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Korea Institute of Ocean Science & Technology

인공위성 기반 해상 교통안전 정보시스템 및 유출유 관측·경보 시스템 소개

  • 조회 : 11032
  • 등록일 : 2007-08-28

이한진(위그선실용화사업단 책임연구원)

 우리나라는 수출입 물동량의 99.7%를 선박에 의존하고 있다. 이러한 엄청난 해상 교통량에도 불구하고 해상 교통환경의 안전성 면에서는 아직도 선진국들과 큰 격차를 보이고 있다. 지난 5년간의 해난 사고는 해양안전심판원의 통계에 따르면 2002년 775척, 2003년 767척, 2004년 1,070척, 2005년 884, 2006년 865척으로 매년 많은 사고가 발생함을 알 수 있다. 해양경찰청이 해양경찰백서에서 밝힌 통계에 따르면 1996년부터 2005년까지 지난 10년간 선박사고는 연평균 679척으로 인명뿐만 아니라 막대한 재산과 환경 피해를 유발하고 있다.

 이러한 해난 사고를 예방하기 위하여 기존의 레이더를 이용한 해상교통관제시스템 뿐만 아니라 AIS(Automatic Identification System), VMS(Vessel Monitoring System) 등에 대한 연구와 적용이 활발하게 이루어지고 있다. 하지만 AIS 등과 같이 최근 급격하게 활용 범위가 확장되고 있는 시스템들의 경우 선박에서 해당 장비의 전원이 확보되고 정상적으로 동작할 때에만 의미가 있다는 문제점이 존재한다. 즉 실제 사고가 발생하여 기관이 정지되고 표류 및 침수, 유류 오염 등의 문제가 발생할 경우에는 이를 추적할 수 있는 적절한 방법이 없는 것이다.

 따라서 인공위성 기반 해상교통안전 정보시스템 및 유출유 관측·경보 시스템 개발과 관련하여서는 일반적인 무선 데이터 통신 뿐 아니라 위성영상을 이용한 선박 및 오염 사고 추적 기능을 구현하는 것을 목표로 하였다.
 인공위성이 지상을 관측하기 위하여 사용하는 센서에는 여러 가지가 있다. 가시광선을 직접 이용할 수도 있으며 레이더를 사용하기도 한다. 특히 레이더 센서의 경우 전천후, 주야불문이라는 장점이 있어서 선박 탐지를 포함하는 해양관측 분야에서 중요한 역할을 하고 있다. 실제 레이더에 의해 얻어지는 영상은 대기에 의한 변형과 여러 다양한 형태의 기하 변형이 이루어진 결과이므로 이에 대한 보정이 필요하다. 이렇게 보정된 영상 정보를 이용하여 선박 정보 및 사고 정보를 추출하는 작업을 진행한다.

 여기서는 일단 구현된 결과만을 설명하면 다음과 같다. 우선 위성영상을 이용하여 선박 위치를 추적하는 사례를 먼저 소개한다. 사용된 위성은 RADARSAT이며 여수 지역 항만교통 관제센터(VTS)의 데이터를 이용하여 검증한 결과이다.
그림 1은 위성에서 얻어진 영상을 보정하여 표시한 것으로 선박들이 하양 점들로 나타나고 있다. 그림 2는 같은 시간에 여수 항만교통 관제센터의 관제 화면을 표시한 것이다. 그림 3이 위성영상에서 자동 추출한 선박 분포와 VTS 센터의 데이터를 비교한 것이다. 그림을 보면 VTS 센터에서 모니터링 하고 있는 선박들이 위성 영상을 이용하여서도 같은 위치에서 나타나고 있음을 알 수 있다.



그림 1) 2007년 4월 12일 18:18:15에 촬영된 RADARSAT 영상에서 확인한 여수주변해역 선박분포



 그림 2) VTS를 이용하여 확인한 실험기간(2007년 4월 12일 18:20:00) 중 실험해역의 선박분포 현황




그림 3) 2007년 4월 12일 18:18:15에 촬영된 RADARSAT 영상에서 
자동 추출한 선박분포와 VTS 측정 선박분포 비교


 
 다음 그림들은 이미 사고가 발생하여 유류 오염이 확산되고 있는 경우 위성영상을 활용하는 방법을 설명하기 위한 예이다. 시험가정에서 위하 오염 사고를 발생시킬 수는 없으므로 과거의 사고 사례와 그 당시 해당 해역을 촬영한 위성 영상이 확보된 경우에 대해 해당 기술을 적용하였다.

 여기서 예로 든 사고는 1997년 4월 3일 발생한 제3오성호 사고로 유조선이 침몰하여 벙커C유 1,699톤이 유출된 사고이다. 역시 위성은 RADARSAT을 사용하였으며 그림 4가 위성을 통해 얻어진 사고 해역의 영상 자료이다. 그림 5는 위성영상을 이용하여 유출유 확산 범위 및 위치를 추출하는 과정을 보여주고 있다.
 이렇게 얻어진 유출유 자료는 유출유 확산 예측 시스템의 기초 및 검증 자료로 사용되어지며 이러한 위성영상 결과와 현장의 부이 등을 이용하여 획득한 자료를 이용하여 실제 유출유 확산 범위 및 유량을 예측하고 방제 계획을 수립, 시행하게 된다.


그림 4) 제3오성호 사고 시의 RADARSAT 영상 


 

그림 5) RADARSAT 영상을 이용한 유출유 확산 범위 추출

 
 
 인공위성의 영상 정보를 활용한 선박의 위치 및 유출유 확산 범위 추적 시스템 구축은 현재까지 우리나라에서 방송 및 통신 분야에서 주로 사용되어져 왔다. 또한, 해양 분야에서도 주로 해양 상태 관측에만 사용되고 있던 인공위성 활용 분야에 새로운 영역을 개척한 것이라고 할 수 있다. 인공위성의 영상정보를 활용하는 것은 그 동안 제기되어 왔던 각종 통신 장비나 레이더를 이용한 해상의 선박 관측 기술의 한계나 일상적인 모니터링이 불가능한 해역에서의 기름 오염 사고 문제 등 주로 센서의 계측 범위 제한에 따른 여러 문제들에 대한 새로운 해결책으로 제시할 수 있을 것으로 판단된다.
이 분야는 아직 전 세계적으로 실용화가 되어 있지 않은 분야로 관제 시스템 등과 같은 모니터링 시스템은 특성 상 위성영상 뿐만 아니라 레이더, GIS, 통신 장비, 데이터베이스 등 여러 기술들이 복합적으로 모여 있는 시스템이다. 또한 일상적인 관측이 이루어지기 위해서는 어떤 위성 시스템을 이용할 수 있느냐 하는 문제도 남아 있다. 하지만 국내에서 시스템 구축 기술이 개발되고 이것이 본격적으로 현장에 적용되면 해양 분야의 관련 사업도 함께 활성화 될 수 있을 것으로 보인다. 더 나아가서 국내에서의 연구 개발 결과를 바탕으로 국제적인 기술 주도도 기대할 수 있을 것이다.


2007-08-28

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2018-11-05