‘친환경·스마트 K-조선산업 미래전략 포럼’

8월 30일 부산 벡스코, 친환경·스마트 조선 기술개발 동향 논의
KRISO, MW급 이상 전기추진시스템 기술 국산화 진행
KR, “기관·화물·선원부분 자율운항 지능화 이뤄져야”
 

국내 조선업계가 올해 상반기에 전 세계 선박 수주량 48%, LNG선 등 고부가가치 선박 수주량 60%를 상회하면서 신조선 시장에서 향후 6년간 호조세가 지속될 것으로 전망됐다. 특히 친환경 선박 시장에서 2050년까지 암모니아, 메탄올이 선박연료의 약 30%를 차지할 것으로 예상되는 가운데 “국내 조선기자재업체는 친환경 시스템을 국산화해야 한다”는 목소리가 높다.

이에 한국해양대학교는 8월 30일 ‘친환경·스마트 K-조선산업 미래전략 포럼’을 부산 벡스코 컨벤션홀에서 개최하고 친환경·스마트 조선·해양 신산업 기술개발 현황 공유와 조선해양기자재 산업의 국산화에 대한 대책마련을 위해 논의했다.

이번 포럼은 한국해양대학교 LINC 3.0 사업단·차세대선박ICC, 선박해양플랜트연구소(KRISO), 친환경 선박 전주기 혁신기술개발사업 통합사업단, 부산조선해양기자재협동조합, 부·울·경 지역사업평가단이 공동으로 주최 및 주관한 산·학·연 협력 행사이다.

이번 행사는 친환경·스마트 조선·해양 신산업 관련 동향, 기술개발 현황 등 4개의 발표세션으로 총 10개의 강연과 패널토론 순으로 진행됐다. 첫 번째 세션은 친환경·스마트 선박의 국내외 동향을 주제로 정석주 한국조선해양플랜트협회 전무와 양종서 한국수출입은행 박사가 강연을 진행했다. 두 번째 세션에서는 친환경 선박기자재 개발 전략에 대해 윤욱현 현대중공업㈜의 책임연구원, 윤경태 삼성중공업㈜ 파트장, 강희진 KRISO 본부장이 각 회사의 비전을 공유했다. 세 번째 세션에서는 자율운항선박 개발 동향 및 핵심 기자재 개발을 주제로 최진 자율운항선박기술개발사업 통합사업단 박사와 장화섭 한국선급(KR) 박사가 강연을 펼쳤다. 네 번째 세션은 스마트 특성화 및 스마트 소형선박 개발 현황에 관해 최민주 한국해양대 교수, 박동우 동명대 교수, 박재현 한국조선해양기자재연구원 수석연구원이 진행했다. 마지막 패널토의에서는 성홍근 KRISO 책임연구원이 좌장을 맡고 발표자들이 열띤 토론을 이끌어 나갔다.

도덕희 한국해양대학교 총장은 개회사를 통해 “최근 G4 반도체 동맹이 대두되면서 친환경·스마트화에 대한 치열한 경쟁이 시작됐고 이를 위해선 소재 경량화, 제품 경량화를 이룬 반도체가 필요하다. 반도체 전쟁과 인구 증가에 따라 매년 약 8%씩 물동량이 증가할 전망이다”며 “물동량 증가에 맞는 조선업계의 새로운 선박 동력, 추진체가 나와야 한다. 우리나라는 조선산업에 특화된 나라로 미래 조선산업에서 우리가 주도권을 잡기 위해선 독자적으로 성장하기보다 각 나라와 서로 상생하는 조선산업 생태계를 구현해야 한다”고 강조했다.

김부기 KRISO 소장은 축사를 통해 “2030년에는 선박 대체 연료 비중이 65% 2050년에는 완전 무탄소 100%로 급속하게 확대될 것으로 전망하고 있다. 조선·해운 분야에서 디지털 스마트 패러다임 전환을 주도하고 있는 자율운항 선박은 인공지능 빅데이터 등 4차 산업혁명 기술을 바탕으로 전 세계가 미래의 바다를 선점하고자 지능화 시스템 개발, 해상 실증 등 핵심 기술 개발의 및 성능 실정에 박차를 가하고 있다”며 “현재 친환경·스마트 분야 모두 국내에서도 대규모 R&D 산업이 도출되어 진행되고 있으며 수년 내에 글로벌 기술 트렌드를 선도할 수 있는 혁신적이고 창의적인 성과를 창출할 것으로 확신하고 있다”고 밝혔다.

정석주 “올해 상반기 국내 신조선 발주량 48% 차지, LNG선 71% 수주…향후 6년간 1,300CGT 수주 전망”
정석주 한국조선해양플랜트협회 전무는 올해 상반기 국내 조선업계가 선박 수주량이 48%까지 상승하면서 당분간 호조세가 이어질 것으로 전망하면서 “한국의 LNG선 건조량은 463척(68%)으로 우위를 점하고 있다”며 “앞으로 암모니아, 메탄올, 수소 선박을 건조할 때 글로벌 공급망을 고려하여 조선기자재 국산화 전략도 필요하다”고 제언했다.

현재 전반적인 글로벌 조선시장은 신조선 발주량이 회복세로 돌아선 것으로 나타났다. 정 상무가 제시한 클락슨 데이터에 따르면, 2016년 이후 전체적으로 세계 신조선 발주량이 회복세를 보이고 있다. 올해 상반기 글로벌 발주량도 약 2,200만CGT를 기록했으며 국내 조선소에서 994만CGT를, 7월까지는 약 1,170만CGT를 수주하면서 우리나라 점유율이 약 48%까지 상승했다. 특히 경쟁국인 중국과의 경쟁이 치열해지면서 올해 상반기 한국은 185척, 중국 348척을 수주하면서 금액 기준으로 한국 265억달러, 중국 227억달러를 기록하여 수주 1, 2위를 다투고 있다. 고부가가치 선박에서는 한국이 ‘컨’선과 LNG선, 중국이 탱커, 벌커, ‘컨’선, 일본이 벌커, LPG선을 주로 수주하고 있으며 한국이 LNG선에서 약 71%, 대체연료추진선박 59%로 친환경 선박 수주에서 우위를 점하고 있다고 밝혔다.

국내 조선산업이 높은 경쟁력으로 우위를 점하고 있지만, 정 상무는 “우리나라 국내 조선소에 선박을 건조할 수 있는 캐파가 너무 크기 때문에 국내선에서 많이 발주해도 많이 부족한 게 현실이다”며 “국적선사에게 금융지원제도를 통해 국내선 발주량을 늘려야 한다”고 강조했다. 또한 올해 신조선 수요에 대해 정 상무는 “’21년 대비 다소 하락세를 보이지만 예전보다 여전히 호조세를 유지하고 있으며 우리나라 신조선 시장 비중이 35~40%를 감안했을 때 향후 6년간 1,300CGT 내외를 수주할 것으로 전망된다”며 “지금 인플레이션이나 러시아·우크라이나 사태 등 국내외 불확실성이 있지만 이러한 추세는 쉽게 꺾이지 않을 것이다. 스마트 선박 측면에서도 우리나라 불리한 시장상황은 아니다”라고 내다봤다.

특히 정 상무는 코로나19와 ESG측면의 교차시각에서 글로벌 조선산업을 전망했을 때 △국내 조선소 장단점 혼재 △디지털 전환시장에서의 확실한 주도권 확보한 국가의 공백 △친환경·저탄소 전환 시장에서 무탄소 시장으로의 Soft Landing 필요 △공급망 경색 유의, 국내외 통합적 공급망 재구축 △인구감소의 불확실성이 산재해 있다고 설명했다. 정 상무는 “국내 조선소가 LNG선, 고부가가치 선박을 건조할 때 유럽, 일본 등에서 주요 부품을 수입하고 있는데 불확실성으로 인해 글로벌 공급망이 위협받고 있어 어려운 실정이다”며 “앞으로 암모니아, 메탄올, 수소 선박을 건조할 때 글로벌 공급망을 고려하여 조선기자재 국산화 전략도 필요하다”고 제언했다. ’21년 말 기준으로 전 세계 LNG선 건조량은 한국 463척(68%), 일본 124척(18%), 중국 54척(8%)을 기록했다. 정 상무는 “우리나라가 LNG 운반선 시장의 주도권은 확실하게 잡고 있다”며 “탈탄소 가속화 및 러·우 전쟁으로 LNG프로젝트의 수요가 증가할 것”이라고 전망했다.

향후 친환경 선박 시장에서 LNG는 한동안 계속 사용될 것이며 암모니아와 메탄올이 그 뒤를 이을 것이라는 전망도 나왔다. 정 상무는 “LNG연료는 2030년에 척수 기준으로 38%, 톤수 기준으로는 51%를 유지할 전망이다”며 “그 뒤로 암모니아가 2030년 12%, 2050년 28%까지 올라가고 메탄올도 2030년 7%, 2050년 23%까지 오를 것”이라고 전망했다. 이러한 추세를 이어가기 위해 조선 기자재업체들은 △대체연료의 선내 저장방법 △연료공급시스템 △추진시스템을 개발하고 △대체연료 생산·이송·공급 등 업스트림에 대한 시장동향 △기술개발 동향을 파악해야 한다고 정 상무는 제안했다. 국내 조선소는 올해 1~7월간 LNG, 메탄올 등 친환경·대체연료 추진선 수주비중이 81% 달하고 있으며 메탄올 추진 선박은 현재 12척을 수주한 상황이다. 암모니아 추진선의 상용화는 2025년을 목표로 하고 있다.

자율운항선박 시장에서 국내 조선사는 현대중공업이 선두로 조선 빅 3가 주도하고 있다. 현대중공업의 스마트선박 사업 자회사인 아비커스가 올해 6월 SK해운의 LNG선에 자율운항솔루션인 ‘하이나스(HiNAS) 2.0’을 탑재하여 자율운항 대양횡단에 성공했다. 이후 삼성중공업에서도 자율운항선박을 연내 상용화를 발표했으며, 대우조선해양은 자율운항시험선인 ‘단비(DAN-V)’를 통해 단계별 자율운항시험에 돌입했다. 정 상무는 “국내 자율운항선박 기술 수준은 아직 초기 단계에 머물러 있다”며 “EU는 2012년부터 자율운항선박을 위한 프로젝트를 진행하여 핀란드에서 세계 최초로 완전자율운항 여객선을 개발했다. 중국도 2019년 첫 자율운항선박인 ‘근두운0호’를 홍콩과 마카오 구간에서 시험항해에 성공하면서 앞서나가고 있다”고 설명했다. 여기에 일본 또한 2012년부터 스마트선박 애플리케이션 플랫폼 프로젝트를 진행하고 있으며, 2019년 10월에 NYK 자율운항선박이 시험운항에 성공했다.

정 상무는 “2030년까지 자율운항선박 시장 규모는 143억달러에 달할 전망이다. 다만 국제해사기구(IMO)가 정한 자율운항단계 중 부분자율화인 1단계에 머무를 것으로 예상되면서 완전자율운항 단계는 어려울 것”이라며 “화물선 화주들의 무인화에 대한 불안감으로 인해 자율운항선박은 화물선보다 여객선에 도입이 더 빠를 것”이라고 전망했다. 이와 함께 △신조선에 자율운항 시스템 우선 도입 △2030년까지 자율운항선박 시장 아시아 61%, 유럽 30%, 북미 4% 차지할 것으로 정 상무는 내다봤다.

양종서 “국적선대 EEXI 72.4% 미충족, CII C, D등급 34.2%…빅3 통합 신조선 교체 및 선박투자회사 제도 재활성화해야”
양종서 한국수출입은행 박사는 신조선 위주의 투자로 국적선대의 EEXI, CII 규제 대응 방안과 정부의 선박투자회사 제도 재활성화를 제안했다.

양 박사는 국적선사의 선대보유량 대비 자산가치가 떨어진다고 설명했다. 양 박사에 따르면, 우리나라는 ’21년 1월 기준으로 선대보유량은 1,641척으로 세계 7위를 기록했다. 세계 선복의 4.07%를 보유하고 있지만 자산가치 기준으로는 303억달러(3,08%)로 측정되면서 세계 10위를 기록했다. 이는 우리나라가 고부가가치 선박의 비중이 적다는 것이라고 지적했다. 양 박사는 “미국을 제외하고 한국과 노르웨이의 평균 선령이 높다. 우리나라 선박의 선령이 높아진 것은 중고선 위주의 투자 관행들이 이어진 이유이다”며 “선박금융 업계에서는 국내 조선업계를 지원하기 위해서는 국제적인 선사들한테까지 금융 제공을 개방해야하는 숙제가 있다. 하지만 국내 선사들의 역량 강화를 위해서라도 금융지원을 강화해 나가야 한다”고 밝혔다.

이를 위해 양 박사는 신조선 투자를 통해 국내 해운산업의 경쟁력 제고를 강조했다. 해양수산부에 따르면, 국적선사 보유 선박 중 72.4%가 현존선에너지효율지수(EEXI)를 충족하지 못하고 있고, 탄소집약도(CII) 등급에서 C, D등급에 해당하는 선박 34.2%에 달하는 것으로 나타났다. 양 박사는 “탄소중립선박 개발의 미완료됐고 연료선택 등으로 투자 타이밍과 전략을 수립하기 어려운 상황이다”며 “선령을 낮춤과 동시에 최소한의 신조선 교체 전략으로 장기전에 대비해야 한다”고 제언했다.

또한 조선산업이 현재는 호황이지만, 2008년 금융위기 이후 지속적인 침체로 선박 가격의 상승 폭은 부진한 상황으로 조선사의 재무상황은 악화된 상태이다. 이와 함께 조선 3사간 개별적인 기술개발로 경쟁국 대비 비효율적인 투자가 이뤄지고 있다. 양 박사는 “중국은 정부 주도로 일괄적으로 조선산업에 투자하고 있고 일본도 해사클러스터를 통해 국가적으로 협력하고 있다”며 “국내 조선업계는 통합적 노력과 이에 대응하는 공공부문의 지원이 필요하다. 개발 투자의 효율을 올리고 실증선 제작 시험 등을 통한 통합적 노력이 필요하다”고 강조했다.

양 박사는 정부 정책과 선박 금융 지원을 강조했다. 정부 정책 과제로는 △재정 수입 양보 및 재정 지출을 통한 지원 △비공학 부문 연구 촉진 및 제도 정비 △협력기구 운영 통한 업계간 통합적 노력, 금융 과제로는 △선박 투자를 위한 금융 제공 확대 △리스크 관리 및 투자 기법 연구 △포세이돈 원칙을 제시했다.

특히 양 박사는 선박투자회사 제도 재활성화를 강조했다. 양 박사는 “선박투자회사 제도가 2002년에 법으로 제정돼서 2004년경부터 동 법으로 선박운용사들이 설립되고 많은 활동을 했다. 이 제도의 근본은 조세 혜택에서 비롯된 것”이라며 “조세 혜택을 통해 개인들이 투자하고 관심 있는 보험사나 기관투자가들이 들어오면서 동 제도가 활성화가 됐다. 하지만 동 제도의 조세 혜택은 이미 일몰이 되어 없어진 상태이다. 현재의 우리나라 선사들이 필요한 선박을 도입하려면 결국 조세 혜택을 부활시킬 수밖에 없는 상황이다”라고 강조했다. 또한 선박 조세리스 도입으로 선박투자의 법인세 등 여러가지 소득세에 대한 세금을 절감시켜야 한다고 양 박사는 제안하면서 “공공부문 선주사업 확대로 신조선에 투자하고 신조선이 건조되면 국내 선사들에게 리스나 용·대선을 해줘야 한다. 국내 민간 부문의 선박의 용대선 부분이 없는 건 아니지만 일본, 그리스에 비하면 굉장히 미흡한 수준”이라고 지적했다.

특히 양 박사는 포세이돈 원칙의 중요성을 강조하면서 “향후 이 원칙이 협약으로 발전하여 강제조치 의무화가 될 가능성도 있고 신용평가에 서명 여부 등이 반영되어 불이익과 조달비용 상승으로 발전할 가능성도 배제할 수 없다”며 “국내 금융기관들 역시 장기적으로 이 원칙에 합류해 우량 선사의 포트폴리오를 확대하여 이익을 창출해야 한다. 이를 위해선 국내 선사들의 우량 선박 보유 확대가 절실하다”고 강조했다.

윤욱현 “현대重 배기가스 재순환 기술로 메탄 슬립 83%까지 저감, 메탄올 엔진 테스트 및 암모니아 엔진 기본 설계 마쳐”
윤욱현 현재중공업 책임연구원은 LNG의 메탄 슬립 문제를 해결하기 위한 기술과 현대중공업의 메탄올 힘센 엔진을 소개했다.

먼저 윤 책임연구원은 현재 수소의 적용의 어려움에 대해 설명했다. 윤 책임연구원은 수소는 액화로 저장하더라도 LNG 대비 2.4배의 연료 탱크가 필요하고 운항거리가 짧고 벙커링이 용이한 소형선박 및 관공선 위주로 우선 적용이 가능하다. 또한 영하 253도로 저장해야 하기 때문에 대 항해 선박에서는 적용하기 어려운 문제가 있다고 단언했다. 윤 책임연구원은 현재 가장 유연한 친환경 연료로 LNG를 꼽았다. 윤 책임연구원은 “LNG 벙커링은 전 세계적으로 인프라가 구축되어 있고 바이오 LNG로도 활용할 수 있어 향후 2050년 이후에도 쓸 수 있다”며 “문제는 메탄 슬립이다”고 우려했다. 이어 그는 “메탄 슬립은 무조건 줄여야 하며 배기가스재순환(EGR) 기술을 통해 최대 50%까지 저감할 수 있다. 또한 연소제어 및 틈새체적을 개선하여 두 기술을 이용하여 53~83%까지 저감하는 기술을 개발 중이다”고 밝혔다.

메탄올의 경우 머스크가 선두로 탄소 중립 선대 구축을 위해 메탄올을 선택하고 있다. 최근 현대중공업과 메탄올선박 수주와 동시에 그린 메탄올 생산 인프라를 위한 파트너쉽도 체결했다. 윤 책임연구원은 “메탄올 터미널은 국제적으로 마련되어 있어 향후 확대될 가능성이 높다”며 “2023년 4월에 1만 6,000TEU급 메탄올 컨테이너선이 나올 예정이다. 특히 현대중공업에서 메탄올 힘센 엔진(HiMSEN)을 개발하고 있고 테스트 중이다”라고 밝혔다.

암모니아는 현재 전 세계적으로 약 2억톤이 거래되고 있고 파리기후협약에 따른 기후 목표를 만족할 수 있는 에너지의 대전환이 이뤄지는 경우 약 4억톤이 선박 연료로 필요한 상황이다. 다만 넷제로(NZE)를 위해서는 약 6억톤이 필요하다. 윤 책임연구원은 “장거리, 대규모 운송에 있어서 암모니아가 유리하다. 고압, 액화 등 기존의 운송 방식과 비교할 때 전환 및 수소화로 인한 추가적인 비용이 발생하나 운송거리가 늘어날수록 운송비 절감 효과가 커지기 때문에 수소 캐리어로 적합하다”며 “암모니아가 수소 캐리어의 역할을 할 경우 2040년까지 암모니아 운반선 588척이 필요할 것으로 예상된다”고 내다봤다. 현대중공업은 2040년을 목표로 암모니아 엔진 기본 설계를 마치고 상세 설계에 들어갔다.

강희진 “연료전지, 배터리, 혼소 엔진 선박 전동화 빠르게 진행, 현대重과 30MW급 육상시험평가설비 구축 계획”
강희진 KRISO 본부장은 무탄소연료 도입에 따른 선박 전동화 추세를 고려하여 현대중공업과 30MW급 육상시험평가설비(LBTS)를 구축할 방침이라고 밝혔다.

강 본부장은 “현재까지 친환경 연료에 대해 암모니아, 메탄올 관점에서만 논의하고 있는데 향후 연료전지나 배터리, 혼소 엔진 등을 수용하기 위해 선박의 전동화는 굉장히 빠르게 진행될 것”이라며 “KRISO에서는 암모니아, 수소 등에서 나타나는 독성, 부식성 문제 해결에 초점을 맞춰 기술개발을 진행하고 있다”고 설명했다.

강 본부장에 따르면, 270조원 규모의 친환경선박 신시장에 진입하기 위해 해상실증과 운용실적에 기반한 법·제도의 개선이 필요하고 국제표준화와 연계해야 한다. KRISO는 MW급 친환경대체연료 해상실증선박(K-GTB)를 이용해 해상실증을 진행하여 정부의 친환경선박 정책과 연계하여 시너지를 극대화할 방침이다. 강 본부장은 “친환경 선박 기술 개발의 특징은 연안 선박에서 기술을 검증한 후에 대형 선박으로 적용하는 것으로 내수 중심의 연안 선박 산업의 선진화가 중요 관건이다”며 “이를 통해 대형선박 산업의 미래 경쟁력 확보도 동시에 이룰 수 있고 낙후된 연안해사산업의 성장사다리를 회복할 수 있다”고 제언했다.

KRISO의 계획은 중소형 연안선박에 무탄소 연료와 화석연료를 섞어 쓰는 혼소엔진과 추진전동기, 인버터·컨버터 등 추진시스템을 적용한 후 대형화와 병렬화, 대출력화를 통해 대형선박에 적용하는 방식이다. 이를 위해 KRISO는 무탄소연료 도입에 따른 선박 전동화 추세를 고려하여 현대중공업과 30MW급 육상시험평가설비(LBTS)를 구축할 방침이다. 어선과 차도선 중심의 연안해사산업을 요트, 보트 중심으로 고부가가치화를 진행하고 국내 전무했던 MW급 이상 전기추진시스템 기술을 국산화한다는 전략이다. 강 본부장은 “선사에서는 당장 친환경 선대로 교체할 수 있는 무탄소 기술을 요구하고 있고 조선소에서는 해외 기술사와의 협력을 통해 친환경 기술을 도입하는 방안을 검토하고 있다”고 설명하면서 KRISO의 선사와 조선소를 지원하는 방안으로 △LNG 추진 기술 고도화를 통한 수소, 암모니아 핵심 기술 개발 △산·학·연 중심의 친환경선박 생태계 구성 △지역 인재 육성과 지역 기업과 취업·창업 연계 등을 추진하고 있다.

강 본부장은 “에너지효율설계지수(EEDI), EEXI에 부합하는 탄소 배출 저감 기술을 인정받아야 한다”며 “친환경선박 기술의 실용화는 국가 기간 산업인 선박, 해운산업의 미래경쟁력과 생존에 결정적인 역할을 수행할 수 있을 것”이라고 제언했다.

한편 KRISO는 전라남도와 목포시와 협업하여 목포 남항을 중심으로 친환경선박 클러스터를 구축을 추진 중이다. 동 클러스터는 올해 5월 착공을 시작했고 2024년 말에 완공할 예정이다. 강 본부장은 “전기추진선뿐만 아니라 다른 친환경선박의 전동기, 배전기술, 인버터 기술 등 친환경 기술 생애주기에 일관된 지원체계를 구축할 방침이다”라고 밝혔다.

최진 “자율운항선박 기술개발사업 통해 자율운항선박 2024년 1월 나올 예정”
최진 자율운항선박기술개발사업 통합사업단 박사는 정부가 추진 중인 자율운항선박 기술개발사업 현황을 설명하면서 자율운항선박 데이터의 표준화를 제안했다.

해양수산부와 산업통상자원부는 2020~25년까지 총 1,603억 1,600만원을 투자하여 ‘자율운항선박 기술개발사업’을 국책사업으로 추진 중이다. 동 사업은 자율운항선박 핵심기술 개발, 단계적 실증을 통한 상용화 기반을 마련하기 위해 올해 1단계가 마무리될 예정이다. 총 13개 과제로 구성되어 △지능항해시스템 △기관자동화 시스템 △성능실증센터 및 실증기술 △운용기술 및 국제표준화 작업을 진행 중이다.

KRISO와 KR이 참여하고 있는 ‘자율운항선박기술개발사업 통합사업단(이하. 통합사업단)’은 올해부터 자율운항 기술을 실증하기 위해 올해 7월 울산에서 시험선을 건조하여 원격제어, 시운전 테스트를 진행 중이다. 또한 울산에서 9월 말에 성능실증센터를 건립하여 10월 중순부터 운영할 예정이다. 12월에는 통합관제 시스템 주요 장비를 구축할 계획이다. 최 박사는 “현재 팬오션과 MOU를 맺어 시험선이 아닌 신조선에도 개발 중인 자율운항 시스템을 탑재하여 실증 또는 트랙레코드를 확보하고 기술 검증을 수행할 예정이다”며 “자율운항 시스템 탑재 선박은 2024년 1월에 나올 예정이다”고 밝혔다.

또한 통합사업단은 사업간 연계를 위해 인터페이스 설계 개념 정립 및 데이터 코드북 서비스를 지원하고 있다. 최 박사는 “ISO 표준을 기반으로 데이터 통신을 정립하면서 표준화 방안도 검토하고 있다”며 “코드북 기반으로 자율운항선박 내에서 주고 받는 데이터들에 대해 표준화된 네이밍 룰을 가지고 적용하고 있고 결과 피드백을 ISO에 반영할 수 있도록 문서를 제출할 방침이다”라고 밝혔다.

이와 함께 해양수산부는 7개과제로 △지능형 항로 의사결정 자율운항 시스템 △자데이터 교환 및 통신기술 △사이버보안 기술 △육상제어 △신뢰성 평가 및 사고대응 기술 △자율운항시스템 원격관리 및 안전운영 기술 △국제 표준화 기술을 개발할 예정이다.

장화섭 “KR 고장상황, 화재상황, 운항패턴 알고리즘 재현으로 자율운항 시스템 개발”
장화섭 KR 박사는 KR이 진행 중인 선박엔진 시스템의 ‘고장모사 테스트’로 선박 원격 유지보수 지원 시스템 구축과 에너지 통합관리 시스템 및 선원 안전관리 기술의 개발을 강조했다.

장 박사는 기관·화물·선원 지능화 시스템을 강조했다. 장 박사가 구성한 지능화 시스템은 △기관시스템 고장 진단 및 예측 기술 △고장 복구 기술 △에너지 통합관리 기술 △선원 안전관리 기술 △비상상황 대응 기술 △화물관리 기술 △디지털 트윈 기술 △친환경 추진시스템 제어 및 관리 기술 △벙커링 및 충전 자동화 기술 △화물자동 적하역 기술 10가지이다.

이중 장 박사는 현재 개발되고 있는 지능화 시스템을 설명했다. 장 박사에 따르면, KR에서는 중요도, 재현 가능성, 기술적 근거, 사고 위험도, 경제성을 고려하여 메인엔진, 발전기, 펌프, 청정기, 배관에 대해 고장진단을 실시했다. 진단 결과를 평가하여 추진시스템에서 증기배관과 해수배관을 대상으로 고장 진단 시스템을 구축했다. 특히 KR에서는 실제엔진을 가지고 16종에 대한 ‘고장모사 테스트’를 진행하여 데이터를 획득한 후 엔진메이커사와 고장시나리오 및 상황별 증상을 확인했다. 여기에서 추출한 데이터를 기반으로 AI 딥러닝기술을 활용하여 고장진단 알고리즘을 구성했다. 장 박사는 “딥러닝 알고리즘을 기반으로 지능형 선박 원격 유지보수 지원 시스템을 구축했고 올해 10월에 상선 1척과 한국해양대학교 실습선 1척에 동 시스템을 탑재하여 테스트할 계획이다”며 “장비 고장 발생 시 신속히 지원 가능한 원격 유지보수 프로세스를 기반으로 정비 절차를 가시성이 뛰어난 증강현실을 통해 선원을 지원할 수 있을 것”이라고 강조했다.

에너지 통합관리 기술은 EEXI와 CII에 대응하기 위해 에너지효율, 환경규제, 해운 시황을 고려한 최적항해 계획을 수립 후 자율운항선박 운항을 수행할 수 있게 된다. 장 박사는 “실시간 연료유 상태를 확인하면서 선박의 운항패턴을 시뮬레이션하고 그 결과를 반영하여 항로를 결정하는 디지털 트윈이 적용된 에너지 통합관리 기술을 개발하고 있다”며 “경제운항시스템의 메인 기능으로써 에너지 지표를 평가하여 에너지 효율 개선 작업을 진행할 수 있다. CII 등급값도 확인할 수 있고 운항 계획 대비 실제 효율을 모니터링할 수 있는 장점이 있다”고 설명했다.

선원 안전관리 기술도 KR에서 개발하고 있다. 선원들의 안전 보호구 착용, 응급상황, 핸드폰 사용 및 주취 행동, 화재 등을 자동으로 식별·탐지하여 대처하는 알림 서비스이다. 엔진에 모의 화재 시뮬레이션을 통해 데이터를 축적한 후 인공지능 알고리즘을 개발했다고 장 박사는 설명하면서 “실제 엔진룸에서 화재 발생 시 자동으로 탐지할 수 있다. 화물을 제어·관리하는 고전압 배전반에 대한 고장진단 및 예방을 할 수 있는 기술도 개발 중이다”고 강조했다. 이외에도 디지털 트윈 선박 AR 시스템을 활용하여 전기추진선박에 적용할 예정이다.

장 박사는 “자율운항시스템은 항해시스템부분도 중요하지만 기관·화물·선원부분이 큰 비중을 차지하기 때문에 전체적으로 지능화가 이뤄져야 자율운항선박이 운항을 할 수 있다”며 “자율운항 기자재를 납품 받고 끝날 것이 아니라 기자재에 대한 퍼포먼스와 수명에 대한 정보를 지속적으로 받고 미흡한 부분을 개선하는 등 개런티를 할 때마다 비용을 지급받는 구매방식으로 가야 한다. 지능화 기자재가 단순 제조해서 납품에서 끝나는 것이 아니라 성능과 안전이 보장된 서비스 개념의 방식으로 방향을 설정해야 한다”고 제언했다.