자율운항선박을 IMO 자율화등급 3단계 이상으로 운용하기 위해서는 내·외부 통신시스템의 사이버보안뿐만 아니라 실시간으로 데이터를 교환하는 데이터 및 시스템 사이버안전에 대한 고려가 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는 자율운항선박 사이버안전체계 구축방안에 대해서 살펴본다. 자율운항선박 사이버안전체계 구축을 위해서는 선박 내 사이버위협을 실시간으로 탐지하고 영향을 모니터링하는 통합 보안 시스템 구축이 필요하며, 선박 사이버안전 설계 타당성을 검증하는 사이버리스크평가 기술, 사이버안전체계를 검증하기 위한 CVE(Common Vulnerabilities Enumeration)기반 취약성 진단 및 침투테스트 기술, V-Model을 활용한 통합 소프트웨어 품질인증 기술, ISO 25024 기반 데이터 무결성 검증 기술 적용이 필요하다.
MX-S2X(선박중심직접통신)은 선박을 중심으로 한 D2D 통신을 통해 육상·선박·시설의 유기적 연결을 제공함으로써, 해양 분야의 4차 산업혁명에서 해상 통신 기술 인프라로서의 핵심 역할이 가능할 것으로 기대 된다. '초고속해상무선통신망 무설설비 다각화 및 통신연계 기술개발 '의 1단계 3차년도에서는 2차년도에 제작한 MX-S2X 1차 시제품에 대한 기능을 보완하고 ISM 대역의 소출력 요구사항을 만족하기 위한 DSSS을 적용하여 2차 시제품을 구현/제작하고 실제 해상환경에서 성능을 검증한다. 본 논문에서는 MX-S2X 2차 시제품에 대한 1, 2차 실해역 시험결과 및 향후 계획에 대해 공유한다.
자율운항선박은 센서, IoT, 빅데이터, AI, 플랫폼 등 고도의 ICT 요소 기술이 필요한 미래 유망 산업 분야이다. 특히 선박 내부장치로 부터 수집된 정보와 선박 주변의 해상 데이터가 증가될수록 선박 대 선박 및 선박 대 육상 간 정보 교환 체계인 해상통신망의 중요성은 커질수 밖에 없다. 해양수산부는 2020년 세계 최초로 대한민국 연안으로부터 최대 100km 까지 해역을 LTE(Long Term Evolution) 통신체계로 구축한 바 있다. 본 논문은 초고속 해상무선통신망(LTE-Maritime)이 자율운항선박의 주요 통신 기술로써 활용되기 위해 우선적으로 고려할 사항을 타 해상 무선통신 기술과의 연계, 업링크 및 항내 통신품질의 향상 관점으로 살펴보고자 한다. 이를 위해 LTE-M. 망의 무선설비 다각화 사업으로 추진중인 해양 드론용 송수신기의 실해역 성능 시험을 통해, 선박과 육상 간 정보 교환에 있어 상호운용성 시험의 중요성을 재고해 보고, 해상 무선통신 체계의 신뢰성 및 호환성을 확보하기 위한 무선품질지표, 상호운용성 시험 방법 등을 제시하고자 한다.
최근 5년간, 해양 분야에서는 IT의 접목을 통한 안전운항이 큰 이슈가 되어왔다. 국제해사기구 NAV 위원회에서 정의하는 e-Navigation 전략이 수립되면, 기존 선내 다양한 정보는 필요와 목적에 따라 통합되어 사용되며, 그에 따른, 사용성 평가에 대한 논의가 시작되고 있다. 선박 정보 모니터링은 통합된 디스플레이를 사용하게 되며, 이를 위해서는, 표준에서 요구하는 사용성을 고려해야 한다. 이를 위하여, 본 논문에서는 선박 통합 모니터링을 위한 사용자 인터페이스 설계 가이드라인을 제시한다. 개념 및 요구 사항 분석 그리고 기존 제품의 분석을 바탕으로 선박 통합 모니터링을 위한 사용자 인터페이스 설계의 가이드라인을 제시한다.
차도선과 같은 연안 화물 여객선에는 필수 탑재 항해통신장비 이외에 유지보수 지원이나 운항 효율 향상을 위한 장비는 거의 탑재 되어 있지 않은 상황으로 ICT 기술 기반 운영 및 유지보수(O&M, operating and maintenance) 지원 서비스 제공 시스템 도입이 필요하다. 이에 중소형 선박 기자재의 데이터 수집, 통합, 분석을 통해 선박 관리, 유지보수 지원, 운항 모니터링 등의 스마트 O&M 서비스를 제공하기 위한 시스템의 개발을 진행 중에 있다. 개발하는 시스템은 빅데이터 분석 기술, 모바일 어플리케이션 개발 기술, 증강현실(AR) 기술을 기반으로 선박을 구성하는 요소의 상태 모니터링, 최적 관리, 원격 유지보수 지원 등의 서비스를 제공할 예정이다. 또한, 클라우드 기반 육해상 통합 O&M 서비스 지원 시스템의 개발을 통해 선단 단위 분석, 중소형 해운선사 소모품 관리 및 운영 지원 등 종합적인 부가 서비스를 제공하는 것이 목적이다. 이러한 시스템의 개발이 완료되면, 실선 시험을 통해 개발 시스템과 서비스의 유용성을 검증할 계획이다. 본 논문에서는 이러한 O&M 지원을 위한 시스템에 관해 소개하고, 앞서 언급한 각종 서비스를 제공하기 위한 선박 및 육상 측 구성요소 정의와 서비스 아키텍처의 설계에 관한 내용을 다룬다.
선박의 자동화 수준이 높아지고 자율운항선박의 개발에 따라 선박의 IPMS (integrated platform management system)는 다양한 운영체제로 통제되는 개별 장비들을 통합하고 다량의 데이터를 실시간으로 처리해야 한다. 이러한 상황에서 데이터 처리를 위해 DDS (data distribution service) 미들웨어 기반 선박 IPMS 시뮬레이터를 개발하고 성능을 평가하였다. 이종 운영체제로 동작하고 있는 신호입출력장치와 IPMS 서버에서 초당 1,000개의 토픽을 비동기로 발간하고 구독한 시뮬레이션을 수행하였으며, 초기 4초 동안 일부 토픽의 누락을 제외하고는 오류 없이 데이터를 수신하였다. 개발된 시뮬레이터는 실제 선박에서 DDS를 이용하여 다른 제어체계를 통합할 수 있음을 보여준다.
최근 선박 산업의 동향은 신규 건조는 줄어들고 기존에 건조한 선박을 최대한 관리하여 수명을 늘려 나가는 것에 많은 노력을 기울이고 있는 추세이다. 이로 인해 선박 수리 산업의 비중이 확대되고 있다. 그러나 선박 수리 산업의 현재 체계화 되어 있지 않은 상황이며 선박 수리를 위해 필요한 수리 장비 관리, 하청업체 관리, 수리 스케줄 관리 등의 주요 기능들이 아직까지 수작업으로 처리되고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 바코드를 수리 장비에 부착하여 관리하고 하청업체의 정보와 관리 시스템의 주요 정보를 실시간으로 처리하기 위해 스마트폰을 활용한 통합 관리 시스템에 대하여 제안한다.
자율운항선박, 무인선과 같이 전통적 선박 형태에 자율성이 부여되는 형태로의 발전과 함께 드론, 비행체 같은 비행 형태까지 포함하는 해상 모빌리티는 기존 통신 체계 대비 실시간성 향상 및 대용량 데이터 교환이 요구되는 새로운 해상 안전 운항 체계가 수반되어야 한다. 초고속해상무선통신망(LTE-Maritime) 송수신기를 장착한 국내 선박의 경우, LTE급의 통신 서비스를 연안 최대 100km까지 받을 수 있지만, 국제 항해를 하는 국적선과 외국적 선박을 포함하는 해상 모빌리티 안전 운항 체계 구축을 위해서는 VDES(VHF Data Exchange System)와 같은 국제협약에서 인정하고 해상이동서비스(Maritime Mobile Service)에 속하면서 기존보다 빠른 통신망의 보급이 필수적이다. 본 논문에서는 향후 해상 모빌리티 구현을 위해 필요한 해상무선통신망의 하나로 VDES의 필요성에 주목하여 그간의 개발 현황으로부터 향후 VDES 서비스 도입 및 활용방안에 관해 논한다.
MX-S2X(선박중심직접통신)은 디지털 통신 연계기술 개발 및 실증을 통한 육상·선박·시설의 유기적 연결을 제공함으로써, 향후 도래할 해상 통신 기술 인프라로서의 효과적 활용이 가능할 것으로 기대된다. 본 논문은 '초고속해상무선통신망 무설설비 다각화 및 통신연계 기술개발 '의 1차년도에 수행한 MX-S2X 시스템의 물리계층 설계에 대한 보완 및 해상통신을 위한 최적화를 통해 상세설계를 확정하고, 이를 구현/제작한 HW의 성능을 검증한다. 제작한 HW의 검증을 위해 시험환경을 구성하여 PER 성능을 측정하고 M&S 결과와 비교 분석함으로써 MX-S2X HW의 기능 및 성능을 검증하였다.
미래 해상환경 변화 대응의 일환으로 항로표지의 스마트화를 위한 정보의 디지털화, 정보교환 체계의 표준화 등 항로표지기반의 정보 통합 DB구축을 통한 해양분야의 ICT 기술개발이 요구되고 있다. 또한, 항해안전을 위한 아날로그 정보 전달 기능의 항로표지 역할이 해양정보 수집 및 활용의 허브기능으로 확장이 되며 스마트항로표지의 도입 및 전환이 요구되고 있다. 이러한 해상교통흐름의 변화에 대응하기 위해 본 연구에서는 표준화, 디지털화된 항로표지정보의 통합 제공을 위한 디지털 항로표지 정보관리를 위한 정보협력시스템을 설계하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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