조선해양산업과 정보통신기술 융합 동향에 따른 표준화 현황

e-Navigation 기술과 자율운항선박의 법적 기준과 성능 기준은 IMO 법률위원회(LEG)와 MSC가 결정하며, 해상 통신과 관련한 기술 기준은 ITU-R SG5(지상업무) 소속 WP5B(해상조난안전제도(GMDSS), 항공 이동 서비스, 무선 측위 서비스를 포함하는 해상 이동 서비스) 기술분과가 제시하며, 주파수 자원에 대한 할당은 세계전파통신회의(WRC)를 통해 확정된다.

가. IMO

e-Navigation 기술과 관련한 IMO의 동향은 이미 SIP 수립이 완료되고 각국이 SIP에서 요구하는 해사 서비스 개발이 진행 중이다.

항해 안전 시스템에 대한 논의 및 규정 제안은 항해·통신·수색·구조전문위원회(NCSR)에서 제시하므로 SIP 승인 이후의 진행사항은 다음과 같다[11].

• NCSR 제2차 회의(’15.3): e-Navigation 이행을 위한 3가지 지침인 인간중심설계(HCD), 사용성 평가(UTEA), 소프트웨어 품질보증(SQA) 지침을 ‘e-Navigation을 위한 통합 지침’으로 통일

• NCSR 제3차 회의(’16.3): 국제수로기구(IHO)는 차세대 전자해도(S-100) 표준에 근거하여 공통해사데이터구조(CMDS)의 개발이 필요하므로 통신장비를 통해 수신된 항해 정보의 조화로운 디스플레이를 위한 지침 개발 제안

• NCSR 제4차 회의(’17.3): 선교설계 및 정보 표출의 조화 관련 통합항해시스템(INS) 성능 기준(Res.MSC.252(83)) 개정을 위한 신규 모듈 준비 및 해사서비스 포트폴리오(MSP) 데이터 표준 개발을 위한 IMO-IHO 공동작업반 운영 제안

• NCSR 제5차 회의(’18.3): 항해장비 표준화 모드(S-Mode)에 관한 지침을 완성하기 위한 통신작업반을 구성하고, SIP의 일부 용어, 내용 변경 및 현 진행상황을 반영한 개정안 승인 요청

• NCSR 제6차 회의(’19.1): 항해장비 표준화 모드에 관한 지침(S-Mode) 승인을 요청하고, 해사서비스 형식의 조화와 정의에 관한 지침개발

• NCSR 제7차 회의(’20.1): e-Navigation 해사 서비스 지침 고려사항 논의를 위한 회기 간 회의체 설립을 동의함

자율운항선박에 대한 논의는 IMO MSC와 LEG 위원회에서 규정검토작업(RSE)을 계속 논의 중이며, 자율운항선박의 실증시험을 위한 시범운항 임시 지침을 확정하였다[12].

• MSC 제98차(’17.6): MASS 용어 사용, MASS 사용을 위한 RSE 논의를 2018~2019년 2년 간의 MSC 의제에 포함

• LEG 제105차(’18.4): MASS의 법적 책임, 보상 규약 등의 격차 분석을 목적으로 하는 RSE를 의제로 채택

• MSC 제99차(’18.5): 목표, 목적, 방법론, 대상 협약, 선박의 종류 및 크기, 잠정적인 정의, 다양한 종류와 개념의 자동화, 운영, 인원의 배치 등을 고려한 RSE 작업을 위한 작업반 승인, 4단계의 자동화 단계 정의

• MSC 제100차(’18.12): RSE에 대한 프레임워크 및 RSE에 사용될 검토 서식을 부분적으로 개정, 자율화 정도(degrees autonomy), 검토 대상문서 및 방법론 등에 관한 항목들을 논의하고 개정

• LEG 제106차(’19.3): RSE의 대상협약, 작업체계, 작업계획 등의 프레임워크 합의

• MSC 제101차(’19.6): 1단계 RSE 결과 보고 양식과 작업 범위(TOR) 결정, 9개의 임시지침 개발 원칙에 따라 목표기반의 상위 단계 규정으로 시범운항 임시지침 개발 완료

나. ITU-R SG5

e-Navigation을 구성하는 코어 컴포넌트는 선박, 육상, 통신 인프라로 나눌 수 있으며, 자율운항선박 기술을 구성하는 코어 컴포넌트도 자율선박, ROC, 통신 인프라로 구성된다. 자율운항선박의 통신 인프라는 육상 컴포넌트가 VTS의 기능에서 자율선박을 제어 및 운영하기 위한 기능을 추가한 ROC로 대체되는 것만 다르다고 볼 수 있다.

해상 통신 인프라에 대한 기술기준은 ITU-R SG5 WP5B가 담당하고 있으며, e-Navigation 기술과 관련한 통신기술인 VDES, NAVDAT, Digital HF 등은 우리나라에서도 개발 중이며 기술 기준 표준화를 추진하고 있다.

VDES의 주파수는 위성 VDE 주파수를 제외하고 2015년에 열린 세계전파통신회의(WRC)에서 할당이 완료되었으며, WRC-19에서는 육상 업무 보호를 위해 하향링크에 제약이 있는 선박-위성 간 VDE-SAT 2차 주파수(secondary frequency) 대역(157.1875~157.3375MHz, 161.7875~161.9375MHz)을 할당하고 전파규칙(RR) App.18을 개정하였다[13].

우리나라는 한국선급이 주관하여 ITU-R M.2029-0과 IALA G1139 Ed.2 표준안에 기반한 VDES 기본 시스템(Base station)을 개발 중이며, 응용지정메시지(ASM), 지상 초단파데이터교환(VDE-TER), AIS 수신기, 세계위성항법시스템(GNSS) 수신기로 구성되어 있다[14].

NAVDAT 통신은 전송속도는 12~18kbps, 통신거리는 약 400해리까지 저속의 중장거리 해사안전정보 방송에 활용할 수 있으나 e-Navigation 서비스를 위해서는 별도로 NAVDAT 장비를 선박에 설치해야 한다[15].

MF NAVDAT 기술기준은 ITU-R M.2010-1(2012, 2019), HF NAVDAT 기술기준은 ITU-R M.2058-0(2014)에 정의되어 있으며, 사용 주파수 지정을 완료하였고 송신은 해안국에 한정되어 있다[15].

우리나라의 경우, 육상에서 100km 이상 떨어진 어선의 통신을 위해 아날로그 HF 음성 통신 장치인 단측파대 무선송수신기(SSB)를 사용해 왔으나, 통신 품질을 개선하고자 ITU-R 권고 M.1798-1에 기반한 디지털 HF 시스템을 삼영이엔씨를 중심으로 개발 중이다.

이동통신분야 공동 국제표준을 목적으로 1998년 12월에 설립된 국제 표준화 협력단체인 3GPP는 LTE 기반의 공공안전/재난안전통신(PS-LTE)을 위한 세부 기술규격 개발 및 표준화를 추진 중이며, 5G 시스템에서 해상 통신 서비스를 제공하기 위한 MARCOM 기술규격인 TS 22.119[16]가 승인되었으며, 5G 기반 해상통신은 공공안전 도메인과 해사 서비스 도메인 간에 다음의 공통 특성을 가지고 있다[17].

• 제조사와 솔루션 개발자에게 매력적이지 못한 경제 규모

• 미션 수행에 필요한 자원의 부족 시에도 동작 가능

• 네트워크 단절 시 독립적인 시나리오로 동작 요구

• 네트워크가 없을 때 직접 통신 가능

• 열악한 기후 등 환경 조건에서 동작 가능

이러한 특성으로 볼 때 한국형 e-Navigation 사업에서 공공안전통신망 주파수를 사용하여 구축 시험 중인 초고속해상무선통신망(LTE-Maritime)이 주력 해상통신망으로 자리매김하기 위해서는 공통 특성에 따른 공공망과 상용망의 분리가 필요할 수 있다.

자율운항선박 기술 개발 사업에서는 통신망의 경우 한국형 e-Navigation 사업의 결과를 이용하여 진행되므로 VDES, 디지털 HF 기술을 잘 활용할 필요가 있으며, 자율운항선박에서 안정적인 통신을 보장하기 위한 최신 위성통신기술을 사용하는 것도 하나의 대안이 될 수 있다.

일반 사용자와 관련이 많은 자율해상무선기기(AMRD)의 기술기준은 ITU-R M.2135(2019)에 정의되어 있으며, IMO에서 지정하는 익수자구조 설비(MOB) Class-M, 이동 항로표지(mobile AtoN) 등이 기존의 디지털선택호출(DSC) 및 AIS 주파수를 사용하여 선박의 안전항해를 증진시키는 기기를 Class-A라 분류하고, AIS 기술을 적용하고, VHF Ch.2006(160.9MHz)의 25kHz 대역폭 채널에서 동작하고 출력 100mW 이하, 안테나 높이는 1m 이내로 사용하는 선박의 안전항해와 무관한 기기를 Class-B라 분류하고 있다[14].

e-Navigation 기술과 자율운항선박 기술 관련 국제 표준화 기구는 IMO MSC에서 제정한 성능 기준의 만족 여부에 대한 시험 방법 및 절차를 제공하는 IEC TC80이 있으며, 스마트 물류와 관련하여 국제 표준을 담당하는 ISO TC8이 자율운항선박 기술의 표준화에 많은 관심을 가지고 있다.

가. IEC TC80

IEC는 IMO의 성능 요구조건을 만족하기 위한 기능 시험 요구사항 및 시험 방법에 대한 표준 제정을 하고 있으며, TC18에서는 이동식 및 고정식 해양구조물(offshore unit)의 전기설비 및 장비 관련 표준, TC80(해상항해 및 무선통신기기와 시스템 전문위원회)에서는 선박용 전기 설비 및 항해 장치들에 대한 표준 및 장치들 간의 인터페이스 표준을 제정하고 있다.

IEC TC80 WG6(항해 장비 인터페이스)에서는 항해장비에 사이버 보안을 고려한 모듈러 개념의 시험 요구사항을 제시하기 위한 IEC 63154 표준을 개발 중이다[18].

IEC TC80 WG17(CMDS)에서는 S-421 항로계획 데이터 모델을 개발 중이며, 자율운항선박 관련해서는 공통 데이터 모델을 위한 항로 관리, 스마트 선박 네트워크, 사이버 보안 등의 표준화를 추진 중이다.

또한 기 발행된 표준에 대한 유지보수를 담당하는 IEC TC80 MT5(IEC 62288 개정)에서는 MSC 제101차 회의의 결과인 ‘선내 항해 디스플레이에서 항해 관련 정보 표현에 대한 성능규격’에 대한 사용자 인터페이스 표준 개정을 추진 중이며, IEC 62288(Display), IEC 62923-1(BAM), IEC62388(Radar), IEC61174(ECDIS), IEC61924-2(INS) 등의 표준에서 AIS ASM, AIS AtoN, MOB 등의 표현에서 상충되는 점을 인지하고 개정할 예정이다[19].

나. ISO TC8

ISO에서의 ICT 관련 표준화는 ISO TC8 조선해양분과(Ships and Marine Technology)에서 수행하고 있으며, SC8(항해 및 선박 운용)에서는 선박 운항에 있어서 항해 기기 및 시스템을 포함한 전반적인 항해 분야, SC16(수송기관통합 근해수송)은 선박 항해 인터페이스, 수송 모드, 복합 수송 기술 분야, WG10(Smart Shipping)은 자율운항선박, 해운, 항만, 네트워크를 포함하는 스마트 선박 관련 분야에 대한 표준화를 담당한다[20].

SC6에서는 해상 데이터 공유를 위한 선박 데이터 서버와 선박 기계장치와 전자 장비를 위한 데이터 표준인 ISO 19847(2018)과 ISO 19848(2018)을 완료하였다.

WG10의 업무는 MASS에 대한 공통 용어와 데이터 모델을 수립하는 하는 것이다. MSC 제100차 회의(’18.9)에 ISO TC8에서 발간된 표준, 개발 중인 표준, 새로운 표준 제안 및 2019년에 검토에 들어간 표준에 대한 최근 현황을 정리하여 의제[21]를 제출하였으며, MSC 제102차(’20.2) 회의에는 RSE에서의 사용될 용어(Automatic, Automation, Autonomous–Autonomy, Autonomous ship system, Remote Control Centre-RCC, Shore Control Centre-SCC, Unattended, Crewless ship)를 정의하는 의제[22]를 제안 중이다.

가입된 기관 간 상호운용성을 확보하고 성능기준 및 기술기준 제정 기구 및 국제 표준화 기구에 기술 표준을 제시하여 추진하는 표준화 단체로, e-Navigation 기술 및 자율운항선박 기술 분야에는 대표적으로 국제 표준화 기관인 IALA와 국내 표준화 기관인 한국정보통신기술협회(TTA)가 있으며, 다음은 국내외 주요 단체 표준화 동향이다.

가. 국제 단체 표준화 동향

IALA는 1957년에 설립된 국제 비영리 기술협회로 항해자의 요구, 관련 기술 개발 및 각국 항로표지 관련기관과 협력하여 IALA 권고서와 지침서의 발간을 통해 항로표지의 공통된 기준을 개발하는 것이 목표이다.

IALA는 e-Navigation 정책이 본격화되기 전에 이미 AIS 기술을 IMO에 사용하도록 제안하여 모든 SOLAS 선박에 의무 설치하도록 주도하였으며, ENAV(e-Navigation 정보 서비스와 통신) 위원회를 통해서 IMO MSC, ITU-R SG5, IHO 등과 지속적인 성능표준 제정, 기술 표준 제정에 적극 참여하고 있다.

ENAV 위원회는 중대역/광대역 통신인 AIS와 VDES 기술, 협대역 통신인 NAVDAT, MF 비콘 등의 기술에 대한 권고서와 지침서를 제정하였으며, VDES의 성능 표준 제정에 적극 참여하고 있다.

특히, 항로표지 분야의 정보 표준 개발을 위해 국제수로기구(IHO)의 S-100 표준을 적용한 VTS 간 정보교환포맷(IVEF) 등의 S-2X0 제품 표준(product specification)을 개발 중이며, ASM 등의 데이터 모델과 데이터 엔코딩, 선박 추적과 데이터 교환 시스템에 필요한 정보 서비스, e-Navigation 사용자 요구사항에 대한 지침도 지속적으로 개발하고 있다[23].

ARM(항로표지 요구사항 및 관리) 위원회는 2018년부터 2022년까지 항해 요구사항, 정보 서비스 및 묘화(portrayal), 위험 관리에 대한 작업 계획을 가지고 활동하고 있다[24].

e-Navigation 해사 서비스는 각 서비스에 대해 서비스 제공자와 선박 내 응용 간을 직접 연결하지 않고 해사 연결 플랫폼(MCP)을 통해서 설정 및 제공이 가능하다. MCP는 해사 서비스 레지스트리(Registry)와 보안 해사 메시징 서비스로 구성되며 인증, 권한부여, 암호화를 통해 사이버 보안 기능을 제공한다. 이러한 MCP를 관리하는 MCP 컨소시움(MCC)은 e-Navigation 기술 서비스 규격인 IALA G1128 지침을 표준화하여 제공하고 있다.

나. 국내 단체 표준화 동향

국내에서 국제 표준 기관에 대한 대응으로는 IMO는 해양수산부가 ITU-R SG5는 과학기술정보통신부 국립전파연구원이 ISO TC8, IEC TC80은 산업통산자원부 국가기술표준원이, 국제비정부기구(NGO)인 IALA는 해양수산부뿐만 아니라 연구기관, 조선해양 산업체 등 다양한 이해당사자가 참여하여 상호 운용하기 위한 표준을 적극 개발하고 있다.

TTA는 단체 표준 제정, 보급 및 시험인증 지원을 위하여 설립된 기관으로 e-Navigation 기술과 자율운항선박 기술 관련 표준 추진은 TTA 내 스마트자율운항선박 프로젝트그룹(PG607), 특수통신 프로젝트그룹(PG903), 스마트자율운항선박포럼이 추진하고 있으며, TTA 이외의 한국자율운항선박포럼, K-MCP포럼 등이 TTA 단체 표준 개발에 참여하고 있다.

또한 TTA에서는 해당 분야 전문가가 표준 전략맵 회의를 통해 매년 중점 표준화 항목을 선정하고 있다. 표 5는 2020년에 제정을 목표로 선정된 중점 표준화 항목이며, 항목은 크게 ROC와 자율선박 간의 연동을 위한 자율운항선박 제어 기술과 통신 인프라 기술인 해상 연결성 기술로 구분된다.

중점 표준은 국제 표준개발기관(SDO)에서의 표준 제정을 목표로 하고 있으며, 해상위성통신 시스템 표준을 제외한 항목의 대부분은 국제 표준화가 진행 중이거나 마무리 단계에 있다.