[이슈분석] 자율주행차에 이어 자율운항선박 시대 온다

미래 자율운항선박 이미지.

4차 산업혁명 바람을 타고 자율운항선박이 세계 조선·해운업계 핫이슈로 부상했다. 무인선으로도 불리는 자율운항선박은 아무런 지표도 없는 바다 위를 선원 없이 스스로 항해하는 스마트선박이다.

육상에서 출발 버튼만 누르면 내부에 장착한 센서와 위성을 비롯한 통신 네트워크를 이용해 항해에 필요한 정보를 수집·저장·분석해 스스로 운항한다. 장애물이 나타나면 우회하는 것은 기본이고, 기관 고장도 미리 진단해 예방한다. 주변 환경을 모니터링하고 이에 맞춰 최적 항로를 스스로 결정할 수 있다. 자율주행차에 이어 자율운항선박 시대가 오고 있다.

그렇지만 아직은 어느 단계까지 가야 자율운항 또는 무인화로 규정할 것인지를 놓고 의견이 분분하다.

선박제조사는 “무인선박 등장은 조선·해운업 4차 산업혁명”이라면서 “차세대 선박인 무인선 개발에 집중하겠다”는 입장이다.

반면 선사와 선주들은 “어떤 화주도 안전을 담보하지 못한 자율운항선박에 화물을 맡기지 않을 것”이라면서 “무인선 대중화는 아직 멀었다”는 입장을 견지한다.

스마트선박을 키워드로 자율운항에 적용하거나 응용할 수 있는 기술은 다양하다. 선박 규모, 종류, 운항 거리, 운항 목적에 따라 이들 기술을 적용했을 때 나타나는 편차도 크다.

현재까지는 무인 또는 원격 운항이 가능한 소형 무인선부터 최소 인원으로 항해 가능한 부분 자율운항선박, 지능형 운항시스템을 적용한 대형 상선까지 폭넓게 사용하고 있다.

다만 업계와 학계에서는 완전 무인 운항을 기본으로 '대형 컨테이너선'이 까다로운 지형 지물로 복잡한 연안에서 대양 항로까지 스스로 운항할 때, 이를 자율운항선박 상용화 완성 시기로 보고 있다.

자율운항선박 운영 원리

◇해양 자율운항 어떻게 가능한가

해양 자율운항은 내비게이션을 이용한 육상 자율주행 원리와 비슷하다. 해도상 항구와 항구, 즉 출발지와 목적지를 연결한 해도 내비게이션 정보를 따라 이동하는 방식이다.

선박에 장착한 영상, 온습도, 파고, 기상 등 각종 센서로 정보를 파악해 육상 관제소에 전송하면 육상 관제소에서는 주변 선박에서 수집한 해상 교통 정보를 통합 분석해 보내준다. 자율운항선박은 자체 수집한 정보와 육상관제소에서 보내주는 정보를 활용해 장애물을 피하고 상황에 맞춰 속도와 경로를 바꾼다.

복잡한 연안을 벗어나 대양에 이르면 위성통신망을 이용한다. 현재 위치와 목적지까지 거리, 시간 등을 계산해 최단 항로를 설정해 운항한다.

이를 위해 자율운항선박에는 센서와 해양 내비게이션 및 엔진룸 자동 제어 시스템과 원격 송수신 시스템 등 자율운항을 지원하는 각종 시스템을 갖추고 있다.

◇글로벌 개발 경쟁 점화

자율운항선박 기술 개발을 주도하는 곳은 유럽연합(EU)이다. EU는 2013년부터 독일 프라운호퍼, 영국 롤스로이스 등 회원국 산하 글로벌 연구기관과 기업을 결집해 지능형 무인 운항 연구개발 사업인 '무닌(MUNIN)'을 추진하고 있다. 무닌은 자율운항 기술 개발에서 무인선 운용을 위한 제도 개선과 경제 효과, 수요 조사, 디자인까지 포괄하는 종합 프로젝트다.

EU는 이 프로젝트로 회원국 무인선박 개발과 적용을 촉진하고 세계 자율운항 시장을 선점한다는 목표다. 최근에는 대형 무인선 개발과 테스트베드 구축을 위한 2차 펀딩에 나섰다.

2020년까지 무인 자율운항 기술을 EU 연안을 오가는 중소형 선박 상업 운항에 시범 적용하고 2025년 이후에는 대형 선박에 적용, 대양 운항으로 확대해 나갈 계획이다.

EU 회원국의 독자 기술 개발 사업도 활발하다. 노르웨이는 최근 100TEU급 중형 무인 전기추진 선박을 개발해 시험 운행에 들어갔고 연안에 무인 선박 운항 테스트베드 항로를 구축했다.

핀란드는 하역과 적재까지 가능한 무인 전기선박을 2025년까지 개발해 발틱해에 띄울 계획이다. 무인선 운항에 필요한 안전 규칙과 사회적 표준을 마련하고 있다.

일본은 '스마트선박 지능형 운항'을 슬로건으로 정부와 조선사, 선사 등 민관 합동으로 태평양 항로에 적용할 무인선 개발을 추진하고 있다. 2025년까지 인공지능(AI) 기반 전자동 무인선박을 250척 제조해 공급한다는 목표다.

중국은 정부 주도로 에너지 절감과 환경 규제 충족에 초점을 맞춘 자율운항 화물전용선 '그린돌핀'을 2021년까지 개발할 계획이다.

세계 자율운항선박 개발 현황.

◇에너지 절감으로 경제 효과도 커

이처럼 세계가 자율운항선박 개발에 앞다퉈 뛰어드는 이유는 높은 경제효과와 안전 운항이라는 두 마리 토끼를 한 번에 잡을 수 있기 때문이다.

선원이 탑승하지 않기 때문에 선실이 필요 없다. 이는 곧 적재 공간 확대 및 공기저항 감소, 에너지 비용 절감 등 효과로 이어진다. 대형상선은 평균 700~1000톤 공선 중량을 줄일 수 있다. 운항 비용은 기존 선박에 비해 25%가량 절감할 수 있다.

선원 안전사고에서도 자유롭다. 악천후에도 위험에 노출되는 선원이 없으니 인명사고도 없다. 선실이 사라지면서 선박 형태도 화물 규모나 운송 거리 등에 맞춰 다양하게 변화시킬 수 있다.

EU 무닌 프로젝트와 관련 이미지.

◇ 2025년 상용화 전망

EU와 일본이 2025~2030년을 목표로 자율운항선박 상용화를 이룬다는 계획이지만 전문가들은 완전 무인선박 개발과 대양 운항에서 항만 접안까지 가능한 현장 적용에는 더 많은 시간이 필요할 것으로 예상하고 있다.

자율운항선박은 출발에서 도착까지 육상과 연결돼 항해, 내부 기관, 화물 관련 대용량 정보를 끊임없이 주고받아야 한다. 이를 위해서는 초고속 대용량 위성통신 기술이 따라줘야 하지만 용량과 속도, 비용 면에서 아직까지 한계가 있다.

무엇보다 안전 측면에서 충돌, 선내 화재, 엔진 고장 등 긴급 상황이 발생했을 때 인간 이상의 상황 판단과 대처 능력을 확보하지 못하면 현장 적용은 어렵다. 자율주행자동차처럼 다양한 상황에서 장기간 검증이 필요하다는 얘기다. IT, 조선, 조선기자재업계가 자율운항 선박 개발에 적극적인 반면 선사, 선주 등 해운업계는 화물 안전을 내세워 소극적이다.

이윤석 한국해양대 교수는 “소형 선박에서 대형으로, 부분 자율운항에서 완전 무인화로 단계를 밟고 수많은 테스트와 시행착오를 거쳐야 무인자율운항 선박 대중화가 가능할 것”이라면서 “조선·해운업과 조선기자재산업 미래 신성장동력이자 경쟁력을 좌우할 신기술, 신산업이라는 관점에서 접근하고 받아들여야 한다”고 말했다.


<자율운항선박 국가별 기술 개발 동향>

<자율운항 선박 구현에 따른 기대 효과>

*자료:한국선박전자산업진흥협회

부산=임동식기자 dslim@etnews.com