김선영 (해상교통안전연구사업단 책임연구원)

선박 항법의 발전 역사
 국어사전에서 ‘항법’은 ‘배나 비행기 따위가 두 지점 사이를 가장 안전하고 정확하게 이동하는 방법 또는 그런 기술’이라고 기술되어 있다. 항법 관련 전문적인 기술을 다루는 영국의 왕립항법학회에서는 ‘항법’을 광의로는 ‘생물이나 탈 것이 이동하기 위해 필요한 정보를 얻는 기술’, 협의로는 ‘선박이 목적지까지 이동하기 위해 위치, 침로, 선속을 얻는 기술’이라고 정의하고 있다. 안전 항해를 위하여 가장 중요한 것이 자선의 위치 및 운동에 대한 정보를 획득하는 것임을 보여주는 것이라 하겠다. 

 선박은 인간이 발명한 가장 오래된 교통수단  중의 하나로 선박 항법도 인류 역사와 함께 발전해 왔다. 처음에 선박이 바다에서 자신의 위치를 파악하는 방법으로는 육지의 지형이 사용되었다. 즉, 선박에서 관측되는 주위의 산, 섬 및 물표들을 이미 알고 있는 지형 정보와 대조하여 식별한 후 선박에서 이들까지의 거리를 측정하여 자선의 위치를 추정하는 방법을 사용하였는데, 이를 지문항법(地文航法)이라 한다. 이러한 지문 항법은 연안을 따라 항해하는 경우에는 효과적이나 육지가 보이지 않는 먼 바다에서는 사용할 수 없다. 그래서 해, 달, 별 등의 천체를 관측하고 이로부터 천문학적 지식을 이용하여 자선의 위치를 결정하는 방법을 사용되게 되었는데 이를 천문항법(天文航法)이라 한다. 천문항법은 나침반에 의한 추측항법과 함께 15-16세기에 걸친 인도 항로와 신대륙 발견 등의 대발견 시대를 여는 기반이 된다. 20세기에 들어서는 1, 2차 세계 대전을 거치면서 군용 목적으로 개발된 레이다, 로란C 등의 전자 기술들을 활용한 전파 항법이 발달하게 되고, 가속도계 및 자이로를 이용한 정확한 위치 추정 시스템인 관성항법시스템이 출현하면서 대양에서 자동조종까지 가능하게 되었다. 20세기 후반에는 통신기술의 발달과 함께 항해장비들이 급속도로 발전하였다. 인공위성에 의해 전 세계 모든 해역에서 무선 통신이 가능하고, GNSS(위성항법시스템), 전자해도, AIS(선박자동식별장치) 등이 핵심적 항해장비로 사용되는 현재는 전자항법 시대라고 할 수 있다.

E-Navigation의 탄생 
 2005년 11월 영국의 교통부 장관 Stephen 박사는 Royal Institute of Navigation에서의 연설에서  해상안전과 환경보호를 위하여 선박의 항해를 감시하는 관제소 및 항행하는 선박에 유용하고 정확한 정보가 더 많이 필요함을 역설하였다. 그리고 첨단 기술에 의해 자동화된 항공 항법분야를 예로 들면서, 선박의 항법 분야도 항해와 관련된 모든 시설 및 작업을 전자적 수단으로 대체하는 개념인 E-Navigation으로 전환되어야 하며 영국은 이에 필요한 작업을 주도하겠다는 의견을 피력하였다. Stephen은 E-Navigation 도입으로 얻을 수 있는 이익으로 첫째, 항해 실수로 인한 사고 확률저감, 둘째, 사고 발생 시 인명 구조 및 피해 확산을 위한 효율적 대응, 셋째, 전통적인 항해시설 설치 불필요로 인한 비용 저감, 넷째 선박입출항 수속의 간편화 및 항로의 효율적 운용으로 인한 상업적 이익 등을 들었다. 반면에 E-Navigation 체계로 전환 시 예상되는 장애로는 첫째, 체계 구축을 위한 비용(특히 개발도상국가들의 경우 어려움 예상), 둘째, E-Navigation의 성과 달성을 위하여 세계 전 해역의 모든 선박이 E-Navigation 체계에 동참하도록 유도하는 문제, 셋째, 전자해도 표시 및 선교 장비들에 대한 표준화 문제, 넷째, 육상에 설치할 E-Navigation 센터의 설계 및 구축 등을 꼽았다. 

  E-Navigation은 Electronic Navigation(전자항법)의 약어로 Stephen이 언급하기 전에 이미 사용되어 왔다. 그러나 이전에는 단순히 전자 항해장비들을 사용한다는 의미였으나 Stephen이 제안한 E-Navigation은 전자 항해장비 및 새로운 통신수단을 이용하여 사람이 수동으로 수행하던 작업들을 자동화하고, 이를 통하여 항해안전 뿐만 아니라 환경보호, 구난, 보안, 물류에 이르기까지 다양한 해양 분야의 업무 효율 및 신뢰성을 향상시키겠다는 적극적인 의미로 차이가 있다고 볼 수 있다. 

  EU에서는 2004년부터 13개국 44개 사업자의 참여 하에 4년간 2,720만 EURO의 예산으로  MARNIS(Maritime Navigation Inforation Service) 사업을 수행하고 있다. 본 사업에서는 VTS, VTMIS, PCS 등에 기반을 두고 범 유럽의 안전과 보안개선, 환경보호, 효율성과 신뢰성 증진, 해상교통의 경제성 향상과 법적/조직적 프레임워크 정비를 목적으로 하고 있는데 Stephen이 이야기한 E-Navigation 의 개념과 거의 일치한다. MARNIS 에서는 2007년 초에 사업에서 생각하고 있는 여러 가지 서비스를 실제로 구현했을 때 문제점 및 가능성을 보기 위한 데모를 수행한 바 있다. 그림 1과 그림 2는 각기 선박입출항 및 해상위기 대응과 관련하여 제공가능한 서비스에 대한 개념도로, 이로부터 E-Navigation이 목표로 하고 있는 내용이 무엇인지 짐작할 수 있다. 

 

IMO E-Navigation 전략 개발 
  IMO는 2005년 81차 MSC(해사안전위원회) 회의에서 영국이 일본, 마샬아일랜드, 네덜란드, 노르웨이, 싱가포르, 미국과 공동으로 제안한 ‘E-Navigation 전략 개발’ 의제를 2006년 82차 MSC 회의에서 채택하고, NAV(항해 전문위원회)를 통하여 2008년까지 E-Navigation의 구체적 개념을 정립하고 향후 개발하여야 할 전략적 비전과 정책을 수립하기로 하였다. 이어서 영국을 의장으로 E-Navigation 전략개발 통신작업반이 구성되었는데, 지난 1년간 19개국, 16개 전문기관이 참여하여 아래의 작업이 수행되었다.
 
  1) E-Navigation 개념의 정의와 목적
  2) E-Navigation에 대한 핵심 이슈 및 우선 순위 식별
  3) E-Navigation 개발에 따른 이점과 단점의 식별
  4) IMO 및 회원국 등의 역할 식별
  5) 이행계획을 포함한 추가 개발을 위한 작업계획의 작성

  그림 3은 통신작업반에서 작성한 E-Navigation 시스템 아키텍쳐로  E-Navigation과 관련된 시스템들을 선교를 중심으로 나타낸 다이아그램이다. 그림 4는 E-Navigation의 사용자인 육상의 관제센터와 선박을 중심에 놓고 E-Navigation으로 인하여 얻을 수 있는 혜택과 E-Navigation에 필요한 데이터를 출력과 입력으로 표시하여 나타낸 다이아그램으로 E-Navigation에 대한 개념을 잘 나타내 주고 있다. 

E-Navigation 발전 전망 및 대응 방향 
  IMO에서 수행되고 있는 E-Navigation 전략 개발 의제 일정은 2008년까지이다. 이 전략 개발에 있어서 중요한 요소는 E-Navigation이 포함할 서비스 범위, 포함하는 서비스 제공에 필요한 인프라 및 장비의 식별, 인프라 구축 및 운용비용을 부담할 주체에 대한 논의, E-Navigation으로 인한 이익과 투자비용에 대한 비교 분석 등이다. 이 과정에서 정부, 선주, 항만운영자, 선원 등의 입장 차이와 선진국과 개발도상국 간의 경제 수준 차이는 전략 개발에 있어 큰 어려움을 줄 것이므로, 이들이 합의된 전략을 만들기 위해서는 예정된 기간보다 다소 늦어질 가능성도 있다.

  E-Navigation 전략 개발이 완료되면 1단계로는 해상교통 관제시스템, 선박 선교 장비, 무선 통신장비 등에 대한 표준화 작업이 이루어질 것이다. 이 과정에서 각국 간에 자국 보유 기술을 표준화시키기 위한 경쟁이 치열할 것으로 예상된다. 2단계에서는 E-Navigation 체계 하에서의 다양하고 풍부한 서비스 제공을 위한 관련 소프트웨어 및 하드웨어의 개발이 이루어질 것으로 전망되는데, 이는 지난 10년간 육상에서 인터넷망 설치 후  이루어진 관련 서비스 산업의 발전을 돌아보면 쉽게 짐작할 수 있을 것이다. 

  E-Navigation 체계 하에서 선박의 항해는 현재와는 전혀 다른 패러다임으로 바뀔 것이다. 예를 들어 현재 입출항 시 요구되던 복잡한 절차는  one-stop 쇼핑 형태로 단순화되고, 현재 선박 중심의 항해에서 육상 E-Navigation 센터가 적극적으로 관여하는 항해 체계로 바뀔 것이며, 해상 정보의 공유와 활용이 무선 인터넷을 통해 보다 광범위하게 이루어질 것이다. 전체적으로 항해자의 수작업에 의존하던 업무는 자동화 처리되어 효율과 신뢰성이 크게 향상될 것으로 기대된다. 그러나 E-Navigation 체계가 정착되기까지는 최소 10년 이상 걸릴 것으로 보인다. 기존 시스템에서 E-Navigation 체계로 변환하는 과도기에 발생할 혼란, E-Navigation 체계의 신뢰성이 확보되지 않았을 때 가져 올 대형사고 등 많은 사람들에 의해 제기되고 있는 우려를 해결하는 것이 앞으로의 과제이다.

  E-Navigation의 잠재적 시장 규모는 선박에 새로이 탑재될 지능형 통합 항법시스템 구축과 육상 모니터링 및 지원 시스템 등 직접 시장이 약 50조원, 전자해도, 통신장비, 관련 서비스 컨텐츠 등 간접 시장의 규모가 150조원으로 총 200조원으로 대략 추산하고 있다. 향후 이 거대한 시장을 차지하기 위한 전략 수립이 필요한 시점이다. 지금까지 항해 장비 관련 산업은 선진국의 일부 업체들에 의해 독점되어 왔다. 우리나라는 조선과 해운에서 모두 선진국임에도 불구하고 이 분야에서는 대부분 수입에 의존해 왔다. E-Navigation 체계 하에서는 전체 시장이 커지고 장비의 사양이 표준화됨에 따라 어느 소수 업체가 현재처럼 독점하기는 더 이상 어려울 것으로 예상된다. 따라서 E-Navigation은 우리나라도 항해 장비 분야 시장을 차지할 수 있는 좋은 기회라고 할 수 있다. 특히 조선 1위의 장점을 적극 활용한다면 다른 나라보다 우위의 경쟁력을 확보할 수도 있다. 또한, 서비스 분야의 시장은 IT 기술과 밀접한 관계가 있으므로 IT 강국인 우리나라가 충분한 경쟁력을 갖고 있다고 할 수 있다. 

  그러나, EU를 비롯한 선진국에서는 이미 E-Navigation 에 대비한 연구를 10여년 전부터 수행해 왔다. 앞에서 언급한 EU의 MarNIS 사업은 현재 거의 마무리 단계로 당장 실용화 할 수 있는 수준에 있는 것으로 보인다. 늦었지만 우리도 이를 따라잡기 위한 연구를 서둘러야 할 것이다. 국내에서도 E-Navigation의 중요성을 깊이 인식하고, 2006년에는 관련 산학연 전문가들로 작업반을 구성하여 워크숍 등을 개최한 바 있다. 또한 해양수산부에서도 E-Navigation 핵심기술 개발을 위한 연구사업을 기획 추진하고 있다. 

  한편, 우리 연구원에서는 2006년부터 3년간 기본사업으로 ‘네트워크 기반 항만관제 및 항법체계 기술 개발’ 과제를 수행하고 있다. 이 과제는 항만 내에 네트워크로 해상정보의 공유가 가능한 상황에서의 항법, 관제 및 운항자동화를 위한 핵심요소기술 개발을 목표로 하고 있다. 그림 5는 이 과제에서 연구하고 있는 항만에서의 유무선 통신 네트워크 및 이를 기반으로 한 항법 및 관제 서비스에 대한 개념도이다. 본 연구는 E-Navigation 의제가 발표되기 이전에 계획하여 시작한 것이나 E-Navigation에서 추구하는 내용과 밀접한 관계가 있음을 알 수 있다. 또한, 2차년도부터 E-Navigation에 대한 전략 개발을 새로운 연구 항목으로 추가하였으며 향후에는 IMO E-Navigation 전략 개발 과정을 주시하면서 E-Navigation 체계에 대비한 연구를 수행할 예정이다. 

2007-07-18