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연구 한국형 e-NAVIGATION 사업

세계의 바다를 이끌어온 대한민국 대표 선박해양플랜트 분야 전문연구기관, KRISO

연구과제

연구과제 제 1 핵심과제(WP1~WP7), 제 2 핵심과제(WP8~WP9), 제 3 핵심과제(WP10~WP13)가 있습니다.

WP1 사고취약선박 모니터링 지원서비스

육상에서 선박의 위치정보를 기반으로 충돌 및 좌초 위험도를 평가하여, 선박이 위험상황을 인식할 수 있도록 정보를 제공하고, 해양사고 발생 시 육상에서 조기 대응할 수 있도록 실시간 위험상황 정보를 유관기관과 공유하는 서비스

서비스 대상 선박

분석 대상 선박

실시간 위치 정보 획득이 가능한 모든 선박

서비스 제공 선박 및 방법

SOLAS 선박의 경우 해상교통관제시스템(Vessel Traffic Service System)을 통해 서비스를 제공할 수 있으며, 그 밖의 선박은 전용 단말*을 통해 서비스 제공 가능함.

* 전용 단말은 한국형 e-Nav.와 호환 가능한 전자해도 시스템(ECS), 전자해도표시정보시스템(ECDIS), Portable Pilot Unit(PPU), 스마트폰 앱 등이 될 수 있음

서비스 제공 해역

실시간 위치 정보획득과 서비스 전파가 가능한 대한민국 영해

서비스 시나리오

서비스 시나리오 - 평상시, 사고시
평상시 선박 위치정보 수신(AIS, LTE-M. 등) → 선박 간 최근접거리/최근접시간(CPA/TCPA), 전자해도 상 위치, 해상 환경 연계 취약성 분석, 운항 취약성, 사례 기반 취약성 분석 등을 통해 충돌 및 좌초 위험도 평가 → 위험상황 예측 시 선박 및 관계기관(VTS, 해경 등)에 통보
사고시 선박 위치 실시간 모니터링 및 주변 선박/유관기관에 사고 상황 전파
WP2 선내시스템 원격 모니터링 서비스

선박의 항행, 화재, 복원성 관련 설비의 센서 정보를 수집하여 선박의 이상상태를 자동으로 인지하고, 위험도를 평가하여 선박에서 효율적으로 대응할 수 있는 위기대응 가이던스를 선박에 제공하는 서비스이며, 해양사고 예방 및 사고 확산방지를 주요 목적으로 함

서비스 대상 선박

국적선 중 여객선(연안/국제) 및 서비스 요청선박

서비스 제공 해역

대한민국 해역(영해)

서비스 시나리오

서비스 시나리오 - 평상시, 사고시
평상시
  • (화재 안전모듈)

    선박 화재 센서 실시간 모니터링

  • (복원성 안전모듈)

    선박 복원성 관련 센서 정보 실시간 수집(선속, 풍향, 풍속, Rolling, Pitching, Tank Level 등) → 선박의 복원성 및 운동성 지수 산정 및 평가

  • (항행 안전모듈)

    항해장비 및 기관정보(주기관/발전기) 실시간 모니터링

사고시
  • (화재 안전모듈)

    화재 알람 발생 → 센서 정보, 화재발생시간, 승객탑승율, 주/야간 등 파악 → 위험한계시간, 승객대피시간 산출 → 위기 등급 및 위기대응 가이던스 제공 → 주변 선박 및 유관기관에 위기상황 전파 → 대형사고 예방 및 확산 방지

  • (복원성 안전모듈)

    이상거동 식별 → 복원성 및 운동성 지수 산정 및 긴급레벨 결정 → 긴급레벨 및 위기대응 가이던스 제공 → 가이던스에 따른 선박 조치 모니터링(복원성 및 운동성 지수의 지속적 산정) → 유관기관에 위기상황 전파

  • (항행 안전모듈)

    항해계기 및 기관(주기관/발전기) 알람 발생 → 안전지수에 따른 알람 / 비상알람 발생 → 원인별 위기대응 가이던스 제공 → 유관기관에 위기상황 전파

WP3 최적안전항로 지원 서비스

육상에서 연안여객선과 같은 사고취약 선박 및 서비스 요청 선박에 한해 실시간 선박 교통, 해역 환경, 기상 정보 등 해사 안전정보를 활용한 최적의 안전항로를 제안하는 서비스

서비스 대상 선박

국적선 중 여객선(연안/국제), 소형선박, 어선, 기타 서비스 요청 선박

서비스 제공 해역

대한민국 해역(영해)

서비스 시나리오

서비스 시나리오 - 평상시, 사고시
평상시 선박 정보 송신 및 서비스 요청 → 해당 선박의 안전성, 경제성, 시간요소를 고려하여 최적 항로계획 산출 → 운항 중 계획 항로 이탈시 해당 선박에 통보(항로 재계산)
사고시 선박 위치정보 송신 및 피항 항로 요청 → 해당 선박의 안전성 요소를 고려하여 최적 피항 항로 산출 → 피항 중 항로 이탈시 해당 선박에 통보(항로 재계산)
WP4 소형선박용 전자해도 지원서비스

전자해도시스템(ECS) 탑재 선박에는 전자해도 다운로드 및 업데이트 서비스를 제공하고, 전자해도시스템(ECS) 미탑재 선박에는 모바일 앱을 이용하여 최신의 공인 전자해도를 스트리밍 서비스로 제공

서비스 대상 선박

Non-SOLAS 선박, 전자해도시스템(ECS) 탑재 선박(전자해도 다운로드 및 업데이트 서비스 이용), 전자해도시스템(ECS) 미탑재 선박(전자해도 스트리밍 서비스 이용)

서비스 제공 해역

국내 LTE-Maritime 통신이 가능한 해역만 서비스 가능

서비스 시나리오

서비스 시나리오 - 평상시, 사고시
평상시, 사고시
  • (전자해도시스템: ECS 탑재선박) ECS 실행 → 전자해도 최신 여부 확인 → 전자해도 사용자 라이센스 인증 → 전자해도Zone 확인 → 전자해도 업데이트 → 최신의 전자해도 표시 → ECS 항로계획/운항
  • (전자해도시스템: ECS 미 탑재선박) 전자해도 앱 실행 → 저장된 전자해도 정보 표현 → 화면 이동 축소 후 신규 전자해도 로딩 → 전자해도 사용자 라이센스 인증 → 최신 전자해도 스트리밍 서비스 → 전자해도 앱 활용 운항
WP5 도선사 및 예선지원 서비스

선박의 안전한 입출항(접이안)을 위하여 도선 구역에서 기상정보, 교통정보, 본선의 동적 운동 정보 등 입출항에 필요한 안전정보 등을 도선사에게 제공하고, 예인선에는 도선사의 명령에 따라 본선을 안전하게 접이안 시킬 수 있도록 필요한 안전정보를 제공

서비스 대상 선박

도선사 및 항내 예선 운항자

서비스 제공 해역

국내 항만(무역항 및 연안항)

서비스 시나리오

서비스 시나리오 - 평상시, 사고시
평상시, 사고시 본선 항내 진입 → 도선사 및 예선 선장 필요 정보 선택(기상정보, 거동예측 정보, 항내 가이드라인 등) → 전자해도 기반 해상 교통상황 정보 및 입출항 안전에 필요한 선택 정보 표출
WP6 해양안전정보 제공서비스

e-Nav. 운영시스템에서 국제해사기구(IMO)의 e-Nav. 필수서비스 중 해사안전정보 서비스(MS 5), 항해간행물 서비스(MS 12), 해양기상 서비스(MS 14), 동적 수로정보 서비스(MS 15)를 제공

서비스 대상 선박

SOLAS 선박(IMO 필수 서비스), Non- SOLAS 선박

서비스 제공 해역

국내 LTE-Maritime, VDES, D-HF, SAT 통신이 가능한 해역

서비스 시나리오

서비스 시나리오 - 평상시, 사고시
평상시, 사고시
  • (출항 전) 항로 계획시 해양안전정보를 확인 → 해사안전정보 정보 다운로드 → 항해 간행물 다운로드 → 해양기상정보 다운로드 → 동적 수로정보 다운로드 → 항로 계획시 해양안전정보 참조 → 출항지에서 도착지에 이르는 항해참조정보 확보
  • (운항 중) 해사안전정보 정규 방송 수신 → 해사안전정보 긴급 정보 수신 → 운항 중 해양기상정보 업데이트 → 도착지 항에 대한 항해 간행물 및 동적수로정보 업데이트
WP7 한국형 e-Navigation 운영시스템 구축

우리나라 전 해역에 대한 종합 안전관리 목적의 한국형 e-Navigation 센터 운용을 위한 차세대 전자해도 기반 운영시스템 구축

추진계획

  • 한국형 e-Navigation 운영시스템은 국제해사기구(IMO)의 필수 Maritime Service Portfolio(MSP)중 사고방지와 해상안전에 꼭 필요한 서비스들을 우선 구현하여 2021년부터 서비스 제공 예정
  • 한국형 e-Navigation 운영시스템은 우리나라의 해상교통 환경에 특화된 총 6가지의 서비스들을 우선 개발하여 관련 서비스를 해상의 사고에 취약한 선박 사용자를 중심으로 우선 제공 예정
  • 한국형 e-Navigation 운영시스템은 전국의 선박을 대상으로 해상 사고의 예방, 사고시 대응 정보의 제공, 소형선박용 전자해도 및 해사안전정보의 제공, 도선/예선 서비스 지원 등 다양한 정보 처리 기능과 네트워크 관리 기능을 갖는 정보 시스템으로 구성

e-Nav. 운영시스템 구성

사용자 ↔ [위험물 운반선, 여객선, 어선, 기타선박](LTE-M, VDES, …) ↔ (S-10X)Maritime Cloud ↔ 선박정보연동 S/W ↔ Data Distribution Service ↔ [Data Input S/W(← 한국형 e-Navigation 정보연 계 기관), 서비스1, 서비스2, …, 서비스 5-2, 운영시스템(사용자)] ↔ Data Adaptor ↔ [ENC Files, Geospatial DB, RDB]

운영 시나리오

  • 한국형 e-Navigation 서비스 생성을 위한 주 서버, 데이터 스토리지 등의 하드웨어는 국가정보자원 관리 부처와 협의 후 설치 및 운영 예정이며 한국형 e-Navigation 서비스 주무 부처인 해양수산부에는 서비스의 모니터링과 주 제어를 위한 중앙운영센터를 설치하고 유인 운영
  • 지역별 관리와 빠른 초동 대처를 위해 주요 지역에는 서비스 모니터링 기능을 설치하여 각 지역별 특화된 서비스 모니터링 및 신속한 지원이 가능하도록 유인 운영
  • 선박 등 해양에서의 한국형 e-Navigation 서비스 사용자들은 LTE-Maritime 또는 VDES 등의 통신망을 이용하여 서비스 제공 표준체계인 Maritime Connectivity Platform(MCP, previously known as the Maritime Cloud)를 통해 한국형 e-Navigation 서비스 활용
  • 서비스 제공에 필요한 기상정보, 해양안전정보, 전자해도 등의 외부 연계 필요 정보들은 각 외부 기관과의 연계를 통해 상시 최신 정보로 제공
  • 각 서비스별 제공 기능은 기본적으로 무인 동작하되, 서비스 상태 모니터링 결과에 따라 지원 필요 시 담당자가 개입하는 형태로 운영

중앙운영센터

중앙운영센터 - 구분, 역할, 비고
구분 역할 비고
중앙운영센터
  • 유관기관 데이터 연계
  • 해역 모니터링
  • 상황발생시 통합 지휘
해양수산부 종합상황실

목적

우리나라 전 해역에 대한 해상교통안전정보의 조화된(Harmonized) 수집, 교환, 분석, 도시를 통한 차세대 해양안전관리 실현

기능 및 역할

  • 전자해도 기반의 종합 해상교통안전상황 모니터링
  • 위험 및 긴급 상황 대응(유관기관과의 연락체계 확보)
  • 한국형 e-Navigation 서비스 운영상태 관리
  • 시스템 인프라 센터의 H/W, S/W 성능 및 장애 모니터링
  • LTE-Maritime 통신망 운영상태 모니터링

화면 구성 예시

유관기관 연락체계 유지, 서비스 운영현황, 네트워크 모니터링, 종합 현황(도식), 실시간 사고 위험도, 장비(H/W, S/W)상태 모니터링, 데이터 입출력 현황(유관기관)

지역센터

목적

한국형 e-Navigation 서비스와의 조화를 통한 기존의 선박안전관리기능 강화

기능 및 역할(안)

  • 전자해도 기반의 관할 해역/선박 상태 모니터링
    • 어선 : 지역별로 수협 어업정보통신국 관리
    • 여객선 : 지역별로 한국해양교통안전공단(KOMSA) 관리
    • 기타선박 : 지방해양수산청 관리
  • 위험 및 긴급 상황 대응(선박 등 현장과의 직접 연락)
    • 선박과의 직접 연락
    • 해경 등 유관부서에 상황 전파
  • 관할 해역/선박 한국형 e-Navigation 서비스 제공 현황 파악
WP8 초고속해상무선통신망(LTE-Maritime) 구축

LTE 기반 기술을 활용하여 연안으로부터 최대 100km까지 초고속 해상 데이터통신 서비스 제공

추진계획

  • 초고속해상무선통신망(LTE-Maritime)은 해안으로부터 100km까지 LTE망의 커버리지를 확보하여 바다에서도 LTE급의 데이터 통신 네트워크를 확보하고자 구축
  • 바다 환경을 고려한 셀 플래닝을 수행하여 각 지역별로 DU(Digital Unit)와 RU(Radio Unit)를 설치하며, 집중관리구역(30~40km), 관심구역(100km)을 고려하여 구축
  • 기술기준 및 통신규격을 검토하여 셀 Edge에서 e-Navigation 서비스 지원 방안 마련
    • LTE-Maritime 셀 Coverage를 연안으로부터 100km 목표로 셀 설계
    • 통항 밀집도를 고려한 기지국 배치 및 셀 설계
    • 기술기준 및 통신규격을 검토하여 셀 경계에서 e-Navigation 서비스 지원 가능
① LTE-M. 제 1 운용센터 구축(중앙제어, 모니터링 시스템 구축, 위치 : 세종), ② 6개 권역센터 시스템 구축(권역별 단말 제어시스템 등 구축, 지방청 내 조직(센터)신설 추진), ③ 기지국 설계/구축(음역 지역,간섭 고려, 기지국 : 263개소), ④ 시험용 LTE-M. 송수신기(LTE-M 성능 검증용 100식), ⑤ 네트워크 및 회선(센터 및 기지국 내 N/W 장비 구축, 시험 운영용 회선 구축) / 과업구역 - 총 100km(집중관리구역 - 0~30km, 관심구역 - 30~100km)
WP9 디지털해상무선통신망(VDES/D-HF) 구축

해상에서 끊김없는 통신망 구현을 위해 디지털 기술을 적용한 새로운 통신체계(VDES/D-HF) 시험망 구축

추진계획

  • 한국형 e-Navigation 사업에 필수적인 해상에서의 끊김 없는 통신 네트워크 구현을 위해 LTE-Maritime 이외에도 기존 VHF, HF 대역의 해상 이동업무용 주파수 중, 디지털 기술을 적용한 새로운 통신 체계 개발 추진
  • VHF 대역에 구축하는 VDES 및 HF 대역에서의 Digital-HF 통신망 시험운영을 위해 디지털 해상무선통신망 (VDES 및 D-HF)의 테스트베드 구축 추진
  • VDES 및 D-HF 테스트베드에서의 시험결과를 통해 향후 본사업(2021년부터 VDES 및 D-HF 구축 사업)에 대비한 효과적인 디지털 해상무선통신망 구축 방안 등을 마련
  • VDES 및 D-HF 테스트베드는 본사업 구축전까지는 한국형 e-Navigation 사업의 서비스 및 통신망 테스트에 활용 예정
WP10 해사데이터 교환 표준 개발(S-10x)

한반도 해역에 한국형 이내비게이션 서비스 제공을 위해 필요 데이터* 및 생성 데이터**에 대한 제품 모델** 개발 및 국제화를 통한 한국형 e-Nav. 서비스 체계 구축

  • * 국립해양조사원, 기상청 등으로부터 제공되는 해사 기초데이터
  • ** 국제해사기구에서 공통해사데이터모델(CMDS)로 제시된 S-100 표준 기반으로 구체적 제품(데이터) 사양

서비스 시나리오

서비스 시나리오 - 필요 데이터 흐름 (육상-육상 간), 제공 데이터 흐름 (선박-육상 간)
필요 데이터 흐름 (육상-육상 간) 해사 기초데이터(항해 경보, 기상 정보등) 송신 → 선박 연동 소프트웨어(해사 기초데이터 라이브러리) 수신 및 데이터 형식 변환/전달 → DDS 기반 데이터 관리(저장) → 한국형 이내비게이션 서비스가 데이터 활용
제공 데이터 흐름 (선박-육상 간) 한국형 이내비게이션 서비스 데이터 생성 → DDS 기반 데이터 관리(저장) → 선박 연동 소프트웨어 데이터 형식 변환(S-10x) 및 송신 → 선박 내 탑재된 서비스 솔루션 데이터 수신 및 표출
WP11 해사정보공유체계 개발

해상, 육상, 선박 간의 정보교환을 위한 해사 인터넷 개념의 해사정보공유체계 표준과 핵심 기술* 개발

  • * 해사 사용자 식별체계(MRN), 사용자 인증 및 관리 시스템(MIR), 서비스 등록 및 관리 시스템(MSR), 이음새 없는 통신 시스템(MMS)

서비스 시나리오

서비스 시나리오 - 사용자 등록 시나리오, 서비스 사용 시나리오
사용자 등록 시나리오 해사정보공유체계 접속 → 사용자 정보 기입(ID, PWD, e-Mail 등) → 사용자 인증 정보 저장(Identity Registry DB) → 사용자 인증 토큰 발급
서비스 사용 시나리오 해사정보공유체계 접속 → 인증 요청(인증서 또는 토큰) → 인증 통과 정보 제공 → 사용 가능한 서비스 식별(Service Registry) → 사용하고자 하는 서비스 선택 → 선박정보연동 소프트웨어에 서비스 제공 요청 → 한국형 이내비게이션 서비스 제공
WP12 해상무선통신 기술개발

아날로그 음성통신체계(VHF/HF)를 디지털화하여데이터통신 기반의 디지털 통신체계(VDES/D-HF) 기술 개발

WP13 선박항해장비 표준화모드(S-Mode)

선박사용자가 안전항해에 필요한 정보들을 신속·정확하게 확인 및 활용하기 위해 주요 항해장비의 핵심기능·화면표시·작동법등을 표준화하기 위한 IMO S-Mode 지침 개발

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