4.2 항해장비 및 업무 분석
4.2.1 주요 항해장비
Name of Equipment
Performance Standards Related IEC/ISO Standards
Intial Latest Adopted
date(Initial)
Magnetic Compass A.382(10) - 14/11/1977 IEC 60945
Gyro Compass A.424(11) - 15/11/1979
ISO 8728 IEC 60945 IEC 61162 Transmitting Heading
Device(THD) MSC.116(73) - 01/12/2000
ISO 22090 Series IEC 60945
Transmitting Magnetic Heading
Device(TMHD) MSC.86(70) - 08/12/1998
ISO 22090 Series ISO 11606 IEC 60945 Rate of Turn Indicator A.526(13) - 17/11/1973 IEC 60945
IEC 61162
Automatic Pilots A.342(9) - 12/11/1975 IEC 62065
ISO 11674 Heading Control Systems MSC.64(67) - 04/12/1996 IEC 62065 ISO 11674
Track Control Systems MSC.74(69) - 12/05/1998 IEC 62065
ISO 11674
Speed and Distance Measuring Equipment(SDME)
A.478(12) A.824(19)
MSC.96(72)
MSC.334(90) 19/11/1981
IEC 61023 IEC 60945 IEC 61162 IEC 61023
Echo Sounder A.224(7) MSC.74(69) 12/10/1971
ISO 9875 IEC 60945 IEC 61162 ECDIS Standard A.817(19) A.232(82) 23/11/1995 IEC 61174
IEC 60945 Global Navigation Satellite
System Receiver(GNSS, GPS) A.819(19) MSC.112(73) 23/11/1995
IEC 61108-1 IEC 61162 IEC 60945
RADAR A.222(7)
A.477(12) MSC.192(79) 12/10/1971 IEC 60936 IEC 60945 Table 11 IMO Performance Standards & IEC/ISO Standards
Automatic Radar Plotting
Aid(ARPA) A.422(11) A.823(19) 15/11/1979
IEC 60872-1 IEC 61162 IEC 60945
Electronic Plotting Aid(EPA) MSC.64(67) - 04/12/1996
IEC 60872-3 IEC 61162 IEC 60945 Automatic Tracking Aid(ATA) MSC.64(67) - 04/12/1996 IEC 60872-2
IEC 60945 RADAR Reflector A.384(10) MSC.164(78) 14/11/1977 ISO 8729
IEC 60945 Automatic Identification
System(AIS) MSC.74(69) A.956(23)
A.1106(29) 12/05/1998 IEC 61993-2 IEC 60945
Sound Reception System MSC.86(70) - 08/12/1998
-Daylight Signalling Lamps MSC.95(72) - 22/05/2000
Voyage Data Recorder(VDR) A.861(20) MSC.214(81) 27/11/1997 IEC 61996 Simplified Voyage Data
Recorder(S-VDR) MSC.163(78) MSC.214(81) 17/05/2004
Integrated Bridge Systems(IBS) MSC.64(67) - 04/12/1996
-Integrated Navigation
Systems(INS) MSC.86(70) MSC.252(83) 08/12/1998
IEC 61209 IEC 60945 IEC 61162 Bridge Navigational Watch
Alarm System(BNWAS) MSC.128(75) - 20/05/2002 IEC 62616
Narrow Band Direct Printing
Telegraphy(NBDP) A.525(13) MSC.148(77) 17/11/1983 IEC 61097 VHF radio telephone A.609(15) MSC.68(68) 19/11/1987 IEC 62106 IEC 61097 MF/HF radio installation A.613(15) A.806(19)
MSC.68(68) 19/11/1987 IEC 61097
Two-way VHF MSC.80(70) - 08/12/1998 IEC 61097
Emergency position indicating
radio beacons(EPIRBs) A.611(15)
A.810(19) MSC.120(74)
MSC.56(66)
19/11/1987 IEC 61097
Search and rescue RADAR
transponder(SART) A.604(15) A.802(19) 19/11/1987 IEC 61097 INM-C Ship Earth Stations A.663(16) A.807(19)
MSC.68(68) 19/10/1989 IEC 61097
(2) 주요 항해장비 정의
성능기준과 SOLAS협약 항해장비 중, 항해시스템플랫폼에 관련되는 항해장비 들을 분류하여 주요 항해장비로 정의하고 세부적인 특성과 관련된 업무들을 분 석하였다. 항해장비의 분류는 인터페이스 향상방법 중 그룹화 하거나, 항해장비 들의 연결 관계 정의를 위해 필요하다. 현재 항해장비들에 대한 명확한 범주의 정의가 없으므로 다양한 기준으로 분류하여 코드화된 정보를 제시하기 위한 목 적으로 분석하였다. 전체 장비 중 다음의 장비들을 제외하여, 분석대상 주요 항 해장비들을 정의하였다.
첫째, 수동으로 사용되는 항해장비들을 제외하였다. 정확하게는 전력공급이 요구되지 않고, 항해사의 조작에 의해 정보를 확인하는 장비들로 방위환, 종이 해도 등이 제외되었다.
둘째, 백업 시스템으로서 요구되는 장비들을 제외하였다. 마그네틱 컴퍼스, 방위환, 전자해도 등은 백업 시스템이나 장비를 통해 이중화를 요구하고 있으 며, 성능 및 기능상의 차이를 요구하는 것은 아니므로 제외하였다.
셋째, 보다 향상된 기능으로 작동하는 장비를 분석대상으로 하여, S-VDR (Simplified Voyage Data Recorder)과 같은 간소화 장비나 일부 기능만 동작하 는 하위 성능 장비들은 제외하였다.
넷째, MASS 자율도 2 이상은 원격운항 단계로 항해사의 당직유지가 요구되 지 않으므로, 당직 시 인적과실을 줄이기 위한 BNWAS(Bridge Navigational Watch Alarm System)와 같은 장비들을 제외하였다.
다섯째, 독립적인 콘솔이나 디스플레이 없이 타 장비의 추가 기능으로서 적 용되어 있는 시스템들을 제외하였다.
다음 Table 12는 위의 기준으로 주요 항해장비들의 도출한 목록으로, 총 15 개의 주요 항해장비를 식별하였고
∼로 코드화 하였다.i
Navigational equipment1
Standard magnetic compass2
Gyro compass3
Electronic chart display and information system(ECDIS) 4
Global navigation satellite system(GNSS) receiver5
Sound reception system6
Echo sounder7
3GHz / 9GHz RADAR(included ARPA)8
Speed and distance measuring equipment(SDME) 9
Automatic identification system(AIS)10
Indicators for rudder angle 11
Indicators for rate of turn(RoT)12
Indicators for pitch and revolutions(RPM) 13
Indicators for thrust14
Voyage data recorder(VDR)15
Wind indicator(Anemometer)Table 12 List of Main Navigational Equipment(
)(3) 데이터 입력방식 분류
항해장비의 데이터 입력방식 분류는 정보를 생성 및 수신하는 과정에 있어 다음과 같이 4가지로 분류하였다. Fig. 26과 같이 장비의 센서를 이용해 필요한 정보를 계측 또는 측정하는 Measure, 외부에서 특정 주파수 및 형태를 가지고 정보를 수신하는 Reception, 물체를 인식하는 Detection, 정보들을 종합하거나 필요 시 계산을 통해 예측정보를 생성하는 Combination으로 구분하였다. 4개의 데이터 입력방식의 분류는
∼으로, Measure는
, Reception은
, Detection은
, Combination은
로 각각 코드화 하였다.Measure(
) Reception(
)Detection(
) Combination(
)Fig. 26 Classification According to Data Input Type(
)
은 센서를 통한 측정값을 데이터화하여 디스플레이 함으로서 항해사가 관 련된 정보를 획득하는 형태의 장비들이다. 현재 많은 항해장비가 이러한 유형 이며, 이 정보는 선박에서만 측정이 가능해 원격운항과 자율운항 단계에서 선 박으로부터 반드시 수신해야 하는 정보에 해당된다. 관련 장비들은 Stand alone 유형의 독립적인 구성이 많으며, 정보의 보안 측면에서는 쉽게 변조되기 어려 운 특징이 있다.
는 센서가 아닌 안테나를 통해 정보를 외부로부터 수신하는 구조의 장비들 이다. 예를 들면 Automatic identification system과 같이 외부 데이터를 수신하 고 이 정보를 개별 디스플레이에 나타내거나 다른 장비로 전달해 이용할 수 있 다. 다만 외부의 의도적인 변조가 있을 수 있어 사이버 보안 측면에서는 취약 한 항해 장비들로 볼 수 있다.
는 본선 주변의 물체나 장애물을 인식하는 장비들로 구분된다. 단 물체를 인식하는 과정이 장비의 독립적인 센서나 측정 장치를 통해 이루어지는 경우로 분류하여
와는 차이가 있다. 물체를 인식하는 센서가 독립적이기 때문에
와 같이 의도적인 조작이나 변조는 어려우며,
과의 차이점은 환경이나 상태 를 측정하는 것이 아니라, 선박 주변의 개체나 장애물을 감지하는 부분에서 다 르다. 현재 장비들 중에는 RADAR와 Sound reception system이 이에 해당되지 만, 자율운항선박의 주요장비로 예상되는 Lidar나 IR camera, Night vision 등이 모두
에 해당되는 장비들이다.
정보들도 선박에서 측정하여 육상으로 반 드시 전송되어야 한다.
는 센서나 스캐너, 안테나는 없지만 여러 장비들의 정보를 이용하여 함께 디스플레이 하거나 높은 수준은 아니라도 정보들을 기반으로 새로운 융합정보 들을 제공할 수 있는 장비들의 분류이다. 여러 항해장비들의 정보를 융합, 처 리, 분석, 계산을 통해 종합적 정보제공의 기능을 가진다. 대표적으로 Electronic chart display and information system가 Combination 장비에 해당되 며, INS와 선교에서 Alarm을 관리하기 위해 선박에 적용될 것으로 예상되는 BAMS(Bridge Alarm Management Systems)도 향후 이 분류에 포함될 수 있다.각 데이터 입력방식(
)에 따라 주요 항해장비(
)는 다음과 같이 포함된다.
∈
(4-1)
∈
(4-2)
∈
(4-3)
∈
(4-4) 주요 항해장비들과 데이터 입력방식에 대한 분류는 집합적 연결에서 전사 (Surjection) 관계로 다음과 같이 정의할 수 있다.
∀ ∈
∃∈
(4-5)(4) 항해장비 기능 분류
항해장비가 제공하는 정보나 데이터들의 기능에 기준을 두고, Fig. 27과 같이 4가지로 분류하였다. 분류는 선박의 움직임에 영향을 주는 강한 바람과 기상변 화를 확인하기 위한 Weather surveillance, 선박상태를 인식하기 위한 목적의 Ship state, 수면 상 타 물체와의 충돌을 피하기 위한 정보수집 목적의 Collision avoidance, 수면 하부의 물체와 접촉이나 선박좌초를 피하기 위해 정보를 수집 하는 Ground avoidance로 분류하였다. 항해장비가 제공하는 정보나 데이터들의 기능 분류는
∼에 따라 Weather surveillance은
, Ship state는
, Collision avoidance는
, Ground avoidance은
로 각각 코드화 하였다.Fig. 27 Equipment Classification by Data Function(
) of Navigational Equipment
은 본선과 환경과의 관계이며, 수면 상부환경에 해당된다. 항공기와 달리 선박은 이동속도가 빠르지 않기 때문에 수면 상부에 새떼들과의 충돌이나 접촉 의 위험성은 고려될 필요가 없다. 향후 선속이 향상되더라도 항공기 수준의 빠른 이동은 어려울 것이며, 이 분류에 해당되는 장비는 본선에 미치는 외력, 특 히 수면 상부에 작용하는 바람에 대한 측정이 주요하다. 풍향과 풍속을 측정하 는 Wind indicator 또는 Anemometer는 SOLAS에 강제되어 있는 항해장비는 아 니지만 선박의 조종에 있어 중요정보를 제공한다.
항해장비들이 제공하는 정보 및 데이터들은 선박항해가 이루어지는 연속 적 과정에서 얻어지는 본선 중심의 상태정보들로 다른 물체나 환경과 관련되지 않는다. 타각(Rudder angle), 선속, 선수방향(Heading), 엔진회전수(RPM;Revolutions Per Minute) 등이다.
항해장비들은 관계 중심의 상태정보를 다룬다. 충돌이라는 것은 개별 개 체만으로 발생하지 않기 때문에 본선과 상대 물체와의 관계에서 형성되며, 그 물체의 위치는 수면 상에 있을 경우에 해당된다. Automatic identification system과 RADAR가 충돌회피를 위한 상대 물체와의 관계나 정보를 제공해주며, VHF와 Sound reception system은 선박 상호간의 충돌회피를 위한 통신과 음향 신호를 이용하기 위한 장비이다.
는 수면하부의 물체와 접촉을 피하기 위한 장비들의 분류로, 충돌회피를 위한 목적처럼 관계 중심적이지만 해저의 암초나 장애물들은 수면 상의 물체들 과 달리 독립된 개체로 구분하기 어렵다. 따라서 선박과 환경과의 관계 정보를 제공하는 항해장비들이 해당되며, GNSS에 대한 위치정보와 Echo sounder의 측 정 정보를 Electronic chart display and information system에 적용하면 현재 본 선이 수면하부 위험물체나 좌초에 있어 어떤 상황인지 인식할 수 있다.데이터 기능(