선박내 엔진 등 각종 항해장치 상태를 통합관리하고, 육상의 해운선사에서 원격으로 실시간 모니터링과 간단한 유지보수가 가능한 ‘스마트선박’이 건조됐다. 지식경제부는 조선분야 IT융합과제로 한국전자통신연구원과 현대중공업이 공동 개발한 ‘선박통합통신기술(SAN)’을 세계 1위 해운사인 덴마크 머스크라인의 신조선박 40대에 탑재하게 됐다고 밝혔다. 선박의 항해장치에 이상이 발생할 경우 가까운 항만에 접안하여 수리해야 했으나, 이러한 기술개발을 통해 앞으로는 육상에서 원격 실시간 모니터링으로 유지보수가 가능하게 됐다.

스마트기술이 탑재된 '머스크라인' 4,500teu급 '컨'선

현대중공업 울산 본사에서는 3월 25일 ‘IT기반 선박용 토탈 솔루션 개발’ 완료 보고회가 개최됐다. 덴마크 AP몰러 머스크가 지난 2008년에 발주한 4,500teu급 컨테이너선에 각종 기관을 원격 제어할 수 있는 ‘선박통합통신망’을 적용함으로써 선박의 경제적 운항관리가 가능하게 된 것이다.

‘선박통합통신망’ 국책과제 3년간의 성과
지식경제부는 2008년에 선박 내 기기 간에 무선통신이 힘들다는 것을 파악하고 현대중공업과 한국전자통신연구원이 참여하는 국책과제를 발주하여 3년만에 성과를 이루어냈다. 조선분야 IT융합의 첫 번째 R&D 과제인 선박통합통신망 구축은 2008년 3월부터 2011년 2월까지 3년간 연인원 133명과 총 270억원(정부 135억원, 현대중공업 135억원)의 예산을 투입하여 개발한 결과물 중에 하나이다.
이번에 개발을 완료한 스마트십은 선박 엔진과 제어기, 각종 기관 등의 운항 정보를 위성을 통해 육상에서 실시간으로 모니터링하고, 선박 내 통합시스템을 원격 진단과 제어할 수 있는 차세대 선박이다. 기존 선박에는 460여개의 장치들이 8개 그룹으로 복잡하게 구성돼 있어 작업자가 각 그룹별 모니터를 통해 각각의 확인해야 했다.

'스마트 선박 기술'이 탑재된 선박

지식경제부 박태완 사무관은 “선박 내에는 기기들을 연결하는 케이블이 80km에 이르기 때문에 항해장치에 문제가 발생하더라도 원인을 찾기가 힘들었다”며 “이번 조선·IT 융합사업을 통해 80km에 이르는 케이블 길이를 25km로 줄이고 무선통신기술을 적용하여 실시간으로 오류를 제어할 수 있도록 만들었다”고 설명했다.
스마트십 기술은 선박 기관감시제어장치(ACONIS-DS)와 항해정보기록장치(VDR), 주 추진제어장치(BMS) 등을 하나의 네트워크로 통합한 독자적인 선박통합통신망(SAN, Ship Area Network) 구축이 핵심이다.
이 선박통합통신망(SAN, Ship Area Network)을 통해 수집·분석·가공한 정보는 선박의 경제적 운항관리는 물론, 선박 내 기자재의 재고관리 등 차세대 부가서비스로 연동이 가능하다. 또 단순 선박의 통합 감시시스템 수준을 넘어 선박 건조와 인도에서 폐선까지 선박의 라이프타임 서비스를 제공할 수 있다는 점에서 세계 해운업계의 주목을 받고 있다.

조선사들은 대부분 선사의 요청에 따라 관련 기자재를 장착하게 되는데 이번 사례는 오히려 조선사에서 개발하여 선사에 제안한 것으로 알려졌다. 스마트 기술을 선박에 처음 장착하게 된 머스크는 당초 일본의 ‘SAM 일렉트로닉스’와 현대중공업의 ‘ACONIS’를 비교했으나 최종적으로 현대중공업 ACONIS의 손을 들어주었다. 차세대 선박용 감시제어시스템인 현대중공업의 ACONIS는 원격 컨트롤뿐만 아니라 선사에서 모니터링이 가능하기 때문에 ‘원격 유지보수’가 가능한 장점을 갖추고 있다.
현대중공업 황시영 통합전산실장은 “이번 성과가 세계 스마트십 기술의 주도권을 확보하는 단초가 될 것”이라며 “향후 스마트십은 선박 건조 산업 외에도 경제운항 소프트웨어 서비스 등 하나의 독립적인 소프트웨어 형태의 매출로도 기여할 것”이라고 강조했다.

컨테이너선 50여척에 ‘선박통합통신망’ 적용
현대중공업은 ACONIS뿐만 아니라 엔진의 이상유무와 선박 추진기관을 점검하는 ‘BMS’, 그리고 항해정보기록장치 ‘HIVDR’를 장착하여 최종 선박통합통신망(SAN)을 구축했다. 이러한 선박통합통신망은 머스크가 현대중공업과 대우조선해양에 기 발주한 4,500teu급 컨테이너선박 18척과 22척에도 적용키로 했다.
현대중공업은 머스크의 4,500teu급 40척 뿐만 아니라 애틀란틱사와 그리스의 CMM 등 총 10척의 선박에도 SAN을 적용키로 했으며, 최근 대우조선해양에 발주된 1만 8,000teu급 컨테이너선에도 적용방안을 머스크와 검토 중인 것으로 알려졌다.

이러한 선박통합통신망(SAN)은 항해중인 선박에서 간단한 오류가 발생할 경우 경보음이 발생하기 때문에 신속하게 인마세트(Inmarsat) 위성통신을 통해 문제를 해소할 수 있으며, 모니터링을 통한 통신비용만 들어가기 때문에 항해안전은 물론, 수리비용을 줄일 수 있을 것으로 보인다.
지식경제부 박태완 사무관은 “해운선사에서는 선박에 고장이 발생하면 기존에는 헬리콥터로 사람을 보내 수리해왔으나, SAN을 적용하면 무선 네트워크로 간단하게 수리가 가능해져 유지보수 등 운항관리 비용을 크게 절감할 수 있다”며 “선박의 수명이 보통 30년인데 매년 선박가격의 1% 유지보수 비용이 발생, 30년간 30%가 발생한다고 볼 때 SAN기술은 새로운 선박 유지보수 시장을 만들어 나갈 수 있을 것”이라고 말했다.

선박건조 시뮬레이션기술 개발화면 예시

디지털 조선야드 기술 年 500억원 절감
지식경제부는 2008년부터 2011년까지 총 2,901억원의 정부예산을 투입하여 75개 IT융합 R&D 과제를 수행하고 있다. 특히 조선산업은 우리나라가 세계 최고의 선박건조기술을 가지고 있음에도 최근 중국 등 후발국의 추격이 거세지고 있고 핵심기자재는 선진국에 크게 의존하고 있는 상황이다.
우리나라 조선산업의 경쟁력 향상을 위해 추진하는 사업 중에 하나가 바로 ‘디지털 조선 야드 기술’이다. 조 선소 작업장(Shipyard)에서 생산성 향상과 작업환경 개선을 위해 와이브로(WiBro) 등 무선통신과 전자태그(RFID)를 이용하는 ‘디지털 조선 야드 기술’은 이미 현대중공업에 이어 대우조선해양에서 이용하고 있다.

선박통신기술(SAN)기반의 스마트 선박 기술 개념도

이 기술은 선박건조를 위해 작업장에 흩어진 수백톤의 대형 블록 구조물들의 위치를 RFID로 실시간 모니터링함으로써 작업공정상 위치 파악과 운반을 최적화할 수 있다. 또 조선소에 WiBro 무선통신 인프라를 구축하고 작업자 간에 협업이 가능하도록 그룹통신 시스템과 멀티미디어 통합단말기를 개발하여 작업에 활용함으로써 생산성 향상을 기대할 수 있다. 기존의 야드에서는 작업자가 그룹통신용 무전기와 TRS(주파수공용통신기기), 개인휴대폰을 각각 휴대함으로써 작업시 불편이 크고 통신품질도 좋지 않았으나 이를 대체하는 통합 단말기로 통신품질 향상 외에 설계도면 참조, 블록 구조물 위치인식 등의 멀티미디어 기능도 가능하다.
이러한 디지털 조선야드 기술은 야드공간의 효율화 등 작업환경 개선과 협업 작업시 생산성 향상, 통신비용 절감 등의 효과를 가져올 것으로 기대를 모으고 있다. 현대중공업은 조선IT 융합기술을 현장에 적용함으로써 연간 500억원의 비용절감과 연간 1조 8,000억원의 시장창출효과를 거둘 것으로 전망하고 있다.

선박 최적운항 지원·선박간 해상통신 기술 개발

디지털 조선야드 기술 개념도

선박 자체의 디지털화와 조선야드의 디지털화에 이어 선박의 최적운항을 지원하는 기술도 개발된다. 지식경제부는 2009년부터 선박의 최적운항 지원, 위험감시 대응, 사고이력 관리 등의 기능을 갖춘 장비와 표준 플랫폼을 개발하는 ‘지능형 디지털 선박의 통합관리시스템’을 수행하고 있다. 해양연구소에서 수행하고 있는 ‘선박 최적운항 지원’ R&D 사업은 선박의 연료를 최적화하여 운항할 수 있는 기술을 연구하여 선사의 운항비를 최소화해 나갈 방침이다.

최근에는 선박건조 시뮬레이션 기술과 선박간 해상통신기술 등 조선분야 IT융합분야를 다양하게 확대해 나가고 있다. ‘선박건조 시뮬레이션 기술’은 새로운 건조기법 도입에 따른 붕괴 등의 위험을 최소화할 수 있도록 컴퓨터상에서 모의건조해 보는 시뮬레이션 시스템을 개발하는 것이다. 또 한국전자통신연구원에서 수행하고 있는 ‘선박간 해상통신 기술’은 사고가 많은 연근해 해상(100km이내)에서 선박 안전운항을 위해 필요하며, 주변 선박을 이용하여 데이터를 먼 곳까지 고속 전송하는 기술이다. 먼 바다에서는 비용이 비싼 인마세트 위성통신을 사용하게 되는데, 선박간 해상통신 기술이 보급되면 원양에서도 비싼 위성통신이 아닌 선박간 통신으로 정보를 수집할 수 있게 된다.

원격지에서 운행 중인 선박의 상태를 모니터링하고 있는 모습

이밖에도 지식경제부는 선박에 들어가는 기자재의 생애주기를 관리하는 PLM(Product Lifecycle Management)의 국산화에 적극적으로 나서고 있다. 전자제품과 자동차, 식품 등 일부 제조업에서는 이미 PLM시스템을 도입한 후 신제품 출시시기를 1/3까지 단축시키는 한편, 효율적인 자재관리를 통해 신제품 개발비용을 50% 절감한 것으로 나타났다.
대형 복합해양구조물인 선박건조에서 PLM 시스템을 도입할 경우 기존 다품종 소량생산을 다품종 대량생산으로 전환할 수 있으며, 100만개에 달하는 부품의 생애주기를 관리하여 긴급 상황 발생시 선박운항자의 신속하고 효과적인 의사결정이 가능해질 전망이다.

지식경제부 박태완 사무관은 “e-Navigation을 통한 국제표준 채택이 가까워졌다”며 “스마트조선 시장이 본격 형성되면 국제표준의 중요성이 더욱 커지기 때문에 국내 조선관련 기업들도 국제표준을 앞세워 관련시장을 선점해 나갈 수 있을 것”이라고 밝혔다.