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4차 산업혁명시대의 해사산업계 (4)항만터미널 분야
빅데이터 기반 스마트항만으로 발전
[523호] 2017년 03월 31일 (금) 14:38:54 구현모 hyunmo9@gmail.com
   
 

해수부, 4대 PA 중심 IoT, 빅데이터 활용으로 항만물류 혁신 모색
 

4차 산업혁명의 가속화로 항만 터미널의 혁신도 강하게 요구받고 있다. 그간 항만 터미널내 ICT기술은 하드웨어에 집중돼 왔다. 항만들은 대형화된 선박 입항과 빠르고 정확한 서비스를 위해 우선 항만의 규모와 인프라를 늘리고, 대형선 처리를 위한 크레인 등 장비확보를 중요시했다. ICT기술의 발달로 항만내 소프트웨어 활용이 사물인터넷과 드론, 로봇 등을 활용해 항만 생산성을 높이는 기술로 전환 중이다. 이와 함께 항만 안전성과 보안, 친환경성을 높이는 데 이들 기술이 활용되고 있다.

항만에서 IoT는 창고관리와 화물운송, 최종고객배송 등에서 활용가치가 높다. 창고관리는 스마트재고관리, 기기활용의 최적화, 예측장비, 건강과 안전에서, 화물운송은 위치 및 상황감지, 운송수단 관리, 수명예측관리, 공급망 리스크 관리 등에서 활용된다. 최종고객배송은 우편물 수거의 최적화, 맞춤 배송주소, 배송 물품 상태확인 및 추적 등으로 활용되고 있다.

선박의 크기가 하루가 달리 커지고 있는 해운물류 산업의 경향 속에서 항만 터미널과 ICT융합기술의 중요성도 높아졌다. 항만 ICT기술에 주목하는 이유는 ICT기술력이 항만 생산·효율성에 미치는 영향이 크기 때문이다.

 

스마트항만 “동일공간에서 2배 물동량 처리 가능”

4차 산업혁명시대가 요구하는 항만의 변화는 항만 자동화, 고생산성 서비스, IT기반의 기술융합형 기술, 친환경, 고효율 에너지 설비, 친환경·친도시형 항만 촉진 등으로 이루어지고 있다. 저비용 고효율의 스마트항만은 새로운 항만물류시대의 시작인 것이다.

스마트 항만은 다양한 항만 기술 분야에서 미래 항만의 첨단화, 청정화, 고도화를 달성하기 위한 항만물류장비와 인프라, 항만운영시스템 및 관련 시설물의 무인자동화, 고생산성화, 그린화를 적용해 고생산성, 완전 무인자동화 항만 내 하역-이송-보관 장비, 이송-보관 인프라, 운영시스템 및 관련시설물을 갖춘 항만이다.

따라서 정부의 스마트항만정책은 항만의 고효율화, 운영시스템 고도화, 에너지 효율 확대와 IT기술 개발에 따른 항만 운영의 효율화로 이루어진다. 이를 위해 실시간 글로벌 물류 정보망을 통합하여 물류비 절감 효과를 창출하고 항만 그린화를 위한 운영시스템의 고도화 및 탄소배출을 최소화한다. 여기에 장치, 부품 등 IT첨단 기술의 급속한 발달에 따른 새로운 트렌드를 선도하고 항만보안 및 안전에 대한 기술을 확보한다.

동서대학교 송계의 교수는 “스마트항만은 동일공간에서 2배의 물동량을 처리 가능하고, 항만과 IoT기술이 적용되면 연간 20% 이상의 비용절감 효과가 있다”면서, “이는 자원상태 관리, 컨테이너·화물 추적 가시성 향상, IoT기반 의사결정 및 통합관계시스템, 원격작업 등으로 가능하다”고 강조했다.

KMI 강무홍 전문연구원은 ‘KMI PORT REVIEW’에서 “스마트항만은 u-Port, Automated Port 등의 개념이 함축된 것으로 볼 수 있으며, 국내에서는 ‘지능형 항만 물류시스템 연구개발 사업, 저탄소 자동화 컨테이너터미널 기술개발, U기반 해운물류 체계구축을 위한 기반기술연구 등의 관련 사업들이 추진되었다. 하지만 이러한 사업들은 Industry 4.0과 같은 의미에서의 스마트항만 구축과는 다소 거리가 있다. 기존 사업들은 장비와 화물 중심의 정보수집과 공유를 통한 자동화에 초점이 맞춰진 반면, 스마트항만은 모든 항만자원들이 유기적으로 연결되고 높은 지능을 가짐으로써 상호정보교환을 통한 의사결정이 가능하게 되는 자율화된 항만이라고 할 수 있기 때문”이라고 설명했다. 현재 국내 항만은 IoT기반 차세대 항만물류 및 운영시스템 기술개발 기획연구 등 스마트항만을 구축하기 위한 사업이 일부 진행되고 있지만 아직은 미흡한 편이라고도 진단했다. 항만 관계자들도 “물동량을 중심으로 사업이 진행되다 보니 기타 산업에 대한 관심이 적은 것은 사실”이라면서, “물동량이 확보되는 것이 우선”이라고 강조했다.
 

4차 산업혁명과 노동시장 “재교육 및 재취업 방안 필요할 것”

KMI 월간동향 2017년 제1호에 따르면, 4차 산업혁명은 노동시장에도 많은 변화를 야기시키고 있다. 노동시장에서의 단순 반복 작업은 인공지능 로봇으로 대체되고 있지만 전문가들은 인공지능의 인식 한계와 인간행동에 대한 이해 부족으로 인해 사람의 업무를 완전히 없애는 부정적 측면보다 사람을 도와 업무의 생산성을 높이는 데 기여할 것이라 전망하고 있다.

또한 전문가들은 로봇이 인간의 단순 노동시간을 줄여줌으로써 사람들이 상상, 혁신 등의 창조적인 일에 집중할 수 있도록 도와준다고 언급했다. 이러한 예측대로라면 인공지능의 혁신과 발전이 인간들로 하여금 단순작업에서 자유로워짐으로써, 앞으로의 노동시장에서는 직원의 업무시간이 아닌 생산물의 결과로 업무능력이 평가될 것으로 예상된다.

또한 항만·물류산업 현장에서도 4차 산업혁명 기술 접목으로 기계정비·수리사, 위험물운송·운반 관리자, 수산식품유통자, 화물운송자, 화물차·특수차 운전자, 선장·항해사·도선사, 하역·적재 단순 종사원, 농산식품유통자 등이 수년 내에 사라질 직업으로 예상된다. 우리나라 항만에도 일자리의 생성과 소멸을 면밀히 분석하여, 향후 소멸이 예상되는 직업군의 재교육 및 재취업 방안 마련과 생성 예상되는 전문 인력 육성 등 국가적 대응이 시급할 것으로 보인다.

향후 글로벌 경제위기로 인한 무역량 감소 등으로 앞으로 항만경쟁은 더 심화될 것으로 예상된다. 이러한 환경에서 경쟁우위를 차지하기 위한 핵심요인은 첨단기술이다. 스마트항만의 첨단 기술 활용은 물류비 절감에 따른 경제적 항만, 보안 및 안전사고가 없는 무결점항만, 선사와 화주 중심의 고객 만족형 항만을 구축하는 것이 목표다. 따라서 현 시점에서 스마트항만 구축은 선택이 아닌 필수요건이 되었다.
 

‘부산항 IoT구축 MOU’로 스마트항만 초석

국내에서 스마트항만을 구축하려는 노력은 부산항을 운영 중인 부산항만공사BPA에서 시작되고 있다. 3월 14일 부산항 사물인터넷IoT 구축을 위해 부산창조경제혁신센터, 롯데정보통신, 케이엘넷과 공동으로 스마트 항만 초석을 마련하는 업무협약을 체결했다.

부산항만공사는 이러한 IoT 기술을 적극 활용해 컨테이너 차량 위치정보, 운송 중 온·습도 정보를 제공하는 서비스를 구축·실증하고, 향후 추가 서비스 개발을 통하여 지속적인 부산항 IoT 서비스를 발굴해 나갈 계획이다. 아울러 IoT 전문 노하우를 가진 롯데정보통신 및 항만물류 IT 전문 업체인 케이엘넷과 부산지역 항만물류 IoT 플랫폼 기술개발과 이에 적용할 수 있는 IoT 서비스를 개발하여, 내년부터 본격적으로 시행될 부산항 해운항만 IoT 사업에 부산을 중심으로 확산할 수 있는 물류 IoT 서비스 생태계를 구축 할 수 있도록 협력해 나가기로 했다.
 

“빅데이터 활용 극대화시 현재 능력 2배 향상”

수년전부터 빅데이터에 대한 높은 기대치와 활용방안에 대한 연구는 계속되어 왔다. 선박 입항-화물 양적하-차량을 이용한 항만내 컨테이너 이동-장치장 컨테이너 보관-철도·차량을 이용한 화물 수송 등의 과정을 거치는 항만 터미널의 물류 프로세스에서 데이터를 활용한 효율성과 생산성 향상이 중요하기 때문이다.

정부와 BPA는 본격적인 빅데이터의 활용계획을 마련 중이다. 해양수산부는 지난해 10월 ‘해양수산 빅데이터 추진계획’을 확정하고 민관이 공동으로 활용하는 플랫폼을 구축하기로 정했다. 해수부 자료에 따르면, 정부 주도의 빅데이터 추진은 정책의 품질을 높이는 효과는 있으나, 민간 분야에서의 비즈니스 개발 및 산업경제 분야 성과 창출에는 한계가 있다. 이에 조사원, 과학원 등에서 보유한 방대한 빅데이터를 민간과 협업하여 비즈니스 모델창출 등 빅데이터 공동활용 및 산업화 지원 체계의 필요성이 제기됐다. 이를 통해 해양수산 빅데이터와 해수부에서 개발한 각종 활용모델을 기반으로 민관 공동활용 플랫폼을 구축하고 민간 비즈니스 모델 개발을 지원할 계획이다.

현장 야드의 자동화뿐 아니라 항만 개발과 양적하 계획에 있어서도 빅데이터는 넓게 활용된다. 선석, 장비, 공간, 인력활용을 최적화하고 터미널에서 가능한 선박, 철도, 차량, 공장운영 등의 가용정보를 실시간으로 제공해 생산성을 높이며, 물동량은 물론 고객 선사의 기항패턴, 소비패턴 등 관련 데이터를 분석해 최적화된 터미널 방향과 기능 배치 등의 결과를 나타낸다.

KMI 최상희 실장은 “빅데이터 활용을 극대화하면 물리적 공간과 장비 없이도 항만 처리능력을 현재의 2배까지 향상시킬 수 있을 것으로 전망된다”면서, “빅데이터 활용을 통해 항만 터미널과 배후단지 운영계획을 수립할 수 있어 터미널 이용자의 서비스 수준이 크게 향상될 것으로 기대되며, 생산성·효율성 뿐 아니라 탄소인벤토리 구축 등 그린포트 구현에도 활용 가능하다”고 밝혔다.

해수부는 공동데이터를 활용한 창의적 아이디어와 비즈니스 모델 발굴을 통해 민간 창업을 촉진하고 빅데이터 신규과제 발굴 및 우수사례 홍보를 위해 ‘해양수산 공공·빅데이터 활용 경진대회’를 개최한다. 해양수산부, 한국해양과학기술진흥원, 부산·인천·여수광양·울산항만공사가 주최 및 주관하는 동 대회는 4월 27일까지 경진대회 참가신청서와 부문별 기획서를 제출하면 된다. 공모부분은 빅데이터 부문에서 빅데이터 아이디어 기획으로 해양수산분야 빅데이터를 활용하여 분석에 의한 의미있는 결과를 도출하는 것이 필요하다.
 

   
 

항만별 빅데이터 추진현황

4차 산업혁명의 핵심기술인 빅데이터 사업은 국내 주요항에서도 적극적인 관심을 가지고 추진해 나가고 있다. 항만별 빅데이터 사업 추진경과를 살펴보면, BPA는 2016년 5월에 빅데이터 작용 가능성 진단을 위한 컨설팅 사업 결과로 워킹그룹 운영 계획 및 결과보고서, 현황 분석서, 빅데이터 기회 분석보고서, 빅데이터 기회 평가 체크리스트, 시나리오 평가서 등의 산출물을 도출했다. 2016년 8월에는 해운항만물류 DB 및 분석시스템 구축BI 설계 용역사업을 추진해 환적화물 물동량 현황 및 변화분석, 타 부두 TS현황분석, ITT 현황분석, 터미널 혼잡도 분석, 공컨테이너 물동량 분석, 위험물 컨테이너 물동량 분석 등의 시나리오를 도출했다. 이에 따라 빅데이터 기반의 예측과 분석에 따른 과학적인 의사결정 업무 체계 기반 마련사업을 2017년 4월까지 완료할 예정이다.

향후 추진계획은 2017년 3월부터 5월까지 시나리오 설계 및 분석과 UI화면을 구현한다. 6월부터는 해운항만물류 DB 및 분석시스템을 시범운영하고 7월에는 SNS 및 영상회의 웹 및 모바일 시범운영한다. 마지막단계로 9월부터 해운항만물류 DB 및 분석시스템 2단계를 설계한다.

울산항만공사는 울산과학기술원과 작년 12월 16일 울산항 공공데이터 활용 및 빅데이터 활성화를 위한 산학협력 MOU를 체결했다. UPA는 최근 물류산업 경쟁에 있어 데이터의 중요성이 높아짐에 따라 해운항만물류 플랫폼으로서 항만을 이용하는 다양한 기업들이 더 많은 부가가치를 창출할 수 있도록 고수요·고가치 공공데이터 개방 및 민간이용 활성화 지원사업을 추진하고 있다. 이에 따라 UPA는 빅데이터를 활용한 비즈니스 분석분야를 선도하고 있는 UNIST와 산학협력을 통해 울산항에서 생산되는 공공데이터의 상시적·다각적 공유체계를 구축하고 빅데이터 분석자문 및 공동연구, 현장중심 실습교육 등 협력관계를 활성화한다는 방침이다.

UPA 관계자는 “울산과학기술원이 빅데이터와 관한 기술에서 수위를 다투는 기관으로 UPA측에서 항만을 활용한 빅데이터 연구에 대한 제안을 흔쾌히 수락했다”면서, “아직은 항만물류분야 교수가 없지만 올해 연말 즈음에 채용이 되면 더 활성화될 것으로 기대하고 있다”고 밝혔다. 이어 “부산항은 컨테이너다 보니 정시성이 확보돼 데이터 수집이 좀 더 용이할 것”이라면서, “울산항은 벌크선 위주이다 보니 정시성이 확보가 되지 않아 체계를 구축하는데 시간이 좀 더 걸릴 것으로 예상된다”고 말했다. 향후 UPA는 물동량 집계 및 통계에 집중해서 빅데이터를 이용할 전망이다.

인천항만공사와 여수광양항만공사 관계자는 “자체적으로 빅데이터를 활용하는 방안은 진행 중이지 않지만, 해수부에서 진행 중인 사업에 공동으로 참여하면서 자료를 제공하고 있다”고 밝혔다. IPA와 YGPA, UPA는 빅데이터 관련 전담인력이 편성되지 않았는데, 올해 4차 공공데이터 및 빅데이터 경진대회인데 분담금을 내는 방향으로 운영 중이다.
 

IPA, ‘싱글윈도우’와 ‘항만출입관리시스템PSS’

IPA는 지난해 2월 17일부터 인천항 컨테이너터미널의 가동상황과 주변의 교통흐름 정보를 스마트폰으로 제공하는 인천항 컨테이너터미널 싱글윈도우 서비스를 시작했다. 싱글윈도우는 IPA가 인천신항 선광신컨테이너터미널SNCT, 남항의 E1컨테이너터미널E1CT 및 인천컨테이너터미널 등 민간 컨테이너터미널 운영사와의 협력을 통해 제공하는 정보서비스다.

선석배정, 야드장치, 본선작업 현황같은 ‘터미널 상황정보’와 화물 반출입 예상시간 등 ‘컨테이너 정보’, CCTV 동영상을 통해 터미널 인근의 교통흐름을 알려주는 ‘혼잡도 정보’가 제공되며, IPA가 보유하고 있는 터미널 관련 선박운항정보도 확인할 수 있다.

컨테이너 운송트럭 운전자 등 회원가입을 한 이용자들은 스마트폰을 통해 본인 차량이 실을 컨테이너 정보를 확인할 수 있고, 각 터미널 홈페이지의 정보제공 메뉴를 일일이 찾아다닐 필요 없이 싱글윈도우에서 주요 공지 안내를 받을 수 있다. 또 E1CT 출입차량을 대상으로 스마트폰을 통해 본인 차량의 예상 도착시간을 변경할 수 있는 기능을 제공하고, 운전기사가 원하는 시간에 터미널 출입이 가능하도록 하는 서비스를 시범운영하고 있다. 컨 터미널 운영현황 정보를 하나의 화면으로 일원화했고 인천항 주변 교통 혼잡구간 10곳을 선정해 CCTV 설치 및 교통정보를 제공한다. IPA는 싱글윈도우를 통해 컨테이너 운송차량 대기시간 및 유류비 절감, 유해물질 배출량 감소 등 연간 약 4억원 이상의 경제적 효과를 창출할 것으로 전망했다.

IPA관계자는 “싱글윈도우를 통한 데이터는 지속적으로 수집하고 축적하고 있지만, 개인정보 등의 문제로 수집정보에 한계가 있고 데이터를 유의미한 정보로 만들기 위한 작업은 진행하지 못하고 있다”면서, “항만운영정보시스템 개선작업이 이뤄지고 있어서, 동 사업이 먼저 완료되어야 싱글윈도우를 통한 정보를 이용하는 사업이 진행될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

또한 IPA는 인천항 출입문 11개소에 보다 진화한 운영전략을 겸비한 RFID(전자태그 또는 무선식별)에기반한 항만출입통제시스템PSS 구축사업을 상반기부터 추진할 계획이다. 동 사업은 지난해 해양수산부에서 전국 항만의 출입증을 표준·일원화한 ‘통합 항만출입증’을 준수함과 동시에 인천항의 특성에 맞춰 보안에 특화된 맞춤형 시스템을 구축할 계획이다. 이번 RFID 기반 항만출입 통제시스템 구축으로 노후화 된 인프라의 개선뿐만 아니라 RFID 주파수의 기술을 끌어올릴 수 있을 것으로 전망된다. IPA는 이번 사업을 통해 주·야간 보안환경 변화에도 유연한 출입통제가 가능한 ‘양방향 출입통제 관리시스템’을 도입해 24시간 무중단 시스템 운영이 가능하도록 하고, 차량번호인식기 추가도입 및 휴대형 리더기 도입 등을 통해 미인식 출입증 인식률 향상을 추진하는 것을 주요 목표로 하고 있다.
 

3차원 고속 컨테이너 검색기 “기존 대비 처리속도 5배 빨라”

항만의 보안 및 효율성 차원에서는 컨테이너 검색의 고속화가 추진되고 있다. 3월 27일 광양시 컨테이너 장치장에서 ‘세계 최초 3차원 고속 컨테이너 검색기’ 준공식이 열렸다. 동 사업은 해수부와 선박해양플랜트연구소가 함께 한국형 장비를 개발하기 위해 추진해 세계 최초로 3차원 검색 기능과 기존보다 5배 이상 빠른 처리속도를 갖춘 검색기 개발에 성공했다.

해수부에 따르면, 기존에 사용하던 2차원 검색기는 평면적인 투시만 가능하였기 때문에 겹쳐진 화물을 빠짐없이 살피기 위해서는 수평 방향 검색과 수직 방향 검색을 함께 실시해야 했다. 그러나 이번에 개발된 3차원 검색기는 입체적으로 투시하여 한 번에 내부에 있는 모든 화물을 확인할 수 있도록 설계됐다. 또한 기존 컨테이너 검색기가 1대의 컨테이너 검사 시 판독을 제외한 순수 X-선 검색에만 5분, 전 과정을 거치는 데 10분가량 소요하였던 것과 달리, 새로운 검색기는 순환구조의 전자동 시스템을 도입하여 1대당 약 1분 내에 모든 검색 과정을 완료할 수 있게 됐다.

세계 컨테이너 검색기 시장 규모는 ’15년 기준 약 8억 5,000만달러(약 9,660억원)이며, ’19년에는 15억달러(약 1조 7,000억원)까지 성장할 것으로 예상된다. 특히 미국이 내년부터 자국으로 반입되는 모든 컨테이너의 내장화물에 대한 사전 검색 및 탐지를 의무화해 미국을 상대로 교역하는 국가들의 컨테이너 검사 수요 및 검사기계 수요가 크게 늘어날 전망이다.

우리나라의 경우에 미국으로 직접 수출하는 화물은 ’15년 기준 64만teu이고, 환적화물까지 포함하면 연간 약 147만teu에 이른다. 미국의 기준 강화에 대응하여 147만teu의 화물을 적시에 처리하기 위해서는 33대의 검색기를 추가로 구입해야 하므로, 초기 구입비용으로만 약 3,300억원이 소요된다.

선박해양플랜트연구소 해양시스템연구부 박종원 책임연구원은 “3차원의 효과를 얻는 기본적인 원리는 우리의 눈 체계를 비교해보면, 어떤 특정 위치(사물)을 왼쪽 눈으로만 보고, 다시 바꿔서 오른쪽 눈으로만 보면 절대적 위치가 변하는 것을 알 수 있는데 이를 시차Disparity라고 한다. 기술적으로는 어떤 물체에 대한 시차정보를 얻을 수 있다면, 거리정보를 계산하여 얻을 수 있고 이를 이용하여 3차원의 영상을 만들 수 있다”고 설명했다.  
 

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