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Korea Institute of Ocean Science & Technology

해양선박 사고, 생존자 수색을 위한 희망의 연결고리!

  • 조회 : 1391
  • 등록일 : 2018-05-31
해양선박 사고, 생존자 수색을 위한 희망의 연결고리!
-해양안전연구센터 『선체 내 생존자 수색 및 생존성 확보 기술』 연구-

KIOST 해양안전연구센터

사진 7. KIOST 박영제 원장직무대행의 환영사

중앙해양안전심판원의 통계 자료에 따르면 지난 2012년부터 2016년 사이 선박 전복 및 침몰사고로 총 493명의 인명 피해가 발생했다. 해양선박 사고 시 생존자 수색은 골든타임을 다투는 시급한 사항이지만 지금의 구난장비 체계는 선체 내의 생존자 유무를 판단할 수 있는 과학기술적 수단의 부재와 더불어 음향탐지를 이용한 생존자 수색 기술 또한 미흡한 실정이다. 선박이 침몰하는 위급상황에서 KIOST는 선박 내부의 생존자 유무를 판단하고 신속한 구조 대책 수립을 지원하기 위해 『선체 내 생존자 수색 및 생존성 확보 기술』 연구개발에 착수, 해양사고 시 현장의 초동대처 역량을 강화하고 있다.

해양선박 사고 골든타임, ‘신속·합리적 구조계획’이 핵심

2010년의 천안함 사고와 2014년의 세월호 침몰사고에서 수색구조 계획 수립 및 상황별 인적·물적 자원의 시기적절한 투입이 어려웠던 이유는 최초 생존·실종자 여부를 신속히 파악할 수 없었기 때문이다. 일반적으로 선체 공간이 간단한 소형 선박의 전복사고는 구조사가 선저를 두드려 신호를 보낸 후 청각에 의존해 생존자 유무를 판단하고 직접 구조를 할 수 있지만, 여러 개의 선실과 부대 공간으로 구성된 대형 선박은 구조사도 진입 후에는 쉽게 빠져나오기 힘들만큼 구조가 복잡해 청각에 의존한 생존자 유무 파악은 한계에 봉착할 수밖에 없다.

6차에 걸친 음향 신호 주파수 범위 측정 철저한 현장검증을 바탕으로 테스트 모듈 성능 인증

연구팀은 선체 내 생존자의 구조신호가 외부로 전달되는 특성을 관측하기 위해 울진 죽변항에서 수조 및 해상실험을 거친 후 KIOST가 보유하고 있는 3척의 선박(장목호, 이어도호, 온누리호)에서 현장 실험을 수행했다. 이후 이어도호를 해상으로 이동시켜 선박의 엔진과 발전기의 작동 여부에 따른 선체 내 수중 청음 신호의 차이를 추가로 측정했는데, 크게 소리를 지르며 외벽을 세게 때리는 생존자의 구조신호가 외부에서는 조용한 상태로 집중해야만 들릴 정도로 미약하다는 사실을 확인했다.

사진 1. KIOST 해양안전연구센터 김응 센터장

사진 1. KIOST 해양안전연구센터 김응 센터장

“세월호 침몰사고 초기부터 구조에 필요한 해양환경과 선체 정보를 얻기 위해 KIOST의 연구팀이 투입돼 200여 일 동안 모니터링을 진행했어요. 그러나 현장에서는 생존자 유무를 파악할 수 없어서 구조 계획을 세우는데 어려움을 겪었죠. 당시에 느꼈던 점들을 되새기며 기획과제를 발굴하고 보완해 지난 2017년부터 KIOST가 보유하고 있는 음향분야의 기술력을 상용화된 기존 기술과 융합해 생존자 수색 기술의 폭을 넓히자고 계획을 수립, ‘선체 내 생존자 수색 및 생존성 확보 기술 개발’에 착수했습니다.”

사진 2. 선체 내 신호의 수중전달 특성 측정에 사용된 각종 선박

사진 2. 선체 내 신호의 수중전달 특성 측정에 사용된 각종 선박

그림 1. 이어도호의 망치 타격음 원음(좌) 및 수중 청음(우) 실험 결과

그림 1. 이어도호의 망치 타격음 원음(좌) 및 수중 청음(우) 실험 결과

사진 3. KIOST 안전방위연구본부 심민섭 연구원

사진 3. KIOST 안전방위연구본부 심민섭 연구원

“선체 내 신호의 청음 주파수 범위를 측정하기 위해 배 안에서 고함을 치고 망치로 두드리면서 구조 요청 신호를 보냈어요. 제가 내는 구조 요청 신호를 밖에 있는 누군가가 제대로 듣고 있을까? 생각하니 실제 사고자가 된 기분이 들었죠. 실험을 하는 동안 TV를 통해 세월호의 창문 너머로 보이던 사람들이 떠올라서 한동안 마음이 울적했습니다. 세월호 사고를 계기로 필요성이 제기되면서 시작된 연구이니만큼 최종적으로는 당면한 문제들에 대해 효과적으로 대응할 수 있는 결과물을 만들어야겠다고 다짐하게 됐죠.”

 

연구팀은 획득한 음향 신호를 처리하기 위한 청음센서용 수신 Amp, 대상음을 정확히 획득하기 위한 Filter 회로, 증폭 회로를 설계하고, 선체에 부착해 구조신호를 청음하는 ‘선체 부착형 청음시스템’의 테스트 모듈에 이를 반영해 한국조선해양기자재연구소에 성능 인증 테스트를 의뢰했다. 그 결과 1차년도 목표 기준치였던 수신감도 ?180dB, 최대청음주파수 1kHz, 센서자체소음 ?10dB을 만족했으며, 2~3차년도에 계획한 목표 수준까지도 성능이 확보된 것을 확인했다. 또한 실험을 통해 발생된 소음과 진동의 전달과정을 정량적으로 도출해 향후 관련 장비 개발의 기준을 제시했다.

  • 사진 1. 해양로봇교육기술연구소 김현식 소장의 특별 강연
  • 사진 2. 대회에 사용한 수중ROV(SEE ROVER R100)
  • 사진 3. 카메라를 이용해 수중 환경 광학 영상정보를 획득하는 Videoray(소형 ROV)

사진 4,5,6. ‘선체 부착형 청음시스템’ 테스트 모듈의 (좌) 신호보드, (중) 메인보드, (우) 전원보드 제작 실물

  • (좌) 사진 7. 선체 내 타격음 발생 및 음향 신호 주파수 범위 현장 측정
  • (우) 사진 8. ‘선체 부착형 청음시스템’ 테스트 모듈 성능인증 시험

(좌) 사진 7. 선체 내 타격음 발생 및 음향 신호 주파수 범위 현장 측정
(우) 사진 8. ‘선체 부착형 청음시스템’ 테스트 모듈 성능인증 시험

기술 구현 넘어 이용자를 위한 장비 개발

하나의 장비가 성공적으로 만들어지기 위해서는 목표 기술의 달성뿐만 아니라 이용자들의 다양한 요구를 담아내 효용성을 높이는 것이 중요한 관건이다. 해양탐사와 연구의 노하우를 가진 KIOST 연구팀이 해양구조기술개발 사업에 있어 현장의 목소리에 귀 기울인 이유도 바로 그 점이었다. 연구팀은 지난 2017년 11월부터 올해 2월까지 인천해양경찰서 구조대를 시작으로 전국의 현장 구조대와 5번의 자문회의를 갖고 전문가 기술자문회의를 개최했다. 특히 휴대가 용이하고 조작을 간편하게 만들어달라는 요구가 컸는데, 기상이 안 좋을 때 주로 발생하는 해양사고의 특성 상 잠수 장비 하나를 더 들고 바다에 들어가는 것이 구조사들의 생명과 직결되기 때문이다.

  • (좌) 사진 9. 청음센서 선정을 위한 기술자문회의 모습
  • (우) 사진 10. 제주해양경찰서 구조대 자문회의 모습

(좌) 사진 9. 청음센서 선정을 위한 기술자문회의 모습
(우) 사진 10. 제주해양경찰서 구조대 자문회의 모습

사진 11. KIOST 해양안전연구센터 김성현 연구원

사진 11. KIOST 해양안전연구센터 김성현 연구원

“현장의 구조 수칙은 잠수부들의 목숨과 연관되기 때문에 새로운 절차가 추가되면 우려하는 부분이 생길 수밖에 없어요. 따라서 기존의 아날로그 방식에서 기술을 도입함으로써 구조 활동에 어떤 도움을 줄 수 있는지 명확히 설명하고, 기존에는 할 수 없었던 임무를 안전하게 수행할 수 있다는 것을 알려드리는 것이 저희의 일이죠. 저희가 개발 중인 장비가 구조 현장의 효율성을 높이는데 도움이 될 거라는 확신을 가지고 구조사분들을 설득해가는 과정에서 효용성이 있을 것 같다는 답변을 들을 때마다 큰 보람을 느꼈어요. 기술적인 성공도 중요하지만 최종 사용자가 만족하는 장비를 만들어 현장에서 활용되는 것이 궁극적인 목표입니다.”
다면적 질문을 통한 개선 노력
기구부 제작 방안 수립 및 ‘부이형 무선 WI-FI’ 도입 검토

요구사항이 많아질수록 과제가 늘어났지만, 그만큼 시스템의 효용성도 높아갔다. 침몰 사고보다 전복사고의 빈도가 높은 현실을 고려해 기술을 개발하고 구조사와 생존자 간의 양방향 통신, 기구부에서 해상부표까지 유선을 이용하고 이후 무선으로 자료를 전송하는 ‘부이형 무선 WI-FI 방식’ 도입 검토도 해경의 요구를 적극적으로 수용하는 과정에서 시작됐다. 그 결과 기존의 특허기술(「침몰선 생존자 감지 시스템」, 2017년 5월 등록)에 구조사가 생존자를 향해 신호를 보낼 수 있는 스피커 및 선체 내 생존자가 두드리는 신호를 측정하는 진동센서를 추가하는 등 기술 개량과 더불어 기구부를 소형경량화 시킨 3차 설계안을 도출하고 유선형 구조로 되어 있는 선체의 곡률 변화에 관계없이 청음시스템 부착을 가능하게 부착기구부를 제작하는 등 장비를 고도화해갈 수 있었다.

그림 2. 선체 부착형 청음시스템의 기구부 제작 보안 과정(3D 설계 도면)

그림 2. 선체 부착형 청음시스템의 기구부 제작 보안 과정(3D 설계 도면)

  • 그림 3. 부이형 Wi-Fi 무선모뎀, 무선 통신 방식
  • 그림 3. 부이형 Wi-Fi 무선모뎀, 무선 통신 방식

그림 3. 부이형 Wi-Fi 무선모뎀, 무선 통신 방식

저시정 환경 극복을 위한
‘한국형 음향소나 및 수중광학장비 연동 체계’ 개발

특히 올해는 탁도가 높은 서해와 남해의 저시정 환경에서도 시야를 확보할 수 있는 ‘휴대형 음향소나 개발 및 수중광학장치 연동 체계’의 기초설계를 끝내고, 내년에는 운용 수심 50m급의 시제품을 제작할 계획이다. 구조사는 수중음향카메라와 수중광학카메라 영상을 통해 가시거리가 제한되는 문제를 극복할 수 있으며, 구조 지휘함은 전송된 두 영상을 병합해 구조 현장을 지휘할 수 있어 수중 구조에 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.

그림 4. ‘한국형 음향소나 및 수중광학장치 연동 체계’ 3D 외형도 및 제작안

그림 4. ‘한국형 음향소나 및 수중광학장치 연동 체계’ 3D 외형도 및 제작안

“금번 연구과제는 KIOST의 해양과학기술이 해경의 구조작업 단계에서 조금 더 긴급 대응할 수 있게끔 지원한다는데 의의가 있습니다. 그간 연구 이론과 기초 R&D에서 다양한 성과를 도출한 KIOST의 해양과학기술이 실제 현업화 단계로 나아가 향후 더 많은 분야에서 국민의 안전과 삶에 접목되어 다방면으로 기여할 수 있기를 바랍니다.” - KIOST 해양안전연구센터 김응 센터장 -
생존자 수색을 위한 선제적 기술 확보 및
해양 안전 분야의 글로벌 시장 진입 기대

KIOST는 향후 구조사의 안전 등을 고려해 무인화·원격화 하는 방향으로 발전이 예상되는 생존자 탐색 분야에서 선제적인 기술 확보를 발판으로, 올해도 『선체 내 생존자 수색 및 생존성 확보 기술』 2차년도 연구 과제를 수행하며 관련 기술의 지속적인 고도화를 이뤄나갈 예정이다. 이를 통해 수색구조 환경 개선 및 실종자 조기 수습으로 인한 수색기간 단축, 예산과 인력 투입의 절감을 통해 해양 안전 분야의 글로벌 시장 진입은 물론 해양플랜트, 수중 공사업, 해양고래관광, 해양유물탐사 등 민간사업 영역에도 기술을 이전?활용하여 고부가가치를 창출할 것으로 보인다.

그림 5. 연차별 연구개발 목표 및 내용 로드맵

그림 5. 연차별 연구개발 목표 및 내용 로드맵

해양 수색 및 구조에 관한 국제협약’에 따르면 “실종자 수색 및 구조 활동은 실행 가능한 한 생존자 구조에 대한 모든 합리적인 희망이 사라질 때까지 계속된다.”고 한다. KIOST의 금번 연구 과제가 현장의 다양한 요구를 수용·보완하여 해양 사고 발생시, 합리적인 희망을 위한 실행 가능한 구조방법이자 희망의 연결고리로써 국민의 귀중한 생명을 지키는데 일조하기 바란다.

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최종수정일 :
2018-10-05