안녕하세요?
할로파파입니다. 어제는 바람이 많이 부는 날씨네요. 눈도 내리고 글을 쓰는 오늘은('20. 12. 14.)은 기온이 더 떨어진다고 하니 다들 따듯하게 입고 다니시길 바랍니다.
오늘은 자율운항 선박 기술개발에 대한 정보를 공유해 볼까 합니다.
자율주행 차, 자율운항 선박 등 자율이라는 단어가 참 많이 사용되는 것 같습니다.
자율운항 선박이 나오게 된 1. 배경, 2. 국내/외 시장 동향, 3. 기술개발 현황, 4. 기대효과 순으로 정리해 보도록 하겠습니다.
1. 추진배경
1) 최근 조선해양 분야의 정책동향은 해양오염 저감을 위한 환경정책과 신기술 개발 적용을 위한 환경정책과 신기술 개발 적용을 위한 기술지원 정책이 주를 이루고 있음
2) 전 세계적으로 자율운항선박 시장은 글로벌 경기침체 극복과 4차 산업혁명의 이슈화로 인해 급격하게 성장할 것으로 예상되며, 조선산업분야에서 새로운 시장을 형성할 것으로 예상됨
3) EU, 중국, 일본 등은 조선해운 산업의 불황 타개 및 신산업 메가트렌드 선도를 위해 민관 공동으로 친환경/스마트 자율운항선박을 적극적으로 개발 중이며, 자국 조선 및 ICT 융합 산업의 발전을 위해 오픈 플랫폼 정책을 추진 중에 있음
4) 자율운항선박의 자율화 등급(The Degree of Autonomy)은 IMO 제99차 해사안전위원회(MSC) 작업반(WG)을 통하여 각 회원구에서 제출한 자율등급에 대한 의견을 논의하고 자율운항선박의 미래 협약적용 위한 분류작업(RSE)을 위하여 잠정적으로 4단계 등급으로 구분하고 있음
[표] IMO에서 정의한 자율운항선박 등급
| 자율화 등급 | 정의 |
| 1. 자동화된 프로세스 및 결정지원 시스템을 갖춘 선박 | 일부 기능에 대해 자동화 운용이 가능하지만, 대부분은 선원이 승선하여 운용 및 시스템과 기능을 제어함 |
| 2. 원격제어가 가능하며 선상의 선원이 승선하는 선박 | 선박이 다른 장소로부터 제어 및 운영하고 있지만 선원은 승선하고 있음 |
| 3. 원경제어가가능하며 선상에 선원이 승선하지 않는 선박 | 선박이 다른 장소로부터 제어 및 운영되며 선원이 승선하지 않음 |
| 4. 완전자율운항이 가능한 선박 | 선내 운용시스템으로 자체적 결정 및 조치가 가능한 선박 |
5) 자율운항선박 시장을 상업 및 군사 분야 모두 합산하여 추전하면 2016년 567.5억 달러 규모에서 2017년 이후부터 향후 9년간 12.8% 연평균 성장률로 시장이 확대되어 2025년에는 시장규모가 1,550억 달러에 달할 것으로 전망되고 있음. 여기에 항만/물류 시장을 포함하다면 시장규모는 급격히 증대되어 80,000억 달러로 추정됨
*출처 : Credence Research, Global Autonomous Ships Market, 2017. 09.)
2. 국내외시장 규모 및 전망
1) 국내시장
- 국내에서는 아직 자율운항선박에 대한 정량화된 시장분석 데이터가 존재하지 않는 상황이다. 조선/ICT 융복합을 대표하는 e-Nevigation 시장은 국내시장 추세를 감안하면 2017년부터 2027년까지 약 6.2조원 수준의 시장 규모로 성장을 전망하고 있음
- 국내 IT 융복합 기자재 관련 시장은 1996년부터 2000년까지 약 1조원 규모, 2001년부터 2010년까지 약 3.6조원 규모를 형성해오고 있으며 2011년 이후 10년간 약 4.4조원 규모로 성장이 예상됨
[표] 국내 e-navigation 관련 시장 규모 및 전망
* 출처 : Smart-Navigation 기술개발 및 구축사업 보고서(해양수산부, 2013)
[표] IT 조선기자재 국내시장 규모
| 구분 | '15 | '16 | '17 | '18 | '19 | '20 |
| 국내시장(억원) | 37,662.9 | 44,255.2 | 51,999.2 | 61,098.4 | 71,790.1 | 84,352.7 |
* 출처 : 2016년 중소기업 기술로드맵, 2016
2) 세계시장 규모 및 전망
- 2016년 기준 전체 자율운항선박의 시장은 567.5억 달러에 달하며, 2025년까지 1,550.1억 달러에 달할 것으로 추산됨. 또한, 해당 시장은 2017년부터 2025년까지 연평균 12.8% 수준으로 성장할 것으로 예상됨
- 국내 조선해양 기자재 산업의 국산화율은 90%이고 해외 의존도는 10% 수준으로 조상되었으나 해당 10%는 e-Navigation 시대에 중요도가 높은 핵심부품이 차지하고 있으며, 특히 선박 내의 항해 관련 전자 IT-융합 장비의 외산 의존도가 매우 높은 상황임
- 이어 자율운항선박 관련 새로운 기술 발전에 부합하는 시장 개발을 통해 선제적 대응이 필요하며 기술 구현 가능한 시장과 함께 안전, 환경 등 파급효과가 기대되는 시장도 진입할 수 있도록 지원이 요구됨
3. 기술개발 현황
| - 자율운항 지능화 시스템 개발(IMO Level 3.0) - 글로벌 수준의 신뢰성(99.9%) 및 표준화 (36건)(선급인증/사이버보안CS2등급) - 자율운항선박 시장점유율 50% 유지(고부가 시장점유율 1위 유지) |
1) 자율운항 지능 항해시스템(Autonomous Navigation System) 개발
- 자율항해, 기관실 제어 통합 플랫폼 및 Digital Brodge 개발 : 자율운항선박의 운항과 관련된 각정 정보들의 통합적인 기록, 모니터링, 분석, 관리 및 빅데이터가 가능하도록, 자율운항계통*과 기관실제어계통*을 연동 및 통합하는 플랫폼 기술
*AIS, GPS, Gyro, ECDIS, 항해등, 신호등 등
* 엔진(모터), 엔진제어시스템, 전력관리시스템, 타제어시스템 등
- 충돌, 사고방지 상황인식(Navigation Awareness) 시스템 개발 : 자율운항선박의 자율도 기술 고도화 및 해양사고 원인의 높은 비중을 차지하는 과실 사고를 최소화하기 위해, AIS, 카메라, 레이터 등의 이기종 센서 데이터들을 통합하여 처리하는 기술과 인공지능 처리기술을 기반으로 해상 선박을 포함한 해상 객체를 정확하게 탐지 및 인시하며, 선박 운항시스템에 항해 상황과 충돌과 같은 위험 상황 정보를 종합하여 제공함으로써 신속한 의사결정을 지원하는 기술
2) 자율운항 기관 자동화 시스템(Autonomous Engin System) 개발
- 자율운항선박 핵심 기관시스템 성능 모니터링 및 고장 예측/진단 기술 개발 : 자율운항선박의 추진 및 전력 생산을 담당하는 핵심 기관시스템의 운전 상태를 실시간 모니터링하여, 계측 데이터 기반의 고장 전단/예측을 수행하고, 장애발생 원격 지원 체계를 통해 체계적/전문적 정비를 수행할 수 있도록 지원하는 기술
- 자율운항선박 에너지 통합 관제 시스템 개발 : 선박 환경규제 만적 및 운항효율(OPEX) 향상을 위해 선박의 에너지 관련 데이터 자동 수집 및 실시간 모니터링을 통하여 에너지 사용량의 자율보고 및 선박운용에 따른 에너지 효율성 추세를 자동 분석/보고하여 자율운항선박의 에너지 최적화를 지원하는 기술
3) 자율운항선박 성능실증센터 및 실증 기술 개발
- 자율운항선박 성능실증센터(Test-bed) 구축 : 자율운항선박 기슬의 시험/평가/성능검증/인증 등 체계 확보를 위하여 육상/해상시험과 해상 시운전에 필요한 시험환경/기술/인프라 개발 및 구축
- 자율운항 지능형 시스템 실증 및 성능시험 개발 : 자율운항선박 시스템 기술들의 목표 성능을 검증하고 평가하기 위한 시뮬레이션 검증기반(S-TAS) 기술과 실해역 시험에 의한 성능검증 및 평가에 필요한 기술
4. 기대효과 및 파급효과
1) 세계 최고 수준의 선박 건조 및 설계 기술을 바탕으로 ICT 융합기술을 접목하여 고부가가치 선박인 자율운항선박의 고난도 핵심기술, 지능형 시스템을 개발하여 해운산업과 연계 기술을 확립함으로써 미래 자율운항선박 경쟁력의 핵심기술을 확보
2) 우리나라 조선 산업이 고부가가치 선박의 평균적인 점유율은 40~60% 수준으로 빠른 기술개발 및 실증을 통해 관련 기술력을 확보할 경우 자율운항 선바에서도 50% 이상의 시장점 유가 가능함
- Acut Market Report에 의하면 2020년 이후 자율운항선박 시장은 신조선, 기재, 서비스 등을 망라하여 연간 10~21%의 성장률로 2025년 1,550억 달러 규모에 이를 것으로 전망되며, 이는 2017년 세계 신조선 발주액의 약 2.5배 수준
- IMO의 e-Navigation 개발전략 이행계획에 따르면, 미래의 항해는 육상과의 네트워크 연계를 통해 실시간 정보를 바탕으로 최적항로를 탐색, 항해하는 새로운 패러다임으로 전환될 것이므로 향후 선박에서의 ICT 융합기술 적용은 더욱 확대될 전망
3) 자율운항선박의 선가(설계, 건조비)는 높아질 것으로 예상되나. 지능화 시스템 적용을 통해 운영비용은 절감되어 결과적으로 해상물류비용은 약 10~20% 감소시킬 것으로 예상됨
- 연비나 배출가스 등을 고려해 최적의 운항 상태를 유지하며, 각종 기자재/시스템에 대한 이상 여부를 진단해 유지보수 비용 및 인건비 절감 등 자율운항선박 구현을 통해 약 22% 운영 경비 절감 가능
4) 대기업이 확보하고 있는 기술력, 마케팅 역량, 인지도를 중심으로 중소/중견기업과의 성공적이고 안정적인 기술 개발을 추진토록 하는 대기업-중소기업 상생형 가치사슬(Value-chain)을 구성, 운영함으로써 시너지 효과를 창출
- 국내 선사(현대해양서비스, 장금상선, 고려해운, 포스에스엠 등)와 국내 대형 조선소(대우조선해양, 삼성중공업, 현대중공업)가 상생협력 네트워크 운영을 통해 국내 기자재, ICT, 빅 데이터 관련 강소업체와 공동 기술개발을 통해 기술의 신뢰도 및 동반시장 진입 확보
5) 조선해운 산업에서 가장 중요한 요소인 해양사고(충돌, 좌초, 침몰 등)와 환경오염(기름유출, 대기오염물질 등)을 절대적으로 감소시킴으로써, 해양에서의 인명/재산의 안전 향상과 함께 해양 환경보호에 기엽
- 해양사고의 80% 이상이 인간 오류에 의해 발생하므로 인공지능 기반의 지능형 자율운항선박 도입으로 해상 사고의 저감 및 해양환경 보호가 가능하며, 선박의 상태에 대해 적시에 유지보수할 수 있도록 적절한 시점에 정보를 제공함으로써 선박의 운영 및 수명에 대한 효율적인 관리를 통해 가치를 향상
자율운항선박의 기술경쟁력을 강화하여 해운산업과의 연계 시너지 효과를 기대할 수 있을 것 같습니다. 연비 및 배출가스를 고려한 운항, 인간의 실수로 인해 발생하는 사고를 최소화할 수 있어 향후 발전이 기대되는 산업입니다. 최근 코로나 여파로 수출입에 많은 어려움이 있지만 지속적인 연구개발과 관련산업의 경쟁력 강화는 향후 코로나 종식이후 폭발적인 성장을 기대할 수 있을 것 같습니다.
조선해양분야의 1등 국가인 대한민국이 자율운항선박 기술도 선도하기를 간절히 바래봅니다.
긴글 읽어주셔서 감사합니다. 도움이 되셨길 바랍니다.
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