자율운항선박

자율운항선박(MASS, Maritime Autonomous Surface Ship)은 인공지능·센서·통신 기술로 선원의 판단과 조작 일부 또는 전부를 대신해, 선원이 줄어든 상태나 없는 상태에서도 원격 제어 또는 스스로의 판단으로 운항할 수 있는 선박이다.

개요

조선 산업에 정보통신기술이 결합하면서 선박의 장비 상태·연료·항해 정보를 실시간으로 모으고 육상과 주고받는 스마트선박이 등장했다. 자율운항선박은 그 발전된 형태로, 해양 사고의 상당 부분을 차지하는 인적 과실을 줄이고, 최적 항로·속력으로 연료와 온실가스를 줄이며, 선원 부족과 인건비 문제에 대응하려는 목적을 가진다.

국제해사기구(IMO)는 자율운항선박을 기존 국제협약 안에서 다루기 위한 MASS 코드(자율운항선박 국제 규범)를 개발하고 있다. 유럽의 MUNIN·AAWA, 노르웨이의 야라 비르셸란(Yara Birkeland), 일본의 MEGURI2040 같은 사업이 진행됐고, 국내에서는 해양수산부·산업통상자원부가 2020년 자율운항선박 기술개발 통합사업단을 꾸렸으며, 「자율운항선박 개발 및 상용화 촉진에 관한 법률」이 2025년 시행되었다.

IMO 자율화 등급

IMO 는 자동화 수준과 선원 승선 여부에 따라 자율운항선박을 4단계로 나눈다. 한 번의 항해 안에서도 구간에 따라 등급이 달라질 수 있다.

등급	명칭	선원	내용
1단계	자동화된 공정과 의사결정 지원 선박	승선	일부 운항 공정이 자동화되어 있으나, 선원이 승선해 시스템을 운용·통제하고 최종 결정을 내린다
2단계	선원이 승선한 원격 제어 선박	승선	육상 등 다른 장소에서 원격으로 제어·운항하며, 선원은 승선해 비상시 직접 조작할 수 있다
3단계	선원이 승선하지 않은 원격 제어 선박	미승선	선원 없이 원격 운항센터에서 제어·운항한다
4단계	완전 자율운항 선박	미승선	선박의 운항 시스템이 스스로 상황을 판단하고 결정·조치한다

핵심 기술

상황 인지: 레이더·ARPA, 카메라(주간·적외선), 라이다, AIS(선박자동식별장치), GNSS 를 융합해 주변 선박·장애물을 인식한다
자율 항해·충돌 회피: 국제해상충돌예방규칙(COLREG)을 지키는 항로 계획과 충돌 회피 판단
기관 자동화·상태 기반 정비: 엔진·추진기 상태를 감시해 고장을 예측한다
원격 운항센터(ROC): 육상에서 여러 선박을 감시·제어한다
선박-육상 통신: 위성 통신(VSAT, LEO 위성)과 연안의 LTE-M 등
선내 통합 네트워크와 통합항해시스템: 아래 SAN·INS
사이버보안: 원격 제어와 상시 연결로 넓어진 공격 표면 방어

선박 통합 네트워크(SAN)

SAN(Ship Area Network)은 항해·통신·기관·화물·전력 장비가 제조사별로 서로 다른 직렬 인터페이스(NMEA 0183, NMEA 2000, CAN, Modbus 등)로 따로 연결되던 선내 네트워크를 이더넷·IP 기반 하나의 망으로 통합해 장비 데이터를 공유·감시하는 선박용 네트워크이다. 국내에서는 한국전자통신연구원(ETRI) 등이 개발해 국제 표준화를 추진했다. 저장장치용 네트워크인 SAN(Storage Area Network)과 이름만 같다.

모듈	역할
SAN 게이트웨이(장비 접속 노드)	기존 장비의 직렬 신호를 받아 IP 패킷으로 바꾸는 프로토콜 변환, 데이터 필터링
SAN 백본	선박 전체를 잇는 이더넷 기반 이중화 네트워크. 장애가 나도 통신이 끊기지 않게 한다
SAN 서버(통합 관리)	장비 데이터를 수집·저장하고 상태를 감시·진단하며, 장비를 원격 관리한다
통합 모니터링 단말	선교·기관실 등에서 통합 데이터를 표시
선박-육상 연계 모듈	위성 통신으로 육상 관제·관리센터와 데이터를 주고받는다
보안 모듈	망 구역 분리, 접근 통제, 장비 인증, 이상 트래픽 탐지

통합항해시스템(INS)

INS(Integrated Navigation System)는 여러 항해 센서와 항해 장비의 정보를 통합하고 서로 검증해, 항해사에게 하나의 화면과 경보 체계로 제공하는 시스템이다. IMO 성능기준(MSC.252(83))은 INS 를 항해 업무별 기능 모듈로 정의한다.

기능(태스크) 모듈	내용
항로 계획(Route Planning)	해도·기상·조석 정보를 바탕으로 항로를 세우고 위험 구역을 점검
항로 감시(Route Monitoring)	현재 위치를 계획 항로와 비교해 이탈·위험을 감시. 전자해도표시시스템(ECDIS)이 중심
충돌 회피(Collision Avoidance)	레이더·ARPA·AIS 표적을 추적해 최근접점(CPA·TCPA)을 계산하고 위험을 알림
항해 제어 데이터(Navigation Control Data)	자동조타장치·항로 제어 시스템에 침로·속력 등 제어 정보를 제공
상태 및 데이터 표시(Status and Data Display)	위치·침로·속력·수심 등 항해 데이터와 시스템 상태를 일관되게 표시
경보 관리(Alert Management)	여러 장비의 경보를 중앙에서 우선순위에 따라 통합 관리(선교 경보 관리, BAM)

이 모듈들은 GNSS(위치), 자이로컴퍼스(방위), 속력계(속력), 음향측심기(수심), 레이더, AIS, 풍향·풍속계 같은 센서 계층의 데이터를 받는다. INS 는 같은 정보를 여러 센서에서 받아 일관성·타당성을 검사하고 신뢰도가 낮은 데이터를 표시한다.

사이버보안

자율운항선박은 원격 제어·상시 연결 때문에 공격 표면이 넓다. GNSS·AIS 는 인증·암호화 없이 동작해 위치 스푸핑과 재밍에 약하고, ECDIS 해도 갱신이나 USB 로 악성코드가 들어올 수 있으며, 위성 통신 장비와 선내 제어시스템(추진·조타)도 공격 대상이다. 2017년 해운사 머스크는 랜섬웨어로 약 2주간 화물 처리가 마비됐다.

IMO: 해사 사이버 위험 관리 지침(MSC-FAL.1/Circ.3)은 NIST 사이버보안 프레임워크와 같이 식별 – 보호 – 탐지 – 대응 – 복구 5가지 기능을 제시하고, 2021년부터 선박 안전관리체제(ISM)에 사이버 위험을 반영하게 했다
IACS UR E26·E27: 국제선급협회의 통합 요구사항. E26 은 선박 전체의 사이버 복원력, E27 은 선내 시스템·장비의 보안 요구사항으로, 2024년 7월 이후 건조 계약 선박에 의무 적용된다
KISA 스마트선박 보안모델(2025): UR E26·E27 을 바탕으로 선박 생애주기 보안 요구사항, 자산 식별, 위협·위험 분석, 보호기술을 정리했다. 보호기술은 IT 계층(단말·네트워크·서버·응용·데이터)과 OT 계층(OT 네트워크, SCADA/HMI, PLC, 센서)에 다음 영역을 적용한다

보호기술 영역	내용
인증	정보자산에 접근하는 사용자·장비를 자산 중요도에 따라 차등 식별·인증(다중 인증 등)
접근권한 통제	허가받지 않은 사용자·장비의 네트워크·시스템·서비스 접근 제한, 망 구역 분리
암호화	중요 정보·인증 정보의 변조·삭제·오남용 방지, 선박-육상 통신 암호화
부인 방지	접근·처리 내역을 보존해 감사 추적과 모니터링 증적 확보
가용성·기타	필요할 때 시스템을 쓸 수 있도록 이중화·백업·복구, 악성코드 방지·패치
관리체계(CSMS)	보안 정책·절차를 세우고 위험 평가·교육·모니터링으로 사이버보안 관리체계를 유지

여기에 보안 감시·탐지(선내 침입 탐지와 육상 보안관제 연계)를 더해 운영 단계의 위협에 대응한다. 2025년 KISA 는 IMO 3단계(선원 미승선 원격 제어)를 기준으로 운항 시나리오별 위협 식별·위험 분석·대응 절차를 담은 자율운항 선박 보안 모델도 내놓았다.

보안 성숙도

보안 성숙도 모델은 선박·선사가 보안 역량을 어느 수준까지 갖췄는지 단계로 평가하고, 다음 단계로 가기 위한 과제를 정하는 틀이다. 일반적으로 보안 활동이 개인에 의존하는 초기 단계에서, 정책·절차가 문서화되어 반복되는 관리·정의 단계, 보안 지표로 측정·관리하는 정량 관리 단계, 위협 변화에 맞춰 지속적으로 개선하는 최적화 단계로 올라간다. 평가 영역은 위의 식별·보호·탐지·대응·복구 기능과 보호기술 영역을 쓰며, 자율화 등급이 높을수록(원격 제어·무인) 요구되는 성숙도도 높아진다.

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