국내 조선·전장 분야 자율운항 신기술 현황과 실무 시사점

레드 캣 블루 옵스와 하복은 최근 자율운항 선박 개발을 위한 전략적 협력을 발표했다. 양사는 자율 운항 제어 알고리즘, 센서 융합, 통신 모듈을 공동 설계하고, 이를 국내 대형 조선소에 적용할 수 있는 형태로 전환한다. 프로젝트는 2024년 3월에 시작돼 현재 TRL 6(시스템/서브시스템 검증) 단계에 있다. 실험실 테스트를 마친 뒤 2025년 말까지 시제품을 선보일 계획이다.

협력 내용과 기술 구성

협력은 크게 세 부분으로 나뉜다. 첫째, 레드 캣 블루 옵스가 제공하는 고정밀 레이더·LiDAR 센서와 하복이 보유한 AI 기반 경로 계획 엔진을 통합한다. 둘째, 양사는 전력 효율을 높이기 위해 48 V DC 전원 시스템을 설계하고, 전력 변환 효율을 95 % 이상으로 목표한다. 셋째, 데이터 통신은 IEC 61850 기반의 해양 전용 네트워크를 채택해, 실시간 상태 모니터링과 원격 제어를 지원한다.

기술 성숙도(TRL)와 검증 일정

현재 프로젝트는 TRL 6 단계이며, 2024년 4분기부터 선박 실증 시험을 진행한다. 시험 구간은 해양 시험장(수심 50 m, 파고 2 m)에서 200 시간 운항 데이터를 수집한다. 2025년 1분기에는 데이터 기반 모델 검증을 완료하고, TRL 7(시스템 시연) 단계로 진입한다. 이후 2025년 3분기에는 선박 전체 시스템을 통합해 해상 시연을 실시한다.

선급 승인 절차와 요구사항

주요 선급기관인 DNV, LR, KR은 자율운항 시스템에 대해 소프트웨어 안전성, 사이버 보안, 전자파 적합성(EMC) 등을 검증한다. 각 기관은 ISO/IEC 27001 기반 보안 관리 체계를 요구하며, 전자파 테스트는 IEC 61000-4-3 표준을 따른다. 인증 절차는 1단계(설계 검토)→2단계(모델 시험)→3단계(현장 시험) 순으로 진행되며, 전체 기간은 약 12개월이다.

전력계통 영향 분석

자율운항 시스템은 평균 150 kW, 피크 시 250 kW까지 전력을 요구한다. 기존 선박 전력계통은 보통 1 MW 수준이지만, 여유 용량이 10 % 미만인 경우가 많다. 따라서 추가 전력 공급을 위해 20 % 이상의 용량 여유를 확보해야 한다. 이를 위해 전력분배망에 48 V DC 버스와 고효율 인버터를 추가 설치한다. 전력 손실을 최소화하기 위해 케이블은 IEC 60228 규격의 저저항 구리를 사용한다.

디지털 트윈 및 설계 변화

프로젝트는 디지털 트윈 플랫폼을 활용해 설계 단계부터 시스템 통합을 검증한다. 디지털 트윈은 센서 데이터와 시뮬레이션 결과를 실시간으로 연동해, 전력 부하, 열 관리, 진동 분석을 수행한다. 이를 통해 설계 변경이 필요할 경우 즉시 모델링하고, 물리적 시제품 제작 비용을 30 % 절감한다.

실무 관점에서의 시사점

국내 조선·전장 실무자는 기존 기계 중심 설계 프로세스에 전자·소프트웨어 아키텍처를 조기에 반영해야 한다. 프로젝트 초기 단계에서 시스템 인터페이스 정의와 사이버 보안 요구사항을 명확히 하면, 후속 선급 인증과 현장 통합 시 발생할 수 있는 비용 초과를 방지한다. 또한 전력계통 설계 시 48 V DC 버스와 고효율 인버터를 기본 옵션으로 채택하면, 자율운항 시스템 도입 시 전력 여유 문제를 최소화할 수 있다. 마지막으로 디지털 트윈을 활용한 가상 검증은 설계 변경 주기를 단축하고, 품질 관리 효율을 높이는 핵심 도구가 될 것이다.

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