4차 산업혁명시대의 해사산업계 (5)조선업, 스마트십으로 경쟁력 강화

현대중공업 스마트십 주도, 대우조선 빅데이터 활용
 

조선해양산업 불황을 타개할 대책으로 ICT(정보통신기술) 융합기술이 중점추진사업으로 주목받고 있다. 국내 조선업체는 스마트십과 스마트야드, 스마트운항 등 ICT 기술에 있어서 선도적인 지위를 확보하고 있다. 이에 현대중공업은 스마트십 기술을 주도하고 있고, 대우조선해양은 선박제어 및 빅데이터를 활용하기 위한 기술 경쟁력 향상에 주목하고 있다.

또한 ICT 융합기술은 정부의 주요 정책방향 가이드로 제시되고 있다. 지난해 10월말 정부가 발표한 ‘조선산업 경쟁력 강화방안’에서도 ICT 기술은 핵심쟁점이었다. 정부는 스마트 선박 육성방안으로 선박자율운항시스템, 원격관제시스템, 센서 등 핵심기술 개발에 5년간 350억원을 지원할 계획이다. 또한 빅데이터를 활용한 조선 및 선박 서비스 산업 경쟁력을 제고하기 위해 정부는 2021년까지 15억원을 지원할 것이다.

동년 12월 6일 미래창조과학부는 ‘K-ICT 조선해양 융합 선포식’을 열고, ICT를 전면에 내세웠다. ‘K-ICT 조선해양 융합 활성화 계획’의 3대 전략으로 조선해양-ICT융합 기반조성과 지능형 선박·조선소·서비스 기술개발, 상생협력 생태계 활성화 추진을 선포한 것이다. 동월 21일에는 산업통상자원부가 발족한 신산업 민관협의회에서 스마트조선소 공정 통합관리 시스템 구축을 위한 IoT 통신 및 빅데이터 분석 기술개발을 위해 5년간 1,074억원을, 기자재 시험평가를 위한 선박 ICT융합 장비 실증센터 구축을 위해 2020년까지 80억원을 지원하기로 결정했다.

스마트십 “이해당사자와 연결 스스로/원격 진단·관리 최적의 에너지효율 운항”

스마트십(Smart Ship)은 선박 엔진과 제어기, 각종 기관 등의 운항 정보를 위성을 통해 육상 관제센터에서 실시간 모니터링하고, 선박 내 통합시스템을 원격 진단 및 제어할 수 있는 차세대 선박이다. 스마트십의 기대효과는 비용 최소화로 선주와 해운사에서 원격 모니터링해 지능적 진단및 유지보수 할 수 있어 비용이 절감되고 고장기간이 감소된다는 것이다.

김성환 중소조선연구원 원장은 “엔진과 핵심 장비 등의 운항 정보를 위성을 통해 육상에서 실시간으로 모니터링하고, 선박 내 통합시스템을 원격 제어할 수 있는 ‘스마트십(Smart Ship)’ 기술을 더욱 향상시켜야 한다”면서, “일명 드론십(Drone Ship)이라고 불리는 자율운항 무인선박 개발도 필요하다”고 밝혔다. 또한 “ICT융합기술이 접목된 자동화 생산기술이 선행되어야 한다”고 강조하며, “생산관리의 지능화를 통하여 현장상황을 실시간으로 파악하고 최적의 생산계획을 수립하며 품질향상, 납기준수, 원가절감을 할 수 있는 스마트조선소로 진화해야 한다”고 말했다.

국내 조선사 중 현대중공업은 선박분석 제어, 주변 선박 운항정보, 항해계획, 기상상황분석, 연비·배출가스 등 조절 기능을 중심으로 ‘스마트십’을 개발하고 있다. 운항의 안전성을 향상시키고 친환경화시키기 위한 것이다. 운항관리와 해양정보를 공유하게 된다.

대우조선해양은 ‘자동화선박’이라는 명칭 하에 선박 모니터링, 연료소비량 최적화, 선박 설비관리 솔루션, 네트워크 통합 시스템 등을 중점적으로 개발한다. 운항 안전성과 경제성을 향상시키기 위한 것이다. 원격운항 제어 및 모니터링에 적용된다.

삼성중공업의 ‘무인화 선박’은 환경친화적 기술에 기반한 에너지 효율관리 시스템, 고 신뢰성 운항제어 솔루션 등 선박 자동화 시스템을 주로 개발하고 있다. 무인화 선박은 친환경, 고성능, 신뢰성, 안전성 강화를 목표로 하여, ECO·운항제어(원격감시)·전기추진 시스템에 적용된다.

한국산업기술평가관리원 서용석 PD는 “선박의 발전 방향은 규제에 대응하면서 고부가가치화를 추구하는 것”이라면서, “스마트십(Smart Ship)은 이해당사자들과 연결되어 정보와 서비스를 제공하고, 스스로/원격으로 진단하고 관리함으로써 최적의 에너지효율로 안전하게 자율 또는 무인 운항하는 선박(협의)과 이를 위한 ICT 공공기반시설을 포함하는 개념”이라고 정의했다.
 

현대중공업, 커넥티드 스마트십 ‘오션링크’

현대중공업은 2008년 3월 한국전자통신연구원ETRI, 울산대학과 공동으로 스마트십 개발에 착수한 이후 2011년 3월 첫 스마트십을 건조했다. 현대중공업의 스마트십 기술의 핵심은 선박 기관감시제어장치(ACONIS-DS)와 항해정보기록장치VDR, 주 추진제어장치BMS 등을 하나의 네트워크로 통합한 독자적인 선박통합통신망 구축이다. 이 선박통합통신망을 통해 수집·분석·가공한 정보는 선박의 경제적 운항관리는 물론 선박 내 기자재의 재고관리 등 차세대 부가서비스로 연동이 가능하다. 또한 단순 선박의 통합 감시시스템 수준을 넘어 선박 건조와 인도에서 폐선까지 선박의 라이프타임 서비스를 제공한다.

동사는 2012년 4월에 산업통상자원부와 울산광역시, 중소 IT업체 등과 함께 ‘조선해양IT융합 혁신센터’를 설립해 업그레이드 버전인 ‘스마트십 2.0’의 개발을 시작했다. 스마트십 2.0은 ‘선박 자세 최적화솔루션’과 ‘최적 경제운항 시스템’ 등을 주요골자로 한다. ‘선박 자세 최적화솔루션’은 선박이 최고의 연비효율로 운항할 수 있는 흘수선의 정보를 항해사에게 알려 경제운항을 돕는 시스템이다. 또 파고와 기상상황을 분석해 최상의 운항항로를 제시하는 ‘최적 경제운항 시스템’의 설계도 완료했다. 현대중공업에 따르면, 두 시스템이 1만teu급 이상 초대형 컨테이너선에 적용될 경우 기존 대비 약 3%의 운항비를 줄일 수 있을 것으로 예상된다.

2015년 8월에는 액센츄어Accenture사와 함께 선박 운항과 적재 화물, 항만 물류정보 등을 연결하는 ‘커넥티드 스마트십(Connected Smart Ship) 시스템’을 공동 개발했다. ‘커넥티드 스마트십’은 스마트십 기술에 액센츄어사의 디지털 기술과 해운산업 정보를 결합한 것으로, 해상 운송부터 하역, 육상 운송에 이르기까지 해운산업의 전체 밸류체인(Value Chain)을 종합 관리하게 된다.

기존의 스마트십이 선박과 운항 데이터, 기상·해류 정보를 바탕으로 선박의 친환경성, 안전성, 운항 경제성 등을 높이는데 주력했다면, 커넥티드 스마트십은 선박과 항만, 육상 물류 등 화물 운송상의 제반 정보들을 선주사에게 제공한다. 양사는 2020년까지 현대중공업의 선박 플랫폼과 액센츄어의 육상 플랫폼을 위성으로 연결해, 선박-항만 실시간 정보 연계를 통한 ‘운항 최적화’, 빅데이터를 활용한 ‘선박 예측 정비’ 등의 서비스를 공동 개발하며 협력을 지속할 예정이다. 특히 ‘운항 최적화 서비스’는 운항 선박이 항만의 하역 현황, 선박의 대기 상황 등의 항만물류 정보에 따라 선박의 속도와 항해 일정을 조정해, 선박의 항만 대기시간을 최소화하고 선박 운항 효율을 향상시킬 것으로 예상된다.
 

현대重, 스마트십 총 201척 수주

이에 더해 2016년 5월에 빅데이터를 활용한 스마트십 ‘오션링크(OceanLink)’도 개발했다. ‘오션링크’는 스마트십 기술에 액센츄어사의 디지털 분석 기술을 결합한 커넥티드 스마트십 시스템으로, 선박에서 생성된 빅데이터 자료를 분석해 선박의 운항 효율 향상과 기자재 수명관리에 활용한다. 기존 스마트십은 엔진, 발전기 등 선박의 기관 상태를 원격 모니터링하고 제어하는 기능에 한정된 반면, 커넥티드 스마트십은 탑재되는 소프트웨어에 따라 다양한 스마트십 기능들을 구현하는 등 무한한 확장 가능성을 갖고 있다. 특히 해상의 위험물을 자동으로 탐지해 충돌을 예방하는 ‘충돌 회피 지원시스템’을 탑재해 선박의 안전성을 높이고, 각종 기자재에 대한 이상 여부의 모니터링과 분석을 통해 예방 진단함으로써 선박의 유지보수 비용을 감소시킬 수 있게 했다. 또한 2018년 발효되는 국제해사기구IMO의 ‘선박 연료사용량 데이터 수집 의무화’ 규제에 필요한 연간 연료 소비량, 항해거리, 운항시간도 제공하는 등 점차 강화되는 국제 환경·안전 규제에 탄력적으로 대응할 수 있다.

조선업계에 따르면, 현대중공업은 스마트십 개발 첫 해 2011년 110척, 2012년 40척을 수주했고, 2013년부터 2015년 11월 말까지 3년간 51척의 스마트십을 수주해 총 201척을 수주했다.
 

한편 동사는 2016년 7월 울산대학교 국제관에서 SK해운, Intel, 한국마이크로소프트, 울산창조경제혁신센터, 대전창조경제혁신센터 등 5개 기업 및 기관과 ‘스마트십 서비스 생태계 조성 공동 협약’을 체결했다. 이번 협약으로 5개 기업 및 기관은 중소 ICT기업들이 선박 안전 운항과 업무 효율, 선원 복지 등 선주사의 니즈를 반영한 ‘선박 서비스 소프트웨어’를 개발할 수 있도록 기술 및 컨설팅, 스마트 장비 등을 지원한다.

중소 ICT기업들은 원격 선원 진료, 가상현실교육, 선박의 주요 장비 유지보수 등 17개 소프트웨어를 개발해, 오는 2019년까지 스마트십에 적용할 예정이다. 우선 현대중공업과 SK해운은 이들 중소 ICT기업에 소프트웨어가 구현될 수 있는 스마트십의 플랫폼을 제공하고, 기술 멘토링과 실증 설비 지원 등을 통해 개발 제품의 완성도를 높인다는 계획이다.

대우조선, 스마트 조선소 초석 ‘선박 신수요 예측 플랫폼 및 선박 MRO서비스’, ‘스마트 태그’

대우조선도 스마트십과 비슷한 ‘선박모니터링장치LiNGC’와 ‘온보드 선박설비관리시스템CMMS’ 기술을 보유하고 있다. 동사에 따르면, LiNGC는 선박 내부를 육지에서 기계작동상황, 항해 성능 전반을 관찰할 수 있게 해주는 장치다. CMMS는 상황별로 운항 관련 적정 수치를 제공해 선박의 효율성을 높이고 유지·운영비를 낮추는데 도움이 된다. 이 기술로 선박운항 중에 필요한 모든 관리업무를 일목요연하게 처리할 수 있다.

우리 조선사들은 실시간으로 선박건조 상황을 모니터링하고 자재관리가 가능한 시스템을 도입하는 한편, 빅데이터를 활용한 수요 예측 플랫폼 구축으로 기자재 공급 효율화를 높여 스마트조선소의 바탕을 마련하고 있다.

대우조선은 2015년 6월 물동량, 에너지 자원 수요 등 빅데이터를 활용해 미래의 선박 수요를 예측하는 시스템 개발에 본격적으로 나서면서, 운항 중인 선박에 대한 유지·보수 서비스에도 빅데이터 기술을 적용해왔다.
동사의 ‘선박 신수요 예측 플랫폼 및 선박 MRO(Maintenance, Repair & Operation) 서비스’는 새로운 수요 창출이 어려운 조선업의 특성을 보완하는 시스템으로, 빅데이터 플랫폼을 기반으로 물동량, 거시경제지표, 해운관련지표 등의 자료를 종합 분석해 새로운 선종 및 기술 등을 선제적 발굴을 돕고 있다. 동 서비스는 운항 중인 선박의 기자재 상태정보, 선급검사일정 및 기자재공급업체 데이터 등 관련 정보를 이용해 유지·보수 서비스를 제공하는 사업 모델이다. 특정 선박이 부산항에 입항 예정인 경우, 관련 정보를 분석해 기자재 공급 및 유지·보수 등 최적의 MRO 패키지 서비스를 제공하고 있다.

이어 대우조선은 2016년 7월 적시적소에 필요한 자재를 공급하고 관리할 수 있는 ‘IoT(사물인터넷, Intern
et of Things) 스마트 태그(Smart Tag)’를 독자 개발했다. 조선소는 다양한 자재들과 생산지원 도구를 사용하는데 그 위치가 분산되어 있을 경우, 필요한 자재를 찾고 이를 생산 현장에 투입하는 과정에서 많은 시간과 인력이 소비된다. 스마트 태그는 무선 인터넷 기술을 이용해 조선소 내 물류와 자재 관련 정보를 실시간으로 제공해, PC 및 모바일 기기와도 연동이 가능해 사무실은 물론 생산 현장에서도 자재 위치, 설치일정, 이동경로, 주변 환경 등의 정보를 확인할 수 있다.

스마트 태그는 생산 현장에 설치된 소형 모듈이 사물의 위치 정보를 자동으로 수집한 뒤 이를 자체 무선통신망을 통해 전송하는 방식으로 구현된다. 현장 작업자가 모듈과 스마트폰을 연동하면 필요한 자재가 어디에 있는지를 실시간으로 쉽게 알 수 있는 방식이다.

대우조선에 따르면, 이번 개발이 스마트 조선소(Smart Shipyard) 구현을 위한 촉매제가 될 것으로 예상된다. 무선 인터넷 기술을 활용하면 광활한 조선소 내에서 정보가 단절되는 현상을 극복할 수 있어, 생산성을 높이는 데 도움이 될 것이다. 또한 스마트 태그가 선박 건조과정 중 발생하는 자재 분실 및 공급지연 등에 따른 비용손실을 막아 원가경쟁력 향상 및 경영정상화에도 기여할 것으로 기대된다.

한편 동사는 2016년 10월 조선업계 최초로 조선·해양 분야 제어시스템 핵심 연구시설인 ‘HILS 센터’ 개소식을 가졌다. HILS(Hardware In the Loop Simulation)는 상선과 해양플랜트 장비를 가동하는 자동화 운전 및 제어 시스템을 사전에 점검하고 개발하는 기술이다. 그 동안 국내 조선업체는 외국 업체에 관련 기술을 의존, 연간 수백억원의 기술 로열티를 지불해 왔다. 또 장비를 설치한 뒤 상선과 해양플랜트 자동화 시스템 점검이 이뤄져 시운전 과정의 동작 오류와 설계 변경 등의 문제점이 많이 발생했다. HILS 센터는 실제 선박에 적용되는 제어시스템 연구 장비를 갖춰 해양 전반에 적용되는 제어시스템을 개발하고 시뮬레이션 동작 및 소프트웨어 검증을 한 공간에서 수행할 수 있다.

대우조선은 HILS 센터 운영을 통해 시운전 기간 단축과 설계역량 강화 등 생산성 향상을 도모해 연간 약 200억원의 비용절감이 가능할 것으로 예상하고 있다. 특히 제어시스템 재판매 및 선박 품질 향상으로 수주 경쟁력 강화로 이어져 장기적 수익 창출에 기여하는 등 경영정상화에도 많은 도움이 될 것으로 기대된다.

현재 대우조선해양에서 건조 중인 LNG운반선, LNG-FSRU(Floating Storage and Regasification Unit, 부유식 액화천연가스 저장 재기화 설비) 등은 이미 테스트를 마치고 기술 검증을 일부 완료하는 성과를 보이고 있다. 향후 HILS 센터의 효율을 극대화해 건조 중인 선박과 해양플랜트를 비롯해 특수선 분야까지 기술을 적용해 나갈 예정이며, 이를 활용해 상선 및 해양플랜트 분야에서 세계 최고 기술력을 유지·발전시켜 나갈 계획이다.

2017년 1월 1일에는 ICT업무의 전문화 및 효율적 운용을 위해 전문회사인 ‘DSME정보시스템’을 설립하고, 대표이사에 대우조선 정보시스템 담당인 서흥원 상무를 내정했다. DSME정보시스템은 대우조선 사내 정보통신시스템을 담당하고 있는 ICT (Information and Communication Technologies) 부문을 분사한 것이다. DSME정보시스템은 대우조선이 100% 출자해 설립된 자회사로 대우조선과 동사의 업무 프로세스 개선, 정보시스템 유지보수 및 개발, 데이터센터 운영 등을 담당하게 된다. DSME정보시스템은 향후 대우조선에 대한 의존도를 낮추고, 국내조선소 및 해외조선소를 상대로 프로세스 혁신컨설팅, 어플리케이션 개발, 솔루션 비즈니스 등으로 사업영역을 확장해 나갈 계획이다.
 

미래부와 산자부, 조선산업 ICT융합관련 지원 경쟁

조선업계의 어려움에 정부의 지원방안도 이어지고 있다. 지난해 10월 정부는 관계부처 합동으로 ‘조선산업 경쟁력 강화방안’을 제시하고 중장기 스마트선박 육성전략 마련, 조선해양 핵심기술 R&D, 실증, 제도개선 등을 통해 우리 조선업계의 성장을 전방위로 지원할 계획을 밝혔다. 조선해양산업은 IoT, 빅데이터, 인공지능 등을 활용하여 스마트 야드, 스마트 선박, 스마트 운항 등으로 비용은 줄이고, 생산성은 제고하여, 수요에 맞는 고부가가치 선박 건조가 가능할 것으로 전망했다. 이에 정부는 ’16년 ICT 조선해양 융합 Industry 4.0S사업에 착수해 향후 5년간 1,074억 규모의 인프라 확충 및 R&D를 지원할 계획이다. 과거의 운항 효율성 제고를 목표로 가격경쟁력을 강화하는 방향에서 최근 조선·해양 산업은 환경규제에 부합하는 한편, ICT 기술을 융합하는 방향으로 발전한다는 전략이다.

미래부는 지난해 12월 6일 울산 현대중공업 본관에서 ICT융합을 통한 조선해양산업 경쟁력 강화를 위한 ‘K-ICT 조선해양 융합 선포식’을 개최했다. 동 행사에서 미래부는 지난해 10월 관계부처 합동 ‘조선산업 경쟁력 강화방안’의 후속조치로 수립된 ‘K-ICT 조선해양 융합 활성화 계획’을 통해 2023년 조선해양-ICT융합 선도국가로 도약한다는 비전을 제시했다. 먼저 조선해양-ICT융합 기반 조성과 관련해 울산정보산업진흥원에 조선해양ICT창의융합센터를 설치하고, SW성능 검증을 위한 인프라 구축, 기술력 강화, 전문인력 양성 등을 지원한다. 다음으로 지능형 선박·조선소·서비스 기술개발과 관련해서는 조선해양산업용 IoT와 빅데이터 플랫폼 등 공동활용 기반기술과 지능형 선박 관리 시스템, MRO 플랫폼 등 응용기술 개발을 통해 고부가가치 조선해양-ICT융합 제품과 서비스를 확보한다. 마지막으로 상생협력 생태계 활성화를 위해 조선해양-ICT융합 협의회를 구성·운영하고, 중소기업의 선박·조선소·서비스 분야 사업화 지원을 통해 조선해양분야 대·중·소 기업 간 동반성장 생태계를 조성한다.

활성화 세부계획을 살펴보면, 조선업계의 수요를 토대로 조선해양-ICT융합 기술 품질·성능검증 인프라를 단계적으로 구축, 활용해 90억원을 지원할 계획이다. 또한 실선 시험환경을 제공하여, 이를 통해 기술개발 결과를 검증하고 조선소·선박 현장에 적용·시험하도록 수요 매칭 및 협업 지원할 것이다.

지재권 확보·품질인증 등 기술경쟁력 강화를 지원하고, 조선해양-ICT융합 전문인력 800여명을 양성할 계획이다. 지능형 선박·조선소·서비스 분야의 응용기술·제품 개발에 공통으로 활용이 가능한 기술개발을 위해 135억원을 지원하고, 조선소 생산성 향상, 선박 기술 경쟁력 강화와 新서비스 시장 진출을 위해 필요한 대·중·소 상생형 기술·제품 개발을 위해 24개 과제를 선정하고 585억원을 지원할 방침이다.

산업부는 동월 21일에 신산업 민관협의회에서 선박자율운항시스템, 원격관제시스템, 센서 등 자율운항 및 스마트 모니터링 관련 핵심기술을 개발하기 위해 2017년부터 2020년까지 50억원을 지원하기로 했다. 연안선박용 항법지원·운항모니터링 서비스 개발 및 해상초고속 무선 통신망(LTE-M)도 구축 중이며 2020년까지 1,200억원을 지원할 방침이다.