Hot Tech - 침몰선박 표시 자동이탈식 위험표지 부표 기술 개발
Hot Tech는 기술을 선도하는 혁신기업으로부터 듣는 최신 기술동향입니다.
▲ 김민철 연구소장/공학박사
(주)아이플러스원
기술개발 배경
최근 바다에서 발생한 ‘엑슨 발데즈호’, ‘허베이 스피리트호’와 같은 대형 유조선의 침몰로 인한 유류 노출사고로 자연환경이 심각하게 파괴되며, 해양 환경 보전에 대한 필요성이 제기되었다.
또한, ‘천안함’, ‘세월호’, ‘스텔라데이지호’와 같은 군함, 여객선, 대형 컨테이너선 등의 침몰사고를 보며 해양 사고에 대한 신속한 대응이 요구됐었다.
국제적인 관심과 더불어 지속적인 해양 안전 관련 기술개발이 필요한 시점이다.
선박의 해양 사고에 대응하는 현재의 기술은 승선된 인명의 구조에 주안점을 두고 개발되었다.
국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)에서 일정 규모 이상의 선박에는 조난신호발신기(EPIRB, Emergency Position Indicating Radio Beacon)를 의무적으로 장착하도록 강제하고 있어, 선박의 침몰 등 해양 사고 발생 시 구명정에 EPIRB를 실어 발신된 위치좌표를 이용하여 생존 인원의 구조에 큰 도움을 받고 있다.
2010년 ‘천안함’ 침몰사고와 같이 군함이 침몰되면서 선수와 선미 부분이 절단되어 깊은 수중에 침몰한 경우에는 EPIRB가 침몰된 선체를 찾는 데 도움을 줄 수 없어, 선체를 찾기까지 많은 시간과 노력이 소요된 것을 볼 수 있었다.
훈련 중인 한국과 미국의 함정들이 총출동하여 수색했지만, 사고 발생 후 사흘이나 지나서 사고 해역 부근에서 조업 중인 어선에 의해 발견되었다.
2017년 남대서양에서 침몰한 ‘스텔라데이지호’는 아직까지 선체를 발견하지 못하여 우리 모두의 마음을 울리는 안타까운 일로서 남아 있는 실정이다.
이러한 해양 사고를 보면서 선박이 침몰하는 경우 선체를 찾을 수 있는 방법이 있는지를 연구하던 중 선박의 선수와 선미에 부표를 설치하면 선박이 침몰했을 때 부표가 떠오르면서 선체의 위치를 알려줄 수 있겠다는 생각을 하게 되었다.
그래서 부표에 설치된 등명기를 이용해 빛과 전파를 통하여 침몰 위치를 해양사고 구조기관이나 인근 운항 중인 선박에 능동적으로 알려줄 수 있는 기술을 연구개발하게 되었다.
개발 기술의 개요
선박의 침몰 위치를 알려주는 등부표는 크게 4가지로 나누어 개발을 하게 되었다.
첫 번째로, 부표의 몸체(Buoy Body)는 선박의 크기에 따른 적절한 크기를 가지면서도 가벼운 재질을 사용하여야 한다.
따라서 강한 플라스틱 재질의 부표를 만들고, 특히 선박의 침몰 시 자동으로 부양되는 기능(Auto Buoyance)과 수심에 따른 적정 로프의 길이를 제공하는 자동 로프 길이 제어장치(Auto release unit)를 갖추도록 하였다.
표체의 색상은 국제항로표지협회(IALA, International Association of Lighthouse Authorities)에서 규정한 대로 황색과 청색을 수직선(종선)으로 최소 4줄 이상, 최대 8줄 이하로 도색을 하였다.
다음으로, 침몰선박의 위치를 알려주기 위한 광학적인 방법으로는 빛으로 침몰 선박의 위치를 알려주는 방법이 있다.
기존의 등대 등 항로표지에 사용되는 광원에서 수평으로 빛을 방사하는 방법 이외에 수직으로, 즉, 하늘로 빛을 방사하는 시스템을 갖추어 수색구조 활동에 가장 먼저 출동하는 헬리콥터나 수색용 비행기에서 탐지 할 수 있도록 하였다.
불빛은 국제항로표지협회(IALA)에서 규정한 신위험물표지01에 사용되는 등색(황색과 청색을 교차 점등)과 등질(황색 1초 + 암간 0.5초 + 황색 1초 + 암간 0.5초(1주기 3초)을 사용하였다.
등명기의 전기적 구조를 보면, 태양전지와 축전지를 등명기 내에 같이 설치하고, LED광을 사용하여 독립전원으로 전력의 공급을 하며, 약 9㎞의 떨어진 거리에서도 등광을 식별할 수 있도록 하였다.
세 번째로, 선박의 침몰 사고가 발생하는 경우 에어포켓에 있는 생존자를 구출하고, 실종자를 최대한 방지하기 위해서 가장 빠른 시간에 침몰 선박의 위치를 찾을 수 있도록 침몰 선박의 위치를 적극적으로 알려 줄 수 있는 기능으로 전파를 이용하여 119 등 수색 구조 기관이나 선박 소유자 등에게는 휴대폰을 이용하여 사고 내용과 사고 위치 등을 문자로 알려주는 방법과, 선박에서 사용되는 자동 원격 인식 신호 송수신시스템인 AIS(Auto Identification System)를 이용한 수색 구조 통신 시스템을 등명기 내에 설치하여 AIS메시지로 선박의 사고발생 시간과 침몰 위치를 알려주도록 통신회로를 구축하였으며, 전자해도(ECDIS, Electronic Chart Display and Information System) 상에서도 침몰 선박의 위치가 점멸되도록 하여 항해자가 침몰선박의 발생을 즉시 알 수 있도록 하였다.
마지막으로, 선박이 침몰한 해저면의 선체와 부표를 연결하는 로프는 깊은 수심과 열악한 해상조건에도 충분히 견딜 수 있어야 한다.
그래서 파도의 움직임에 따라 유연하게 늘어나기도 하면서도 즉시 원 위치로 돌아올 수 있는 연신율을 가질 수 있도록 슈퍼섬유와 탄성고무를 결합한 탄성로프(Elastic Rope)를 개발하여 사용하였다.
수색 구조팀이 선박 인양 및 수색 구조를 위한 수중 다이버의 최초 가이드라인으로 이용할 수 있도록 로프를 개발하였다.
개발 기술의 성능 검증 및 지식재산권 확보
개발된 기술은 대양에서의 침몰선박의 인명과 선체를 찾는 데 사용된다.
극한 환경에서도 제 기능을 정확히 발휘해야 하므로, 무엇보다도 제품의 신뢰성의 보증이 필요하다.
이에 -20℃ ~ +70°c에서의 온도 시험과 광도시험, IP68의 방진 방수시험, 전기적 특성시험, 위치 정보의 발신에 관한 통신전달 시험 등에 관해 한국조선해양기자재연구원과 한국항로표지기술협회 등의 공인기관의 시험을 통해 성능을 확인한 바 있다.
2017년에는 한국산업기술진흥협회(KOITA)에서 본 연구개발품의 일부분인 「선박 위치의 통신 기반표시 등명 기술」을 대한민국 신기술(NET)로 인증했으며, 3개의 국내 특허 등록과 2개의 국제특허(PCT) 출원을 하는 등 지식재산권을 확보하였다.
향후 전망 및 기대 효과
우리나라의 조선 분야의 기술력은 세계적인 수준과 기술을 자랑하는 데 비해, 해양안전 장비 분야에선 현재까지도 개도국의 수준을 벗어나지 못하고 있는 실정이다.
본 개발품을 통해 우리나라의 해양안전 장비 분야도 선진 해양국의 수준에 근접하고 있음을 세계에 알림으로써, 향후 해양안전장비 분야에서 글로벌시장 확보에 큰 역할을 할 것으로 기대된다.
본 개발품에 대한 선박의 의무 장착 필요성이 인정되면 세계 각국의 선박 약 100,000척(60조 원 시장) 이상의 선박에 개발제품이 장착될 것이다.
또한, 향후에는 소형어선이나, 항공기 등에도 장착이 가능한 제품을 개발해 나갈 예정이다.
01 신위험물표지 : 수로도서지에 명시되지 않은 새로 발견된 위험 장애물로서 사주(모래톱), 암초 등 자연적 장애물 또는 침몰·좌초 선박과 같은 인위적 장애물에 사용되는 표지