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[기획]친환경·스마트로 탈바꿈 ‘자율운항 선박’에 눈길
[기획]친환경·스마트로 탈바꿈 ‘자율운항 선박’에 눈길
  • 김연균 기자
  • 승인 2020.02.04 08:01
  • 댓글 0
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선박 개발 1600억 투입
2030년까지 레벨4 목표

삼성중공업·대우조선 등
충돌방지·회피 기술개발

원양 위성통신비 부담 커
LTE-M 시범서비스 돌입

 

해양환경 규제 강화로 친환경 선박 관련 기술에 관심이 쏠리고 있다.

국제해상기구(IMO)는 오는 2025년까지 이산화탄소, 황산화물, 질소산화물 등 선박배출 오염물질의 단계적 감축과 평형수 처리 장치를 거치지 않은 평형수의 배출금지 등 해양환경 규제 강화안을 발표한 바 있다.

■자율운항 시발점 노르웨이

EU집행위는 ‘EU 해상운송전략 2018’의 일환으로 LNG선박 등 친환경 선박 시장을 유도하고 있다. 노르웨이에서도 친환경 방향타 적용설계를 요구하는 등 유럽을 중심으로 IMO 협약규제에 적극 동참하고 있으며, 관련 기업들의 자발적 참여를 유도하기 위해 친환경 기술개발을 적극 지원하는 추세다.

영국은 롤스로이스사에서 구글과 함께 선박지능형 인식시스템을 개발하고 있으며, 핀란드 펀드의 지원아래 무인 선박 개발 프로젝트인 AAWA(Advanced Autonomous Waterborne Application)를 통해 2025년 연근해선박, 2030년 원양선박을 목표로 선박원격조정기술을 상용화할 계획이다.

노르웨이는 야라 인터내셔널사와 선박자동화 시스템개발 업체인 콩스버그와 손잡고 이미 무인선 ‘야라 버클랜드(Yara Birkeland)’호를 만들어 연구소 테스트를 마친 상태다. 이 선박은 노르웨이 선박건조업체인 VARD사 소유의 루마니아 조선소에서 건조 중으로 올해 1분기 중 인도 예정이다.

현재 운항 중인 선박에 탑재한 콩스버그사의 자율주행선박 기술은 어댑티브 트랜짓-자동도킹(Adaptive transit & Auto-docking) 기술로 자동차의 어댑티브 크루즈 컨트롤과 같은 기능으로서 운항환경에 최적화된 경로와 속도 등을 자동 조정해 운항하는 기술이다.

운항 선박에 어댑티브 트랜짓 기술을 적용할 경우 연료절감 및 이산화탄소 배출량 감소, 운항경로 최적화, 운항 안정성 및 예측성 향상, 주변상황 인지 증가, 선박 운행 담당자의 판단력 증진 등 긍정적 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

특히 어댑티브 트랜짓 기술을 적용하면 선체를 넓게 설계할 수 있어 일반 페리선에 비해 더 많은 화물·차량 승선이 가능하며, 선장의 숙련도와 상관없이 부드러운 동선으로 한번에 도킹할 수 있어 도킹에 소요되는 시간도 단축할 수 있다.

■미래 먹거리로 지목

우리 정부도 미래먹거리로 ‘자율운항 선박’ 시장 선점에 나섰다.

최근 ‘자율운항 선박 기술개발사업’이 예비타당성조사를 최종 통과해 2025년까지 레벨3 수준의 자율운항 선박을 개발하고, 후속 연구를 통해 2030년까지 레벨4 수준의 ‘완전 무인 자율운항 선박’을 개발할 계획이다.

예비타당성조사를 최종 통과한 ‘자율운항 선박 개발 사업’은 조선·해운산업의 친환경·스마트 패러다임 전환에 대비하기 위해 산업통상자원부, 해양수산부가 공동으로 추진한 사업으로 2020년부터 2025년까지 6년간 총 1603억원을 투입해 4개 분야, 13개 핵심기술 개발을 목적으로 추진할 계획이다.

4개 분야는 △자율운항 지능항해 시스템 개발 △자율운항 기관 자동화 시스템 개발 △자율운항 성능실증센터 및 실증기술 개발 △자율운항 선박 운용 기술 및 표준화 개발 등이다. 울산시는 자율운항선박 성능실증센터 구축사업을 담당하게 된다.

센터는 사업비 188억원이 투입돼 동구 일산동 35번지 일원(고늘지구)에 부지에 개소된다. 2020년 착공, 2026년 준공이 목표로 자율운항선박 기술개발사업에서 개발된 핵심기술에 대한 검증, 인증 및 실증을 담당하게 된다.

정부는 자율운항선박 기술개발사업으로 핵심 기술력을 확보하면 2030년경 자율운항선박 시장의 50%까지도 선점할 것으로 기대하고 있다. 울산시도 해당 사업에 참여하면서 고부가가치 산업인 미래첨단선박 핵심도시로 부상할 것으로 기대하고 있다.

특히 조선 업계는 자율운항선박이 상용화되는 오는 2025년경 전 세계 관련 시장(선박 및 관련 기자재) 규모가 1550억 달러에 달할 것으로 예상하고 있다.

정부는 개발된 자율운항 선박 운용기술이 국제표준으로 이어질 수 있도록 개발 초기부터 IMO(국제해사기구), ISO(국제표준화기구) 등의 표준화 활동과 연계 추진할 계획이다.

■산업계도 분주

산업계도 자율운항 선박 시장 주도권을 선점하기 위한 기술 개발에 심혈을 기울이고 있다.

가장 두각을 나타내고 있는 회사는 삼성중공업이다.

삼성중공업은 자체적으로 스마트선박 솔루션인 ‘인텔리맨십’을 개발하고 2018년 1월부터 계약된 모든 선박에 장착하고 있다.

또한 한국해양대학교 해사대학(한국해양대)과 친환경·스마트 선박의 핵심기술 개발 및 실증을 위한 산학협력 협약을 체결한 바 있다.

이번 협약에 따라 삼성중공업은 한국해양대가 지난해 5월 첫 운항에 나선 실습선 ‘한나라호’에 삼성중공업이 개발한 스마트십 시스템 ‘SVESSEL’(에스베슬)을 탑재키로 했다. 시스템을 통해 실제 운항 중 발생하는 다양한 상황을 수집·분석해 자율운항 선박의 핵심 기술인 충돌방지·회피·원격운항지원 등 기술 개발에 나설 방침이다.

이후 삼성중공업은 지난해 6월 진행된 한국-노르웨이 정상회담 기간동안 선급협회인 DNV-GL과 자율운항선박에 대한 공동기술개발에 협력키로 했다. MOU를 통해 육상 원격 지원 및 승선인력(Crew) 절감을 위한 요소 기술 등을 DNV-GL과 공동 개발하고 있다. 이를 통해 스마트십 기술의 경쟁력과 신뢰성을 한층 더 높일 수 있을 것으로 기대된다는 게 업계의 평가다.

대우조선해양도 2016년 10월 조선해양 제어시스템 연구를 위하여 HILS (Hardware in the Loop System)센터를 개설하고 자동화와 제어시스템에 대한 연구개발을 진행하고 있다.

이와 관련 대우조선해양은 최근 영국 로이드로부터 ‘스마트십 사이버 보안’ 기술의 기본 승인 단계 인증을 취득했다.

승인을 얻은 기술은 △실시간 데이터 송수신 점검 △정보기술(IT) 및 운영기술(OT)에 대한 잠금보안 △인공위성을 통한 실시간 백신 업데이트 △시스템 자동백업 등의 기능을 통해 사이버 공격으로부터 안전하게 운항할 수 있게 하고 육상과 선박 간의 통신 효율성을 높이는 기술이다.

대우조선해양 관계자는 “자율주항 선박에 대한 선주들의 요구가 늘어나는 가운데 후발주자(중국·일본 조선업계)에게 경쟁 우위를 점하기 위해 활발한 개발이 이뤄지고 있다”며 “현재도 선주사의 해킹을 막고 경제적 운항을 돕기 위해 관련 기술의 개발은 중요한 일”이라고 강조했다.

■사이버 공격 대비해야

완전한 자율운항선박 시대를 맞이하기 위해서는 시뮬레이션, 사이버보안, ICBM(IoT, Cloud, Bigdata, Mobile), 로보틱스와 자동화 등 다양한 기술이 요구된다.

현재 대형 원양선박이 많이 사용하고 있는 위성통신 서비스인 인말샛(Inmarset)의 FBB와 인텔샛(Intelset)의 VSAT 경우 최대 전송속도가 각각 432kbps와 4Mbps에 불과하다. 2016년부터 최대 50Mbps 초고속 인터넷이 가능한 인말샛의 5세대 위성통신 서비스인 GX(Global eXpress)가 개시했다.

그러나 선박 업계에서는 높은 통신비에 부담을 느끼고 있다.

업계 한 관계자는 “일부 원양에서는 대역폭의 가용성이 낮아서 광역 빔 위성 중계기로 서비스를 제공받을 수 있지만 추가적인 비용적인 문제가 발생해 통신비용이 증가한다”며 “비용을 절감하기 위해서는 최소 대역폭을 256kbps로 줄여 필요시 사용하는 차선책을 택할 수 밖에 없다”고 지적했다.

한편 선박 내부, 선박과 선박, 육상 등과 연결을 위해 사용되는 다양한 통신 기기를 관리하고 전송 비용을 절감할 수 있는 통신 운영 시스템이 필요하다. 선박에 탑재되는 센서의 증가로 선박 내부의 체계적인 연결성 관리의 필요성이 증대하고 있다.

현재 선박간은 VHF/MF 대역의 주파수를 사용하고 있으며, 육상과는 위성통신과 HF를 사용 중이다. 대용량 및 고속 데이터 전송을 위해 위성통신의 활용이 빠르게 증가하고 있으며, 위성통신 비용 절감과 e-내비게이션 사업을 위해 각국은 연안 지역에 3G/4G 통신망을 구축 중이다.

선박 업계에서는 연근해 무선통신망 서비스에 기대감을 높이고 있다.

해양수산부는 2020년까지 1300억원의 예산을 투입해 육지로부터 100㎞ 떨어진 해역까지 LTE 통신이 가능한 통신망(LTE-M)을 구축하고 시범 운영에 돌입한 상태다.

아울러 통신 연결성이 확대되면서 사이버 공격의 가능성이 높아지고 있으며 선박의 특성상 위성통신을 이용한 공격에도 대비할 필요가 있다.

IMO는 선박에 대한 주요 공격 대상을 △브리지 시스템 △화물 처리 및 관리 시스템 △추진, 기계 관리 및 전력제어 시스템 △접근 제어 시스템 △승객 서비스 및 관리 시스템 △공공 네트워크를 사용할 수 있는 승객 △행정 및 승무원 복지 시스템 △통신 시스템 등 8개로 분류하고 사이버 보안에 대한 가이드라인을 발표한 바 있다.



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