해양 자율운항 신기술, 국내 조선·전장 실무에 미치는 파급 효과

해수부는 최근 발표한 ‘자율운항선박 국제표준 선점 전략’에 따라, 국내 대학·연구소·기업을 포함한 20개 기관이 공동으로 연구·개발 로드맵을 작성했다. 이 로드맵은 IMO가 2025년 말에 제시할 자율운항선박(Autonomous Ship, AS) 기준에 맞추어, 설계·시공·운용 전 단계에서 적용 가능한 기술 표준을 정의한다.

프로젝트 개요와 주요 목표

프로젝트는 세 가지 핵심 목표를 설정했다. 첫째, 국제 기준에 부합하는 자율운항 시스템을 국내에서 자체 개발한다. 둘째, 디지털트윈과 대체연료 기술을 결합해 친환경 무인 선박의 상용화를 앞당긴다. 셋째, 선급 인증 절차를 사전 검증해 시장 진입 장벽을 최소화한다. 목표 달성을 위해 각 기관은 TRL(Technology Readiness Level) 6~8 단계의 시제품을 2026년까지 시험 운항한다.

조선·전장 실무 관점의 시사점

자율운항 시스템은 기존 선박 전기·전자 설계와 크게 다르다. 전통적인 440 V AC 전력망 대신 3 kV DC 고전압 전력망을 채택하면 전력 손실을 30 % 이상 감소시킬 수 있다. 동시에, 센서·제어 모듈을 선체 구조에 통합하기 위해 IEC 61892(해양 전기 설비)와 IEC 61400(풍력 발전) 기준을 교차 적용한다. 전장 설계팀은 이러한 고전압 DC 시스템을 위한 차폐와 접지 설계, 그리고 전자기 간섭(EMI) 방지를 위한 필터링 설계를 새로 마련해야 한다.

디지털트윈 적용 사례

디지털트윈은 설계 단계에서부터 실시간 운항 데이터까지 전 과정을 가상화한다. 국내 대형 조선소는 이미 3D 모델 기반 구조 해석과 전력 흐름 시뮬레이션을 결합한 파일럿 프로젝트를 진행 중이다. 이 파일럿에서는 전체 설계 기간을 14개월에서 12개월로 단축했으며, 연료 소비 예측 오차를 3 % 이하로 낮추는 성과를 얻었다. 표 1은 디지털트윈 적용 전후 주요 지표를 정리한 것이다.

디지털트윈은 또한 선박 운항 중 발생하는 센서 데이터와 연료 효율을 실시간으로 비교해, 최적 운항 경로와 전력 부하를 자동 조정한다. 이는 자율운항 시스템이 자체적으로 에너지 관리 전략을 수립하도록 지원한다.

대체연료와 전력계통 연계

수소 연료전지와 전기 추진 시스템은 자율운항 선박에 가장 적합한 대체연료 조합으로 평가된다. 수소 연료전지는 1 MW 수준의 전력을 지속적으로 공급할 수 있으며, 전력 변환 효율은 55 % 이상이다. 전기 추진 모터는 3 kV DC 전압을 직접 사용해 인버터 손실을 최소화한다. 이러한 구성은 배터리 방전 위험을 줄이고, 무인 운항 시 전력 공급 안정성을 확보한다. 현재 국내 중형 조선소는 500 kW 급 수소 연료전지 시제품을 2025년 말까지 완성할 계획이다.

선급 인증 경로와 실무 절차

자율운항선박은 기존 선급 인증 절차와 별도로 추가 검증 단계가 필요하다. 인증 흐름은 예비 설계 검토 → 시뮬레이션 검증 → 현장 시험 → 최종 선급 승인 순으로 진행된다. 각 단계에서 DNV‑GL, ABS, KR·BV·NK 등 국제 선급기관이 제시한 IEC 61892 가이드라인을 적용한다. 특히, 고전압 DC 전력망과 센서 네트워크는 전자기 호환성(EMC) 테스트와 사이버 보안 검증을 반드시 통과해야 한다.

전망과 향후 과제

2027년부터는 IMO가 제시한 자율운항선박 인증 체계가 정식 가동된다. 국내 조선·전장 실무자는 현재 진행 중인 파일럿 프로젝트와 인증 절차를 기반으로, 2030년까지 상용 자율운항 선박 10척 이상을 목표로 해야 한다. 주요 과제로는 고전압 DC 전력망 표준화, 사이버 보안 강화, 그리고 대규모 디지털트윈 데이터 관리 체계 구축이 있다. 이러한 과제가 해결될 경우, 국내 조선 산업은 친환경 무인 선박 시장에서 글로벌 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.

실무 Q&A