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연구정보

Korea Institute of Ocean Science & Technology

다중 플랫폼에 기반한 국가해양영토 광역감시망의 국제동향

  • 조회 : 7545
  • 등록일 : 2016-07-26
다중 플랫폼에 기반한 국가해양영토 광역감시망의 국제동향.pdf 바로보기


해양자원의 중요성에 대한 인식이 확대됨에 따라 해양영토에 대한 자국의 관할권을 확대하기 위한 세계 각국의 경쟁이 심화되고 있으며, 우리나라를 포함하는 동북아 지역에서도 해양영토와 관련된 다양한 분쟁이 진행 중이다. 특히 동북아는 세계적인 인구밀집지역으로 최근 급격한 도시화와 간척이 이루어져 연안 주변 해역은 극심한 온난화와 사고 및 오염 가능성이 높아졌으며, 대규모 녹조/갈조/적조 번성 등의 이상해황과 불법 조업 선박 등 다양한 국가적, 경제적, 환경적 문제들이 발생되고 있다.

해양에서의 재난/사고/오염 등은 신속한 대응이 무엇보다 중요하기 때문에 실시간 파악이 필수적이며, 확산으로 인한 공간적·광역적 감시가 중요할 뿐만 아니라, 선제적 파악 및 과학적·정량적인 분석 결과를 제공해야 한다. 이를 충족시키기 위해서는 운용성(전천후, 연속성), 공간성(광역성), 정밀성(고밀도, 고분해능)과 시간성(준 실시간, 신속성)을 갖춘 통합감시체계가 필요하다. 따라서 해양감시에 필요한 다양한 플랫폼의 장점을 살리고 단점을 상호 보완하는 통합 감시망 체계를 구축하여야 한다.



 

그림 1. 국가해양영토 광역감시망 개념도

그림 1. 국가해양영토 광역감시망 개념도

 



■ KIOST 관련 연구사업 소개

2013-2014년 국가해양영토 광역감시망 구축 기획연구를 ㈜트리마란에서 수행하였고, 해양위성센터가 주관하여 8개 기관과 함께 1단계 사업(4년, 2015-2018)을 진행 중이다. 주목적은 국가해양영토 내에서의 불법선박, 해양사고, 해양오염(유류유출 및 적조) 등을 빠르고 광역적이며 3차원적으로 감시할 수 있는 다중 플랫폼 통합해양감시체계 기반을 구축하는 것으로, 위성, 무인항공기, HF 해양레이더, 수중무인기 등의 운용기술과 활용기술 개발을 포함한다. 한국해양과학기술원(KIOST)은 통합 감시체계 설계 및 통합 활용기술 연구와 통합 선박/적조 감시 연구를, ㈜쎄트랙아이는 기술 소프트웨어 개발 및 성능 분석을, 세종대학교는 원격탐사기반 선박탐지 자동추출연구를 담당하고 있다. 서울시립대는 무인항공기 운용과 전처리 시스템 개발을, 군산대학교는 HF 해양레이더 운용기술 개발을 맡고 있으며, 고려대학교는 HF 해양레이더 선박검출 기술을 개발하고 있다. 경북대학교는 수중무인기 해양감시시스템 운용 및 활용 연구를 담당하고 있다.



 

1단계 테스트베드 구축/기반연구 수행('15-'18  ) : 시나리오 및 통합체계 설계, ㅌㅇ합 현장조사 및 통합 활용연구, 테스트베드 통합감시시스템 시범 구출, 위성기반 해양경비 및 해양환경 활용 기술 개발, 무인항공기기반 해양감시 요소 기술 개발, HF 해양레이더 네트워크 구축 및 활용기술 개발 , 수중 무인기 및 센서 선정을 위한 기반 연구 및 수중 무인기 활용 타당성 시험 / 2단계 활용기술 개발('19-'21) : 통합감시 시스템 시범 구축 및 운용, 위성 및 무인항공기 감시 시스템 시범 구축/활용 기술 개발, 남서해 및 남해 EEZ 면적의 50% 서해 45%해역을 감시하는 HF 해양레이더 시스템 구축, 다중 수중 무인기 관제 기술 개발 및 센서 탑재 기술 개발 / 3단계 활용기술 고도화('22-'24) : 통합감시시스템 실용화 및 통합서비스, 위성 및 무인항공기 감시 시스템 고도화 및 정확도 향상, 위성 및 무인항공기 감시 시스템 고도화 및 정확도 향상, HF 해양레이더를 활용한 해양영도의 50%를 커버하는 시스템 구축, 다중 수중 무인기 관제 시스템 구축 및 지능형 통합 다중 수중 무인기 구축

그림 2. 국가해양영토 광역감시망 구축 사업 단계별 계획안

 



■ 국제동향

 

국가 기관 시스템 또는 활용사례 체계의 성격
미국 해양대기청
(NOAA)
통합해양관측시스템 (US-IOOS) 인프라, 감시, 환경관측
국가해양데이터센터 (NODC) 인프라
환경연구실 자료접속 프로그램 (ERDDAP) 인프라
UAS 환경관측
CoastWatch/OceanWatch 인프라, 감시, 환경관측
유럽 유럽연합 MyOcean 인프라, 환경관측
유럽우주항공국 Copernicus project 감시, 환경관측
유럽해사안전국 해양유류유출 모니터링 (CleanSeaNet) 감시, 환경관측
유럽항공안전국 RPAS Maritime Surveillance Service 감시
유럽우주국 DeSIRE 감시
노르웨이 유류유출 모니터링 감시, 환경관측
일본 해양자료센터 해양자료센터 인프라
중국 국가해양국 I-Ocean 디지털 해양 서비스 인프라
무인항공기 기반 해안 모니터링 감시
캐나다 해양수산청 Ocean Monitoring Workstation 환경관측
대만 환경보호부 무인항공기를 활용한 해양 감시 및 순찰 감시
표 1. 국가별 해양 감시 시스템 및 활용 사례

 



미국의 가장 대표적인 시스템인 US-IOOS는 미국 연안에서 해양 환경을 보호하고 경제 부흥과 안전을 위한 해양 예측력을 높이는데 목적을 두고 있다. 연방과 지역, 학계와 기업이 파트너십을 맺고 첨단 장비를 활용하여 해양관측 및 감시 활동을 수행한다. NODC는 생물자료, 해류, 염분, 수온, 부이자료 등의 자료를 보유하고 있으며, NODC 시스템에서 업로드 및 다운로드하는 자료 형식을 표준화하는 작업을 수행 중으로, ERDDAP (Environmental Research Division’s Data Access Program)을 통해 위성과 부이로부터 수집된 해양 데이터를 표준화된 파일 포맷이나 그래프, 지도 등의 자료로 서비스하고 있다. NOAA UAS (Unmanned Aerial System)는 전 지구 환경 모니터링을 위한 무인항공기를 개발하고 있으며 무인시스템의 관측 능력 향상과 정기적인 운영을 위한 저비용의 실용적인 UAS 솔루션 개발로 기상, 극지방 및 해양환경 모니터링을 준비하고 있다. NOAA Coast Watch는 준 실시간으로 다양한 위성영상 데이터를 이용하여 해양을 모니터링 할 수 있도록 구성되어 있으며, 각종 해양환경인자의 자료를 제공한다. 연구자들은 물론 상업적, 휴양목적에 위해 해수온도나 기상상황을 참조할 수 있으며, 항해시에도 활용 가능하다.

EU의 MyOcean은 유럽의 29개국 61개의 협력기관으로 구성된 유럽 최고의 관측, 예측 통합시스템이다. 해수온도, 해류, 해빙 등 10개의 주제 영역과 전 세계 해양 7개 지역에 대한 관측결과 및 예측자료를 분산형 웹 포털 시스템으로 서비스를 제공한다. EU Copernicus 프로젝트는 유럽 및 전 지구적인 환경·기후변화, 재해재난 대응 등을 위해 위성을 개발하고 위성정보를 활용하는 유럽우주항공국(ESA: European Space Agency)의 프로젝트이다. 유럽해사안전국(EMSA : European Maritime Safety Agency)의 해양유류유출 모니터링 네트워크인 CleanSeaNet은 유럽 전 해역에 대한 SAR 영상 기반의 해양환경 모니터링 서비스이다. 해양오염 발생 시 해당국의 담당자에게 경고 메시지를 전달하고 위성이 해당지역을 촬영한 30분 이내에 위성영상을 제공하여 해양오염 발생 지역의 국가 또는 지역의 사법권내 오염발생원에 대한 위치추적 및 식별을 통한 환경오염 대응활동 강화를 지원한다. 원격조종 비행기 시스템(RPAS: Remote Piloted Aircraft System)/UAV은 유럽항공안전국(European Aviation Safety Agency)에서 담당하는 무인항공기 및 무인항공시스템 관련 정책이며, DeSIRE(Demonstration of Satellites Enabling the Insertion of RPAS in Europe)은 ESA와 유럽 방위청(EDS : European Defense Agency)간의 합동 프로젝트로 위성통제를 이용한 비분리공역에서 RPAS를 운영하기 위해 위성의 기능을 활용한 RPAS의 명령과 통제를 하는 등의 시범 연구를 수행한다.

일본 해양자료센터(JODC : Japan National Oceanographic Data Center)는 해양 관계 기관에서 수집된 각종 해양 자료 정보를 빠르고 안정적으로 유통시킨다. 해상 보안청, 기상청 등 다양한 기관에 의해 관측된 해양자료를 수집한 뒤, 수집된 해양자료의 품질관리 및 표준 JODC 아카이브 형식으로 저장하여 사용자들이 J-DOSS (JODC Data On-line Service System)를 통해 검색·추출할 수 있다.

중국은 2011년 국가해양국 산하에 “국가해양국 디지털과학기술 중점실험실”을 설치하고 디지털 해양정보 제공체계를 구축하고 있는데, 주요 연구개발분야로는 해양 시공간 자료통합관리, 대량자료의 저장 및 교환, 해양정보의 동태적 가시화와 융합 및 통합 등이 있으며, “I-Ocean 디지털 해양”이라는 해양정보 제공 사이트와 모바일 서비스 플랫폼을 구축·운영하고 있다. 또한 무인항공기 기반의 해안 모니터링을 위하여 라오닝성 잉커우 기지와 다롄 기지를 구축하고, 기지별로 3대의 무인항공기를 운용하여 중요 지역과 긴급 상황 발생지역에 대한 항공사진을 취득하는 동시에 불법 준설 및 간척에 대한 감시를 수행하고 있다.

캐나다의 OMW(Ocean Monitoring Workstation)은 캐나다 해양수산청 (Fisheries and Ocean Canada)에서 해양 표면에 대한 모니터링을 위하여 운영 중인 시스템이다. Radarsat 위성을 비롯하여 ERS-1,2 등의 SAR 위성을 활용하여 해양 표면으로부터 정보를 추출하기 위한 데이터를 수집 한 뒤 선박의 위치 탐지, 방향과 속도 분석 등의 정보를 분석한다. ㈜MDA는 SAR와 광학위성자료, AIS, VRD 등의 다양한 플랫폼 자료를 이용하여 해양영토의 광역감시를 수행한다.

대만 환경보호부(EPA : Environmental Protection Administration)는 2006년부터 무인항공기를 활용한 원격탐사 기술을 해양감시 및 순찰 업무에 활용하고, 자국의 FORMOSAT-2 위성 및 기타 해외 위성 자료와 통합하여 GPS, 무선통신 기술, AIS 시스템을 실시간 선박식별 기능에 활용하고 있다.



■ 결론 및 정책제언

우리나라 해양영토에서 발생한 보안, 안전, 환경 문제에 선제적으로 위험요소를 파악하여 사고를 미연에 방지하고, 사고 발생 이후에도 실시간·공간적·과학적인 자료를 빠르고 정확하게 제공하여 피해를 최소화할 수 있는 방법은 해양 광역감시망 체계를 구축하는 것이다. 따라서 해양영토 주권을 확보하기 위해 조속히 추진되어야 할 국가해양영토 광역감시망 구축은 다중 플랫폼의 통합 SW 개발을 위한 선행연구와 탐색개발이 이루어진 후, 체계개발을 거쳐 실용화가 이루어져야 한다. 1단계에서는 감시대상별 테스트베드 선정 및 플랫폼을 구축함으로써 통합분석을 위한 선행연구와 탐색개발을 하는 R&D의 핵심 과정을 거쳐야 하고, 개발된 테스트베드는 감시망 시스템 구축의 일환으로 수요기관에서 바로 활용되어야 한다. 2-3단계는 시스템 운용에 초점을 맞추어 단계적으로 인프라를 구축하고, 넓은 국가해양영토를 실시간·광역적으로 정확하게 감시하기 위해 가용한 모든 방법과 자료를 통합 분석할 수 있는 시스템이 중요하다. 나아가 해양환경관측시스템과 해양환경예측시스템과의 연계를 통해 해양감시 정보의 활용을 극대화하는 ‘시스템을 위한 시스템(System of Systems)’을 목표로 연구자, 사업자, 사용자를 연결시킬 수 있는 사용자 협의체를 구성하여 자문과 수요자 요구사항을 수렴해 궁극적으로는 실사용의 수요와 요구에 부응하는 연구결과물을 생산할 수 있도록 추진되어야 한다.



 

해양환경 예측망 : 물리적/생태적 환경변화 예측 Numerical Model (해양환경 예측 모델의 정확도 향상) / 해양환경 관측망 : 기본 해양정보, 모델링의 기초자료, 검보정의 기초자료 In-situ (광역감시망 자료의 품질 향상, 감시대상의 명확한 파악) / 해양영토 광역 감시망 : 국가 해양 영토의 (준)실시간 감시 Remote Sensing (자료동화에 의한 모델 정확도 향상) -> 실시간 표출시스템 : 해양영토관리, 불법 선박 및 해양이상 감시

그림 3. 해양관측·광역감시망·예측시스템 연계 방안

 

 

 

| 해양위성센터 유주형 책임연구원

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최종수정일 :
2021-02-17