작성일 : 25-07-13 02:31
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< 韓 자율운항선 미래가 이곳에 > 선박 자율운항을 구현하기 위해선 고성능 센서부터 인공지능(AI), 로봇까지 다양한 분야의 최첨단 기술이 필요하다. 임영섭 서울대 해양시스템공학연구소장이 연구소에 마련된 대형 은행대학 해양 시뮬레이션 장비에서 선박 자율운항 기술을 설명하고 있다. 이솔 기자


“대형 컨테이너선이 태평양 한가운데서 사고가 나면 수조원대 소송에 걸립니다. 자율운항 선박을 개발하는 기준은 자율주행 차량을 제작하는 것보다 훨씬 까다롭습니다.”
임영섭 서울대 해양시스템공학연구소장은 사방이 신원 뚫린 망망대해를 오가는 배에 자율운항 기술을 적용하는 것은 어렵지 않을 것 같다는 세간의 인식에 반박하며 이같이 말했다.
길이 400m가 넘는 2만4000TEU(1TEU=20피트 컨테이너 1개)급 초대형 컨테이너선 한 척의 무게는 24만t을 훌쩍 넘는다. 크고 무거운 배 앞에 장애물이 나타나면 방향을 트는 것도, 급정지하는 것도 불가능하 life time value 다. 타이태닉호가 전방 500m 앞의 빙산을 미리 발견하고도 37초 동안 직진하다가 미처 피하지 못하고 충돌해 침몰한 것도 같은 맥락이다. 임 소장은 “자율운항 선박을 개발하기 위해선 최소 수 킬로미터 앞의 장애물을 발견할 수 있는 고성능 레이더와 전방의 아주 작은 점으로 발견된 장애물을 판별할 수 있는 고성능 인공지능(AI) 에지 컴퓨팅, 선원이 없는 상 예비창업대출 태에서도 고장 난 선박을 유지·보수할 수 있는 산업용 로봇 기술 등을 모두 갖춰야 한다”고 강조했다.
?“자율운항, 고성능 센서·에지 AI가 핵심”
국제해사기구(IMO)에서는 자율운항선박을 4단계로 구분하고 있다. 오토 파일럿으로 선원의 의사결정을 지원하는 수준이 1단계라면 선원이 비상시 개입·제어하는 단계가 2단계다. 선원이 승선하지 않고 비상시 원격으로 제어하는 수준은 3단계, 인간의 개입 없이 완전 자율운항하는 단계가 4단계다.
자율운항 기술은 국내 조선업계의 개발 속도가 가장 빠르다. HD현대중공업은 2022년 6월 미국 남부 멕시코만 연안의 프리포트에서 출발해 파나마 운하를 통과한 뒤 태평양을 횡단해 충남 보령 액화천연가스(LNG) 터미널에 정박하는 총 2만㎞의 여정 중 1만㎞를 자율운항으로 항해했다. 임 소장은 “현재 개발된 자율운항 선박 기술은 2단계 수준”이라고 설명했다.
자율운항을 위해 가장 먼저 필요한 것은 센서 기술이다. 선박 주변의 해상 상황(선박·장애물·기상 등)을 실시간으로 인지하기 위해 고성능 레이더, 자동식별장치(AIS), 카메라, 라이더, 초음파 등 다양한 센서가 필요하다. IMO 규정은 완전 자율운항 선박을 개발하기 위해 최소 30㎞ 밖의 장애물을 식별해내라고 요구하고 있다. 임 소장은 “파도에 따라 출렁거리는 배 위에서 멀리 떨어진 장애물을 인식하고 분간해내기 위해 고성능 센서를 개발하는 한편, 센서가 획득한 이미지를 분석하는 알고리즘의 수준을 높이는 연구를 하고 있다”고 말했다. 연구소는 이런 알고리즘을 지름 7m, 높이 4m에 달하는 대형 해양 시뮬레이션 장비 등을 통해 고도화하고 있다.
통신이 두절된 상태에서 선박이 스스로 상황을 판단하게 하려면 고성능 AI 에지 컴퓨팅도 필요하다. 에지 컴퓨팅은 데이터가 생산되는 현장(에지)에서 AI 알고리즘을 직접 처리하는 컴퓨팅 장치를 의미한다. 센서, 카메라 등에서 수집된 데이터를 중앙 서버나 클라우드로 보내지 않고 현장에서 바로 의사결정을 수행한다.
배의 특정 부품이 망망대해에서 고장 나면 이를 대체할 부품을 제작해 갈아 끼울 기술도 필요하다. 임 소장은 “이를 위해 일부 해운사는 3차원(3D) 프린터를 배에 싣고 다니며 부품을 제작해 갈아 끼우는 실증 연구 등을 하고 있다”며 “나아가 산업용 로봇, 휴머노이드 로봇도 필요할 것”이라고 설명했다.
?암모니아 독성 잡고 친환경 미래 연다
해운업계의 또 다른 고민은 탄소 감축이다. 해상운송 과정에서 발생하는 이산화탄소는 연간 11억t으로 추정된다. 세계에서 8번째로 많은 양의 탄소를 배출하는 인도네시아와 비슷한 수준이다.
IMO는 2050년 탄소중립을 공식 목표로 설정했다. 이를 달성하기 위해 2027년부터 국제 항해를 하는 5000t 이상 선박에 탄소세(탄소부과금)를 부과하기로 합의했다. 이산화탄소 1t을 배출할 때마다 100~380달러를 부과하는 것이 핵심이다. 이렇게 되면 국내 해운업계가 부담해야 하는 연간 탄소세는 최대 4조9000억원에 달할 수 있다.
내연기관 선박을 대체할 여러 친환경 선박이 후보군으로 떠오르고 있다. 암모니아 추진선이 대표적이다. 암모니아(NH3)는 연소 시 질소(N2)와 물(H2O)만 나오는 완전 무탄소 연료다. 수소보다 상대적으로 높은 온도(영하 33도)에서 액화가 가능해 운송과 저장이 쉽다. 이미 세계적으로 대규모 생산 및 유통 인프라가 구축돼 있다는 것도 장점이다.
암모니아 추진선의 가장 큰 단점은 독성이다. 암모니아는 물에 잘 흡수되는 특성을 지닌다. 눈과 코, 호흡기 같은 점막을 통해 몸속에 침투해 세포를 파괴한다.
암모니아 추진선 개발에 가장 앞선 국내 조선업계는 연구소와 함께 독성 가스를 줄이는 기술을 상당 부분 개발했다. 완전히 연소하지 않고 배출 가스에 섞여 나오는 암모니아를 다시 흡수해 암모니아 배출량을 ‘제로(0)ppm’ 수준으로 떨어뜨리는 일체형 암모니아 스크러버가 대표적인 기술이다.
임 소장은 “대기 중으로 배출된 암모니아 가스를 액체 기반 시스템으로 포집하고, AI로 선박 내부의 암모니아 농도를 실시간 모니터링하는 기술도 개발하고 있다”고 설명했다.
김진원 기자 jin1@hankyung.com