인명피해 “제로”를 위한 첫걸음
Smart Escape Guiding Agent로 시작

- 선박 및 인명 대피 지원 기술 개발 -

선박의 안전운항은 물론, 예기치 못한 재난 상황에서 신속한 의사결정을 지원하여 인명 구조의 골든타임을 확보하는 ‘SEGA(Smart Escape Guiding Agent) 시스템’ 개발이 완료되었다. 승조원은 물론 탑승객들에게도 실시간 정보를 제공하는 지능형 위험상황 판단 및 대피 지원 기술을 바탕으로 소중한 생명과 재산을 지키는 것이 지난 3년 11개월 동안 연구팀에게 부여된 과제였다고 강조하는 KIOST 해양방위·안전연구센터를 찾았다.

판단 오류가 겹쳐 일어난 인재(人災) 방지

해양교통량 증가, 해양활동의 다양화·고밀도화, 그리고 이상기후 등 해양교통안전의 위험요소가 늘어남에 따라 해양사고 발생 건수도 매년 증가하고 있다(`13, 1093건 · `19, 2971건). 국제해사기구(International Maritime Organization, 이하 IMO)와 우리나라 해양안전심판원 등의 보고에 따르면 이 같은 사고의 대부분은 선박 운항자 및 승조원들의 부적절한 상황 판단에 의해 발생하는 것을 알 수 있다. 배의 환경, 운용상의 규정과 절차, 개인의 경험 등을 고려하여 수행한 행동이 결과적으로는 잘못된 판단, 또는 중대한 규칙 위반으로 이어지는 것이다. 그 사례가 지난 2014년 발생한 세월호 사고이다. 그 보다 5년 전이었던 2009년 일본의 아리아케호가 화물의 쏠림으로 인해 균형을 잃은 상태에서도 선박을 임의좌주¹⁾ 시켜 탑승자 전원을 구조했던 사례를 떠올리면, 책임자의 의사결정이 얼마나 중요한지를 반성할 수밖에 없는 사고였다.

1)선체 손상으로 침몰 위기에 이른 배를 저수심 해역에 좌초시키는 것

사진 1. KIOST 해양방위·안전연구센터 양찬수 책임연구원

신속한 의사결정을 통한 골든타임 확보 및
해양 안전 분야 국제사회 기여

‘SEGA 시스템’이 주목을 받은 이유는 크게 두 가지다. 첫 번째는 자동화된 프로세스를 통해 위기상황에서 발생할 수 있는 ‘휴먼에러(사람이 저지르는 실수)’를 방지하고 인명구조의 골든타임을 확보하는 것이다. 특히 해양사고의 경우 발생 위치에 따라 구조팀이 도착하는 데는 수 시간이 걸릴 수 있으므로 이에 대한 대비가 필요하다. 두 번째로 ‘선박 및 인명대피 지원기술’은 국제적으로 정립된 연구결과가 미흡한 상황으로, 국제 표준에 대한 규정도 명확히 제시되지 않은 분야였다. 이에 KIOST는 제정된 국제 규약과 과거의 선박 사고 사례들을 기록한 재결서의 내용들을 바탕으로 시스템 개발에 필요한 기술 요소를 선정하고, IMO 등의 국제기구에서 의제 발표를 진행하며 국제 사회의 관심을 독려했다. 또한 해양 안전 분야의 선진국인 미국의 크루즈 선박, 프랑스 항만당국 등을 대상으로 SEGA 시스템의 소개와 홍보를 통해 기술의 필요성을 언급하고, 향후 국제 사회의 해양 안전 기여를 위한 방향을 논의했다.

사진 2. KIOST 해양방위·안전연구센터 신대운 연구원

사진 3. 여객선 실선 시험과 결과
(상: 실선 실험을 위한 SEGA 시스템 설치, 하: 시험 장소와 DB에 저장된 GPS 정보)

대학 및 산업계의 전문가 그룹과 협력
기능과 실용성을 확보한 시스템 개발

요소 기술을 보유한 관계기관(중소조선연구원), 대학(목포해양대학교, 한국해양대학교) 및 산업계((주)코너스, ㈜ENDCS)의 전문가 그룹과 협력하여 ‘선박대피지원 기술, 선박 및 승객 대피레벨 결정기술, 선박주변상황 인식기술, 인명대피안내 기술’과 ‘긴급대피지원안내 선상운용시스템’을 개발했다. KIOST는 실선 인명대피실험을 포함한 다수의 현장실험을 통해 시스템의 유효성을 확인하고자 하였다. 그 과정에서 발생한 여러 시행착오, 현직종사자와 전문가의 조언은 긴급 상황에서 사용되는 시스템의 디테일한 요소 하나하나를 개선하는데 디딤돌이 되었다. 그 대표적인 기술이 IMO의 여객선 복원성 평가항목을 단일화된 지수로 제공하여 최적의 엔진사용법과 조타 각도를 는 ‘조종지원기술’과 내부요인(사고유형, 조종불능)과 외부요인(횡경사, 복원성, 침몰 잔존시간)에 따른 대피레벨 설정하는 ‘대피레벨 결정기술’이다. 선박의 안정성을 위협하는 요소들을 실시간으로 파악하여 운항자가 선택해야 할 행동을 알려주는 인공지능 비서인 셈이다.

그림 1. SEGA 시스템 개념도

데이터 형식 구조가 상이한 다양한 종류의 해황·항행환경정보를 동시 이용가능한 단일 해상도의 데이터베이스로 구축한 점도 눈에 띈다. 이는 우리나라 연안과 주변 해역의 해양기상 예측 모델자료(운용해양예측시스템, Korea Operational Oceanographic System)를 사용하여 선박의 안전운항 위한 바람, 조위, 파고, 수온 등 실시간 해양기상과 자체 구축한 300m 격자의 항행환경DB를 제공한다. 또한 무인비행체와 연계한 익수자, 부표, 선박 탐지는 물론, 파주력과 외력을 계산/비교하여 안전한 비상 투묘²⁾ 와 거리, 저질, 지형경사, 선박 속도를 고려하여 본선상황에 적합한 좌주 후보지를 안내하는 자료로 사용된다. 여기에 웹 페이지와 모바일 플랫폼을 선택하여 이용자의 접근성 측면도 세세하게 신경 썼다. 고가의 장비를 도입하기 어려운 소규모 선박에도 활용 가능한 맞춤형 플랫폼을 제공함으로써 시스템의 기능은 물론, 실용성까지도 확보한 것이다.

2)비상 상황에서 선박을 멈추기 위해 닻을 내리는 일

그림 2, 3. 선박 및 승객 대피레벨 결정기술
(좌: 선박 복원성지수, 우: 대피레벨 결정기술)

그림 4, 5. 선박대피 지원기술
(좌: 비상/일반 투묘지원 기술, 우: 임의좌주 후보지 선정기술)

그림 6, 7. 선박주변상황 인식기술
(좌: 해황 및 항행환경 정보 지원, 우: 원격탐사 기반 익수자 및 해상장애물 정보 지원)

사진 4. KIOST 해양방위·안전연구센터 전호군 연구원

인명대피안내시스템 선급 인증으로
기술의 상용화 토대 마련

‘인명대피안내 기술’은 SEGA 개발 기술 중 유일한 기술성숙도(TRL, Technology Readiness Level) 8단계 기술로 산업화가 가능성이 높은 아이템으로, 복잡한 다층 구조에서도 선박에 설치되어 있는 경보체계와 연계해 최적의 대피경로를 자동으로 갱신하고, 화면·음성·조명 정보를 제공해 준다. 시스템 작동여부에 따른 인명대피 효과를 확인하기 위해 이사부호에서 진행한 실선 테스트와 행정동의 국제회의장에서 선박의 구조를 그대로 재현하여 진행한 한국선급(KR) 인증시험에서도 승객들의 신속한 탈출을 효과적으로 지원하며 IMO의 해상인명안전조약(SOLAS, Safety of Life at Sea)에서 규정하는 ‘대체탈출안내시스템’으로써 설치 조건을 충족시켰다. 참가자들의 긍정적인 피드백과 선급 인증을 통해 금번 연구의 성과를 다시금 확인했다고 말한 양찬수 책임연구원은 국내에서 운항하는 여객선은 대부분이 노후하기 때문에 좋은 시스템이 나와도 이를 일괄적으로 적용하는데 어려움이 있지만 현실적인 문제에 적용할 수 있는 기술부터 단계적으로 상용화하여 휴먼에러의 배후요인을 제거하고, 사용자의 합리적인 의사결정을 지원하는 환경을 구축할 수 있게 된 점에 의미를 두고 싶다고 밝혔다.

사진 5, 그림 8. 인명대피안내 지원기술
(좌: 이사부호에서의 인명대피실험 성공기념 사진, 우: 상황 인지형 동적 대피경로 생성 시스템)

사진 6, 7. 시스템 기반 인명대피안내 시험
(좌: 시스템 선급인증 시험, 우: 실선 시스템 성능 시험)

모바일 애플리케이션 기반 연안 선박 감시 등
연구개발성과 확산 방안 제시

3년 11개월의 연구가 완료된 시점에서 관련 성과물을 발전시켜 나가기 위한 노력도 이어지고 있다. 금번에 개발한 기술이 국민의 안전에 밀착하기 위해서는 해양안전은 물론, 산업과 안보 등 다양한 분야의 추가적인 지원이 필요하기 때문이다. ‘소형 레저보트의 식별을 통한 밀입국 선박 연안감시’가 대표적인 사례이다. 선박 식별장치의 설치에 대한 법적근거가 없는 소형 레저보트에 모바일 기반의 식별 애플리케이션을 설치하면 충돌사고 경보 등의 안전 운항 지원과 더불어, 지난 6월 우리 선박으로 오인해 중국인들의 밀입국을 허용한 ‘태안 보트 밀입국 사건’ 등을 미연에 방지할 수 있다. 이를 위해 KIOST는 SEGA 모바일 애플리케이션을 설치한 자동차, RC보트, 정박어선을 대상으로 모니터링 실험을 진행하며 군 당국과의 대화를 이어가며 대한민국 안보의 새로운 자산을 만들어 가고 있다.

사진 8. KIOST 해양방위·안전연구센터 김태호 선임연구원

사진 9. KIOST 해양방위·안전연구센터 박주한 연구원

해사안전 인프라 고도화로
인명피해 ‘제로’에 도전

SEGA 시스템은 완성도와 품질 뿐 아니라 성과물의 다양성에서도 최고라 말할 수 있다. 하지만 선박 및 인명 대피 지원 기술 분야에 첫 도전이라는 점에서 더욱 값진 성과라 자부하는 연구원들은 앞으로도 시스템의 보완 및 최적화를 목표로 후속 연구를 수행하며 국민의 안전을 지켜나갈 계획이다. 해사안전을 위한 최적의 지능형 솔루션을 바탕으로 인명피해 제로에 도전하는 KIOST. 축적된 기술과 노하우를 바탕으로 스마트한 선박 운항 시대를 만들어가고자 하는 이들의 바람이 ‘바다 위 4차 산업혁명’을 선도하는 획기적인 성과물로 열매 맺기를 기대해 본다.

* 마지막으로 SEGA연구에 많은 헌신을 한 김선화 박사, 홍단비 연구원, 류은경 연구원에게 감사드립니다.

사진 10. SEGA 시스템 개발에 참여한 KIOST 해양방위·안전연구센터 연구원들