4차 산업혁명의 도래로 인한 기술혁신은 자율운항선박을 중심으로 해상 운송분야까지 활발한 발전을 불러왔다. 특히, 현재의 선원이 직접 운항하는 방식인 유인선박 사이에서 운항하게 될 자율운항선박은 자율도에 따라 원격제어를 통해 운항을 수행하며, 육상에 서 이를 제어할 원격운항자에 대한 관심 또한 늘어나고 있다. 하지만 아직 원격운항자가 개입이 필요한 상황이 동시에 발생하는 등을 고 려한 원격운항자 최소 인력 요구사항에 대한 연구는 부족한 상황이다. 본 연구는 특정 해역 구간의 누적된 항적데이터를 활용하여 선박 간에 발생할 수 있는 조우상황에서 원격운항자의 개입이 필요한 상황을 정의하고, 해당 구간을 특정 규모의 자율운항선박 선대로 운항하 였을 때, 원격운항자의 개입이 동시에 필요한 상황이 얼마나 발생하는지를 시뮬레이션을 통해 확인하였다. 연구의 결과는 향후 실제 자율 운항선박 선대를 운행할 원격운항센터의 원격운항자의 적정인력 배치 등의 계획 또는 정책 수립에 활용될 기초 자료로 활용될 것으로 기 대한다.

자율운항선박이 부두 근처에 도착하여 예선이나 도선사의 도움 없이 선박을 자동으로 접·이안하기 위해서는 부두를 인식하고 주어진 외력 조건에서 부두까지 정해진 접안속도로 접안하기 위한 스러스터 출력과 출력각을 산정해야 한다. 이에 본 연구에서는 선박이 접안 중에 작용하는 외력과 모멘트를 분석하고 자동접안을 위한 스러스터의 출력 계산과 자동접안 프로그램 개발을 위한 기본개념을 설 계하였다. 선박이 접안 중 바람에 의해 선체에 작용하는 풍압력은 풍압면적을 기초로 선형과 풍향각에 따라 계산하였으며, 선체에 작용하 는 유압력은 조류에 의한 유압력과 접안속도에 따른 유압력을 분리하여 계산하였다. 그리고 선박의 횡방향 힘에 따라 선박을 회전시키는 회두모멘트를 계산하였다. 접안 중 선박에 작용하는 힘과 회두모멘트를 고려하여 부두와 평행하게 접안하기 위한 스러스터 출력과 출력 각을 계산할 수 있는 이론식을 제시하고 다른 변수들로 인한 회두를 PID 제어기로 제어하였다. 또한, 이론식에 필요한 입력요소를 분석하 여 프로그램 개발을 위한 기본개념을 제시하였다.

The development of autonomous ships relies heavily on the Internet technologies, which have introduced a new type of risk to the shipping industry. Increasing dependence on the Internet computing and satellite communications makes cybersecurity a significant consideration for the current operation and future development of autonomy technology in the shipping industry. Cyber risks will be a more critical issue for maritime autonomous surface ships (MASS). This research identifies current international regulatory issues concerning cybersecurity in MASS, and exam ines potential regulatory improvements for the effective prevention and control of potential cyber risks. In terms of improvements, the authors suggest the adoption of a mandatory goal-based MASS code that constitutes an independent cyber risk management, separate from existing safety management systems based on the International Safety Management code. In addition, the SUA Convention for the suppression of unlawful acts against shipping must be revised to actively respond to cyber-crime as an emerging threat in the era of MASS.

양식장 부표 등과 같은 해상의 소형 장애물을 탐지하고 거리와 방위를 시각화시켜 주는 해상물체탐지시스템은 선체운동으로 인한 오차를 보정하기 위해 3축 짐벌이 장착되어 있지만, 파도 등에 의한 카메라와 해상물체의 상하운동으로 발생하는 거리오차를 보정 하지 못하는 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 외부환경에 따른 수면의 움직임으로 발생하는 해상물체탐지시스템의 거리오차를 분석하 고, 이를 평균필터와 이동평균필터로 보정하고자 한다. 가우시안 표준정규분포를 따르는 난수를 이미지 좌표에 가감하여 불규칙파에 의 한 부표의 상승 또는 하강을 재현하였다. 이미지 좌표의 변화에 따른 계산거리, 평균필터와 이동평균필터를 통한 예측거리 그리고 레이저 거리측정기에 의한 실측거리를 비교하였다. phase 1,2에서 불규칙파에 의한 이미지 좌표의 변화로 오차율이 최대 98.5%로 증가하였지만, 이동평균필터를 사용함으로써 오차율은 16.3%로 감소하였다. 오차보정 능력은 평균필터가 더 좋았지만 거리변화에 반응하지 못하는 한계 가 있었다. 따라서 해상물체탐지시스템 거리오차 보정을 위해 이동평균필터를 사용함으로써 실시간 거리변화에 반응하고 오차율을 크게 개선할 수 있을 것으로 판단된다.

선박의 운항이 유인(有人)으로부터 무인(無人)상태로 변화함에 관한 새로운 기술의 등장은, 사람의 탑승을 전제로 하여 마련되었던 전통적인 법적 패러다 임의 근본적인 변화를 가져오게 될 것이다. 본 논문은 자율운항 선박의 AI 및 사이버보안과 같은 신기술이 영국 법제하에서 책임 및 해상보험에 어떠한 영향 을 미칠지에 특히 관심을 기울이고자 하였다. 자율운항선박의 개념에 관하여 간단히 소개를 한 뒤, 영국 법과 법원이 자율주행차량 및 자율운항기체에 관해 어떠한 입장을 가지고 있는지와 자율주행차량의 보험제도 등을 다루기 위해 새 로이 입법된 영국 Automated and Electric Vehicles Act 2018을 소개한다. 영국법제하에서의 AI 책임 문제에 관하여서는 AI의 법적 지위에 기반하여, 패러다 임 시프트가 일어나는 동안의 현실과 법제의 괴리를 해소하기 위한 제안을 하 고자 노력하였다. 마지막으로, 해상보험 관련법의 해석 관련, AI 및 사이버보안 등은 자율운항선박 감항성의 요인으로서 묵시적 보증의 요소가 될 수 있으며 나아가 예측가능하지 않은 수준의 사이버보안 문제 등도 부보가능한 위험으로 해석하여야 함을 밝히고자 하였다. 다시 말해, 본 논문의 목적은 신기술이 영국 법제하에서 자율운항선박 관련 영향을 미칠 수 있는 분야를 개괄적으로 제시하 고 그에 관하여 발생할 수 있는 법적 문제를 포괄적으로 정리하는 데에 있다고 하겠다.

국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)를 중심으로 자율운항선박 도입을 대비한 해사안전 및 보안관련 국제 협약 을 제정하고 있다. 국내에서도 선급 및 산업체를 중심으로 자율운항시스템 기술개발에 착수하고 있으며 연안선박에서 발생하는 사고를 줄이기 위해 연안선박을 대상으로 하는 자율운항선박 기술적용 방안 연구가 진행되고 있다. 국내외적으로 자율운항선박에 대한 관심이 크게 증가하고 있으며 실제 개발된 기술의 검증을 위한 해상실증이 본격적으로 추진되고 있다. 본 연구에서는 연안선박에 적용하기 위한 디지털트윈 기술 관련 실증선박과 육상 플랫폼(원격지원센터)의 설계를 위한 기초연구를 진행하였다. 디지털트윈 기술을 선박에 적용하 기 위해 8m 소형 배터리 전기추진선박을 대상으로 선정하였으며, 선박과 육상 플랫폼 간 통신을 통해 선박 항해 및 운전 데이터가 서버 시스템에 저장되고 전기추진선박의 원격제어 명령이 가능한 디지털트윈 통합 플랫폼의 기본 설계를 진행하였다. 이러한 디지털트윈 기술 을 적용한 선박 성능관리, 운항 및 운영 최적화, 예지제어 등이 가능할 것으로 판단되며, 위기상황에 대응이 가능한 안전하고 경제성 있는 디지털트윈 기술의 선박적용이 가능할 것이라 사료된다.

4차 산업이 발전함에 따라 해상운송 분야에서도 자율운항선박의 연구가 진행되고 있다. 현재 2, 3단계의 자율운항선박이 운항 을 하고 있으며 육상에서 원격조종의 장비로 감시하며 상황에 따라 운항에 개입하는 육상원격제어사가 이미 활용되고 있다. 하지만 이들 의 교육과정이 국제적으로 정립되지 않아 부적격한 육상원격제어사에 의한 사고 위험성이 높아지고 있다. 본 논문에서는 육상원격제어사 에 필요한 교육을 기존의 해기사 교육 중 육상원격제어사에게 필요한 교육과 원격제어환경에서 필요한 교육으로 구성하였고 효과적인 교육의 활용을 위해 비기술적 역량교육을 포함하였다. 이러한 교육과정은 신속하게 활용될 수 있으며 역량평가를 통한 해사안전에 부합 하는 신규 육상원격제어사를 배출할 수 있다. 그리고 기존의 선원들도 육상원격제어사로 전직할 수 있는 교육을 제공할 수 있다.

자율운항선박이 상용화되어 연안을 항해하기 위해서는 해상의 장애물을 탐지할 수 있어야 한다. 연안에서 가장 많이 볼 수 있 는 장애물 중의 하나는 양식장의 부표이다. 이에 본 연구에서는 YOLO 알고리즘을 이용하여 해상의 부표를 탐지하고, 카메라 영상의 기하 학적 해석을 통해 선박으로부터 떨어진 부표의 거리와 방위를 계산하여 장애물을 시각화하는 해상물체탐지시스템을 개발하였다. 1,224장 의 양식장 부표 사진으로 해양물체탐지모델을 훈련시킨 결과, 모델의 Precision은 89.0 %, Recall은 95.0 % 그리고 F1-score는 92.0 %이었다. 얻 어진 영상좌표를 이용하여 카메라로부터 떨어진 물체의 거리와 방위를 계산하기 위해 카메라 캘리브레이션을 실시하고 해상물체탐지시 스템의 성능을 검증하기 위해 Experiment A, B를 설계하였다. 해상물체탐지시스템의 성능을 검증한 결과 해상물체탐지시스템이 레이더보 다 근거리 탐지 능력이 뛰어나서 레이더와 더불어 항행보조장비로 사용이 가능할 것으로 판단된다.

제4차 산업혁명이 시작되면서 주목받기 시작한 인공지능은 선박에도 적용되 어 자율운항선박 개발이 진행되고 있다. 자율운항선박은 선원의 승선유무와 원 격조종자의 조종여부에 따라 총 4단계로 구분되며, 완전자율운항선박은 인간의 개입 없이 설계자가 설계한 알고리즘에 따라 최적의 결정을 내리게 된다. 그러 나 인공지능의 자율성과 예측곤란성이라는 특징으로 인하여 완전자율운항선박 의 결정이 예측하기 어려우며 이러한 결정이 항상 윤리적이라고 기대하기 어렵 다. 그러나 인공지능의 예측불가능성을 인공지능의 자율성에 의존해서는 안되므로 인간의 가치가 반영된 인공지능의 알고리즘이 설계되어야 한다. 특히, 충 돌의 위험을 피할 수 없는 상황에서 인공지능이 어떠한 원칙과 기준에 따라 결 정을 내리는 것인지 이러한 과정을 결정하는 사고 알고리즘에 대해 설명가능하 고 이러한 결정이 사회 구성원들에게 합리적으로 받아들여져야 한다. 이와 같은 인공지능의 윤리문제에 대한 논의는 자율주행자동차 분야에서 가 장 활발하게 이루어지고 있다. 그러나 인간의 가치가 일관성과 보편성을 가지 기 어렵다는 한계가 있다. 특히, 윤리적 딜레마 상황에서는 ‘실천이성의 이중성’ 으로 인하여 이성적이며 윤리적인 판단과는 다른 결정을 내리게 되며, 윤리적 이라는 행동에 대한 기준 역시 지역·문화·경제 상황에 따라 다르게 인식하고 있다. 그 결과 인공지능의 윤리적 가이드라인의 필요성에 대해 인식하면서도 사고 알고리즘에 대한 구체적인 기준을 정립하는 것에 대해서는 회의적이다. 자율주행자동차의 윤리적 딜레마 상황을 예견하여 사용과정에서 발생하게 될 현실적인 문제를 완벽하게 대응할 수 없다는 것이다. 그러나 문제가 발생한 이 후 대응책을 마련한다는 것은 현실적으로 발생한 피해를 구제하기 위한 조치일 뿐 근본적인 문제를 해결하는 방법이 아니다. 특히, 전 세계 해역을 운항하는 자율운항선박은 전 세계 구성원들에게 합리적으로 받아들여지는 결정을 내려 야 한다. 따라서 국제해사기구를 중심으로 자율운항선박과 관계된 사고 알고리 즘을 포함한 윤리적 가이드라인을 마련하고 이를 개별국가에서 정책적으로 반 영함으로써 자율운항선박 개발 단계부터 사용단계에 이르는 전 과정에서 프로 그램 개발자와 이해관계자가 윤리규범을 준수하고, 축적된 정보를 기초로 보완 작업을 통해 자율운항선박의 윤리문제에 대응해 나가야 할 것이다.

전 세계적으로 자율운항선박 기술개발이 가속화 되고 있는 현재 앞으로 자 율운항선박이 해운산업에서 어떻게 구현될 것인가에 대한 국제적 관심이 높다. 특히, 이러한 자율화 기술을 촉진시키고, 실현시키기 위해서는 규제 장벽을 식별하고, 새로운 제도적 장치를 마련하는 것이 중요할 것이다. 본 논문은 자율운 항선박과 관련된 규범적 연구 중 그동안 논의되지 않았던 해상조난자 지원제공 의무에 초점을 맞추었다. 해상조난자 지원제공의무는 전통적으로 하나의 관습법으로 간주되며, 국제사회에서 인도주의적 가치실현에 중요한 기여를 해왔다. 하지만 자율운항선박의 등장은 해상조난자 지원제공의무의 효과적 이행에 대한 근본적인 의문을 야기한다. 따라서 본 논문은 구체적으로 해상조난자 지원제공 의무의 실무상의 한계를 파악하고, 그에 대한 적절한 대응방안을 제시하였다.