IoT·VR·AR·AI 항법기술 등 실용화 눈앞에…국제해사기구 공식화

자동차 뿐 아니라 이젠 거대한 선박들도 선장이나 항해사, 선원들의 조작이 필요없는 자율조정장치에 의한 자율운항이 가능해질 전망이다.

최근 국제해사기구(IMO)에선 이를 “선박 스스로 주변 상황을 인지하고 제어하여 운항하는 기술”이라는 개념으로 정의하고 있다. 단기적으로는 원격에서 사람의 감독 하에 운항하는 형태이지만, 단계적으론 완전한 무인 자율조정에 의한 자율운항이 가능할 것이란 전망이다.

한국과학기술평가원은 최근 국제해사기구가 정의한 자율운항선박(MASS)1)에 대한 자료를 바탕으로 한 기술동향브리프에서 이를 자세하게 소개하고 있다. 이는 궁극적으로 사람의 개입이 전혀 없이 완전자율운항이 가능한 선박(CUS, Continuosly Unmanned Ship)을 의미한다.

사진은 본문 기사와 직접 관련은 없음. (사진=유튜브캡처) 

실용화까지…기술 수준 4단계로 구분
이에 따르면 일단 기술적인 수준에 따라 4단계로 구분되고 있다. 아직은 1단계라고 할 선윈 의사결정 지원방식이 현재 진행중이며, 2단계인 선원 승선 원격제어 기술도 곧 실용화 될 것으로 전망되고 있다.

3단계는 선원이 아예 없거나, 최소 인원만 승선해서 원격제어와 기관 자동화 기술을 적용하는 것이다. 궁극적인 목표는 완전무인 자율운항(CUS) 시스템이다. 


자율운항시스템 기술은 다중 센서 인지 기술, 위험 회피 및 최적 대응방안 판단기술, 최적 항로 및 운용 상태 계산, 제어를 위한 통합제어 기술, 그리고 통신, 네트워크, 보안기술 등 IT와 4차산업혁명의 기반이 되는 디지털 기술이 총동원되어야 한다.

선박 자율제어기술, 해양연결성 등이 핵심
구체적으로 자율운항을 위해선 다중센서기반 장애물 탐지 및 상황인지 기술이 핵심이다. 선박에서 라이더 및 카메라를 이용하여 장애물을 탐지하고, 충돌상황을 예측하며 이를 회피 방안을 제시하는 기술이다.

통합선교경보관리기술의 경우 선박의 다양한 위험 상황을 종합적으로 관리하고, 선박의 위험도에 따라 최적의 대응 방안을 제시하는 기술이다.


특히 선박 자율제어기술이 가장 중요하다. 이는 선박의 운항 상황 및 장비와 시스템의 상황에 따라 항로를 재계산하고 엔진 제어 등을 포함한 선박의 모든 장비와 시스템들을 실시간으로 자율적으로 계산하고 효과적으로 처리하기 위한 기술이다.


이 밖에도 다양한 이종 시스템과의 통합과 함께 그 과정에서 발생하는 선박 소프트웨어의 기능 안전성을 도모하고, 시스템 오류나 장애를 해결할 필요가 있다.

또한 터그선이나 도선사의 도움 없이 선박을 자동으로 접안 내지 이안하기 위한 기술도 필요하다. 선박의 주변 운항 상황을 정확히 판단하고, 선박이 취득하지 못하는 정보를 육상에서 선박에 제공함으로써, 선박이 보다 정확한 판단을 내릴 수 있도록 제공하는 기술도 필수다.

중국의 자율운항선박 테스트베드 조성 계획. (제공=KISTEP(중국 우한대학교 인용))
중국의 자율운항선박 테스트베드 조성 계획. (제공=KISTEP(중국 우한대학교 인용))

5G기반 광대역 해상통신시스템도 중요
자율운항선박은 무엇보다 원격관제기술이 관건이다. 이는 선박의 원격제어 및 항로제어를 위한 정보, 그와 관련된 기상 및 트래픽과 관련된 다양한 부가 정보를 교환하기 위한 기술이다. 특히 디지털 기술에 의한 선박 원격 모니터링 및 제어 기술도 중요하다.

이는 원격에서 다양한 선박과 장비의 정보를 수집하고, 장비의 상태 및 선박의 상태를 종합적으로 점검하고 분석하는 기술이다. 이를 위해 선박의 상태를 정확히 분석하기 위한 AR/VR 기술과 디지털 트윈 기술이 필수다.


이 외에도 데이터 교환 시스템이나 해상항법장비기술, 이더넷 기반 선내통신기술, 선박 항해시스템 및 장비의 사이버보안 기술 등도 핵심적이다. 특히 5G기반 광대역 해상통신시스템도 매우 중요하다.

이는 선박의 상시적인 해양 연결성을 제공하기 위해 위성통신과 연근해에서의 선박의 상황을 인지하고, 원격관제를 위한 위한 대용량 통신을 지원하는 것이다.  

또 선박의 다양한 장비들과 시스템들을 모두 IoT 기반으로 통합하여 관리하기 위한 선박 네트워크 통합 관리 기술도 주목받고 있다. 

노르웨이, EU 등 개발 직전, 국내서도 연구 활발
현재 국내에선 이를 위해 통신 및 선박기자재 분야에 대한 출연연구소의 연구와, 대학과 산업체의 협동연구 등이 이뤄지고 있다. 이를 통한 기술개발과 실증작업도 진행되고 있다. 


해외 각국에서도 자율운항선박기술에 대한 연구와 개발이 경쟁적으로 이뤄지고 있다. 핀란드에선 정부, 민간 등 각 영역에서 단계적 목표(원격조종 선박)를 세우고 연구에 박차를 가하는 가운데, 사업화까지 고려한 프로젝트가 진행 중이다.

선박 왕국인 노르웨이는 인공지능, 빅데이터, 선박 설계 등에 투자하여 승객 운송, 연안 화물 운송 등 다양한 목적의 자율운항선박 기술개발을 통해 선도적 기술 노하우를 축적 중이다.


EU 차원에서도 관련되는 각종 프로젝트를 통해 자율운항선박의 기술개발 타당성을 검토하고 통신 플랫폼을 구축하고 있다. 중국은 ‘중국제조 2025’ 계획의 전략 분야로 조선산업을 포함시키고 있다. 정부 주도의 기술개발 및 실증 환경 조성도 진행되고 있다. 일본도 자율운항선박 개발과 도입을 위해 개방형 플랫폼 구축 등을 통한 기술개발을 서두르고 있다. 

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