세계 최고라 불리는 우리나라 조선 해양 산업에 최근 중국의 추격이 만만찮다. 조선은 노동·자본·기술 3가지 요소가 모두 밀집된 산업인데, 한국이나 일본 등 고수입국가가 노동력 확보에 어려움을 겪고 있는 반면, 노동자들의 임금이 한국보다 7~8배 정도 저렴한데다 노동 인력이 풍부한 중국이 우세한 위치를 차지하고 있기 때문이다. 이에 이경호 교수(인하대학교 지능형설계자동화 연구팀)가 획기적인 고기술을 앞세워 우리나라 조선 산업 위치를 확고히 하고자 연구에 몰두하고 있어 주목받고 있다.

조선·항해 기술의 발달로 선박이 대형화·고속화되면서 각종 해난 사고가 증가했다. 이는 인명 및 막대한 경제적 손실과 더불어 재앙에 가까운 환경오염까지 초래한다. 

항해사는 운항 시 주로 ECDIS장비를 통해 연안에 근접할 때나 해상에 장애물 등이 있을 경우, 항행 장비와 선교 밖의 상황을 비교·판단한다. 하지만 이 HDT(Head Down Time) 동안 선교 밖의 상황을 주시하지 못하는 상황이 발생해 아차사고의 발생 확률이 높아진다.

이 교수가 연구한 e-Navigation은 이러한 오류를 줄이기 위해 항해자에게 효과적으로 항행정보를 제공하고자 했다. 증강현실 기술을 바탕으로 항행 관련 정보를 선교의 창에 가시화함으로써 항행정보와 시계(視界) 정보를 동시에 확인할 수 있는 기술을 개발하고자 한다. 이 교수는 실시간으로 사용자의 움직임을 추적해 그에 맞는 항행정보를 가시화 한다는 목표다. “최종 시스템은 투명 디스플레이 장치를 통해 구현하는 것이며 현재는 CCTV기반으로 LCD모니터에 프로토타입을 제작 중에 있다”고 밝힌 이 교수는 이어 “이러한 기능은 선박의 항행뿐만 아니라 조선소 야드 내의 강재 인식 및 작업자 위치 인식 등의 연구로 확장 적용 할 수 있다”고 전했다.

통합형 증강현실(i-AR) 기술 연구

효과적인 제품 설계와 생산이 주된 관심사였던 제조 산업이 이제는 제품의 운용과 차별화된 서비스로 그 관심사가 확장되고 있다. 조선해양 및 플랜트 산업도 과거에 제한된 자원으로 효과적인 제품 생산에 관심을 가졌다면, 현재는 제품의 차별화된 콘텐츠와 신기술 및 운용과정 중에 발생 가능한 안전과 관련된 서비스 등에 초점이 맞춰지고 있다. 

이 교수는 설계 데이터를 기반으로 플랜트 솔루션과 통합된 형태의 운용 및 유지보수를 위한 증강현실 모델을 구축하고 있으며, 현재 미국 Intergraph사의 지원을 받은 조선해양 및 플랜트 전용 시스템을 기반으로 연구진행을 하고 있다. 이 교수는 i-AR 기술 개발을 통한 증강현실 기술을 효과적으로 산업에 적용하기 위해 엔지니어링 데이터를 기반으로 증강현실 모델을 구축하고 있으며, 이는 설계 정보의 일관성 및 정합성을 설계시스템과의 통합이라는 것으로 보장시킴으로써 신뢰도가 높고 산업 적용 가능한 지속가능형 기술이다. 이에 따라 설계 솔루션과 연동이 가능해지고 설계된 정보를 누락 없이 어플리케이션 단계로 제공이 가능해진다.

선박 및 해양플랜트 내 USN 기술 적용 연구

선박 및 해양플랜트에서 통합형 증강현실 시스템을 통해 엔지니어링 정보가 통합된 새로운 컨텐츠를 실시간으로 서비스 하기 위해서는 철구조물의 복잡한 선박 및 해양플랜트에서의 정보 획득 및 획득된 정보의 효과적인 통신이 필수적인 요소이다. 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)란 각종 지능형 센서에서 수집한 정보를 무선으로 수집할 수 있도록 구성한 네트워크 시스템을 의미한다. 

본 연구에서는 다양한 USN 통신방법 중 지그비(Zigbee)를 활용, 강재로 만들어진 선박 및 해양플랜트에서 Mesh networking을 통해 무선 통신의 제한을 극복하고, 센서노드의 전력 소모를 줄일 뿐만 아니라 유선센서네트워크를 구축할 때 소용되는 비용보다 저렴하게 센서네트워크를 구축해 실시간 모니터링을 가능하게 해준다. 이렇게 획득된 데이터는 데이터베이스에 기록돼 차후 부품 교체나 정비와 같은 작업을 실시하는데 활용 된다.

원격지에 있는 작업자는 자신이 가진 Smart Device로 업무에 관한 정보를 한눈에 살펴볼 수 있다. 또한 점검해야 할 대상의 정보를 요청하면 요청내역이 네트워크를 통해 서버로 전송된 후 확인과정을 거쳐 점검대상의 정확한 상태를 확인하고 이전과 비교가 가능하다. 그리고 Engineer 혹은 지식기반의 시스템에 의해 제안된 지시에 따라 다음 행동도 결정할 수 있을 것이다. 최근 들어서는 Energy Harvesting 개념을 도입해서 선박의 버려지는 에너지(진동, 열 등)를 활용해 센서노드의 전력원으로 활용한다. 이는 센서노드의 유지보수 비용을 획기적으로 줄일 뿐만 아니라 에너지의 재사용을 통한 친환경 기술 개발에도 박차를 가하고 있다.

이 교수가 우리나라 조선해양 IT융합기술의 선구자로서 끊임없는 연구를 통해 세계 해양 산업에 독보적인 기술력을 확보하길 기대해 본다.