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[이슈분석 191호] 국내외 자율운항 선박 최근 동향과 시사점
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핵심R&D분야
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IITP
등록일
2021-06-08
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1. 바다 위의 테슬라, 자율운항선박이 온다


최근 유럽일본중국 등 조선해운 강국들이 자율운항선박 개발 경쟁에 나서


운전자 없이 스스로 주행하는 자율주행차처럼, 바다에서도 항해사와 조타수가 없어도 스스로 판단운항하는 자율운항선박이 머지않은 미래에 등장할 전망


20185월 국제해사기구(IMO)가 제 99차 해사안전위원회에서 자율운항선박(MASS) 운용 시 영향을 미칠 해사안전보안 관련 14개 국제 협약 제정 착수에 합의한 이후, 국제적으로 자율운항선박에 대한 관심과 투자가 크게 증가


최근 우리나라를 비롯해, 노르웨이핀란드미국일본중국싱가포르 등 조선해운 강국들을 중심으로 자율운항선박 기술 개발 및 시험 항해가 본격 추진


- 유럽은 일찍이 2012년부터 3년간 선박 자율운항을 위한 MUNIN 프로젝트를 통해 기술적, 제도적, 경제적 측면의 타당성을 연구하고 전략 방향을 제시


- 핀란드에서는 201812월 세계 첫 완전자율운항 여객선 팔코(Falco)’가 승객 80명을 태우고 핀란드 남부 발트해 연안에서 시험운항에 성공


- 일본에서는 201910월 일본 선사 NYK가 자동피항시스템 SSR이 적용된 2만톤급 자동차운반선 아이리스리더호의 시운전에 성공


- 중국에서는 201912월 중국 첫 무인 자율운항선박 근두운0(筋斗云0)’가 홍콩- 마카오 구간의 시험 항해에 성공





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자율운항선박의 개념


자율운항선박의 정의는 발표하는 기관마다 다양하나, 공통적으로 선박 스스로 주변 상황을 인지하고 제어하여 운항하는 기술이라는 개념을 포함


- 우리나라 해양수산부는 자율운항선박을 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 빅데이터, 센서 등을 융합하여 지능화자율화된 시스템을 통해 선원의 의사결정을 지원 및 대체할 수 있는 차세대 고부가가치 선박으로 정의


- 스마트 선박, 디지털 선박 등 다른 용어로 혼용되기도 하는데, 본 고에서는 자율운항선박으로 통칭


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국제해사기구는 레벨 1~4 단계로 자율운항 기술 수준을 정의하고 있으며, 레벨 1~3 단계는 부분자율운항선박 기술, 레벨 4 단계는 완전자율운항선박 기술로 정의


- 국제해사기구는 제100차 해사안전위원회에서 자율운항 기술 수준에 대한 프레임워크와 방법론에 대해 승인


- 레벨 1은 자동화된 프로세스 및 의사결정 지원 선박, 레벨 2는 선원이 탑승하고 원격제어가 가능한 선박, 레벨 3는 선원이 탑승하지 않고 원격제어가 가능한 선박, 레벨 4

 선박 스스로 의사결정하는 완전자율운항선박을 의미



배가 스스로 움직이게 되면 무엇이 달라질까?


(해양사고 방지) 해양사고의 약 75~96%는 인간의 실수로 인해 발생


- 중앙해양안전심판원에 따르면, 우리나라 해양사고 발생건수는 2001년 이후 지속적으로 증가해 2020년에는 3,156건으로 역대 최고치를 기록


- 이러한 해양사고의 대부분은 인적요인으로 발생되는데, 연안경비R&D센터 연구에 따르면, 해양사고 원인의 약 75~96%가 인간의 실수 때문에 야기되는 것으로 분석


- 우리나라 해양사고의 원인도 기계 결함이나 악천후 같은 요인보다는 사람의 실수로 인한 운항과실이 82%로 대다수를 차지


(해운인력 부족 해소) 경험 많은 고급 해기사 인력 부족 현상이 심화


- 전 세계적으로 해운인력의 수급 불균형이 심화되고 있는데, 부원(일반 선원) 대비 해기사(간부 선원) 부족이 보다 두드러질 것으로 전망


- 발틱국제해운거래소(BIMCO)/국제해운회의소(ICS)가 공동 조사/발표하는 해운인력 보고서에 따르면, 2015년 해기사 인력 부족률은 2.1%이며, 2025년에는 부족률이 18.3%로 치솟을 것이라고 전망


- 해양수산부의 최근 연구용역 보고서에 따르면, 우리나라의 경우 해기사뿐만 아니라 부원도 매우 부족한 것으로 나타나, 우리나라에서도 해운인력 부족과 외국인 의존도 심화가 해운 업계의 중요한 고민거리로 대두


(선박 운용비용 절감) 전통적 선박 대비 25% 이상의 운용비용 절감 효과 기대


- 해상물동량은 세계 경제 성장률, 유가, 환율 등과 밀접한 연관성을 보여, 해운 산업은 실적 변동성이 크게 나타나는 경기순환산업이며, 서비스 차별성이 낮아 경쟁이 치열하며 수익성은 그다지 높지 않은 편


- 일반적으로 상업 선박 운용비용 중 연료비와 인건비가 80% 이상으로 대부분을 차지하기 때문에, 자율운항선박으로 연료비와 인건비를 절감할 수 있다면 해운 업계의 수익성 개선에 크게 기여할 것으로 기대


- 앞으로 완전자율운항선박이 실현된다면, 선원 거주공간과 이동통로, 안전장비 등이 필요없기 때문에 선박을 공기 저항이 적은 형태로 설계해 연비를 더욱 높일 수 있으며, 사라지는 공간에 화물을 더 적재해 운항 효율성 향상도 기대


(온실가스 배출 저감) 해운 분야는 운송 분야 온실가스 배출량 중 13%를 차지


- 국제 무역량의 90% 이상이 국제해상운송에 의존하고 있으며, 전 세계 해운 활동을 통해 발생하는 온실가스 배출량은 운송 분야 온실가스 배출량 중 13%를 차지


- 국제해사기구가 해상 온실가스 배출 저감을 위해 환경규제기준을 강화한 IMO2020을 시행하여 최근 LNG추진선 도입이 늘어나고 있으며, 미래에는 수소암모니아 등 차세대 친환경 연료를 사용하는 선박으로 전환될 예정


- 그러나 국제해사기구의 환경규제를 맞추기 위해서는 온실가스 배출량이 적은 친환경 연료를 사용하는 것만으로는 부족하며, 최적의 경제운항을 통해 온실가스 배출량을 최소화할 수 있는 조선해운의 디지털화(자율운항선박, 스마트 항만) 도입이 필요


조선해운 업계는 2008년 대비 온실가스 배출량을 2030년까지 40%, 2050년까지 70% 감축해야 함


(조선해운 산업 리더십 선도) 조선해운은 우리나라의 핵심 산업


- 국토의 3면이 바다로 둘러싸여 있고 수출에 경제성장을 의존하는 우리나라에서 조선해운 산업이 차지하는 중요도와 상징성은 매우 크며, 조선 산업은 세계 1, 해운 산업은 세계 7위의 위상을 자랑


- 그러나 중국의 급성장으로 우리나라 조선해운 업계는 최근 큰 어려움을 겪었는데, 앞으로 우리나라 조선 업계가 글로벌 1위 경쟁력을 계속 유지하기 위해서는 자율운항선박 같은 차세대 기술혁신 경쟁에서도 앞서나가는 것이 중요




2. 자율운항선박 산업 동향



(시장 동향) 2030년 자율운항선박 시장 규모는 143억 달러에 달할 전망


시장조사기관 마켓스앤마켓스에 따르면, 세계 자율운항선박 시장 규모는 201971억 달러로 추산되며, 2030년에는 143억 달러로 2배 가량으로 성장할 전망


- 선박은 자동차와 달리 건조되는 데 오랜 시간이 소요되고 수명주기도 길기 때문에, 정부의 정책(자율운항시스템 의무장착/보급지원)이 동반되지 않는다면 자율운항선박 도입 확산에는 생각보다 많은 시간이 소요될 전망


- 또한 기술/시장 문제 이외에 규제, 법률, 보험 등 기술적 문제들이 해결되어야 하기 때문에, 자율운항선박 시장이 단기간 내에 급성장하기는 어려울 전망


- 그러나 자율운항선박이 주는 혜택이 비용을 초과하기 때문에, 기술 성숙도가 확보되고 관련 사회 인프라가 정비된다면 자율운항선박 도입은 급물살을 탈 전망


대부분 선박의 자율운항 수준은 2030년까지도 국제해사기구 기준 레벨 1(부분자)에 머무를 전망


- 기술 성숙도를 높이고 안전성을 검증하기까지 앞으로 많은 시간과 노력이 필요할 것이며, 적어도 2030년 전까지는 원격제어 또는 완전자율운항 단계가 확산되기는 어려울 전망




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자율운항선박 시장에서 선박제어시스템 시장이 가장 큰 비중을 차지


- 정보관리시스템, 평형수관리시스템, 추진제어시스템, 기관부관리시스템, 스러스제어시스템, 전력관리시스템 등 각종 선박제어시스템이 2030년에도 자율운항선박 전체 시장에서 81%로 대부분을 차지할 전망


- 한편, 자율운항선박 시장에서 인지시스템통신인공지능 등 이른바 D.N.A. 기술 요소의 비중은 상대적으로 적을 것으로 예상


여객선과 화물선이 전체 시장의 85%를 차지


- 화물선 화주들이 무인화에 따른 불안감을 떨쳐내기 쉽지 않을 것으로 업계는 예상하고 있으며, 따라서 자율운항선박은 화물선보다는 여객선에서 도입이 더 빠를 것으로 예상





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자율운항선박 시스템은 주로 신규 제조 선박에 채택


- ‘생산라인에서 장착되는 라인핏(Line Fit) 시장원래 없던 부품을 추가로 장착하는 레트로핏(Retrofit) 시장보다 압도적으로 클 것으로 예상


- 이는 기존 선박을 자율운항선박으로 개조업그레이드하는 것보다 신규 선박에 자율운항시스템을 탑재하는 것이 보다 비용효과적이기 때문


아시아와 유럽이 자율운항선박의 가장 큰 시장


- 세계 3대 조선 강국과 세계적인 해운 강국들이 몰려있는 아시아와 유럽이 자율운항선박 시장의 가장 큰 수요 지역이 될 것이며, 그 중에서도 우리나라중국일본이 세계 3

 자율운항선박 시장으로 성장할 전망



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(기술 동향) 유럽이 자율운항선박 기술 리더십 선점


2030년까지는 연안용 무인 원격제어 선박 개발에 초점


- 2015년 롤스로이스는 2035년까지의 자율운항선박 기술로드맵을 제시한 바 있는데, 2030년까지는 연안 원격제어 무인화에 기술 개발의 초점이 맞춰질 것으로 예상




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유럽 자율운항선박 솔루션 업체들이 글로벌 R&D 주도


- 자율운항선박 기술 개발은 글로벌 해운사가 위치한 유럽의 경우 전문 솔루션 기업 중심, 군용 자율운항선박 수요가 강한 미국의 경우 스타트업 중심, 조선 3대 강국이 있는 동

아시아의 경우 조선 업체 중심으로 자율운항선박 개발이 추진


- 그 중에서도 자율운항선박 기술 개발 주도권은 노르웨이 콩스버그(Kongsberg Gruppen SA), 영국 롤스로이스 마린(Rolls-Royce Marine), 핀란드 바르질라(Wärtsilä), 스위스

 ABB 등 일찍이 기술 개발에 나섰던 유럽 업체들이 선점


20187월 콩스버그는 롤스로이스 마린을 인수


- 현재 기술 선도 기업들은 연안에서 원격제어가 가능한 수준으로 기술을 개발해 시험 운항을 추진하고 있는 상황이며, 단기적으로 원격제어 가능 무인 선박의 상업적 판매 가

능 수준까지 기술을 고도화안정화하는 것이 목표




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특허 관점에서 앞으로 중국이 우리나라를 넘어설 우려가 제기


- 특허청은 조선분야 기술특허트렌드 보고서를 통해, ‘조선 산업의 스마트화와 관련하여 우리나라 조선 3사의 특허 출원/등록건수가 가장 많았으며, 특히 조선 3사 중 삼성중

공업이 관련 특허 출원/등록에 가장 적극적인 것으로 분석


- 하지만 조선 산업의 스마트화에는 선박 자동화 기술들이 대부분으로, 이 중에서 자율운항선박 관련 특허는 극히 소수에 불과


- 한편, 해양 분야 컨설팅 기업 테티우스는 전 세계적으로 등록된 자율운항선박 관련 특허는 거의 3,000건에 이르는데, 이 중에서 96%가 중국에 등록되어 있다고 밝히며, 중국

이 앞으로 자율운항선박 기술에서 선두권으로 올라설 가능성이 높다고 분석



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우리나라 자율운항선박 개발은 대형 조선 3사가 주도


- 산학연관이 함께 공동 연구를 추진하는 유럽일본과 달리, 우리나라는 대형 조선 3사가 개별적으로 국내외 기관들과 협력해 독자 플랫폼솔루션 연구 개발을 추진


- 2017년 통합스마트십솔루션(ISS)을 출시한 현대중공업그룹은 이후 항해지원스템(HiNAS), 이접안지원시스템(HiBAS), 선박운전최적화시스템 등을 잇달아 개발 완료


- 원격 유지보수 지원, 최적 경제운항 지원 등이 가능한 스마트십 솔루션 DS4를 개발한 대우조선해양은 국적 선사 HMM에 인도한 컨테이너선에 탑재


- 2016년부터 자율운항선박 기술 개발에 착수한 삼성중공업은 2022년 자사 원격자율운항시스템(SAS)의 상용화를 목표로 하고 있으며, 다양한 크기 선박의 실증을 추진 중



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(투자 동향) 정부대기업이 초기 자율운항선박 투자를 주도


자율운항선박 생태계의 무게 중심은 전통적 해양 분야 대기업


- 해양 분야 컨설팅 기업 테티우스는 글로벌 자율운항선박 생태계에 약 50개 기업이 있는 것으로 추산하고 있는데, 이 중에 21%는 대기업, 37%는 중소기업, 42%는 스타트업으

로 분류


- 일반적으로 하이테크 업종에서는 대기업보다 중소벤처기업의 수가 훨씬 많고 기술혁신도 스타트업이 중심이 되는 경우가 일반적이나, 자율운항선박 업계에서 기술 개발 주도

권이 기존 전문 솔루션 업체나 조선 업체에 있다는 점이 특징


자율운항선박 초기 R&D 투자는 각국 정부와 대기업이 주도


- 자율운항선박 투자의 펀딩 주체는 정부 기업 벤처캐피탈 등 3가지 유형으로 구분할 수 있는데, 자율운항선박 초기 R&D 투자의 상당수를 각국 정부와 관련 기업/기관

에서 담당하여, 타 산업과 비교해 상대적으로 벤처캐피탈의 중요도는 낮은 편


- 해양 분야 컨설팅 기업 테티우스에 따르면, 2010년 이후 자율운항선박 스타트업에 1.1억 달러의 벤처캐피탈 자금이 투자되었다고 보고


- 2019년까지 글로벌 자율주행차 기술 개발에 최소 160억 달러가 투자된 것과 비교한다면, 자율운항선박 벤처캐피탈 투자금 1.1억 달러는 상대적으로 매우 적은 편


- 앞으로도 수년 간 이러한 추세에는 큰 변화가 없을 것으로 예상되며, 자율운항선박 산업에서는 다소 보수적인 투자가 예상



(정책 동향) 각국 정부에서 초기 R&D 프로젝트를 지원


유럽에서는 자율운항선박 관련 기업과 연구기관들이 공동으로 연구 성과를 달성할 수 있도록 각국 정부정부기관이 다양한 기술개발 프로젝트 지원


일본에서는 조선 업체와 해운 선사, 선급, 기자재 업체, 연구기관 등 관련 기관이 총체적으로 참여하는 공동 프로젝트를 정부가 중심이 되어 추진


- 일본은 자율운항선박이 자국의 조선해운 산업을 다시 부흥시킬 기회라고 인식하고 2012년부터 범국가적 프로젝트로 추진


이에 반해, 우리나라에서는 정부 주도의 기술 개발 프로젝트가 2020년부터 시작되어 경쟁국 대비 다소 늦은 감이 있으며, 3대 대형 조선사별로 개별적으로 연구 개발이 진행되고 있어 국가적 통합 솔루션/표준 개발에 어려움





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3. 결론 및 시사점


자율운항선박은 우리나라 조선 산업에 기회이자 위기인 양날의 검


우리나라는 세계 1위의 조선 산업 경쟁력을 보유


- 우리나라 조선 산업은 경쟁국 중국일본과 비교해 상대적으로 기술생산력이 뛰어나고 부가가치가 높은 선박을 건조하여 독보적인 경쟁우위를 확보


- 그러나 가격경쟁력을 기반으로 한 중국 조선 업체들의 저가수주 공세에 국내 조선 업계는 최근 몇 년간 선박 수주 경쟁에서 어려움을 경험


전통적 노동집약적 산업인 조선 산업의 경쟁 패러다임이 친환경자율운항으로 전환되면서, 경쟁의 판도도 가격 경쟁에서 기술 경쟁으로 전환될 전망

 

- 4차 산업혁명과 디지털 전환이라는 변화의 물결은 조선 산업에도 예외없이 몰려오고 있으며, ICT와 조선의 융합인 자율운항선박은 조선해운항만물류기자재 산업을 송두리째 변화시킬 수 있는 게임 체인저가 될 것으로 예상


- 자율운항선박으로 조선 산업 경쟁 판도가 가격 경쟁에서 기술 경쟁으로 전환된다는 점은, 한때 가격경쟁력에 밀려 중국 업체들로부터 어려움을 겪었던 국내 조선 업계에는 나쁘지 않은 소식


- 그러나 현재 자율운항선박 원천 기술이 부족한 우리나라 조선 업계가 앞으로 기술 개발에서 경쟁국 대비 뒤처질 경우, 핵심 기술은 외산에 의존하고 선박 껍데기만 제조하게 되는 최악의 시나리오도 상정될 수 있다는 점에서, 자율운항선박은 기회이자 위기



자율운항선박 선진국이 되려면 한국판 콩스버그육성해야


우리나라 조선 산업에서 국산 소재부품장비의 자급률은 높지 않은 편


- 범용 선박의 경우 소재부품장비 자급도 수준이 80~90%에 육박하지만, LNG 운반선과 같은 고부가가치 선박으로 옮겨가면 50~60% 정도로 자급률이 감소


- 예를 들어, 우리나라 조선 업체가 건조하는 가장 고부가가치 선박인 해양플랜트의 위치제어시스템과 같은 핵심 기자재 중 상당수가 노르웨이등 외산(外産)인 상황


- 자율운항선박의 경우 아직 실선이 건조되지 않아 자급률을 정확하게 예상하기는 어렵지만 LNG 운반선보다 더 낮은 수준에 머무를 가능성이 높은 편


보다 경제적이고 안전한 미래 항해는 결국 핵심 장비SW경쟁력이 관건


- 우리나라 자율운항선박 기술 개발은 유럽일본보다 5년 정도 뒤늦게 시작했기 때문에, 당분간 핵심 기자재와 기술을 수입에 의존할 수밖에 없는 상황


- 우리나라에는 글로벌 시장에서 신뢰할 수 있는 수준의 해양 기자재 업체가 턱없이 부족하고 자율운항선박용 센서통신데이터분석제어 기능을 담당하는 소프트웨어의 신뢰도도 미흡


- 장기적으로 노르웨이의 콩스버그 같은 글로벌 경쟁력이 있는 자율운항선박 전문 솔루션 강소 업체가 국내에서도 육성될 수 있는 저변을 마련해 나가는 것이 필요



국제표준화 주도 및 공공 빅데이터 제공도 정부가 나서서 해야 할 일


자율운항선박에서 정부가 1차적으로 지원할 수 있는 것은 핵심 기술 개발 자금 지원이지만, 이렇게 개발된 우리 기술을 국제표준으로 적극 제안하는 것도 필요


- 일본 정부는 SSAP 프로젝트를 통해 개발된 기술 성과를 국제표준으로 제안하여 자국의 기술이 세계 표준이 되게 하겠다는 의지를 적극적으로 표명


또한, 개발된 기술을 실제로 테스트해 볼 수 있는 자율운항선박 테스트베드 해역을 조성한다던가, 디지털트윈 기술을 활용해 디지털 환경에서 미리 시뮬레이션해 볼 수 있도록 하는 테스트 환경을 기업들에게 제공하는 것도 필요


뿐만 아니라, 스타트업들이 해양선박 빅데이터에 쉽게 접근하기 어렵기 때문에, 자율운항 솔루션이 학습할 수 있는 양질의 해양선박 공공 빅데이터를 가공해 무료로 제공하는 방안도 적극 고려해 볼 필요가 있음

 


※ 작성자: 정보통신기획평가원 김용균 수석(valuation@iitp.kr)