해양사고 예방 지원을 목표로 해양수산부 주도의 지능형 해상교통정보서비스가 지난 21년 1월부터 시작되었고 그동안 이용이 제한되었던 3톤 미만 선박까지 확대하기 위해 개발·추진되는 소형 초고속해상무선통신망(이하 LTE-M) 송수신기의 성능 검증 방안에 대해 연구하였다. 국내 해양 사고의 약 30%가 3톤 미만의 선박에서 발생되고 있기 때문에 소형 선박 전용의 송수신기 개발을 통한 해양안전 사각지대 보완이 필요하다. 소형 LTE-M 송수신기는 연안에서 조업 활동이 활발한 어선과 육지 인근의 수상레저기구 등을 대상으로 적용 될 수 있다. 따라서 실제 송수신기가 설치·이용되는 환경을 고려하여 충분한 성능 및 안정적인 통신 품질 제공 여부를 검증하는 방안이 필요하다. 본 연구에서는 LTE-M 망의 통신품질 요구 기준과 해양수산부의 소형 송수신기 성능 요구 기준을 검토해보고, 소형 송수신기의 성능을 적합하게 평가할 수 있는 시험 방안을 제안하였다. 제안한 시험 방안은 해양 사고 빈도가 높은 6개 실해역 노선을 대상으로 타당 성을 검증하였으며, 소형 송수신기 다운링크 및 업링크 전송속도가 각각 9Mbps 이상 및 3Mbps 이상의 성능을 보임을 확인할 수 있었다. 또한 커버리지 분석시스템을 활용하여 집중관리구역(0~30km) 및 관심구역(30~50km)에서 각 95% 이상 및 100%의 커버리지를 확인하였다. 본 논문에서 제안한 성능 평가 방안 및 시험 결과는 송수신기의 성능 검증을 위한 참고 자료로 활용되어 정부가 추진하는 바다 내비게이 션 서비스 및 소형 송수신기의 보급 및 확산에 기여할 것으로 기대된다.

해양수산부는 2016년부터 2020년까지 국제사회의 이내비게이션 도입에 선제적으로 대응하고 어선 등 소형선박의 해사안전 증 진을 위해 “초고속 해상무선통신망(LTE-M)” 구축을 포함한 한국형 이내비게이션 구축사업을 추진하였으나, 초고속 해상무선통신망의 활용 관점에서 특정 목적에 한정하는 등의 한계점이 식별되었다. 이에 따라 통신망의 활용성 증대를 위해 사용자를 대상으로 설문 조사 및 인터뷰를 수행한 결과, 망 활용의 범위 확대, 망 활용 대상 확장, 망 활용 방식 다각화, 그리고 규제 완화 측면에서의 법·제도적 개선 사항을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 도출한 사용자 요구사항을 기반으로 하여 향후 관련 법제 정비방안에 기여할 수 있을 것으로 기 대한다.

지구 온난화와 기후변화에 대응하기 위해 국제적으로 재생 에너지의 개발이 확대됨에 따라 풍력발전의 비중도 점차 늘어가고 있다. 태양광발전에 비해 24시간 생산이 가능하지만 대형 풍력발전기를 대규모로 설치하기 때문에 주변의 레이더나 통신 장비들의 동작 에 간섭을 일으키는 지에 대한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 해상풍력 발전단지 외해를 항해하는 선박이 VHF 대역으로 조난 통신을 송신할 경우, 육지의 기지국에서 신호를 수신할 수 있는지를 분석하였다. 대상지역 주변의 수치지형도, 풍력발전기 캐드 모델, 풍력발전 단지 배치도를 바탕으로 주변 해역 및 발전단지를 수치해석이 가능하도록 모델링하였다. 광범위한 지역에 대한 전파 분석에 적절한 고주 파 해석기법 중 PO, SBR 기법을 적용한 전용 프로그램으로 전자파 간섭 여부를 분석하였다. 해상풍력 발전단지 외곽에서 송신한 VHF 대 역 전자파에 대해 육상 기지국에서는 약간의 수신전력 저하는 있지만 기준치 이상의 전력을 수신하였다. 선박과 육상 기지국 사이의 가 시선을 완전히 가리는 경우에 수신 전력의 저하가 발생하였으나, VHF대역이 파장이 길어 회절이나 반사 등의 효과로 육상 기지국까지 충 분한 전파가 도달하는 것으로 판단된다.

해상에서 사용하고 있는 통신용 안테나는 눈에 띄게 계속 개발되고 있다. 하지만 해상통신용 안테나의 발전속도는 사용자의 요구와 비교했을 때 많이 부족한 것을 느끼고 있다. 그래서 해상에서 도움이 되는 안테나를 개발하고자 하였고 안테나의 소형화, 이득 및 방사패턴을 개선한 고속 통신망 시스템을 효과적으로 사용하기 위해 3 [GHz], 5.72 [GHz] 대역에서 동작하는 UWB/Bluetooth용 안테나를 설계하였다. 대역폭의 개선을 위해 마이크로스트립 패치 안테나를 선택하였고 3D 설계가 가능한 CST Microwave Studio 2014 프로그램을 이용하였다. 프로그램을 통해 각 단계마다 이론적인 근거에 의한 수식을 이용하여 슬롯의 폭, 길이, 전송선로의 폭 등을 계산하여 결과값을 확인하였다. 또한 시뮬레이션을 통해 제작 기준에 적합한 지 확인하는 과정을 거쳤다. 해상에서 근거리 통신을 위한 고속 무선 통신용인 UWB와 해당 기술을 쉽고 편하게 접할 수 있고 각각의 기기와 연결을 통해 근거리의 정보교환을 강조한 Bluetooth를 추가하여 사용자들에게 많이 활용될 수 있을 것이다.

첨단 정보통신기술을 활용한 해양사고 감소를 위하여 국내외적으로 e-Navigation 관련 기술과 서비스에 대한 연구개발이 다양하게 진행 중이다. 이러한 기술과 서비스가 실제로 해상에서 사고예방에 기여하기 위해서는 선박에 관련 장비가 설치되어야 하며 법제적으로도 운영 조직과 시스템이 확충되어야 한다. 특히, 한국형 e-Navigation 사업으로 개발 될 초고속해상무선통신망(LTE-M망) 및 VDES, Digital-MF/HF 등 디지털 통신기술이 실행될 수 있도록 선박에는 관련 통신장비와 기술표준이 조속히 마련되어야 한다. 기존연구는 이러한 LTE-M에 대한 정책방안을 제시하지 못하는 문제점이 남아 있다. 본 연구에서는 한국형 e-Navigation의 효율적인 시행에 필요한 제도와 정책방안을 단기, 중기 및 장기로 나누어 식별하고, e-Navigation 핵심서비스, e-Navigation 통신망 및 운영시스템, e-Navigation 국제표준선도 기술 및 e-Navigation 서비스 활성화 분야에서 구체적인 방안을 제시하였다. 이를 위하여 해양수산부 주도로 추진 중인 한국형 e-Navigation 구축사업의 진도점검 자료에 기초하여 조사와 연구를 수행하였으며 관련분야 실무자 및 전문가들의 자문을 통하여 연구결론을 도출하였다. 본 연구의 결과로 제안된 정책들은 해양사고 저감과 해사산업 진흥 및 국민 안전을 위한 정부의 추가적인 정책 개발에 도움이 될 것으로 기대한다.

AIS는 상대선박의 식별 및 정보 등의 전송을 담당하는 주요 항해통신설비이지만, 최근 AIS 활용도의 증가로 과부하 문제 등 문제점이 대두되고 있다. 정부는 SMART-Navigation 사업 추진의 일환으로 연안 100 km에 무선 LTE망을 도입하는 계획을 수립 중에 있고 해양사고예방 및 환경보호 등 주요 목표를 달성하기 위해서는 이러한 Platform 위에 이용 가능한 서비스의 지속적인 개발·보급이 필요할 것이다. 본 연구에서는 이러한 서비스 개발의 기반이 될 수 있는 차량용 무선통신기술(WAVE)을 해상에 적용하고자 실선 해상실험을 통 해 WAVE 환경성능 평가를 실시하였다. 연구 수행 결과, 도로교통에서는 최대 1 km 내로 서비스가 제한되었지만 해상에서는 약 5마일 정 도의 통신범위에서 신뢰성 높은 Data 전송이 가능한 것으로 도출되었다. 이러한 실험 결과에 따라 추가적인 연구를 통해 충돌 회피 및 선박간 해양안전정보 전송 등 해양사고 예방에 WAVE 통신기술이 다양하게 활용 될 것으로 기대된다.