 선사 머스크라인은 지난해 육상에서 원격조종하는 예인선을 테스트한 바 있으며, 아시아에서는 NYK가 내년에 북미노선에 무인 컨테이너선을 시범운항한다는 계획을 갖고 있다. 유럽에서는 노르웨이와 핀란드를 중심으로 무인선의 테스트베드를 위한 4곳의 해역이 지정됐다.

상업용 무인 화물선의 개발은 현재 유럽 국가들이 선도하고 있다. EU는 해운업이 물동량은 지속적으로 증가하지만 환경의 리스크가 높아지고 미래 해기인력의 감소라는 도전에 직면해있다고 보고 이에 대한 솔루션으로 무인선 개발에 관심을 보이고 투자해왔다. 특히 자율운항선박은 안전성을 갖추고 선박환경규제에 대응할 수 있는 비용효율적인 해상운송모드일 뿐 아니라 육상기반 원격조종을 통해 선원들의 사회적인 참여를 높일 것으로도 기대했다.

EU는 지난 2012년부터 2015년까지 무인선 연구개발 프로젝트인 ‘무닌(Maritime Unmanned Navigation through Intelligence in Networks, MUNIN)’을 진행했다. EC(유럽위원회)에서 공동펀드를 맡고, Fraunhofer, MARINETEK, APTOMAR, UCC, MARORKKA 등의 회사들이 참여했다. 연구결과 무인선은 기존 선박보다 충돌 및 침몰 시나리오에서 낮은 리스크를 보였다. 2016년부터는 발틱해에서는 ‘One Sea’로 명명된 자율운항선박 프로젝트가 진행되고 있다. 오는 2019년까지 무인선 해상교통체계 구축을 목표로 ABB, 카고텍, 에릭슨, 롤스로이스, 바르질라, 핀란드해운협회 및 핀란드펀딩기관 등 다양한 기관과 업계가 참여하고 있으며 올해 핀란드의 무인선 테스트베드에서 시범운항을 진행할 예정으로 있다.

무인선 장점은 ‘안전성’과 ‘경제성’ 꼽혀

법적· 제도적 과제 산적, IMO 올해 의제 상정

무인선은 선박의 완전 자동화 기능으로 선원이 승선하지 않아도 장시간 자율운항할 수 있는 선박이다. 이에 따른 무인선의 최대 장점으로는 ‘안전성’과 ‘경제성’이 꼽힌다. 전 세계 해양사고의 대부분이 인적과실에 의해 발생한다는 것은 이미 잘 알려져 있다. 알리안즈(Allianz)가 지난 2012년 발표한 보고서에도 해상사고의 75-96%가 휴먼에러(human error)이며 피해규모는 약 16억달러로 나타났다. 그러나 무인선은 빅데이터와 인공지능을 기반으로 최적화된 대응 매뉴얼과 판단을 통해 사고에 신속히 대응하며 잠재적인 해상사고를 저감시킬 것으로 예상되고 있다. 이와 함께 해적 공격도 줄어들 것이라는 예측이다.

무인선은 경제적인 측면에서도 선원의 인건비 및 간접비 절감으로 선사들의 운영비를 줄이고 비용효율성을 높일 수 있을 것이라는 긍정적인 전망이 나오고 있다. 한국선급에 따르면, 3,000teu급 자율운항 컨선 기준으로 선가는 현재보다 1.5배 비싸지만 운영비는 10~20% 가량 절감할 것으로 분석된다. 동급 선박에 기존 인력이 20명 승선했다면 자율운항선박에는 4명까지 줄일 수 있어 인건비가 10억원 가량 감소한다는 것이다.

그러나 현재 초기단계에 들어선 무인선의 상용화를 위해서는 기술 외에도 다양한 법적·제도적 장벽들을 넘어야 한다. 현재 IMO의 SOLAS 규제에는 선원이 승선하지 않은 선박의 국제항해를 금지하고 있어 이에 대한 조항의 수정이 요구되고 있으며, 선장과 선원의 법적권리와 의무에 관한 제도적 복잡성도 문제로 지적되고 있다.

무인선의 안전문제와 더불어 선원의 일자리 상실에 대한 불안감과 우려가 제기되고 있다. 글로벌로펌 ‘클라이드앤코(Clyde&Co)’의 보고서에 따르면, 무인선은 법적문제와 더불어 해상보험, 운송계약 등 기존 시장 구조에도 상당한 영향을 미칠 것으로 보여 적절한 대응이 요구된다. 이에 IMO에서는 올해 주요 의제로 무인선을 상정하고 관련업계와 무인선에 대한 안전과 규제, 선원, 보험, 사이버 보안 등에 관한 글로벌 논의를 본격화할 것으로 보인다. IMO는 올해 5월 열리는 99차 MSC회의를 시작으로 무인선의 안전문제를 중점적으로 다룰 예정이다.

노르웨이 ‘야라 비르켈란’호 내년 세계 최초 무인선 ‘주목’

120teu급, 전기배터리, 연간 운항비 최대 90% 감소 기대

노르웨이의 ‘야라 비르켈란(Yara Birkeland)’ 프로젝트가 세계 최초의 자율운항 무인선으로 해운업계의 높은 관심을 받고 있다. 내년 초 노르웨이 해역에서 시범운항에 들어갈 예정인 120teu급 무인선 ‘야라 비르켈란’호는 노르웨이 비료회사 ‘야라 인터내셔날(Yara International)’과 선박자동화시스템 개발업체인 ‘콩스버그Kongsberg’가 공동개발했다.

야라 비르켈란호는 120teu급 피더컨테이너 선박으로 총톤수 3,200톤, 총길이 79.5미터, 흘수 5미터이다. 설계는 노르웨이 디자인 및 엔지니어링 회사인 ‘Marin Teknikk’가 맡았으며 선박명은 야라 설립자 ‘크리스천 비르켈란(Kristian Birkeland)’의 이름을 땄다.

야라 비르켈란호는 노르웨이 남부 포르스그룬Porsgrunn 비료공장에서 비료를 싣고 브레빅(Brevik) 및 라르빅Larvik항까지 2개의 연안항로를 운항하게 된다. 거리는 브레빅항까지가 약 7해리, 라르빅항까지가 약 30해리다. VTS시스템은 브레빅항과 연계된다. 해상운송을 통해 기존 4만대 가량의 트럭운행을 줄이게 되면서 NOx와 CO2 배출량이 상당부분 감소할 것으로 기대되고 있다.

내년 노르웨이 호르텐Horten의 테스트베드에서 진행되는 시범운항에는 소수의 선원과 선장이 승선할 예정이며 육지에서의 원격조정을 테스트하게 된다. 2020년에는 사람이 개입하지 않고 스스로 움직이는 완전한 자율운항시스템으로 운항한다는 계획이다. 자율운항을 위해 센서와 레이더, 라이더, 이미지 시스템, 적외선 카메라, 위성항법장치GAP 등이 구축됐으며 통신망은 해상광대역과 인말새트Inmarsat의 가상사설망을 갖추었다.

상하역은 전기 크레인 및 장비를 통해 자동화된다. 밸러스트 탱크를 보유하고 있지 않으며, 배터리 팩을 영구적인 밸러스트로서 사용하게 된다. 또한 자동화된 계선 시스템으로 사람의 개입 없이 접안 및 이안이 진행된다. 선박의 응급상황을 비롯한 컨디션 모니터링, 운항 모니터링, 결정지원, 환경감시 등 안전관리는 3개의 육상센터에서 이뤄질 예정이다.

특히 야라 비르켈란호는 전기 배터리로 운항되는 친환경 선박으로서 관심이 집중되고 있다. 전기배터리는 최대 시간당 9 메가와트이며, 2개의 방위각 프로펠러 팟pods과 2개의 터널 스러스터thruster를 갖추고 평균 6노트, 최대 10노트의 속도를 낼 수 있다.

야라 비르켈란호의 개발 및 건조비용은 2,500만달러로 기존 동급 컨선의 3배에 달한다. 그러나 연료비와 선원 인건비가 들지 않아 연간 운항비용을 최대 90%까지 줄일 수 있을 것으로 전망된다.

야라 프로젝트 관계자는 월스트리트저널과의 인터뷰에서 “무인선에 관한 법률과 제도가 만들어지면 긴 항로에 투입할 수 있는 대형선박을 건조할 계획”이라며 “무인선은 비용절감이 달성될 경우 과잉 선복량과 운임하락으로 고통받아온 해운업계의 구명줄이 될 수 있다”고 말한 바 있다.

또한 무인선이 선원에 미치는 영향은 자율운항 화물트럭으로 발생한 운전수 일자리 감소보다는 상대적으로 적을 것으로 보았다. 이 관계자는 “지난 수십년간 해운에서 인력의 필요성은 지속적으로 줄어들었다. 1만teu 이상 대부분의 선박에서는 이미 선원이 30명 혹은 그 이하가 탑승하고 있다”고 말했다. 한편 올초 해상보험업체인 GARD는 무인선 야라 비르켈란호에 대한 해상보험서비스를 제공한다고 밝힌바 있다.

영국 롤스로이스 “무인선 2025-2030년 상용화 실현”

머스크·구글 등 합작 프로젝트 AAWA 진행

무인선 개발의 개척자는 영국의 엔진제조업체 롤스로이스다. 동사는 2014년 무인선 개발 사업에 뛰어든 이후 유럽의 ‘One Sea’ 프로젝트를 비롯하여 선박설계업체, 해상통신업체, 해운업체, 대학 등 다양한 파트너들과 전략적 협업관계로 R&D센터를 구축하고 상업용 무인선박을 개발하고 있으며 이미 자율운항 레디ready 선박 프로젝트를 상당수 확보하고 있다.

지난해 10월에는 구글과 MOU를 맺고 원격운항솔루션의 일환으로 증강현실 소프트웨어를 도입했다. 롤스로이스는 구글이 보유한 클라우드 머신러닝 엔진(Cloud Machine Learning Engine)을 이용해 무인선이 해상 운항 도중 만날 수 있는 물체를 탐지하고 식별할 수 있도록 AI기반의 물체 분류 시스템을 개발한다는 계획이다. 지난해 11월에는 머스크와 협력하여 코펜하겐항에서 예인선에 대한 육상 원격조정 테스트를 완료했으며 올해 동 선박의 완전무인화 운항을 추진하고 있다.

특히 롤스로이스는 2015-2018년 자율운항 선박기술을 개발하는 ‘AAWA(Advanced Autonomous Water

borne Applications)’ 프로젝트를 추진 중이다. 무인선의 경제적·사회적· 법적 문제들에 대한 검토와 기반기술을 구축하는 1단계 프로젝트는 이미 완료됐으며 2-3단계에 진입해 무인선 상용화를 위한 필요요건들을 갖추고 실제 인공지능과 스마트장비를 탑재한 선박을 건조하고 펀딩한다는 계획이다. 이와 함께 2016년부터는 노르웨이 페리회사와 공동으로 Fjord1 프로젝트에 착수해 전기 동력의 자율운항 카페리(349인승) 개발을 진행하고 있다.

롤스로이스 측은 오는 2025-2030년에 무인선의 상업운항이 실현될 것으로 전망했다. 회사 로드맵에 따르면, 2020년에는 노르웨이 피요르드에서 원격운항을, 2025년 이후에는 연안해역에서, 2030년 이후 원양에서, 2035년에는 전면 자동운행선박을 도입한다는 목표다.

머스크라인, 작년 코펜하겐항 첫 원격조종 예인선 테스트

자율운항 시나리오 검토, ‘안전, 신뢰, 효율성’ 이 핵심

머스크라인은 지난해 세계 최초로 원격운항 예인선을 선보이면서 자율운항 무인선의 상업적 잠재력에 대해 심도 있게 검토하고 있다. 머스크는 롤스로이스와의 협력으로 2017년 11월 코펜하겐항만에서 예인선 ‘Svitzer Hermod’호를 육상에서 원격운항하는 테스트를 실시했다. 선장 Rene씨는 의자에 앉아 카메라와 조이스틱과 터치스크린을 활용해 선박을 조종하므로 마치 미국 SF영화 <스타트랙>에 나온 배우와 같았다는 게 회사 측의 설명이다.

머스크는 예인선을 시작으로 현재 각 물류운송사업부에서 자율운항기술에 대한 로드맵을 구축하고 무인선의 도입 가능성을 집중적으로 검토한다는 계획이다. 머스크 측은 “무인선의 진보된 기술은 항만과 터미널에서부터 예인선과 컨테이너선에 이르기까지 물류 전 공급망에 걸쳐 더욱 안전하고 효율적이고 신뢰할만한 작업환경을 만든다”고 밝혔다. 머스크에 따르면, 무인선은 라이더, HD카메라, 적외선 카메라, 브릿지 스크린과 같은 기술을 합쳐서 선박 환경을 둘러싼 데이터를 수집하고 해석할 수 있으며, 상황인식 시스템과 충돌방지 시스템으로 선원의 가시성을 높이고 사고를 예방할 수 있다고 보았다.

그러나 머스크는 완전한 자율운항과 무인선 자체는 회사의 목표가 아니며 안전과 신뢰성, 운영의 효율성을 위한 단계별 기술개발에 더 관심을 두고 있다는 설명이다. 동사는 앞으로 자율운항선박에 대한 다양한 시나리오를 검토하기로 했으며, 관련 법률과 제도가 무인선 기술의 속도를 따라잡아야 한다고 지적했다.

중국, “2021년 첫 무인화물선 건조 목표”

선급-HNA 얼라이언스 ‘UCSDA’ 출범, “스마트십에서 무인선으로”

중국은 오는 2021년 첫 무인 화물선 건조를 목표로 관련 얼라이언스를 출범시키며 세계 무인선 경쟁에 본격 뛰어들었다. 중국은 2017년 6월말 중국선급CCS과 HNA기술물류그룹을 중심으로 무인화물선개발 얼라이언스 ‘UCSDA(Unmanned Cargo Ship Development Alliance)’를 만들고 향후 세계 무인 화물선 건조의 중심지가 된다는 야심찬 계획을 밝혔다. HNA그룹은 포춘지 선정 500대 기업으로서 최근 조선, 해양엔지니어링, 벌크 트레이딩사업에 관심을 보이고 있으며 있으며 싱가포르 기반 물류회사 CWT의 인수를 앞두고 있다.

동 얼라이언스는 오는 2021년 10월 첫 무인 화물선을 건조한다는 계획 하에 무인선의 상업화기술 뿐 아니라 규제 스탠다드의 개발, 환경평가, 증명 및 검사 서비스 등을 제공한다는 계획이다. 얼라이언스에는 ABS, DNV GL, 선박연구개발기관 및 마린엔지니어링연구단체, 상해마린디젤엔진, 후동중화조선 등이 참여하고 있으며 선박의 통합자율결정, 자율운항항해, 상황인식, 원격조종 등을 연구하게 된다.

특히 중국 조선소들은 빠르게 변화하는 선박 트렌드에 대응하여 무인선 기술을 개발, 선점하고 여기에 조선인력과 가격 경쟁력 등의 이점을 더해 각국 선주들이 발주한 무인선을 대거 수주한다는 계획이다. 동 얼라이언스에는 자국 조선소로 후동중화조선이 참여하고 있다. 얼라이언스 관계자는 “무인선 개발에 대한 강한 드라이브와 함께 향후 몇 년 후에는 선박의 디자인과 건조과정에서 상당한 변화가 나타날 것”이라며 “중국은 무인선의 디자인, 엔지니어링, 건조를 위한 개발을 단계별로 착수할 계획”이라고 밝혔다.

중국은 스마트선박이 무인선 개발을 위한 기반이 될 것으로 보았다. 중국 첫 스마트선박인 ‘Great Intellige nce’호는 3만 8,800dwt급 벌크선으로 AI 항해시스템과 ‘셀프러닝(self-learning)’시스템을 갖추었으며 향후 시노트랜스십핑이 운항하는 중국과 호주, 동남아시아 간 석탄 및 소금 운송에 투입될 예정으로 전해졌다.

일본, 2025년 자율운항선박 250척 운항 목표

NYK, 내년 북미노선 무인 컨선 시범운항

일본에서는 NYK, MOL, 재팬마린유나이티드 등 자국 선사들과 조선소들이 대거 참여한 자율운항 컨테이너선의 개발이 진행되고 있다. 이들은 오는 2025년까지 무인 컨테이너선의 운항을 실현한다는 계획을 갖고 있다.

총 250척의 자율운항선박(self-navigations ship)을 건조하여 초기에는 소수의 선원을 탑승시켜 관리감독을 맡게 하며 최종적으로는 완전 무인선으로 서비스한다는 목표다. 자율운항선박은 인공지능을 사용하여 안전하고 연료효율적인 항로를 운항할 뿐 아니라 고장 등 다른 문제들을 예측하여 항해사고를 감소시킬 것으로 전망했다.

이와 관련 NYK는 2019년에 태평양 해역에서 무인 컨테이너선의 첫 시범운항에 들어갈 계획이다. NYK는 이를 위해 일본 내 레이더생산업체, 통신설비생산업체 등과 협력을 진행 중이다. 무인 컨선은 예비선원과 함께 일본에서 북미까지 원격조정으로 운항될 예정이며 규모는 아직 밝혀지지 않았다.

콩스버그 마리타임, 오프쇼어 무인선도 개발

네덜란드 20여개 산학연 연구 컨소시엄 출범

오프쇼어 분야에서도 무인선 개발연구가 시작되고 있다.

영국의 ‘M Subs Ltd’의 자회사인 ‘Automated Ships’는 지난해 노르웨이 콩스버그 마리타임과 협약을 맺고, 세계 최초의 무인 오프쇼어 소형선박을 건조할 계획임을 발표했다. ‘Hronn’ 프로젝트로 명명된 동 사업에서는 올해 선박이 인도되어 향후 오프쇼어 에너지, 수로학, 수산양식업 등에 투입될 예정이다. 초기에는 육상 파일럿에서 원격으로 운영되고, 필요한 알고리즘이 개발된 후 완전 무인화된다는 계획이다. 또 다른 오프쇼어 서비스 회사인 ‘BOURBON’은 지난해 7월 역시 콩스버그 마리타임과 전략적 파트너십을 체결하고 무인 오프쇼어 연구개발을 진행하기로 했다.

네덜란드에서는 지난해말 20여개의 해운관련 산학연정 파트너들이 참여하는 무인선박 연구 컨소시엄이 출범했다. 앞으로 2년간 JIP(Joint Industry Project)를 통해 무인선박의 기술적 가능성을 연구하고 입증하는 것을 목적으로 하는 동 컨소시엄은 해운환경에서 안전한 항행을 위해 필요한 요소를 검토하고 현존기술로 육상에서 선박의 수리가 가능한지 여부 등을 테스트하게 된다.

 

우리나라 ‘2019-2025 스마트 자율운항선박 개발사업’

해수부-산자부 4단계 자율운항선박 목표

우리나라도 상업용 무인 화물선 개발 경쟁에 속도를 내고 있다. 해양수산부는 산업통상자원부와 공동으로 ‘2019-2025 스마트 자율운항선박 개발사업’을 준비 중이다. 소형 무인선으로는 지난해 11월 해양조사선 ‘아라온Ⅱ’호가 시연됐으나 대형 화물선의 자율운항기술 개발은 이제 막 첫 발을 뗀 셈이다.

정부는 올해 예비타당성 조사를 시작하고 본격적인 기술개발은 내년부터 추진한다는 계획이다. 1-4차년도는 기술개발을, 5차년도는 건조 및 센터 구축, 6차년도에는 실제 운영에 들어간다는 큰 방향을 세웠다. 총 5단계의 무인선 발전단계 중 2025년에는 소수(약 4명)의 선원이 탑승하여 이상상황을 확인하는 4단계 개발로 추진되고, 2035년에는 선원이 없는 완전무인화로 개발한다는 계획이다.

해수부 관계자는 “오는 2월 예비타당성 조사를 신청하고 동 사업이 통과되면 내년에 본격적인 기술개발에 들어가게 된다”면서 “자율운항선박으로 인한 항만의 변화와 더불어 선원이나 선주의 책임소재 등 제도적인 문제 해결도 포함하는 R&D를 추진할 것”이라고 말했다.

먼 미래로 보았던 무인선 시대가 거스르기 힘든 현실로 다가오고 있다. 안전과 경제성에 대한 긍정적인 잠재력과 더불어 무인선이 풀어가야 할 법적·제도적 이슈들에 대한 논의가 올해부터 본격화된다. 무인선이 침체된 해운시장의 판도를 바꾸는 새로운 전환점이 될 수 있을 지 업계의 관심이 높아지고 있다.