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무선 IT 기술에 기반한 해양모니터링시스템의 개발

983690983699

[ 김성준 | 최은주 ]

ISBN 978-89-6211-061-6 98560

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무선 IT 기술에 기반한 해양모니터링시스템의 개발

Emerging Issue Report

제1장 개요

1 연구배경middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 62 기술적 측면middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 83 경제산업적 측면middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

참고문헌middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 45

제2장 국내외 동향

1 해외 해양모니터링시스템 기술 동향middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 112 국내 해양모니터링시스템 기술 동향middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 133 해양모니터링시스템 시장 동향middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 154 국내외 주요 사례middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 17

제3장 이슈제기 및 분석

1 해양모니터링시스템의 문제점middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 212 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 243 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 304 해양모니터링시스템의 기대효과middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 345 해양모니터링시스템의 활용방안middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36

제4장 발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 412 결론middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 43

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해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에

반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야

한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해서

다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의 질에 따

라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경요인들과의

관계성 분석이 필요하다

미국의 경우 최근 대서양 연안환경 모니터링의 선진화를 위하여 뉴저지주

Rutgers대학에서 NOAA(미국대기기상청) WHOI(우즈홀해양연구소)와 연계하여

LEO-15 및 원격 모니터링 선박을 이용하는 등 무인자동 해양환경 모니터링 시

스템을 운용하고 있으며 대서양 연안의 일차적인 해양환경 변화를 매우 효율적

으로 예측하고 후속적인 환경오염에 대처하고 있다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT와

환경요인 분석분야가 연계하여 장기적으로 연속적으로 관측하고 환경오염에 대

한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후 미래 기술발

전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송하는 하드웨어 소

프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중점연구개발은 센서융합시스

4

템 개발 정밀위치측정 기반의 환경요인 무인전송처리 모니터링 기술과 환경

DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예

측하고 있다

빠르게 발전하고 있는 디지털데이터 통신(RFID CDMA HSDPA 및 WCDMA

등)기반의 해양모니터링 시스템의 개발은 해양 및 항해안전 등에 필수적인

E-Navigation의 발전에도 큰 역할을 할 것으로 기대되고 있다

5

연구배경

기술적 측면

경제산업적 측면

제1장개요

6

바다는 전세계 물동량의 80가 이루어지고 있는 부분이며 수산 광물 및

에너지 자원이 풍부한 자원의 보고이기도 하다 전 세계적으로 해양개발을

국가의 최우선 개발과제 중의 하나로 인식하고 있으며 그에 대한 투자와

관심이 집중되고 있다

우리나라는 3면이 바다이고 갯벌 도서지역 및 풍부한 해양생태계를 보유하

고 있으며 해양산업 강국으로 자리할 수 있는 가능성과 원천 기술력을 가

지고 있다

21세기 해양산업의 비중은 점차 증가하고 있으며 우리나라는 다음과 같은

기본 목표를 가지고 다양한 추진전략을 수행하고 있다

∙ 생명력 넘치는 해양국토 창조

- 광역 해양관리 해양경제영역 확대 및 건강하고 풍요로운 바다 조성

∙ 지식 기반을 갖춘 해양산업 창출

- 해운 항만 수산 등 전통해양산업의 고부가 가치화 및 신산업 육성

∙ 지속가능한 해양자원 개발

- 어업자원관리체제 개편 및 해양광물 에너지 및 공간자원의 상용화

모든 분야의 해양개발을 추진해 나감에 있어 이를 뒷받침하는 과학기술의

연구개발은 필수적이다 환경파괴를 최소화하고 사업을 기획하는 단계에서

1 연구배경

개요

7

사전 개발에 따른 영향을 파악하고 사후에도 지속적으로 모니터링하여 경

제적이고 효율적이면서 환경 친화적인 해양개발 사업이 수행될 수 있도록

해야 한다

해양과학기술의 영역이 다른 기술의 응용적 성격이 강하지만 파도 조류

조석간만의 차 수압 및 염분 등 바다의 독특한 자연환경을 가지고 있기

때문에 해양의 특성을 고려한 독자적인 해양과학기술의 설계 개발 및 사

후관리가 중요하다

8

2 기술적 측면

전 세계적으로 해양과학기술의 핵심은 다양한 해양환경에서 나타나는 해양

환경변화를 어떻게 하면 최소의 경비와 노력 그리고 시간을 들여 광역적이

고 세밀한 시간간격으로 자료를 획득하고 이를 해양환경 변화 또는 오염대

책에 반영하는가에 대한 실질적인 연구개발에 집중되어 있다

해양환경 내에서 일어나고 있는 변화를 신속하게 파악하고 향후 어떤 변화

가 일어날 것인지를 정확하게 예측하기 위해서는 상시적 연속적으로 운영

되는 실시간 관측시스템을 구축하여 사용자에게 원하는 자료와 정보를 제

공해야 한다

이러한 시스템에는 모니터링 체계와 자료취득 관리 송수신 체계 그리고

자료의 분석 등 핵심적인 요소가 통합적으로 설계되어야 하며 모니터링과

모델링은 상호 밀접한 관계를 맺어 완전하게 통합된 시스템을 구축해야 한

다

완벽한 해양환경 무인 자동화 모니터링을 위해서는 위치정보 조위 파랑

염분 수온 수심(sonar) pH 용존산소 엽록소 혼탁도의 해양환경 측정

센서들과 풍향 풍속 대기온도 및 대기압등을 포함하는 해양대기환경 측정

센서들을 모두 단일 자료획득 제어시스템으로 통합하여 가장 다양하고 첨

단적인 자동 모니터링시스템으로 발전되어야 한다

이를 기반으로 우리나라 해양환경산업의 다양한 기반기술과 응용기술의 토

대를 구축하기 위하여 범용 해양환경 통합 자동 모니터링 제어 시스템의

개발 및 실용화는 중요하고 절실한 것으로 판단된다

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3 경제산업적 측면

해양환경의 보전 및 자원의 지속적 이용은 국가의 자산(Green GDP)을 증

대시키는 지표이므로 우리나라 연안의 풍부한 해양 생물자원을 이용하기

위한 해양환경생태 조사가 중요하다

해양생물다양성 자료를 확보하고 산업적 가치가 있는 새로운 유용생물을

발굴함으로써 해양생물 신소재 산업화에 기여할 수 있다

체계적인 DB구축을 통한 우리나라 연안의 해양환경 및 해양생태계자료의

관리는 해양연구분야에 재사용이 가능하게 되어 경제적 부가가치를 높일

수 있으며 해양 GIS 기술발전 및 활용분야의 확대는 효율적이고 체계적으

로 해양환경을 관리할 수 있게 하여 해양경제 및 해양산업적인 면에서도

유용할 것이다

유엔해양법협약의 발효에 따른 해양경계획정과 해양영토의 중요성 증대 등

으로 인하여 바다가 가지는 자원적 가치를 평가하고 평가결과를 체계적으

로 관리middot홍보하기 위한 종합적 대책 수립의 기초자료로 활용될 수 있다

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해외 해양모니터링시스템 기술 동향

국내 해양모니터링시스템 기술 동향

해양모니터링시스템 시장 동향

국내외 주요 사례

제2장국내외 동향

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rsquo90년대 이후 급격한 발전을 이룬 원격탐사기술 해양모델링기술 인터넷

기술을 통해 주요 해양환경요소의 시공간적 변화를 효과적으로 모니터링하

고 예보 정보를 수요자에게 제공함으로써 연안개발 자연재해 해양환경보

전 및 해양산업지원 등에 대한 근본적 자료를 마련하고 있다

환경변화의 판단 근거로는 모니터링 자료 모델링 기술 뿐 아니라 과학적

지식에 근거하는 다양한 인공지능 기법을 도입하고 있다

수질 모니터링시스템 종합적 원격탐사 첨단장비를 활용한 연속환경 모니

터링 고속 컴퓨터 및 저장 시설을 이용한 기존 자료의 처리 및 학습을 통

한 인공지능적 판단 시스템 구축 등 관련 분야별 현 기술 수준은 매우 우

수하다고 판단되며 최근에는 분야별 통합을 통한 종합적인 환경모니터링

기술을 본격적으로 연구하고 있다

환경관리목적을 위한 환경판단 시스템의 개발이 활발히 진행되어 오고 있

으나 해양 생태계 분야에 대한 판단시스템 개발 부분은 상대적으로 보편

화 되어 있지 않은 상태이고 적조나 어류자원 활용 등 특정한 목적별 개

발이 중심을 이루고 있다

선진국 특히 미국의 경우 실시간 해양모니터링시스템은 연안역을 비롯하여

국내외 동향

1 해외 해양모니터링시스템 기술 동향

12

외양역까지 활발하게 구축되어 전지구적 규모의 해양환경자료를 인공위성

무선통신 등의 형태로 실시간으로 확보하여 해양과학 및 군사적 목적으로

활용하고 있다 실시간으로 획득된 자료들은 대부분은 수치예측시스템(예측

모델링)을 통하여 진단 예측되어 사용자들에게 제공되는 체계를 구축하고

있다

13

2 국내 해양모니터링시스템 기술 동향

해양의 효율적인 개발과 이용을 위한 체계적인 해양모니터링시스템 구축에

대한 필요성이 대두됨에 따라 해양수산부에서는 해양모니터링시스템을 구

축하기 위해 실용적으로 현장에서 무인작동할 수 있고 실시간 및 준실시간

으로 관측할 수 있는 국가 해양관측망 기본계획(실시간 해양관측 계획)을

마련하고 있다(그림 1)

현재로서는 현재 국가해양관측망 구축계획에 따라 운영되는 부이는 다른

관측수단에 비해 숫자도 제한적이고 관측 항목도 주로 파랑 및 기상요소들

로 매우 제한적인 상황이며 그 활용방법 역시 해양관측기지 등표 연안잔

교 정기여객선 등 이용가능한 시설을 활용하여 해양관측을 부분적으로 실

시하고 있는 실정이다

단위 분야별 관측 수준이나 분석 방법은 부분적으로는 많은 발전을 이루었

다고 판단되나 대부분의 관측이 비실시간적으로 운영되며 해양모니터링 인

자별로 비동시적으로 이루어지기 때문에 상호간 관계를 파악하고 분야별

기술을 통합하여 종합적으로 생태계 변화를 판단하기에는 제한적이다

이러한 단점을 극복하는 방안으로 실시간 동시적으로 모니터링이 가능한

해양환경인자에 대한 자료를 기반으로 모델링 인공지능기법 등 가능한 기

술적 기법을 활용하여 종합적인 생태계 변화 판단기술의 개발이 시급하다

14

[그림 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획도 (해양수산부 2004)

15

3 해양모니터링시스템 시장 동향

세계적으로 운영되는 해양관측시스템 (Ocean Observation System OOS)

은 대부분 국가해양산업의 일부분으로 진행되고 있으며 관측목적 설치위치

및 방법 등에 따라 다양한 시장이 형성되어 있다

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서는 2006년부터 2010년까지

18~22억달러의 해양모니터링시스템 설치 및 운영 관련 예산이 책정되었

으며 관련 사업의 경제 사회 군사 및 과학적 측면으로의 파급효과가 매

우 방대하다

전세계적으로도 해양모니터링시스템의 시장은 고성장세에 있으며 특히 아

시아 시장에서는 아직 초기단계이기 때문에 해양모니터링시스템 구축의 필

요성 및 발전 가능성은 매우 높다(그림 2)

[그림 2] 2006~2011년 세계 해양모니터링시스템 시장 예측(Douglas-Westwood 2006)

16

북미와 유럽을 비롯한 해양선진국에서는 현재 부이 등 고정 플랫폼을 이용

한 해양모니터링시스템의 구축기술은 상당히 진행되어 왔으나 고효율저비

용 관리기술 높은 신뢰도의 데이터 처리 기술 및 예측판단기술에 대한 연

구가 진행 중이다

향후에는 사용자 요구에 직접적으로 적용할 수 있는 예측판단시스템 물리

적 관측에서 발달된 생화학적 관측센서 기술 무인원격이동체를 이용한 관

측시스템 및 고효율의 데이터 전송처리 기술이 차세대 해양모니터링시스

템의 주요 중점 항목이다(그림 3)

[그림 3] 해양산업기술의 발전 전략 (한국해양연구원 2006)

17

4 국내외 주요 사례

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서 대표적으로 미국의 NOAA에서

는 국가해양모니터링부이센터(NDBC National Data Bouy Center)를 운영

하면서 대서양 태평양 멕시코만과 5대호에서 Dial-A-Buoy 시스템을 통

하여 연안에서의 가상관측 자료를 제공하고 있다 이 Dial-A-Buoy는 65개

buoy와 54개 자동 연안 해양모니터링 네트워크(C-MAN Coastal-Marine

Automated Network)를 통해서 풍속과 풍향에 대한 자료를 전화로 받을

수 있는 시스템을 운용하고 있다

또한 미국 대서양해양대기연구소 (Atlantic Oceanographic and Meteorological

Laboratory)에서는 해양모니터링표류부이를 주기적으로 플로리다주 남부

해양에서 표류시켜 인공위성을 이용하여 실시간으로 연안해수의 흐름패턴

을 모니터링하고 있다

[그림 4] 대서양해양대기연구소에서 운영하고 있는 해양모니터링표류부이(AOML 2006)

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The Southeast Atlantic Coastal Ocean Observing System은 애틀란타

해안의 해양모니터링과 해양모델링 결과를 통합적으로 서비스하고 있으며

풍향 풍속 해수온도 해수면변동 등의 관측자료를 서비스하고 해양모델링

을 통해 현재 및 84시간 후까지의 해양예보를 서비스하고 있다

Physical Oceanographic Real Time System(PORTS)은 National Ocean

Service (NOS)에서 제공하는 해양물리 관측시스템으로 해양교역의 급속한

증가와 선박의 대형화 및 고속화에 따른 해양사고의 증대에 따라 이를 방

지하고자 개발된 시스템이다

일본은 그 지리적 특성으로 인하여 오랫동안 해양모니터링을 수행하여 왔으

며 다양한 모니터링 시스템을 구축하여 운영해오고 있으며 1970년부터 가

동되어 온 아이찌현의 자동수질 모니터링시스템은 연안해양수질관측소 3개

소를 포함하여 총 22개의 수질 연속모니터링 스테이션을 운영하고 있으며

수온 pH COD DO 염분 및 탁도 등 15종의 관측데이터를 제공하고 있다

유럽에서는 주로 항만의 안전한 통항지원을 위해 항만 주변에 여러 대의

기상관측센서 파고계 및 유향유속 측정센서를 설치하여 실시간 기상예보

조위관측 및 조석관측을 수행하고 있다

우리나라에서는 해양환경의 효율적 이용과 관리에 대한 중요성이 증대됨에

따라 해양수산부는 해양의 현황을 실시간 또는 준실시간으로 관측할 수 있

는 국가해양관측망 기본계획(해양수산부 2001)을 설립하였다

이에 따라 한국해양연구원 국립수산과학원 국립해양조사원 기상청 등을

중심으로 종합해양과학기지 등표해양관측소 조위관측소 부이 여객선 항

로 등을 활용한 실시간 관측을 수행하여 인터넷을 통해 자료를 공개하고

있다(표 1)

19

[표 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획 구성(해양수산부 2004)

분야(구분)이용

Platform위 치 실시간 관측요소

해양관측

기지

대형해양

관측탑

-이어도해양관측기지

-백령도해양관측기지

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 엽록소 파압 층별 수온 층별 유

속 등) 기타(구조물 경사 가속도 변형

률 등)

-서해종합해양기상관

측기지 (북격렬비도)

지상 풍향풍속 기온 습도 강수량 강

우감지 기압 일조 일사 강구에코 등

고층 기압 풍향 풍속 습도 온도

해양 파고 파향 파주기 수온 해류

연안관측탑

-광안대로해양관측탑

-가덕신항해양관측탑

-영일만해양관측탑

-새만금해양관측탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 염록소 층별 수온 층별 유속 등)

기타구조물 -울산가스생산탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 등)

해양(수온 염분 파고 주기 파향 해

수면 DO pH 탁도 엽록소 파압 등)

기타(구조물 경사 가속도 변형률 등)

등표

수중암초

등표

교본초 출운초

복사초 쌍정초

속초항 부근 암초

왕돌초 과부탄 반서

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 난

류측정 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 해수면 DO pH 탁도 엽록소 등)

노출암등표서수도가대암 등

10개소

온도계 (기온 해수면 수온) 풍향풍속

계 기압계 파고계 (파고 주기 파향)

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해양모니터링시스템의 문제점

무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

해양모니터링시스템의 기대효과

해양모니터링시스템의 활용방안

제3장이슈제기 및 분석

21

가 국내 해양모니터링시스템 산업의 문제점

해양모니터링시스템이 광범위하게 사용되지 못하고 있는 첫 번째 이유는

경제적인 문제점이다 현재까지 개발된 센서 및 자동측정시스템의 가격이

매우 비싸고 한 가지 항목을 측정하는데 최고 수천만원의 기기 구입비가

필요하고 그 외에도 기기 유지비용이 매우 높기 때문이다

일차적으로 우리나라에서 국산화되어 있는 해양모니터링센서의 기술과 상

용화 전력이 매우 미흡하다 대부분 북미 유럽 및 일본 등 선진국에서 개

발된 관측센서를 수입하여 사용하는 단계에 머물러 있다

관측센서 뿐만 아니라 센서의 측정데이터를 송신하고 제어하는 컨트롤러

역시 해외 센서개발사가 정한 특정 컨트롤러를 사용함으로서 사용자의 모

니터링 목적 및 관측환경에 적합한 모니터링시스템을 구축하는데 어려운

문제를 안고 있다

일반적인 대기 혹은 담수 환경을 관측하는 모니터링시스템과 달리 바다에

설치되는 해양모니터링시스템은 설치와 사후관리가 어렵다는 문제점을 가

지고 있다

이슈제기 및 분석

1 해양모니터링시스템의 문제점

22

해양에서는 장비의 부식이나 미생물 패류 등 부착생물의 영향으로 관측장

비가 정상적으로 가동하지 않거나 측정 감도가 떨어지는 경우가 흔히 발생

한다 부착생물의 문제는 현장측정에서 가장 심각한 문제로 해양생물의 부

착을 최소화하는 방법이 개발되고 있으나 근본적인 해결방안이 매우 미흡

한 실정이다

모든 자동측정시스템에서는 고급 관리 인력 좋은 품질의 재료 안정적이고

경제적인 장비들을 투입해야 높은 품질의 자료를 획득할 수 있다 1990년

대 이후 총체적 품질관리(Total Quality Management) 개념이 도입되면서

산업 전반에 걸쳐 고품질 고효율 저비용의 품질관리 체계가 갖추어 지고

있다

해양모니터링시스템의 설치 및 운영에 있어서도 철저한 품질관리체제와 고

급인력 양성 및 충분한 예산반영으로 고품질의 관측자료를 획득할 수 있어

야 하는데 현재 국내 경제적 사회적 여건상 설치 이후의 관리측면에서 미

흡한 부분이 있다

나 해결 방안

근시안적인 안목으로 단기수익에만 집중하는 해양산업기술 사업의 전개방

법과 전략을 바꾸어야 한다 기술력 확보를 위한 과감한 투자를 통해 원천

기술의 국산화와 관련 고급인력 양성에 집중해야 한다

독자적인 해양모니터링 센서 기술의 확보는 우리나라 실정에 적합한 모니

터링을 가능하게 할 뿐만 아니라 나아가서는 첨단 계측기술개발을 통한 국

내 과학기술 발전과 해양환경문제에 대한 국제적 입지를 확보한다는 측면

에서도 중요하게 부각되고 있다

해수관측센서를 외국에서 수입하여 활용하는 것은 기술적으로 어려움이 많

23

이 있지만 관측지역의 특성과 관측목적에 적합한 센서 컨트롤러의 개발은

필수적이다

우리나라의 통신환경에 적합한 통신모듈의 설계 관측목적과 운용의 편이성

을 고려한 통합 컨트롤러의 독자적인 기술개발과 원천기술의 확보가 중요

하다

3면이 바다인 우리나라는 서해 남해 및 동해가 각각 고유의 해양특성을 가

지고 있어 각각의 해양환경 특성에 적합하게끔 시스템을 구축해야 하며 해

양특성을 고려하여 효율적인 사후관리가 수행되어야 한다

이를 위하여 단순한 모니터링시스템의 확장만을 고려하지 않고 최소한의

비용으로 최대의 효과를 얻기 위한 철저한 사전해양조사와 기존자료의 검

증 및 DB 관리가 중요하다

선진국의 경우 자료 생산 비용의 30 이상을 품질관리에 투자하고 있으나

우리나라에서는 이에 크게 미치지 못하고 있다는 점을 고려할 때 모니터링

시스템 설치 이후의 사후관리 분야에도 많은 투자가 뒷받침되어야 한다

특히 해양에서의 자동관측센서에는 많은 해양생물이 부착되어 측정 감도를

감소시키기 때문에 국내 해양특성에 맞는 해결방안을 심도깊게 연구개발을

진행할 필요성이 매우 높다

국내에 해양모니터링 관련 업체는 많지만 실제로 제대로 된 기술력을 가지

고 있는 업체는 많지 않다 기술력이 확보된 업체들은 다양한 교육프로그램

의 개발을 통해 자사의 새로운 수익모델을 창출하고 보유한 기술력을 통해

전문가를 양성해야 한다

24

2 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

가 해양모니터링시스템 기술의 개요

해상 등부표 및 이동조사선박에 물리화학적 센서들을 단일 시스템으로 통

합하고 오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간

모니터링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수

있으며 이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한

연안역관리에 기본정보를 제공할 수 있다

해양모니터링시스템의 구성은 기본적으로 (1)해수질의 물리적 수괴특성과

기초적인 화학적 특성을 측정할 수 있는 해양물리 및 수질 다채널 센서 장

비와 (2) 해양에서의 정확한 시료측정위치 및 조위 파랑의 정보를 동시에

파악할 수 있는 위치정보 시스템 그리고 (3) 획득한 해양 환경자료와 해황

및 위치정보자료를 원격으로 무선 송수신하고 시스템을 제어할 수 있는 제

어시스템으로 나누어진다(그림 5)

[그림 5] 해양모니터링시스템의 기본 구성도

25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

39

해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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 PTB 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 SUO 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 SVE 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 ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents for quality printing on desktop printers and proofers Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 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2

무선 IT 기술에 기반한 해양모니터링시스템의 개발

Emerging Issue Report

제1장 개요

1 연구배경middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 62 기술적 측면middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 83 경제산업적 측면middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9

참고문헌middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 45

제2장 국내외 동향

1 해외 해양모니터링시스템 기술 동향middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 112 국내 해양모니터링시스템 기술 동향middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 133 해양모니터링시스템 시장 동향middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 154 국내외 주요 사례middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 17

제3장 이슈제기 및 분석

1 해양모니터링시스템의 문제점middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 212 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 243 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 304 해양모니터링시스템의 기대효과middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 345 해양모니터링시스템의 활용방안middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36

제4장 발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 412 결론middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 43

3

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에

반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야

한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해서

다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의 질에 따

라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경요인들과의

관계성 분석이 필요하다

미국의 경우 최근 대서양 연안환경 모니터링의 선진화를 위하여 뉴저지주

Rutgers대학에서 NOAA(미국대기기상청) WHOI(우즈홀해양연구소)와 연계하여

LEO-15 및 원격 모니터링 선박을 이용하는 등 무인자동 해양환경 모니터링 시

스템을 운용하고 있으며 대서양 연안의 일차적인 해양환경 변화를 매우 효율적

으로 예측하고 후속적인 환경오염에 대처하고 있다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT와

환경요인 분석분야가 연계하여 장기적으로 연속적으로 관측하고 환경오염에 대

한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후 미래 기술발

전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송하는 하드웨어 소

프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중점연구개발은 센서융합시스

4

템 개발 정밀위치측정 기반의 환경요인 무인전송처리 모니터링 기술과 환경

DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예

측하고 있다

빠르게 발전하고 있는 디지털데이터 통신(RFID CDMA HSDPA 및 WCDMA

등)기반의 해양모니터링 시스템의 개발은 해양 및 항해안전 등에 필수적인

E-Navigation의 발전에도 큰 역할을 할 것으로 기대되고 있다

5

연구배경

기술적 측면

경제산업적 측면

제1장개요

6

바다는 전세계 물동량의 80가 이루어지고 있는 부분이며 수산 광물 및

에너지 자원이 풍부한 자원의 보고이기도 하다 전 세계적으로 해양개발을

국가의 최우선 개발과제 중의 하나로 인식하고 있으며 그에 대한 투자와

관심이 집중되고 있다

우리나라는 3면이 바다이고 갯벌 도서지역 및 풍부한 해양생태계를 보유하

고 있으며 해양산업 강국으로 자리할 수 있는 가능성과 원천 기술력을 가

지고 있다

21세기 해양산업의 비중은 점차 증가하고 있으며 우리나라는 다음과 같은

기본 목표를 가지고 다양한 추진전략을 수행하고 있다

∙ 생명력 넘치는 해양국토 창조

- 광역 해양관리 해양경제영역 확대 및 건강하고 풍요로운 바다 조성

∙ 지식 기반을 갖춘 해양산업 창출

- 해운 항만 수산 등 전통해양산업의 고부가 가치화 및 신산업 육성

∙ 지속가능한 해양자원 개발

- 어업자원관리체제 개편 및 해양광물 에너지 및 공간자원의 상용화

모든 분야의 해양개발을 추진해 나감에 있어 이를 뒷받침하는 과학기술의

연구개발은 필수적이다 환경파괴를 최소화하고 사업을 기획하는 단계에서

1 연구배경

개요

7

사전 개발에 따른 영향을 파악하고 사후에도 지속적으로 모니터링하여 경

제적이고 효율적이면서 환경 친화적인 해양개발 사업이 수행될 수 있도록

해야 한다

해양과학기술의 영역이 다른 기술의 응용적 성격이 강하지만 파도 조류

조석간만의 차 수압 및 염분 등 바다의 독특한 자연환경을 가지고 있기

때문에 해양의 특성을 고려한 독자적인 해양과학기술의 설계 개발 및 사

후관리가 중요하다

8

2 기술적 측면

전 세계적으로 해양과학기술의 핵심은 다양한 해양환경에서 나타나는 해양

환경변화를 어떻게 하면 최소의 경비와 노력 그리고 시간을 들여 광역적이

고 세밀한 시간간격으로 자료를 획득하고 이를 해양환경 변화 또는 오염대

책에 반영하는가에 대한 실질적인 연구개발에 집중되어 있다

해양환경 내에서 일어나고 있는 변화를 신속하게 파악하고 향후 어떤 변화

가 일어날 것인지를 정확하게 예측하기 위해서는 상시적 연속적으로 운영

되는 실시간 관측시스템을 구축하여 사용자에게 원하는 자료와 정보를 제

공해야 한다

이러한 시스템에는 모니터링 체계와 자료취득 관리 송수신 체계 그리고

자료의 분석 등 핵심적인 요소가 통합적으로 설계되어야 하며 모니터링과

모델링은 상호 밀접한 관계를 맺어 완전하게 통합된 시스템을 구축해야 한

다

완벽한 해양환경 무인 자동화 모니터링을 위해서는 위치정보 조위 파랑

염분 수온 수심(sonar) pH 용존산소 엽록소 혼탁도의 해양환경 측정

센서들과 풍향 풍속 대기온도 및 대기압등을 포함하는 해양대기환경 측정

센서들을 모두 단일 자료획득 제어시스템으로 통합하여 가장 다양하고 첨

단적인 자동 모니터링시스템으로 발전되어야 한다

이를 기반으로 우리나라 해양환경산업의 다양한 기반기술과 응용기술의 토

대를 구축하기 위하여 범용 해양환경 통합 자동 모니터링 제어 시스템의

개발 및 실용화는 중요하고 절실한 것으로 판단된다

9

3 경제산업적 측면

해양환경의 보전 및 자원의 지속적 이용은 국가의 자산(Green GDP)을 증

대시키는 지표이므로 우리나라 연안의 풍부한 해양 생물자원을 이용하기

위한 해양환경생태 조사가 중요하다

해양생물다양성 자료를 확보하고 산업적 가치가 있는 새로운 유용생물을

발굴함으로써 해양생물 신소재 산업화에 기여할 수 있다

체계적인 DB구축을 통한 우리나라 연안의 해양환경 및 해양생태계자료의

관리는 해양연구분야에 재사용이 가능하게 되어 경제적 부가가치를 높일

수 있으며 해양 GIS 기술발전 및 활용분야의 확대는 효율적이고 체계적으

로 해양환경을 관리할 수 있게 하여 해양경제 및 해양산업적인 면에서도

유용할 것이다

유엔해양법협약의 발효에 따른 해양경계획정과 해양영토의 중요성 증대 등

으로 인하여 바다가 가지는 자원적 가치를 평가하고 평가결과를 체계적으

로 관리middot홍보하기 위한 종합적 대책 수립의 기초자료로 활용될 수 있다

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해외 해양모니터링시스템 기술 동향

국내 해양모니터링시스템 기술 동향

해양모니터링시스템 시장 동향

국내외 주요 사례

제2장국내외 동향

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rsquo90년대 이후 급격한 발전을 이룬 원격탐사기술 해양모델링기술 인터넷

기술을 통해 주요 해양환경요소의 시공간적 변화를 효과적으로 모니터링하

고 예보 정보를 수요자에게 제공함으로써 연안개발 자연재해 해양환경보

전 및 해양산업지원 등에 대한 근본적 자료를 마련하고 있다

환경변화의 판단 근거로는 모니터링 자료 모델링 기술 뿐 아니라 과학적

지식에 근거하는 다양한 인공지능 기법을 도입하고 있다

수질 모니터링시스템 종합적 원격탐사 첨단장비를 활용한 연속환경 모니

터링 고속 컴퓨터 및 저장 시설을 이용한 기존 자료의 처리 및 학습을 통

한 인공지능적 판단 시스템 구축 등 관련 분야별 현 기술 수준은 매우 우

수하다고 판단되며 최근에는 분야별 통합을 통한 종합적인 환경모니터링

기술을 본격적으로 연구하고 있다

환경관리목적을 위한 환경판단 시스템의 개발이 활발히 진행되어 오고 있

으나 해양 생태계 분야에 대한 판단시스템 개발 부분은 상대적으로 보편

화 되어 있지 않은 상태이고 적조나 어류자원 활용 등 특정한 목적별 개

발이 중심을 이루고 있다

선진국 특히 미국의 경우 실시간 해양모니터링시스템은 연안역을 비롯하여

국내외 동향

1 해외 해양모니터링시스템 기술 동향

12

외양역까지 활발하게 구축되어 전지구적 규모의 해양환경자료를 인공위성

무선통신 등의 형태로 실시간으로 확보하여 해양과학 및 군사적 목적으로

활용하고 있다 실시간으로 획득된 자료들은 대부분은 수치예측시스템(예측

모델링)을 통하여 진단 예측되어 사용자들에게 제공되는 체계를 구축하고

있다

13

2 국내 해양모니터링시스템 기술 동향

해양의 효율적인 개발과 이용을 위한 체계적인 해양모니터링시스템 구축에

대한 필요성이 대두됨에 따라 해양수산부에서는 해양모니터링시스템을 구

축하기 위해 실용적으로 현장에서 무인작동할 수 있고 실시간 및 준실시간

으로 관측할 수 있는 국가 해양관측망 기본계획(실시간 해양관측 계획)을

마련하고 있다(그림 1)

현재로서는 현재 국가해양관측망 구축계획에 따라 운영되는 부이는 다른

관측수단에 비해 숫자도 제한적이고 관측 항목도 주로 파랑 및 기상요소들

로 매우 제한적인 상황이며 그 활용방법 역시 해양관측기지 등표 연안잔

교 정기여객선 등 이용가능한 시설을 활용하여 해양관측을 부분적으로 실

시하고 있는 실정이다

단위 분야별 관측 수준이나 분석 방법은 부분적으로는 많은 발전을 이루었

다고 판단되나 대부분의 관측이 비실시간적으로 운영되며 해양모니터링 인

자별로 비동시적으로 이루어지기 때문에 상호간 관계를 파악하고 분야별

기술을 통합하여 종합적으로 생태계 변화를 판단하기에는 제한적이다

이러한 단점을 극복하는 방안으로 실시간 동시적으로 모니터링이 가능한

해양환경인자에 대한 자료를 기반으로 모델링 인공지능기법 등 가능한 기

술적 기법을 활용하여 종합적인 생태계 변화 판단기술의 개발이 시급하다

14

[그림 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획도 (해양수산부 2004)

15

3 해양모니터링시스템 시장 동향

세계적으로 운영되는 해양관측시스템 (Ocean Observation System OOS)

은 대부분 국가해양산업의 일부분으로 진행되고 있으며 관측목적 설치위치

및 방법 등에 따라 다양한 시장이 형성되어 있다

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서는 2006년부터 2010년까지

18~22억달러의 해양모니터링시스템 설치 및 운영 관련 예산이 책정되었

으며 관련 사업의 경제 사회 군사 및 과학적 측면으로의 파급효과가 매

우 방대하다

전세계적으로도 해양모니터링시스템의 시장은 고성장세에 있으며 특히 아

시아 시장에서는 아직 초기단계이기 때문에 해양모니터링시스템 구축의 필

요성 및 발전 가능성은 매우 높다(그림 2)

[그림 2] 2006~2011년 세계 해양모니터링시스템 시장 예측(Douglas-Westwood 2006)

16

북미와 유럽을 비롯한 해양선진국에서는 현재 부이 등 고정 플랫폼을 이용

한 해양모니터링시스템의 구축기술은 상당히 진행되어 왔으나 고효율저비

용 관리기술 높은 신뢰도의 데이터 처리 기술 및 예측판단기술에 대한 연

구가 진행 중이다

향후에는 사용자 요구에 직접적으로 적용할 수 있는 예측판단시스템 물리

적 관측에서 발달된 생화학적 관측센서 기술 무인원격이동체를 이용한 관

측시스템 및 고효율의 데이터 전송처리 기술이 차세대 해양모니터링시스

템의 주요 중점 항목이다(그림 3)

[그림 3] 해양산업기술의 발전 전략 (한국해양연구원 2006)

17

4 국내외 주요 사례

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서 대표적으로 미국의 NOAA에서

는 국가해양모니터링부이센터(NDBC National Data Bouy Center)를 운영

하면서 대서양 태평양 멕시코만과 5대호에서 Dial-A-Buoy 시스템을 통

하여 연안에서의 가상관측 자료를 제공하고 있다 이 Dial-A-Buoy는 65개

buoy와 54개 자동 연안 해양모니터링 네트워크(C-MAN Coastal-Marine

Automated Network)를 통해서 풍속과 풍향에 대한 자료를 전화로 받을

수 있는 시스템을 운용하고 있다

또한 미국 대서양해양대기연구소 (Atlantic Oceanographic and Meteorological

Laboratory)에서는 해양모니터링표류부이를 주기적으로 플로리다주 남부

해양에서 표류시켜 인공위성을 이용하여 실시간으로 연안해수의 흐름패턴

을 모니터링하고 있다

[그림 4] 대서양해양대기연구소에서 운영하고 있는 해양모니터링표류부이(AOML 2006)

18

The Southeast Atlantic Coastal Ocean Observing System은 애틀란타

해안의 해양모니터링과 해양모델링 결과를 통합적으로 서비스하고 있으며

풍향 풍속 해수온도 해수면변동 등의 관측자료를 서비스하고 해양모델링

을 통해 현재 및 84시간 후까지의 해양예보를 서비스하고 있다

Physical Oceanographic Real Time System(PORTS)은 National Ocean

Service (NOS)에서 제공하는 해양물리 관측시스템으로 해양교역의 급속한

증가와 선박의 대형화 및 고속화에 따른 해양사고의 증대에 따라 이를 방

지하고자 개발된 시스템이다

일본은 그 지리적 특성으로 인하여 오랫동안 해양모니터링을 수행하여 왔으

며 다양한 모니터링 시스템을 구축하여 운영해오고 있으며 1970년부터 가

동되어 온 아이찌현의 자동수질 모니터링시스템은 연안해양수질관측소 3개

소를 포함하여 총 22개의 수질 연속모니터링 스테이션을 운영하고 있으며

수온 pH COD DO 염분 및 탁도 등 15종의 관측데이터를 제공하고 있다

유럽에서는 주로 항만의 안전한 통항지원을 위해 항만 주변에 여러 대의

기상관측센서 파고계 및 유향유속 측정센서를 설치하여 실시간 기상예보

조위관측 및 조석관측을 수행하고 있다

우리나라에서는 해양환경의 효율적 이용과 관리에 대한 중요성이 증대됨에

따라 해양수산부는 해양의 현황을 실시간 또는 준실시간으로 관측할 수 있

는 국가해양관측망 기본계획(해양수산부 2001)을 설립하였다

이에 따라 한국해양연구원 국립수산과학원 국립해양조사원 기상청 등을

중심으로 종합해양과학기지 등표해양관측소 조위관측소 부이 여객선 항

로 등을 활용한 실시간 관측을 수행하여 인터넷을 통해 자료를 공개하고

있다(표 1)

19

[표 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획 구성(해양수산부 2004)

분야(구분)이용

Platform위 치 실시간 관측요소

해양관측

기지

대형해양

관측탑

-이어도해양관측기지

-백령도해양관측기지

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 엽록소 파압 층별 수온 층별 유

속 등) 기타(구조물 경사 가속도 변형

률 등)

-서해종합해양기상관

측기지 (북격렬비도)

지상 풍향풍속 기온 습도 강수량 강

우감지 기압 일조 일사 강구에코 등

고층 기압 풍향 풍속 습도 온도

해양 파고 파향 파주기 수온 해류

연안관측탑

-광안대로해양관측탑

-가덕신항해양관측탑

-영일만해양관측탑

-새만금해양관측탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 염록소 층별 수온 층별 유속 등)

기타구조물 -울산가스생산탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 등)

해양(수온 염분 파고 주기 파향 해

수면 DO pH 탁도 엽록소 파압 등)

기타(구조물 경사 가속도 변형률 등)

등표

수중암초

등표

교본초 출운초

복사초 쌍정초

속초항 부근 암초

왕돌초 과부탄 반서

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 난

류측정 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 해수면 DO pH 탁도 엽록소 등)

노출암등표서수도가대암 등

10개소

온도계 (기온 해수면 수온) 풍향풍속

계 기압계 파고계 (파고 주기 파향)

20

해양모니터링시스템의 문제점

무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

해양모니터링시스템의 기대효과

해양모니터링시스템의 활용방안

제3장이슈제기 및 분석

21

가 국내 해양모니터링시스템 산업의 문제점

해양모니터링시스템이 광범위하게 사용되지 못하고 있는 첫 번째 이유는

경제적인 문제점이다 현재까지 개발된 센서 및 자동측정시스템의 가격이

매우 비싸고 한 가지 항목을 측정하는데 최고 수천만원의 기기 구입비가

필요하고 그 외에도 기기 유지비용이 매우 높기 때문이다

일차적으로 우리나라에서 국산화되어 있는 해양모니터링센서의 기술과 상

용화 전력이 매우 미흡하다 대부분 북미 유럽 및 일본 등 선진국에서 개

발된 관측센서를 수입하여 사용하는 단계에 머물러 있다

관측센서 뿐만 아니라 센서의 측정데이터를 송신하고 제어하는 컨트롤러

역시 해외 센서개발사가 정한 특정 컨트롤러를 사용함으로서 사용자의 모

니터링 목적 및 관측환경에 적합한 모니터링시스템을 구축하는데 어려운

문제를 안고 있다

일반적인 대기 혹은 담수 환경을 관측하는 모니터링시스템과 달리 바다에

설치되는 해양모니터링시스템은 설치와 사후관리가 어렵다는 문제점을 가

지고 있다

이슈제기 및 분석

1 해양모니터링시스템의 문제점

22

해양에서는 장비의 부식이나 미생물 패류 등 부착생물의 영향으로 관측장

비가 정상적으로 가동하지 않거나 측정 감도가 떨어지는 경우가 흔히 발생

한다 부착생물의 문제는 현장측정에서 가장 심각한 문제로 해양생물의 부

착을 최소화하는 방법이 개발되고 있으나 근본적인 해결방안이 매우 미흡

한 실정이다

모든 자동측정시스템에서는 고급 관리 인력 좋은 품질의 재료 안정적이고

경제적인 장비들을 투입해야 높은 품질의 자료를 획득할 수 있다 1990년

대 이후 총체적 품질관리(Total Quality Management) 개념이 도입되면서

산업 전반에 걸쳐 고품질 고효율 저비용의 품질관리 체계가 갖추어 지고

있다

해양모니터링시스템의 설치 및 운영에 있어서도 철저한 품질관리체제와 고

급인력 양성 및 충분한 예산반영으로 고품질의 관측자료를 획득할 수 있어

야 하는데 현재 국내 경제적 사회적 여건상 설치 이후의 관리측면에서 미

흡한 부분이 있다

나 해결 방안

근시안적인 안목으로 단기수익에만 집중하는 해양산업기술 사업의 전개방

법과 전략을 바꾸어야 한다 기술력 확보를 위한 과감한 투자를 통해 원천

기술의 국산화와 관련 고급인력 양성에 집중해야 한다

독자적인 해양모니터링 센서 기술의 확보는 우리나라 실정에 적합한 모니

터링을 가능하게 할 뿐만 아니라 나아가서는 첨단 계측기술개발을 통한 국

내 과학기술 발전과 해양환경문제에 대한 국제적 입지를 확보한다는 측면

에서도 중요하게 부각되고 있다

해수관측센서를 외국에서 수입하여 활용하는 것은 기술적으로 어려움이 많

23

이 있지만 관측지역의 특성과 관측목적에 적합한 센서 컨트롤러의 개발은

필수적이다

우리나라의 통신환경에 적합한 통신모듈의 설계 관측목적과 운용의 편이성

을 고려한 통합 컨트롤러의 독자적인 기술개발과 원천기술의 확보가 중요

하다

3면이 바다인 우리나라는 서해 남해 및 동해가 각각 고유의 해양특성을 가

지고 있어 각각의 해양환경 특성에 적합하게끔 시스템을 구축해야 하며 해

양특성을 고려하여 효율적인 사후관리가 수행되어야 한다

이를 위하여 단순한 모니터링시스템의 확장만을 고려하지 않고 최소한의

비용으로 최대의 효과를 얻기 위한 철저한 사전해양조사와 기존자료의 검

증 및 DB 관리가 중요하다

선진국의 경우 자료 생산 비용의 30 이상을 품질관리에 투자하고 있으나

우리나라에서는 이에 크게 미치지 못하고 있다는 점을 고려할 때 모니터링

시스템 설치 이후의 사후관리 분야에도 많은 투자가 뒷받침되어야 한다

특히 해양에서의 자동관측센서에는 많은 해양생물이 부착되어 측정 감도를

감소시키기 때문에 국내 해양특성에 맞는 해결방안을 심도깊게 연구개발을

진행할 필요성이 매우 높다

국내에 해양모니터링 관련 업체는 많지만 실제로 제대로 된 기술력을 가지

고 있는 업체는 많지 않다 기술력이 확보된 업체들은 다양한 교육프로그램

의 개발을 통해 자사의 새로운 수익모델을 창출하고 보유한 기술력을 통해

전문가를 양성해야 한다

24

2 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

가 해양모니터링시스템 기술의 개요

해상 등부표 및 이동조사선박에 물리화학적 센서들을 단일 시스템으로 통

합하고 오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간

모니터링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수

있으며 이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한

연안역관리에 기본정보를 제공할 수 있다

해양모니터링시스템의 구성은 기본적으로 (1)해수질의 물리적 수괴특성과

기초적인 화학적 특성을 측정할 수 있는 해양물리 및 수질 다채널 센서 장

비와 (2) 해양에서의 정확한 시료측정위치 및 조위 파랑의 정보를 동시에

파악할 수 있는 위치정보 시스템 그리고 (3) 획득한 해양 환경자료와 해황

및 위치정보자료를 원격으로 무선 송수신하고 시스템을 제어할 수 있는 제

어시스템으로 나누어진다(그림 5)

[그림 5] 해양모니터링시스템의 기본 구성도

25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

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계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

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4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

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해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

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5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

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천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

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계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

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해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

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주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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3

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에

반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야

한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해서

다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의 질에 따

라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경요인들과의

관계성 분석이 필요하다

미국의 경우 최근 대서양 연안환경 모니터링의 선진화를 위하여 뉴저지주

Rutgers대학에서 NOAA(미국대기기상청) WHOI(우즈홀해양연구소)와 연계하여

LEO-15 및 원격 모니터링 선박을 이용하는 등 무인자동 해양환경 모니터링 시

스템을 운용하고 있으며 대서양 연안의 일차적인 해양환경 변화를 매우 효율적

으로 예측하고 후속적인 환경오염에 대처하고 있다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT와

환경요인 분석분야가 연계하여 장기적으로 연속적으로 관측하고 환경오염에 대

한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후 미래 기술발

전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송하는 하드웨어 소

프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중점연구개발은 센서융합시스

4

템 개발 정밀위치측정 기반의 환경요인 무인전송처리 모니터링 기술과 환경

DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예

측하고 있다

빠르게 발전하고 있는 디지털데이터 통신(RFID CDMA HSDPA 및 WCDMA

등)기반의 해양모니터링 시스템의 개발은 해양 및 항해안전 등에 필수적인

E-Navigation의 발전에도 큰 역할을 할 것으로 기대되고 있다

5

연구배경

기술적 측면

경제산업적 측면

제1장개요

6

바다는 전세계 물동량의 80가 이루어지고 있는 부분이며 수산 광물 및

에너지 자원이 풍부한 자원의 보고이기도 하다 전 세계적으로 해양개발을

국가의 최우선 개발과제 중의 하나로 인식하고 있으며 그에 대한 투자와

관심이 집중되고 있다

우리나라는 3면이 바다이고 갯벌 도서지역 및 풍부한 해양생태계를 보유하

고 있으며 해양산업 강국으로 자리할 수 있는 가능성과 원천 기술력을 가

지고 있다

21세기 해양산업의 비중은 점차 증가하고 있으며 우리나라는 다음과 같은

기본 목표를 가지고 다양한 추진전략을 수행하고 있다

∙ 생명력 넘치는 해양국토 창조

- 광역 해양관리 해양경제영역 확대 및 건강하고 풍요로운 바다 조성

∙ 지식 기반을 갖춘 해양산업 창출

- 해운 항만 수산 등 전통해양산업의 고부가 가치화 및 신산업 육성

∙ 지속가능한 해양자원 개발

- 어업자원관리체제 개편 및 해양광물 에너지 및 공간자원의 상용화

모든 분야의 해양개발을 추진해 나감에 있어 이를 뒷받침하는 과학기술의

연구개발은 필수적이다 환경파괴를 최소화하고 사업을 기획하는 단계에서

1 연구배경

개요

7

사전 개발에 따른 영향을 파악하고 사후에도 지속적으로 모니터링하여 경

제적이고 효율적이면서 환경 친화적인 해양개발 사업이 수행될 수 있도록

해야 한다

해양과학기술의 영역이 다른 기술의 응용적 성격이 강하지만 파도 조류

조석간만의 차 수압 및 염분 등 바다의 독특한 자연환경을 가지고 있기

때문에 해양의 특성을 고려한 독자적인 해양과학기술의 설계 개발 및 사

후관리가 중요하다

8

2 기술적 측면

전 세계적으로 해양과학기술의 핵심은 다양한 해양환경에서 나타나는 해양

환경변화를 어떻게 하면 최소의 경비와 노력 그리고 시간을 들여 광역적이

고 세밀한 시간간격으로 자료를 획득하고 이를 해양환경 변화 또는 오염대

책에 반영하는가에 대한 실질적인 연구개발에 집중되어 있다

해양환경 내에서 일어나고 있는 변화를 신속하게 파악하고 향후 어떤 변화

가 일어날 것인지를 정확하게 예측하기 위해서는 상시적 연속적으로 운영

되는 실시간 관측시스템을 구축하여 사용자에게 원하는 자료와 정보를 제

공해야 한다

이러한 시스템에는 모니터링 체계와 자료취득 관리 송수신 체계 그리고

자료의 분석 등 핵심적인 요소가 통합적으로 설계되어야 하며 모니터링과

모델링은 상호 밀접한 관계를 맺어 완전하게 통합된 시스템을 구축해야 한

다

완벽한 해양환경 무인 자동화 모니터링을 위해서는 위치정보 조위 파랑

염분 수온 수심(sonar) pH 용존산소 엽록소 혼탁도의 해양환경 측정

센서들과 풍향 풍속 대기온도 및 대기압등을 포함하는 해양대기환경 측정

센서들을 모두 단일 자료획득 제어시스템으로 통합하여 가장 다양하고 첨

단적인 자동 모니터링시스템으로 발전되어야 한다

이를 기반으로 우리나라 해양환경산업의 다양한 기반기술과 응용기술의 토

대를 구축하기 위하여 범용 해양환경 통합 자동 모니터링 제어 시스템의

개발 및 실용화는 중요하고 절실한 것으로 판단된다

9

3 경제산업적 측면

해양환경의 보전 및 자원의 지속적 이용은 국가의 자산(Green GDP)을 증

대시키는 지표이므로 우리나라 연안의 풍부한 해양 생물자원을 이용하기

위한 해양환경생태 조사가 중요하다

해양생물다양성 자료를 확보하고 산업적 가치가 있는 새로운 유용생물을

발굴함으로써 해양생물 신소재 산업화에 기여할 수 있다

체계적인 DB구축을 통한 우리나라 연안의 해양환경 및 해양생태계자료의

관리는 해양연구분야에 재사용이 가능하게 되어 경제적 부가가치를 높일

수 있으며 해양 GIS 기술발전 및 활용분야의 확대는 효율적이고 체계적으

로 해양환경을 관리할 수 있게 하여 해양경제 및 해양산업적인 면에서도

유용할 것이다

유엔해양법협약의 발효에 따른 해양경계획정과 해양영토의 중요성 증대 등

으로 인하여 바다가 가지는 자원적 가치를 평가하고 평가결과를 체계적으

로 관리middot홍보하기 위한 종합적 대책 수립의 기초자료로 활용될 수 있다

10

해외 해양모니터링시스템 기술 동향

국내 해양모니터링시스템 기술 동향

해양모니터링시스템 시장 동향

국내외 주요 사례

제2장국내외 동향

11

rsquo90년대 이후 급격한 발전을 이룬 원격탐사기술 해양모델링기술 인터넷

기술을 통해 주요 해양환경요소의 시공간적 변화를 효과적으로 모니터링하

고 예보 정보를 수요자에게 제공함으로써 연안개발 자연재해 해양환경보

전 및 해양산업지원 등에 대한 근본적 자료를 마련하고 있다

환경변화의 판단 근거로는 모니터링 자료 모델링 기술 뿐 아니라 과학적

지식에 근거하는 다양한 인공지능 기법을 도입하고 있다

수질 모니터링시스템 종합적 원격탐사 첨단장비를 활용한 연속환경 모니

터링 고속 컴퓨터 및 저장 시설을 이용한 기존 자료의 처리 및 학습을 통

한 인공지능적 판단 시스템 구축 등 관련 분야별 현 기술 수준은 매우 우

수하다고 판단되며 최근에는 분야별 통합을 통한 종합적인 환경모니터링

기술을 본격적으로 연구하고 있다

환경관리목적을 위한 환경판단 시스템의 개발이 활발히 진행되어 오고 있

으나 해양 생태계 분야에 대한 판단시스템 개발 부분은 상대적으로 보편

화 되어 있지 않은 상태이고 적조나 어류자원 활용 등 특정한 목적별 개

발이 중심을 이루고 있다

선진국 특히 미국의 경우 실시간 해양모니터링시스템은 연안역을 비롯하여

국내외 동향

1 해외 해양모니터링시스템 기술 동향

12

외양역까지 활발하게 구축되어 전지구적 규모의 해양환경자료를 인공위성

무선통신 등의 형태로 실시간으로 확보하여 해양과학 및 군사적 목적으로

활용하고 있다 실시간으로 획득된 자료들은 대부분은 수치예측시스템(예측

모델링)을 통하여 진단 예측되어 사용자들에게 제공되는 체계를 구축하고

있다

13

2 국내 해양모니터링시스템 기술 동향

해양의 효율적인 개발과 이용을 위한 체계적인 해양모니터링시스템 구축에

대한 필요성이 대두됨에 따라 해양수산부에서는 해양모니터링시스템을 구

축하기 위해 실용적으로 현장에서 무인작동할 수 있고 실시간 및 준실시간

으로 관측할 수 있는 국가 해양관측망 기본계획(실시간 해양관측 계획)을

마련하고 있다(그림 1)

현재로서는 현재 국가해양관측망 구축계획에 따라 운영되는 부이는 다른

관측수단에 비해 숫자도 제한적이고 관측 항목도 주로 파랑 및 기상요소들

로 매우 제한적인 상황이며 그 활용방법 역시 해양관측기지 등표 연안잔

교 정기여객선 등 이용가능한 시설을 활용하여 해양관측을 부분적으로 실

시하고 있는 실정이다

단위 분야별 관측 수준이나 분석 방법은 부분적으로는 많은 발전을 이루었

다고 판단되나 대부분의 관측이 비실시간적으로 운영되며 해양모니터링 인

자별로 비동시적으로 이루어지기 때문에 상호간 관계를 파악하고 분야별

기술을 통합하여 종합적으로 생태계 변화를 판단하기에는 제한적이다

이러한 단점을 극복하는 방안으로 실시간 동시적으로 모니터링이 가능한

해양환경인자에 대한 자료를 기반으로 모델링 인공지능기법 등 가능한 기

술적 기법을 활용하여 종합적인 생태계 변화 판단기술의 개발이 시급하다

14

[그림 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획도 (해양수산부 2004)

15

3 해양모니터링시스템 시장 동향

세계적으로 운영되는 해양관측시스템 (Ocean Observation System OOS)

은 대부분 국가해양산업의 일부분으로 진행되고 있으며 관측목적 설치위치

및 방법 등에 따라 다양한 시장이 형성되어 있다

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서는 2006년부터 2010년까지

18~22억달러의 해양모니터링시스템 설치 및 운영 관련 예산이 책정되었

으며 관련 사업의 경제 사회 군사 및 과학적 측면으로의 파급효과가 매

우 방대하다

전세계적으로도 해양모니터링시스템의 시장은 고성장세에 있으며 특히 아

시아 시장에서는 아직 초기단계이기 때문에 해양모니터링시스템 구축의 필

요성 및 발전 가능성은 매우 높다(그림 2)

[그림 2] 2006~2011년 세계 해양모니터링시스템 시장 예측(Douglas-Westwood 2006)

16

북미와 유럽을 비롯한 해양선진국에서는 현재 부이 등 고정 플랫폼을 이용

한 해양모니터링시스템의 구축기술은 상당히 진행되어 왔으나 고효율저비

용 관리기술 높은 신뢰도의 데이터 처리 기술 및 예측판단기술에 대한 연

구가 진행 중이다

향후에는 사용자 요구에 직접적으로 적용할 수 있는 예측판단시스템 물리

적 관측에서 발달된 생화학적 관측센서 기술 무인원격이동체를 이용한 관

측시스템 및 고효율의 데이터 전송처리 기술이 차세대 해양모니터링시스

템의 주요 중점 항목이다(그림 3)

[그림 3] 해양산업기술의 발전 전략 (한국해양연구원 2006)

17

4 국내외 주요 사례

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서 대표적으로 미국의 NOAA에서

는 국가해양모니터링부이센터(NDBC National Data Bouy Center)를 운영

하면서 대서양 태평양 멕시코만과 5대호에서 Dial-A-Buoy 시스템을 통

하여 연안에서의 가상관측 자료를 제공하고 있다 이 Dial-A-Buoy는 65개

buoy와 54개 자동 연안 해양모니터링 네트워크(C-MAN Coastal-Marine

Automated Network)를 통해서 풍속과 풍향에 대한 자료를 전화로 받을

수 있는 시스템을 운용하고 있다

또한 미국 대서양해양대기연구소 (Atlantic Oceanographic and Meteorological

Laboratory)에서는 해양모니터링표류부이를 주기적으로 플로리다주 남부

해양에서 표류시켜 인공위성을 이용하여 실시간으로 연안해수의 흐름패턴

을 모니터링하고 있다

[그림 4] 대서양해양대기연구소에서 운영하고 있는 해양모니터링표류부이(AOML 2006)

18

The Southeast Atlantic Coastal Ocean Observing System은 애틀란타

해안의 해양모니터링과 해양모델링 결과를 통합적으로 서비스하고 있으며

풍향 풍속 해수온도 해수면변동 등의 관측자료를 서비스하고 해양모델링

을 통해 현재 및 84시간 후까지의 해양예보를 서비스하고 있다

Physical Oceanographic Real Time System(PORTS)은 National Ocean

Service (NOS)에서 제공하는 해양물리 관측시스템으로 해양교역의 급속한

증가와 선박의 대형화 및 고속화에 따른 해양사고의 증대에 따라 이를 방

지하고자 개발된 시스템이다

일본은 그 지리적 특성으로 인하여 오랫동안 해양모니터링을 수행하여 왔으

며 다양한 모니터링 시스템을 구축하여 운영해오고 있으며 1970년부터 가

동되어 온 아이찌현의 자동수질 모니터링시스템은 연안해양수질관측소 3개

소를 포함하여 총 22개의 수질 연속모니터링 스테이션을 운영하고 있으며

수온 pH COD DO 염분 및 탁도 등 15종의 관측데이터를 제공하고 있다

유럽에서는 주로 항만의 안전한 통항지원을 위해 항만 주변에 여러 대의

기상관측센서 파고계 및 유향유속 측정센서를 설치하여 실시간 기상예보

조위관측 및 조석관측을 수행하고 있다

우리나라에서는 해양환경의 효율적 이용과 관리에 대한 중요성이 증대됨에

따라 해양수산부는 해양의 현황을 실시간 또는 준실시간으로 관측할 수 있

는 국가해양관측망 기본계획(해양수산부 2001)을 설립하였다

이에 따라 한국해양연구원 국립수산과학원 국립해양조사원 기상청 등을

중심으로 종합해양과학기지 등표해양관측소 조위관측소 부이 여객선 항

로 등을 활용한 실시간 관측을 수행하여 인터넷을 통해 자료를 공개하고

있다(표 1)

19

[표 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획 구성(해양수산부 2004)

분야(구분)이용

Platform위 치 실시간 관측요소

해양관측

기지

대형해양

관측탑

-이어도해양관측기지

-백령도해양관측기지

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 엽록소 파압 층별 수온 층별 유

속 등) 기타(구조물 경사 가속도 변형

률 등)

-서해종합해양기상관

측기지 (북격렬비도)

지상 풍향풍속 기온 습도 강수량 강

우감지 기압 일조 일사 강구에코 등

고층 기압 풍향 풍속 습도 온도

해양 파고 파향 파주기 수온 해류

연안관측탑

-광안대로해양관측탑

-가덕신항해양관측탑

-영일만해양관측탑

-새만금해양관측탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 염록소 층별 수온 층별 유속 등)

기타구조물 -울산가스생산탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 등)

해양(수온 염분 파고 주기 파향 해

수면 DO pH 탁도 엽록소 파압 등)

기타(구조물 경사 가속도 변형률 등)

등표

수중암초

등표

교본초 출운초

복사초 쌍정초

속초항 부근 암초

왕돌초 과부탄 반서

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 난

류측정 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 해수면 DO pH 탁도 엽록소 등)

노출암등표서수도가대암 등

10개소

온도계 (기온 해수면 수온) 풍향풍속

계 기압계 파고계 (파고 주기 파향)

20

해양모니터링시스템의 문제점

무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

해양모니터링시스템의 기대효과

해양모니터링시스템의 활용방안

제3장이슈제기 및 분석

21

가 국내 해양모니터링시스템 산업의 문제점

해양모니터링시스템이 광범위하게 사용되지 못하고 있는 첫 번째 이유는

경제적인 문제점이다 현재까지 개발된 센서 및 자동측정시스템의 가격이

매우 비싸고 한 가지 항목을 측정하는데 최고 수천만원의 기기 구입비가

필요하고 그 외에도 기기 유지비용이 매우 높기 때문이다

일차적으로 우리나라에서 국산화되어 있는 해양모니터링센서의 기술과 상

용화 전력이 매우 미흡하다 대부분 북미 유럽 및 일본 등 선진국에서 개

발된 관측센서를 수입하여 사용하는 단계에 머물러 있다

관측센서 뿐만 아니라 센서의 측정데이터를 송신하고 제어하는 컨트롤러

역시 해외 센서개발사가 정한 특정 컨트롤러를 사용함으로서 사용자의 모

니터링 목적 및 관측환경에 적합한 모니터링시스템을 구축하는데 어려운

문제를 안고 있다

일반적인 대기 혹은 담수 환경을 관측하는 모니터링시스템과 달리 바다에

설치되는 해양모니터링시스템은 설치와 사후관리가 어렵다는 문제점을 가

지고 있다

이슈제기 및 분석

1 해양모니터링시스템의 문제점

22

해양에서는 장비의 부식이나 미생물 패류 등 부착생물의 영향으로 관측장

비가 정상적으로 가동하지 않거나 측정 감도가 떨어지는 경우가 흔히 발생

한다 부착생물의 문제는 현장측정에서 가장 심각한 문제로 해양생물의 부

착을 최소화하는 방법이 개발되고 있으나 근본적인 해결방안이 매우 미흡

한 실정이다

모든 자동측정시스템에서는 고급 관리 인력 좋은 품질의 재료 안정적이고

경제적인 장비들을 투입해야 높은 품질의 자료를 획득할 수 있다 1990년

대 이후 총체적 품질관리(Total Quality Management) 개념이 도입되면서

산업 전반에 걸쳐 고품질 고효율 저비용의 품질관리 체계가 갖추어 지고

있다

해양모니터링시스템의 설치 및 운영에 있어서도 철저한 품질관리체제와 고

급인력 양성 및 충분한 예산반영으로 고품질의 관측자료를 획득할 수 있어

야 하는데 현재 국내 경제적 사회적 여건상 설치 이후의 관리측면에서 미

흡한 부분이 있다

나 해결 방안

근시안적인 안목으로 단기수익에만 집중하는 해양산업기술 사업의 전개방

법과 전략을 바꾸어야 한다 기술력 확보를 위한 과감한 투자를 통해 원천

기술의 국산화와 관련 고급인력 양성에 집중해야 한다

독자적인 해양모니터링 센서 기술의 확보는 우리나라 실정에 적합한 모니

터링을 가능하게 할 뿐만 아니라 나아가서는 첨단 계측기술개발을 통한 국

내 과학기술 발전과 해양환경문제에 대한 국제적 입지를 확보한다는 측면

에서도 중요하게 부각되고 있다

해수관측센서를 외국에서 수입하여 활용하는 것은 기술적으로 어려움이 많

23

이 있지만 관측지역의 특성과 관측목적에 적합한 센서 컨트롤러의 개발은

필수적이다

우리나라의 통신환경에 적합한 통신모듈의 설계 관측목적과 운용의 편이성

을 고려한 통합 컨트롤러의 독자적인 기술개발과 원천기술의 확보가 중요

하다

3면이 바다인 우리나라는 서해 남해 및 동해가 각각 고유의 해양특성을 가

지고 있어 각각의 해양환경 특성에 적합하게끔 시스템을 구축해야 하며 해

양특성을 고려하여 효율적인 사후관리가 수행되어야 한다

이를 위하여 단순한 모니터링시스템의 확장만을 고려하지 않고 최소한의

비용으로 최대의 효과를 얻기 위한 철저한 사전해양조사와 기존자료의 검

증 및 DB 관리가 중요하다

선진국의 경우 자료 생산 비용의 30 이상을 품질관리에 투자하고 있으나

우리나라에서는 이에 크게 미치지 못하고 있다는 점을 고려할 때 모니터링

시스템 설치 이후의 사후관리 분야에도 많은 투자가 뒷받침되어야 한다

특히 해양에서의 자동관측센서에는 많은 해양생물이 부착되어 측정 감도를

감소시키기 때문에 국내 해양특성에 맞는 해결방안을 심도깊게 연구개발을

진행할 필요성이 매우 높다

국내에 해양모니터링 관련 업체는 많지만 실제로 제대로 된 기술력을 가지

고 있는 업체는 많지 않다 기술력이 확보된 업체들은 다양한 교육프로그램

의 개발을 통해 자사의 새로운 수익모델을 창출하고 보유한 기술력을 통해

전문가를 양성해야 한다

24

2 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

가 해양모니터링시스템 기술의 개요

해상 등부표 및 이동조사선박에 물리화학적 센서들을 단일 시스템으로 통

합하고 오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간

모니터링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수

있으며 이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한

연안역관리에 기본정보를 제공할 수 있다

해양모니터링시스템의 구성은 기본적으로 (1)해수질의 물리적 수괴특성과

기초적인 화학적 특성을 측정할 수 있는 해양물리 및 수질 다채널 센서 장

비와 (2) 해양에서의 정확한 시료측정위치 및 조위 파랑의 정보를 동시에

파악할 수 있는 위치정보 시스템 그리고 (3) 획득한 해양 환경자료와 해황

및 위치정보자료를 원격으로 무선 송수신하고 시스템을 제어할 수 있는 제

어시스템으로 나누어진다(그림 5)

[그림 5] 해양모니터링시스템의 기본 구성도

25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

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해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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FRA 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4

템 개발 정밀위치측정 기반의 환경요인 무인전송처리 모니터링 기술과 환경

DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예

측하고 있다

빠르게 발전하고 있는 디지털데이터 통신(RFID CDMA HSDPA 및 WCDMA

등)기반의 해양모니터링 시스템의 개발은 해양 및 항해안전 등에 필수적인

E-Navigation의 발전에도 큰 역할을 할 것으로 기대되고 있다

5

연구배경

기술적 측면

경제산업적 측면

제1장개요

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바다는 전세계 물동량의 80가 이루어지고 있는 부분이며 수산 광물 및

에너지 자원이 풍부한 자원의 보고이기도 하다 전 세계적으로 해양개발을

국가의 최우선 개발과제 중의 하나로 인식하고 있으며 그에 대한 투자와

관심이 집중되고 있다

우리나라는 3면이 바다이고 갯벌 도서지역 및 풍부한 해양생태계를 보유하

고 있으며 해양산업 강국으로 자리할 수 있는 가능성과 원천 기술력을 가

지고 있다

21세기 해양산업의 비중은 점차 증가하고 있으며 우리나라는 다음과 같은

기본 목표를 가지고 다양한 추진전략을 수행하고 있다

∙ 생명력 넘치는 해양국토 창조

- 광역 해양관리 해양경제영역 확대 및 건강하고 풍요로운 바다 조성

∙ 지식 기반을 갖춘 해양산업 창출

- 해운 항만 수산 등 전통해양산업의 고부가 가치화 및 신산업 육성

∙ 지속가능한 해양자원 개발

- 어업자원관리체제 개편 및 해양광물 에너지 및 공간자원의 상용화

모든 분야의 해양개발을 추진해 나감에 있어 이를 뒷받침하는 과학기술의

연구개발은 필수적이다 환경파괴를 최소화하고 사업을 기획하는 단계에서

1 연구배경

개요

7

사전 개발에 따른 영향을 파악하고 사후에도 지속적으로 모니터링하여 경

제적이고 효율적이면서 환경 친화적인 해양개발 사업이 수행될 수 있도록

해야 한다

해양과학기술의 영역이 다른 기술의 응용적 성격이 강하지만 파도 조류

조석간만의 차 수압 및 염분 등 바다의 독특한 자연환경을 가지고 있기

때문에 해양의 특성을 고려한 독자적인 해양과학기술의 설계 개발 및 사

후관리가 중요하다

8

2 기술적 측면

전 세계적으로 해양과학기술의 핵심은 다양한 해양환경에서 나타나는 해양

환경변화를 어떻게 하면 최소의 경비와 노력 그리고 시간을 들여 광역적이

고 세밀한 시간간격으로 자료를 획득하고 이를 해양환경 변화 또는 오염대

책에 반영하는가에 대한 실질적인 연구개발에 집중되어 있다

해양환경 내에서 일어나고 있는 변화를 신속하게 파악하고 향후 어떤 변화

가 일어날 것인지를 정확하게 예측하기 위해서는 상시적 연속적으로 운영

되는 실시간 관측시스템을 구축하여 사용자에게 원하는 자료와 정보를 제

공해야 한다

이러한 시스템에는 모니터링 체계와 자료취득 관리 송수신 체계 그리고

자료의 분석 등 핵심적인 요소가 통합적으로 설계되어야 하며 모니터링과

모델링은 상호 밀접한 관계를 맺어 완전하게 통합된 시스템을 구축해야 한

다

완벽한 해양환경 무인 자동화 모니터링을 위해서는 위치정보 조위 파랑

염분 수온 수심(sonar) pH 용존산소 엽록소 혼탁도의 해양환경 측정

센서들과 풍향 풍속 대기온도 및 대기압등을 포함하는 해양대기환경 측정

센서들을 모두 단일 자료획득 제어시스템으로 통합하여 가장 다양하고 첨

단적인 자동 모니터링시스템으로 발전되어야 한다

이를 기반으로 우리나라 해양환경산업의 다양한 기반기술과 응용기술의 토

대를 구축하기 위하여 범용 해양환경 통합 자동 모니터링 제어 시스템의

개발 및 실용화는 중요하고 절실한 것으로 판단된다

9

3 경제산업적 측면

해양환경의 보전 및 자원의 지속적 이용은 국가의 자산(Green GDP)을 증

대시키는 지표이므로 우리나라 연안의 풍부한 해양 생물자원을 이용하기

위한 해양환경생태 조사가 중요하다

해양생물다양성 자료를 확보하고 산업적 가치가 있는 새로운 유용생물을

발굴함으로써 해양생물 신소재 산업화에 기여할 수 있다

체계적인 DB구축을 통한 우리나라 연안의 해양환경 및 해양생태계자료의

관리는 해양연구분야에 재사용이 가능하게 되어 경제적 부가가치를 높일

수 있으며 해양 GIS 기술발전 및 활용분야의 확대는 효율적이고 체계적으

로 해양환경을 관리할 수 있게 하여 해양경제 및 해양산업적인 면에서도

유용할 것이다

유엔해양법협약의 발효에 따른 해양경계획정과 해양영토의 중요성 증대 등

으로 인하여 바다가 가지는 자원적 가치를 평가하고 평가결과를 체계적으

로 관리middot홍보하기 위한 종합적 대책 수립의 기초자료로 활용될 수 있다

10

해외 해양모니터링시스템 기술 동향

국내 해양모니터링시스템 기술 동향

해양모니터링시스템 시장 동향

국내외 주요 사례

제2장국내외 동향

11

rsquo90년대 이후 급격한 발전을 이룬 원격탐사기술 해양모델링기술 인터넷

기술을 통해 주요 해양환경요소의 시공간적 변화를 효과적으로 모니터링하

고 예보 정보를 수요자에게 제공함으로써 연안개발 자연재해 해양환경보

전 및 해양산업지원 등에 대한 근본적 자료를 마련하고 있다

환경변화의 판단 근거로는 모니터링 자료 모델링 기술 뿐 아니라 과학적

지식에 근거하는 다양한 인공지능 기법을 도입하고 있다

수질 모니터링시스템 종합적 원격탐사 첨단장비를 활용한 연속환경 모니

터링 고속 컴퓨터 및 저장 시설을 이용한 기존 자료의 처리 및 학습을 통

한 인공지능적 판단 시스템 구축 등 관련 분야별 현 기술 수준은 매우 우

수하다고 판단되며 최근에는 분야별 통합을 통한 종합적인 환경모니터링

기술을 본격적으로 연구하고 있다

환경관리목적을 위한 환경판단 시스템의 개발이 활발히 진행되어 오고 있

으나 해양 생태계 분야에 대한 판단시스템 개발 부분은 상대적으로 보편

화 되어 있지 않은 상태이고 적조나 어류자원 활용 등 특정한 목적별 개

발이 중심을 이루고 있다

선진국 특히 미국의 경우 실시간 해양모니터링시스템은 연안역을 비롯하여

국내외 동향

1 해외 해양모니터링시스템 기술 동향

12

외양역까지 활발하게 구축되어 전지구적 규모의 해양환경자료를 인공위성

무선통신 등의 형태로 실시간으로 확보하여 해양과학 및 군사적 목적으로

활용하고 있다 실시간으로 획득된 자료들은 대부분은 수치예측시스템(예측

모델링)을 통하여 진단 예측되어 사용자들에게 제공되는 체계를 구축하고

있다

13

2 국내 해양모니터링시스템 기술 동향

해양의 효율적인 개발과 이용을 위한 체계적인 해양모니터링시스템 구축에

대한 필요성이 대두됨에 따라 해양수산부에서는 해양모니터링시스템을 구

축하기 위해 실용적으로 현장에서 무인작동할 수 있고 실시간 및 준실시간

으로 관측할 수 있는 국가 해양관측망 기본계획(실시간 해양관측 계획)을

마련하고 있다(그림 1)

현재로서는 현재 국가해양관측망 구축계획에 따라 운영되는 부이는 다른

관측수단에 비해 숫자도 제한적이고 관측 항목도 주로 파랑 및 기상요소들

로 매우 제한적인 상황이며 그 활용방법 역시 해양관측기지 등표 연안잔

교 정기여객선 등 이용가능한 시설을 활용하여 해양관측을 부분적으로 실

시하고 있는 실정이다

단위 분야별 관측 수준이나 분석 방법은 부분적으로는 많은 발전을 이루었

다고 판단되나 대부분의 관측이 비실시간적으로 운영되며 해양모니터링 인

자별로 비동시적으로 이루어지기 때문에 상호간 관계를 파악하고 분야별

기술을 통합하여 종합적으로 생태계 변화를 판단하기에는 제한적이다

이러한 단점을 극복하는 방안으로 실시간 동시적으로 모니터링이 가능한

해양환경인자에 대한 자료를 기반으로 모델링 인공지능기법 등 가능한 기

술적 기법을 활용하여 종합적인 생태계 변화 판단기술의 개발이 시급하다

14

[그림 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획도 (해양수산부 2004)

15

3 해양모니터링시스템 시장 동향

세계적으로 운영되는 해양관측시스템 (Ocean Observation System OOS)

은 대부분 국가해양산업의 일부분으로 진행되고 있으며 관측목적 설치위치

및 방법 등에 따라 다양한 시장이 형성되어 있다

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서는 2006년부터 2010년까지

18~22억달러의 해양모니터링시스템 설치 및 운영 관련 예산이 책정되었

으며 관련 사업의 경제 사회 군사 및 과학적 측면으로의 파급효과가 매

우 방대하다

전세계적으로도 해양모니터링시스템의 시장은 고성장세에 있으며 특히 아

시아 시장에서는 아직 초기단계이기 때문에 해양모니터링시스템 구축의 필

요성 및 발전 가능성은 매우 높다(그림 2)

[그림 2] 2006~2011년 세계 해양모니터링시스템 시장 예측(Douglas-Westwood 2006)

16

북미와 유럽을 비롯한 해양선진국에서는 현재 부이 등 고정 플랫폼을 이용

한 해양모니터링시스템의 구축기술은 상당히 진행되어 왔으나 고효율저비

용 관리기술 높은 신뢰도의 데이터 처리 기술 및 예측판단기술에 대한 연

구가 진행 중이다

향후에는 사용자 요구에 직접적으로 적용할 수 있는 예측판단시스템 물리

적 관측에서 발달된 생화학적 관측센서 기술 무인원격이동체를 이용한 관

측시스템 및 고효율의 데이터 전송처리 기술이 차세대 해양모니터링시스

템의 주요 중점 항목이다(그림 3)

[그림 3] 해양산업기술의 발전 전략 (한국해양연구원 2006)

17

4 국내외 주요 사례

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서 대표적으로 미국의 NOAA에서

는 국가해양모니터링부이센터(NDBC National Data Bouy Center)를 운영

하면서 대서양 태평양 멕시코만과 5대호에서 Dial-A-Buoy 시스템을 통

하여 연안에서의 가상관측 자료를 제공하고 있다 이 Dial-A-Buoy는 65개

buoy와 54개 자동 연안 해양모니터링 네트워크(C-MAN Coastal-Marine

Automated Network)를 통해서 풍속과 풍향에 대한 자료를 전화로 받을

수 있는 시스템을 운용하고 있다

또한 미국 대서양해양대기연구소 (Atlantic Oceanographic and Meteorological

Laboratory)에서는 해양모니터링표류부이를 주기적으로 플로리다주 남부

해양에서 표류시켜 인공위성을 이용하여 실시간으로 연안해수의 흐름패턴

을 모니터링하고 있다

[그림 4] 대서양해양대기연구소에서 운영하고 있는 해양모니터링표류부이(AOML 2006)

18

The Southeast Atlantic Coastal Ocean Observing System은 애틀란타

해안의 해양모니터링과 해양모델링 결과를 통합적으로 서비스하고 있으며

풍향 풍속 해수온도 해수면변동 등의 관측자료를 서비스하고 해양모델링

을 통해 현재 및 84시간 후까지의 해양예보를 서비스하고 있다

Physical Oceanographic Real Time System(PORTS)은 National Ocean

Service (NOS)에서 제공하는 해양물리 관측시스템으로 해양교역의 급속한

증가와 선박의 대형화 및 고속화에 따른 해양사고의 증대에 따라 이를 방

지하고자 개발된 시스템이다

일본은 그 지리적 특성으로 인하여 오랫동안 해양모니터링을 수행하여 왔으

며 다양한 모니터링 시스템을 구축하여 운영해오고 있으며 1970년부터 가

동되어 온 아이찌현의 자동수질 모니터링시스템은 연안해양수질관측소 3개

소를 포함하여 총 22개의 수질 연속모니터링 스테이션을 운영하고 있으며

수온 pH COD DO 염분 및 탁도 등 15종의 관측데이터를 제공하고 있다

유럽에서는 주로 항만의 안전한 통항지원을 위해 항만 주변에 여러 대의

기상관측센서 파고계 및 유향유속 측정센서를 설치하여 실시간 기상예보

조위관측 및 조석관측을 수행하고 있다

우리나라에서는 해양환경의 효율적 이용과 관리에 대한 중요성이 증대됨에

따라 해양수산부는 해양의 현황을 실시간 또는 준실시간으로 관측할 수 있

는 국가해양관측망 기본계획(해양수산부 2001)을 설립하였다

이에 따라 한국해양연구원 국립수산과학원 국립해양조사원 기상청 등을

중심으로 종합해양과학기지 등표해양관측소 조위관측소 부이 여객선 항

로 등을 활용한 실시간 관측을 수행하여 인터넷을 통해 자료를 공개하고

있다(표 1)

19

[표 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획 구성(해양수산부 2004)

분야(구분)이용

Platform위 치 실시간 관측요소

해양관측

기지

대형해양

관측탑

-이어도해양관측기지

-백령도해양관측기지

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 엽록소 파압 층별 수온 층별 유

속 등) 기타(구조물 경사 가속도 변형

률 등)

-서해종합해양기상관

측기지 (북격렬비도)

지상 풍향풍속 기온 습도 강수량 강

우감지 기압 일조 일사 강구에코 등

고층 기압 풍향 풍속 습도 온도

해양 파고 파향 파주기 수온 해류

연안관측탑

-광안대로해양관측탑

-가덕신항해양관측탑

-영일만해양관측탑

-새만금해양관측탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 염록소 층별 수온 층별 유속 등)

기타구조물 -울산가스생산탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 등)

해양(수온 염분 파고 주기 파향 해

수면 DO pH 탁도 엽록소 파압 등)

기타(구조물 경사 가속도 변형률 등)

등표

수중암초

등표

교본초 출운초

복사초 쌍정초

속초항 부근 암초

왕돌초 과부탄 반서

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 난

류측정 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 해수면 DO pH 탁도 엽록소 등)

노출암등표서수도가대암 등

10개소

온도계 (기온 해수면 수온) 풍향풍속

계 기압계 파고계 (파고 주기 파향)

20

해양모니터링시스템의 문제점

무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

해양모니터링시스템의 기대효과

해양모니터링시스템의 활용방안

제3장이슈제기 및 분석

21

가 국내 해양모니터링시스템 산업의 문제점

해양모니터링시스템이 광범위하게 사용되지 못하고 있는 첫 번째 이유는

경제적인 문제점이다 현재까지 개발된 센서 및 자동측정시스템의 가격이

매우 비싸고 한 가지 항목을 측정하는데 최고 수천만원의 기기 구입비가

필요하고 그 외에도 기기 유지비용이 매우 높기 때문이다

일차적으로 우리나라에서 국산화되어 있는 해양모니터링센서의 기술과 상

용화 전력이 매우 미흡하다 대부분 북미 유럽 및 일본 등 선진국에서 개

발된 관측센서를 수입하여 사용하는 단계에 머물러 있다

관측센서 뿐만 아니라 센서의 측정데이터를 송신하고 제어하는 컨트롤러

역시 해외 센서개발사가 정한 특정 컨트롤러를 사용함으로서 사용자의 모

니터링 목적 및 관측환경에 적합한 모니터링시스템을 구축하는데 어려운

문제를 안고 있다

일반적인 대기 혹은 담수 환경을 관측하는 모니터링시스템과 달리 바다에

설치되는 해양모니터링시스템은 설치와 사후관리가 어렵다는 문제점을 가

지고 있다

이슈제기 및 분석

1 해양모니터링시스템의 문제점

22

해양에서는 장비의 부식이나 미생물 패류 등 부착생물의 영향으로 관측장

비가 정상적으로 가동하지 않거나 측정 감도가 떨어지는 경우가 흔히 발생

한다 부착생물의 문제는 현장측정에서 가장 심각한 문제로 해양생물의 부

착을 최소화하는 방법이 개발되고 있으나 근본적인 해결방안이 매우 미흡

한 실정이다

모든 자동측정시스템에서는 고급 관리 인력 좋은 품질의 재료 안정적이고

경제적인 장비들을 투입해야 높은 품질의 자료를 획득할 수 있다 1990년

대 이후 총체적 품질관리(Total Quality Management) 개념이 도입되면서

산업 전반에 걸쳐 고품질 고효율 저비용의 품질관리 체계가 갖추어 지고

있다

해양모니터링시스템의 설치 및 운영에 있어서도 철저한 품질관리체제와 고

급인력 양성 및 충분한 예산반영으로 고품질의 관측자료를 획득할 수 있어

야 하는데 현재 국내 경제적 사회적 여건상 설치 이후의 관리측면에서 미

흡한 부분이 있다

나 해결 방안

근시안적인 안목으로 단기수익에만 집중하는 해양산업기술 사업의 전개방

법과 전략을 바꾸어야 한다 기술력 확보를 위한 과감한 투자를 통해 원천

기술의 국산화와 관련 고급인력 양성에 집중해야 한다

독자적인 해양모니터링 센서 기술의 확보는 우리나라 실정에 적합한 모니

터링을 가능하게 할 뿐만 아니라 나아가서는 첨단 계측기술개발을 통한 국

내 과학기술 발전과 해양환경문제에 대한 국제적 입지를 확보한다는 측면

에서도 중요하게 부각되고 있다

해수관측센서를 외국에서 수입하여 활용하는 것은 기술적으로 어려움이 많

23

이 있지만 관측지역의 특성과 관측목적에 적합한 센서 컨트롤러의 개발은

필수적이다

우리나라의 통신환경에 적합한 통신모듈의 설계 관측목적과 운용의 편이성

을 고려한 통합 컨트롤러의 독자적인 기술개발과 원천기술의 확보가 중요

하다

3면이 바다인 우리나라는 서해 남해 및 동해가 각각 고유의 해양특성을 가

지고 있어 각각의 해양환경 특성에 적합하게끔 시스템을 구축해야 하며 해

양특성을 고려하여 효율적인 사후관리가 수행되어야 한다

이를 위하여 단순한 모니터링시스템의 확장만을 고려하지 않고 최소한의

비용으로 최대의 효과를 얻기 위한 철저한 사전해양조사와 기존자료의 검

증 및 DB 관리가 중요하다

선진국의 경우 자료 생산 비용의 30 이상을 품질관리에 투자하고 있으나

우리나라에서는 이에 크게 미치지 못하고 있다는 점을 고려할 때 모니터링

시스템 설치 이후의 사후관리 분야에도 많은 투자가 뒷받침되어야 한다

특히 해양에서의 자동관측센서에는 많은 해양생물이 부착되어 측정 감도를

감소시키기 때문에 국내 해양특성에 맞는 해결방안을 심도깊게 연구개발을

진행할 필요성이 매우 높다

국내에 해양모니터링 관련 업체는 많지만 실제로 제대로 된 기술력을 가지

고 있는 업체는 많지 않다 기술력이 확보된 업체들은 다양한 교육프로그램

의 개발을 통해 자사의 새로운 수익모델을 창출하고 보유한 기술력을 통해

전문가를 양성해야 한다

24

2 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

가 해양모니터링시스템 기술의 개요

해상 등부표 및 이동조사선박에 물리화학적 센서들을 단일 시스템으로 통

합하고 오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간

모니터링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수

있으며 이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한

연안역관리에 기본정보를 제공할 수 있다

해양모니터링시스템의 구성은 기본적으로 (1)해수질의 물리적 수괴특성과

기초적인 화학적 특성을 측정할 수 있는 해양물리 및 수질 다채널 센서 장

비와 (2) 해양에서의 정확한 시료측정위치 및 조위 파랑의 정보를 동시에

파악할 수 있는 위치정보 시스템 그리고 (3) 획득한 해양 환경자료와 해황

및 위치정보자료를 원격으로 무선 송수신하고 시스템을 제어할 수 있는 제

어시스템으로 나누어진다(그림 5)

[그림 5] 해양모니터링시스템의 기본 구성도

25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

39

해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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5

연구배경

기술적 측면

경제산업적 측면

제1장개요

6

바다는 전세계 물동량의 80가 이루어지고 있는 부분이며 수산 광물 및

에너지 자원이 풍부한 자원의 보고이기도 하다 전 세계적으로 해양개발을

국가의 최우선 개발과제 중의 하나로 인식하고 있으며 그에 대한 투자와

관심이 집중되고 있다

우리나라는 3면이 바다이고 갯벌 도서지역 및 풍부한 해양생태계를 보유하

고 있으며 해양산업 강국으로 자리할 수 있는 가능성과 원천 기술력을 가

지고 있다

21세기 해양산업의 비중은 점차 증가하고 있으며 우리나라는 다음과 같은

기본 목표를 가지고 다양한 추진전략을 수행하고 있다

∙ 생명력 넘치는 해양국토 창조

- 광역 해양관리 해양경제영역 확대 및 건강하고 풍요로운 바다 조성

∙ 지식 기반을 갖춘 해양산업 창출

- 해운 항만 수산 등 전통해양산업의 고부가 가치화 및 신산업 육성

∙ 지속가능한 해양자원 개발

- 어업자원관리체제 개편 및 해양광물 에너지 및 공간자원의 상용화

모든 분야의 해양개발을 추진해 나감에 있어 이를 뒷받침하는 과학기술의

연구개발은 필수적이다 환경파괴를 최소화하고 사업을 기획하는 단계에서

1 연구배경

개요

7

사전 개발에 따른 영향을 파악하고 사후에도 지속적으로 모니터링하여 경

제적이고 효율적이면서 환경 친화적인 해양개발 사업이 수행될 수 있도록

해야 한다

해양과학기술의 영역이 다른 기술의 응용적 성격이 강하지만 파도 조류

조석간만의 차 수압 및 염분 등 바다의 독특한 자연환경을 가지고 있기

때문에 해양의 특성을 고려한 독자적인 해양과학기술의 설계 개발 및 사

후관리가 중요하다

8

2 기술적 측면

전 세계적으로 해양과학기술의 핵심은 다양한 해양환경에서 나타나는 해양

환경변화를 어떻게 하면 최소의 경비와 노력 그리고 시간을 들여 광역적이

고 세밀한 시간간격으로 자료를 획득하고 이를 해양환경 변화 또는 오염대

책에 반영하는가에 대한 실질적인 연구개발에 집중되어 있다

해양환경 내에서 일어나고 있는 변화를 신속하게 파악하고 향후 어떤 변화

가 일어날 것인지를 정확하게 예측하기 위해서는 상시적 연속적으로 운영

되는 실시간 관측시스템을 구축하여 사용자에게 원하는 자료와 정보를 제

공해야 한다

이러한 시스템에는 모니터링 체계와 자료취득 관리 송수신 체계 그리고

자료의 분석 등 핵심적인 요소가 통합적으로 설계되어야 하며 모니터링과

모델링은 상호 밀접한 관계를 맺어 완전하게 통합된 시스템을 구축해야 한

다

완벽한 해양환경 무인 자동화 모니터링을 위해서는 위치정보 조위 파랑

염분 수온 수심(sonar) pH 용존산소 엽록소 혼탁도의 해양환경 측정

센서들과 풍향 풍속 대기온도 및 대기압등을 포함하는 해양대기환경 측정

센서들을 모두 단일 자료획득 제어시스템으로 통합하여 가장 다양하고 첨

단적인 자동 모니터링시스템으로 발전되어야 한다

이를 기반으로 우리나라 해양환경산업의 다양한 기반기술과 응용기술의 토

대를 구축하기 위하여 범용 해양환경 통합 자동 모니터링 제어 시스템의

개발 및 실용화는 중요하고 절실한 것으로 판단된다

9

3 경제산업적 측면

해양환경의 보전 및 자원의 지속적 이용은 국가의 자산(Green GDP)을 증

대시키는 지표이므로 우리나라 연안의 풍부한 해양 생물자원을 이용하기

위한 해양환경생태 조사가 중요하다

해양생물다양성 자료를 확보하고 산업적 가치가 있는 새로운 유용생물을

발굴함으로써 해양생물 신소재 산업화에 기여할 수 있다

체계적인 DB구축을 통한 우리나라 연안의 해양환경 및 해양생태계자료의

관리는 해양연구분야에 재사용이 가능하게 되어 경제적 부가가치를 높일

수 있으며 해양 GIS 기술발전 및 활용분야의 확대는 효율적이고 체계적으

로 해양환경을 관리할 수 있게 하여 해양경제 및 해양산업적인 면에서도

유용할 것이다

유엔해양법협약의 발효에 따른 해양경계획정과 해양영토의 중요성 증대 등

으로 인하여 바다가 가지는 자원적 가치를 평가하고 평가결과를 체계적으

로 관리middot홍보하기 위한 종합적 대책 수립의 기초자료로 활용될 수 있다

10

해외 해양모니터링시스템 기술 동향

국내 해양모니터링시스템 기술 동향

해양모니터링시스템 시장 동향

국내외 주요 사례

제2장국내외 동향

11

rsquo90년대 이후 급격한 발전을 이룬 원격탐사기술 해양모델링기술 인터넷

기술을 통해 주요 해양환경요소의 시공간적 변화를 효과적으로 모니터링하

고 예보 정보를 수요자에게 제공함으로써 연안개발 자연재해 해양환경보

전 및 해양산업지원 등에 대한 근본적 자료를 마련하고 있다

환경변화의 판단 근거로는 모니터링 자료 모델링 기술 뿐 아니라 과학적

지식에 근거하는 다양한 인공지능 기법을 도입하고 있다

수질 모니터링시스템 종합적 원격탐사 첨단장비를 활용한 연속환경 모니

터링 고속 컴퓨터 및 저장 시설을 이용한 기존 자료의 처리 및 학습을 통

한 인공지능적 판단 시스템 구축 등 관련 분야별 현 기술 수준은 매우 우

수하다고 판단되며 최근에는 분야별 통합을 통한 종합적인 환경모니터링

기술을 본격적으로 연구하고 있다

환경관리목적을 위한 환경판단 시스템의 개발이 활발히 진행되어 오고 있

으나 해양 생태계 분야에 대한 판단시스템 개발 부분은 상대적으로 보편

화 되어 있지 않은 상태이고 적조나 어류자원 활용 등 특정한 목적별 개

발이 중심을 이루고 있다

선진국 특히 미국의 경우 실시간 해양모니터링시스템은 연안역을 비롯하여

국내외 동향

1 해외 해양모니터링시스템 기술 동향

12

외양역까지 활발하게 구축되어 전지구적 규모의 해양환경자료를 인공위성

무선통신 등의 형태로 실시간으로 확보하여 해양과학 및 군사적 목적으로

활용하고 있다 실시간으로 획득된 자료들은 대부분은 수치예측시스템(예측

모델링)을 통하여 진단 예측되어 사용자들에게 제공되는 체계를 구축하고

있다

13

2 국내 해양모니터링시스템 기술 동향

해양의 효율적인 개발과 이용을 위한 체계적인 해양모니터링시스템 구축에

대한 필요성이 대두됨에 따라 해양수산부에서는 해양모니터링시스템을 구

축하기 위해 실용적으로 현장에서 무인작동할 수 있고 실시간 및 준실시간

으로 관측할 수 있는 국가 해양관측망 기본계획(실시간 해양관측 계획)을

마련하고 있다(그림 1)

현재로서는 현재 국가해양관측망 구축계획에 따라 운영되는 부이는 다른

관측수단에 비해 숫자도 제한적이고 관측 항목도 주로 파랑 및 기상요소들

로 매우 제한적인 상황이며 그 활용방법 역시 해양관측기지 등표 연안잔

교 정기여객선 등 이용가능한 시설을 활용하여 해양관측을 부분적으로 실

시하고 있는 실정이다

단위 분야별 관측 수준이나 분석 방법은 부분적으로는 많은 발전을 이루었

다고 판단되나 대부분의 관측이 비실시간적으로 운영되며 해양모니터링 인

자별로 비동시적으로 이루어지기 때문에 상호간 관계를 파악하고 분야별

기술을 통합하여 종합적으로 생태계 변화를 판단하기에는 제한적이다

이러한 단점을 극복하는 방안으로 실시간 동시적으로 모니터링이 가능한

해양환경인자에 대한 자료를 기반으로 모델링 인공지능기법 등 가능한 기

술적 기법을 활용하여 종합적인 생태계 변화 판단기술의 개발이 시급하다

14

[그림 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획도 (해양수산부 2004)

15

3 해양모니터링시스템 시장 동향

세계적으로 운영되는 해양관측시스템 (Ocean Observation System OOS)

은 대부분 국가해양산업의 일부분으로 진행되고 있으며 관측목적 설치위치

및 방법 등에 따라 다양한 시장이 형성되어 있다

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서는 2006년부터 2010년까지

18~22억달러의 해양모니터링시스템 설치 및 운영 관련 예산이 책정되었

으며 관련 사업의 경제 사회 군사 및 과학적 측면으로의 파급효과가 매

우 방대하다

전세계적으로도 해양모니터링시스템의 시장은 고성장세에 있으며 특히 아

시아 시장에서는 아직 초기단계이기 때문에 해양모니터링시스템 구축의 필

요성 및 발전 가능성은 매우 높다(그림 2)

[그림 2] 2006~2011년 세계 해양모니터링시스템 시장 예측(Douglas-Westwood 2006)

16

북미와 유럽을 비롯한 해양선진국에서는 현재 부이 등 고정 플랫폼을 이용

한 해양모니터링시스템의 구축기술은 상당히 진행되어 왔으나 고효율저비

용 관리기술 높은 신뢰도의 데이터 처리 기술 및 예측판단기술에 대한 연

구가 진행 중이다

향후에는 사용자 요구에 직접적으로 적용할 수 있는 예측판단시스템 물리

적 관측에서 발달된 생화학적 관측센서 기술 무인원격이동체를 이용한 관

측시스템 및 고효율의 데이터 전송처리 기술이 차세대 해양모니터링시스

템의 주요 중점 항목이다(그림 3)

[그림 3] 해양산업기술의 발전 전략 (한국해양연구원 2006)

17

4 국내외 주요 사례

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서 대표적으로 미국의 NOAA에서

는 국가해양모니터링부이센터(NDBC National Data Bouy Center)를 운영

하면서 대서양 태평양 멕시코만과 5대호에서 Dial-A-Buoy 시스템을 통

하여 연안에서의 가상관측 자료를 제공하고 있다 이 Dial-A-Buoy는 65개

buoy와 54개 자동 연안 해양모니터링 네트워크(C-MAN Coastal-Marine

Automated Network)를 통해서 풍속과 풍향에 대한 자료를 전화로 받을

수 있는 시스템을 운용하고 있다

또한 미국 대서양해양대기연구소 (Atlantic Oceanographic and Meteorological

Laboratory)에서는 해양모니터링표류부이를 주기적으로 플로리다주 남부

해양에서 표류시켜 인공위성을 이용하여 실시간으로 연안해수의 흐름패턴

을 모니터링하고 있다

[그림 4] 대서양해양대기연구소에서 운영하고 있는 해양모니터링표류부이(AOML 2006)

18

The Southeast Atlantic Coastal Ocean Observing System은 애틀란타

해안의 해양모니터링과 해양모델링 결과를 통합적으로 서비스하고 있으며

풍향 풍속 해수온도 해수면변동 등의 관측자료를 서비스하고 해양모델링

을 통해 현재 및 84시간 후까지의 해양예보를 서비스하고 있다

Physical Oceanographic Real Time System(PORTS)은 National Ocean

Service (NOS)에서 제공하는 해양물리 관측시스템으로 해양교역의 급속한

증가와 선박의 대형화 및 고속화에 따른 해양사고의 증대에 따라 이를 방

지하고자 개발된 시스템이다

일본은 그 지리적 특성으로 인하여 오랫동안 해양모니터링을 수행하여 왔으

며 다양한 모니터링 시스템을 구축하여 운영해오고 있으며 1970년부터 가

동되어 온 아이찌현의 자동수질 모니터링시스템은 연안해양수질관측소 3개

소를 포함하여 총 22개의 수질 연속모니터링 스테이션을 운영하고 있으며

수온 pH COD DO 염분 및 탁도 등 15종의 관측데이터를 제공하고 있다

유럽에서는 주로 항만의 안전한 통항지원을 위해 항만 주변에 여러 대의

기상관측센서 파고계 및 유향유속 측정센서를 설치하여 실시간 기상예보

조위관측 및 조석관측을 수행하고 있다

우리나라에서는 해양환경의 효율적 이용과 관리에 대한 중요성이 증대됨에

따라 해양수산부는 해양의 현황을 실시간 또는 준실시간으로 관측할 수 있

는 국가해양관측망 기본계획(해양수산부 2001)을 설립하였다

이에 따라 한국해양연구원 국립수산과학원 국립해양조사원 기상청 등을

중심으로 종합해양과학기지 등표해양관측소 조위관측소 부이 여객선 항

로 등을 활용한 실시간 관측을 수행하여 인터넷을 통해 자료를 공개하고

있다(표 1)

19

[표 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획 구성(해양수산부 2004)

분야(구분)이용

Platform위 치 실시간 관측요소

해양관측

기지

대형해양

관측탑

-이어도해양관측기지

-백령도해양관측기지

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 엽록소 파압 층별 수온 층별 유

속 등) 기타(구조물 경사 가속도 변형

률 등)

-서해종합해양기상관

측기지 (북격렬비도)

지상 풍향풍속 기온 습도 강수량 강

우감지 기압 일조 일사 강구에코 등

고층 기압 풍향 풍속 습도 온도

해양 파고 파향 파주기 수온 해류

연안관측탑

-광안대로해양관측탑

-가덕신항해양관측탑

-영일만해양관측탑

-새만금해양관측탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 염록소 층별 수온 층별 유속 등)

기타구조물 -울산가스생산탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 등)

해양(수온 염분 파고 주기 파향 해

수면 DO pH 탁도 엽록소 파압 등)

기타(구조물 경사 가속도 변형률 등)

등표

수중암초

등표

교본초 출운초

복사초 쌍정초

속초항 부근 암초

왕돌초 과부탄 반서

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 난

류측정 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 해수면 DO pH 탁도 엽록소 등)

노출암등표서수도가대암 등

10개소

온도계 (기온 해수면 수온) 풍향풍속

계 기압계 파고계 (파고 주기 파향)

20

해양모니터링시스템의 문제점

무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

해양모니터링시스템의 기대효과

해양모니터링시스템의 활용방안

제3장이슈제기 및 분석

21

가 국내 해양모니터링시스템 산업의 문제점

해양모니터링시스템이 광범위하게 사용되지 못하고 있는 첫 번째 이유는

경제적인 문제점이다 현재까지 개발된 센서 및 자동측정시스템의 가격이

매우 비싸고 한 가지 항목을 측정하는데 최고 수천만원의 기기 구입비가

필요하고 그 외에도 기기 유지비용이 매우 높기 때문이다

일차적으로 우리나라에서 국산화되어 있는 해양모니터링센서의 기술과 상

용화 전력이 매우 미흡하다 대부분 북미 유럽 및 일본 등 선진국에서 개

발된 관측센서를 수입하여 사용하는 단계에 머물러 있다

관측센서 뿐만 아니라 센서의 측정데이터를 송신하고 제어하는 컨트롤러

역시 해외 센서개발사가 정한 특정 컨트롤러를 사용함으로서 사용자의 모

니터링 목적 및 관측환경에 적합한 모니터링시스템을 구축하는데 어려운

문제를 안고 있다

일반적인 대기 혹은 담수 환경을 관측하는 모니터링시스템과 달리 바다에

설치되는 해양모니터링시스템은 설치와 사후관리가 어렵다는 문제점을 가

지고 있다

이슈제기 및 분석

1 해양모니터링시스템의 문제점

22

해양에서는 장비의 부식이나 미생물 패류 등 부착생물의 영향으로 관측장

비가 정상적으로 가동하지 않거나 측정 감도가 떨어지는 경우가 흔히 발생

한다 부착생물의 문제는 현장측정에서 가장 심각한 문제로 해양생물의 부

착을 최소화하는 방법이 개발되고 있으나 근본적인 해결방안이 매우 미흡

한 실정이다

모든 자동측정시스템에서는 고급 관리 인력 좋은 품질의 재료 안정적이고

경제적인 장비들을 투입해야 높은 품질의 자료를 획득할 수 있다 1990년

대 이후 총체적 품질관리(Total Quality Management) 개념이 도입되면서

산업 전반에 걸쳐 고품질 고효율 저비용의 품질관리 체계가 갖추어 지고

있다

해양모니터링시스템의 설치 및 운영에 있어서도 철저한 품질관리체제와 고

급인력 양성 및 충분한 예산반영으로 고품질의 관측자료를 획득할 수 있어

야 하는데 현재 국내 경제적 사회적 여건상 설치 이후의 관리측면에서 미

흡한 부분이 있다

나 해결 방안

근시안적인 안목으로 단기수익에만 집중하는 해양산업기술 사업의 전개방

법과 전략을 바꾸어야 한다 기술력 확보를 위한 과감한 투자를 통해 원천

기술의 국산화와 관련 고급인력 양성에 집중해야 한다

독자적인 해양모니터링 센서 기술의 확보는 우리나라 실정에 적합한 모니

터링을 가능하게 할 뿐만 아니라 나아가서는 첨단 계측기술개발을 통한 국

내 과학기술 발전과 해양환경문제에 대한 국제적 입지를 확보한다는 측면

에서도 중요하게 부각되고 있다

해수관측센서를 외국에서 수입하여 활용하는 것은 기술적으로 어려움이 많

23

이 있지만 관측지역의 특성과 관측목적에 적합한 센서 컨트롤러의 개발은

필수적이다

우리나라의 통신환경에 적합한 통신모듈의 설계 관측목적과 운용의 편이성

을 고려한 통합 컨트롤러의 독자적인 기술개발과 원천기술의 확보가 중요

하다

3면이 바다인 우리나라는 서해 남해 및 동해가 각각 고유의 해양특성을 가

지고 있어 각각의 해양환경 특성에 적합하게끔 시스템을 구축해야 하며 해

양특성을 고려하여 효율적인 사후관리가 수행되어야 한다

이를 위하여 단순한 모니터링시스템의 확장만을 고려하지 않고 최소한의

비용으로 최대의 효과를 얻기 위한 철저한 사전해양조사와 기존자료의 검

증 및 DB 관리가 중요하다

선진국의 경우 자료 생산 비용의 30 이상을 품질관리에 투자하고 있으나

우리나라에서는 이에 크게 미치지 못하고 있다는 점을 고려할 때 모니터링

시스템 설치 이후의 사후관리 분야에도 많은 투자가 뒷받침되어야 한다

특히 해양에서의 자동관측센서에는 많은 해양생물이 부착되어 측정 감도를

감소시키기 때문에 국내 해양특성에 맞는 해결방안을 심도깊게 연구개발을

진행할 필요성이 매우 높다

국내에 해양모니터링 관련 업체는 많지만 실제로 제대로 된 기술력을 가지

고 있는 업체는 많지 않다 기술력이 확보된 업체들은 다양한 교육프로그램

의 개발을 통해 자사의 새로운 수익모델을 창출하고 보유한 기술력을 통해

전문가를 양성해야 한다

24

2 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

가 해양모니터링시스템 기술의 개요

해상 등부표 및 이동조사선박에 물리화학적 센서들을 단일 시스템으로 통

합하고 오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간

모니터링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수

있으며 이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한

연안역관리에 기본정보를 제공할 수 있다

해양모니터링시스템의 구성은 기본적으로 (1)해수질의 물리적 수괴특성과

기초적인 화학적 특성을 측정할 수 있는 해양물리 및 수질 다채널 센서 장

비와 (2) 해양에서의 정확한 시료측정위치 및 조위 파랑의 정보를 동시에

파악할 수 있는 위치정보 시스템 그리고 (3) 획득한 해양 환경자료와 해황

및 위치정보자료를 원격으로 무선 송수신하고 시스템을 제어할 수 있는 제

어시스템으로 나누어진다(그림 5)

[그림 5] 해양모니터링시스템의 기본 구성도

25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

39

해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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FRA 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6

바다는 전세계 물동량의 80가 이루어지고 있는 부분이며 수산 광물 및

에너지 자원이 풍부한 자원의 보고이기도 하다 전 세계적으로 해양개발을

국가의 최우선 개발과제 중의 하나로 인식하고 있으며 그에 대한 투자와

관심이 집중되고 있다

우리나라는 3면이 바다이고 갯벌 도서지역 및 풍부한 해양생태계를 보유하

고 있으며 해양산업 강국으로 자리할 수 있는 가능성과 원천 기술력을 가

지고 있다

21세기 해양산업의 비중은 점차 증가하고 있으며 우리나라는 다음과 같은

기본 목표를 가지고 다양한 추진전략을 수행하고 있다

∙ 생명력 넘치는 해양국토 창조

- 광역 해양관리 해양경제영역 확대 및 건강하고 풍요로운 바다 조성

∙ 지식 기반을 갖춘 해양산업 창출

- 해운 항만 수산 등 전통해양산업의 고부가 가치화 및 신산업 육성

∙ 지속가능한 해양자원 개발

- 어업자원관리체제 개편 및 해양광물 에너지 및 공간자원의 상용화

모든 분야의 해양개발을 추진해 나감에 있어 이를 뒷받침하는 과학기술의

연구개발은 필수적이다 환경파괴를 최소화하고 사업을 기획하는 단계에서

1 연구배경

개요

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사전 개발에 따른 영향을 파악하고 사후에도 지속적으로 모니터링하여 경

제적이고 효율적이면서 환경 친화적인 해양개발 사업이 수행될 수 있도록

해야 한다

해양과학기술의 영역이 다른 기술의 응용적 성격이 강하지만 파도 조류

조석간만의 차 수압 및 염분 등 바다의 독특한 자연환경을 가지고 있기

때문에 해양의 특성을 고려한 독자적인 해양과학기술의 설계 개발 및 사

후관리가 중요하다

8

2 기술적 측면

전 세계적으로 해양과학기술의 핵심은 다양한 해양환경에서 나타나는 해양

환경변화를 어떻게 하면 최소의 경비와 노력 그리고 시간을 들여 광역적이

고 세밀한 시간간격으로 자료를 획득하고 이를 해양환경 변화 또는 오염대

책에 반영하는가에 대한 실질적인 연구개발에 집중되어 있다

해양환경 내에서 일어나고 있는 변화를 신속하게 파악하고 향후 어떤 변화

가 일어날 것인지를 정확하게 예측하기 위해서는 상시적 연속적으로 운영

되는 실시간 관측시스템을 구축하여 사용자에게 원하는 자료와 정보를 제

공해야 한다

이러한 시스템에는 모니터링 체계와 자료취득 관리 송수신 체계 그리고

자료의 분석 등 핵심적인 요소가 통합적으로 설계되어야 하며 모니터링과

모델링은 상호 밀접한 관계를 맺어 완전하게 통합된 시스템을 구축해야 한

다

완벽한 해양환경 무인 자동화 모니터링을 위해서는 위치정보 조위 파랑

염분 수온 수심(sonar) pH 용존산소 엽록소 혼탁도의 해양환경 측정

센서들과 풍향 풍속 대기온도 및 대기압등을 포함하는 해양대기환경 측정

센서들을 모두 단일 자료획득 제어시스템으로 통합하여 가장 다양하고 첨

단적인 자동 모니터링시스템으로 발전되어야 한다

이를 기반으로 우리나라 해양환경산업의 다양한 기반기술과 응용기술의 토

대를 구축하기 위하여 범용 해양환경 통합 자동 모니터링 제어 시스템의

개발 및 실용화는 중요하고 절실한 것으로 판단된다

9

3 경제산업적 측면

해양환경의 보전 및 자원의 지속적 이용은 국가의 자산(Green GDP)을 증

대시키는 지표이므로 우리나라 연안의 풍부한 해양 생물자원을 이용하기

위한 해양환경생태 조사가 중요하다

해양생물다양성 자료를 확보하고 산업적 가치가 있는 새로운 유용생물을

발굴함으로써 해양생물 신소재 산업화에 기여할 수 있다

체계적인 DB구축을 통한 우리나라 연안의 해양환경 및 해양생태계자료의

관리는 해양연구분야에 재사용이 가능하게 되어 경제적 부가가치를 높일

수 있으며 해양 GIS 기술발전 및 활용분야의 확대는 효율적이고 체계적으

로 해양환경을 관리할 수 있게 하여 해양경제 및 해양산업적인 면에서도

유용할 것이다

유엔해양법협약의 발효에 따른 해양경계획정과 해양영토의 중요성 증대 등

으로 인하여 바다가 가지는 자원적 가치를 평가하고 평가결과를 체계적으

로 관리middot홍보하기 위한 종합적 대책 수립의 기초자료로 활용될 수 있다

10

해외 해양모니터링시스템 기술 동향

국내 해양모니터링시스템 기술 동향

해양모니터링시스템 시장 동향

국내외 주요 사례

제2장국내외 동향

11

rsquo90년대 이후 급격한 발전을 이룬 원격탐사기술 해양모델링기술 인터넷

기술을 통해 주요 해양환경요소의 시공간적 변화를 효과적으로 모니터링하

고 예보 정보를 수요자에게 제공함으로써 연안개발 자연재해 해양환경보

전 및 해양산업지원 등에 대한 근본적 자료를 마련하고 있다

환경변화의 판단 근거로는 모니터링 자료 모델링 기술 뿐 아니라 과학적

지식에 근거하는 다양한 인공지능 기법을 도입하고 있다

수질 모니터링시스템 종합적 원격탐사 첨단장비를 활용한 연속환경 모니

터링 고속 컴퓨터 및 저장 시설을 이용한 기존 자료의 처리 및 학습을 통

한 인공지능적 판단 시스템 구축 등 관련 분야별 현 기술 수준은 매우 우

수하다고 판단되며 최근에는 분야별 통합을 통한 종합적인 환경모니터링

기술을 본격적으로 연구하고 있다

환경관리목적을 위한 환경판단 시스템의 개발이 활발히 진행되어 오고 있

으나 해양 생태계 분야에 대한 판단시스템 개발 부분은 상대적으로 보편

화 되어 있지 않은 상태이고 적조나 어류자원 활용 등 특정한 목적별 개

발이 중심을 이루고 있다

선진국 특히 미국의 경우 실시간 해양모니터링시스템은 연안역을 비롯하여

국내외 동향

1 해외 해양모니터링시스템 기술 동향

12

외양역까지 활발하게 구축되어 전지구적 규모의 해양환경자료를 인공위성

무선통신 등의 형태로 실시간으로 확보하여 해양과학 및 군사적 목적으로

활용하고 있다 실시간으로 획득된 자료들은 대부분은 수치예측시스템(예측

모델링)을 통하여 진단 예측되어 사용자들에게 제공되는 체계를 구축하고

있다

13

2 국내 해양모니터링시스템 기술 동향

해양의 효율적인 개발과 이용을 위한 체계적인 해양모니터링시스템 구축에

대한 필요성이 대두됨에 따라 해양수산부에서는 해양모니터링시스템을 구

축하기 위해 실용적으로 현장에서 무인작동할 수 있고 실시간 및 준실시간

으로 관측할 수 있는 국가 해양관측망 기본계획(실시간 해양관측 계획)을

마련하고 있다(그림 1)

현재로서는 현재 국가해양관측망 구축계획에 따라 운영되는 부이는 다른

관측수단에 비해 숫자도 제한적이고 관측 항목도 주로 파랑 및 기상요소들

로 매우 제한적인 상황이며 그 활용방법 역시 해양관측기지 등표 연안잔

교 정기여객선 등 이용가능한 시설을 활용하여 해양관측을 부분적으로 실

시하고 있는 실정이다

단위 분야별 관측 수준이나 분석 방법은 부분적으로는 많은 발전을 이루었

다고 판단되나 대부분의 관측이 비실시간적으로 운영되며 해양모니터링 인

자별로 비동시적으로 이루어지기 때문에 상호간 관계를 파악하고 분야별

기술을 통합하여 종합적으로 생태계 변화를 판단하기에는 제한적이다

이러한 단점을 극복하는 방안으로 실시간 동시적으로 모니터링이 가능한

해양환경인자에 대한 자료를 기반으로 모델링 인공지능기법 등 가능한 기

술적 기법을 활용하여 종합적인 생태계 변화 판단기술의 개발이 시급하다

14

[그림 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획도 (해양수산부 2004)

15

3 해양모니터링시스템 시장 동향

세계적으로 운영되는 해양관측시스템 (Ocean Observation System OOS)

은 대부분 국가해양산업의 일부분으로 진행되고 있으며 관측목적 설치위치

및 방법 등에 따라 다양한 시장이 형성되어 있다

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서는 2006년부터 2010년까지

18~22억달러의 해양모니터링시스템 설치 및 운영 관련 예산이 책정되었

으며 관련 사업의 경제 사회 군사 및 과학적 측면으로의 파급효과가 매

우 방대하다

전세계적으로도 해양모니터링시스템의 시장은 고성장세에 있으며 특히 아

시아 시장에서는 아직 초기단계이기 때문에 해양모니터링시스템 구축의 필

요성 및 발전 가능성은 매우 높다(그림 2)

[그림 2] 2006~2011년 세계 해양모니터링시스템 시장 예측(Douglas-Westwood 2006)

16

북미와 유럽을 비롯한 해양선진국에서는 현재 부이 등 고정 플랫폼을 이용

한 해양모니터링시스템의 구축기술은 상당히 진행되어 왔으나 고효율저비

용 관리기술 높은 신뢰도의 데이터 처리 기술 및 예측판단기술에 대한 연

구가 진행 중이다

향후에는 사용자 요구에 직접적으로 적용할 수 있는 예측판단시스템 물리

적 관측에서 발달된 생화학적 관측센서 기술 무인원격이동체를 이용한 관

측시스템 및 고효율의 데이터 전송처리 기술이 차세대 해양모니터링시스

템의 주요 중점 항목이다(그림 3)

[그림 3] 해양산업기술의 발전 전략 (한국해양연구원 2006)

17

4 국내외 주요 사례

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서 대표적으로 미국의 NOAA에서

는 국가해양모니터링부이센터(NDBC National Data Bouy Center)를 운영

하면서 대서양 태평양 멕시코만과 5대호에서 Dial-A-Buoy 시스템을 통

하여 연안에서의 가상관측 자료를 제공하고 있다 이 Dial-A-Buoy는 65개

buoy와 54개 자동 연안 해양모니터링 네트워크(C-MAN Coastal-Marine

Automated Network)를 통해서 풍속과 풍향에 대한 자료를 전화로 받을

수 있는 시스템을 운용하고 있다

또한 미국 대서양해양대기연구소 (Atlantic Oceanographic and Meteorological

Laboratory)에서는 해양모니터링표류부이를 주기적으로 플로리다주 남부

해양에서 표류시켜 인공위성을 이용하여 실시간으로 연안해수의 흐름패턴

을 모니터링하고 있다

[그림 4] 대서양해양대기연구소에서 운영하고 있는 해양모니터링표류부이(AOML 2006)

18

The Southeast Atlantic Coastal Ocean Observing System은 애틀란타

해안의 해양모니터링과 해양모델링 결과를 통합적으로 서비스하고 있으며

풍향 풍속 해수온도 해수면변동 등의 관측자료를 서비스하고 해양모델링

을 통해 현재 및 84시간 후까지의 해양예보를 서비스하고 있다

Physical Oceanographic Real Time System(PORTS)은 National Ocean

Service (NOS)에서 제공하는 해양물리 관측시스템으로 해양교역의 급속한

증가와 선박의 대형화 및 고속화에 따른 해양사고의 증대에 따라 이를 방

지하고자 개발된 시스템이다

일본은 그 지리적 특성으로 인하여 오랫동안 해양모니터링을 수행하여 왔으

며 다양한 모니터링 시스템을 구축하여 운영해오고 있으며 1970년부터 가

동되어 온 아이찌현의 자동수질 모니터링시스템은 연안해양수질관측소 3개

소를 포함하여 총 22개의 수질 연속모니터링 스테이션을 운영하고 있으며

수온 pH COD DO 염분 및 탁도 등 15종의 관측데이터를 제공하고 있다

유럽에서는 주로 항만의 안전한 통항지원을 위해 항만 주변에 여러 대의

기상관측센서 파고계 및 유향유속 측정센서를 설치하여 실시간 기상예보

조위관측 및 조석관측을 수행하고 있다

우리나라에서는 해양환경의 효율적 이용과 관리에 대한 중요성이 증대됨에

따라 해양수산부는 해양의 현황을 실시간 또는 준실시간으로 관측할 수 있

는 국가해양관측망 기본계획(해양수산부 2001)을 설립하였다

이에 따라 한국해양연구원 국립수산과학원 국립해양조사원 기상청 등을

중심으로 종합해양과학기지 등표해양관측소 조위관측소 부이 여객선 항

로 등을 활용한 실시간 관측을 수행하여 인터넷을 통해 자료를 공개하고

있다(표 1)

19

[표 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획 구성(해양수산부 2004)

분야(구분)이용

Platform위 치 실시간 관측요소

해양관측

기지

대형해양

관측탑

-이어도해양관측기지

-백령도해양관측기지

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 엽록소 파압 층별 수온 층별 유

속 등) 기타(구조물 경사 가속도 변형

률 등)

-서해종합해양기상관

측기지 (북격렬비도)

지상 풍향풍속 기온 습도 강수량 강

우감지 기압 일조 일사 강구에코 등

고층 기압 풍향 풍속 습도 온도

해양 파고 파향 파주기 수온 해류

연안관측탑

-광안대로해양관측탑

-가덕신항해양관측탑

-영일만해양관측탑

-새만금해양관측탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 염록소 층별 수온 층별 유속 등)

기타구조물 -울산가스생산탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 등)

해양(수온 염분 파고 주기 파향 해

수면 DO pH 탁도 엽록소 파압 등)

기타(구조물 경사 가속도 변형률 등)

등표

수중암초

등표

교본초 출운초

복사초 쌍정초

속초항 부근 암초

왕돌초 과부탄 반서

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 난

류측정 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 해수면 DO pH 탁도 엽록소 등)

노출암등표서수도가대암 등

10개소

온도계 (기온 해수면 수온) 풍향풍속

계 기압계 파고계 (파고 주기 파향)

20

해양모니터링시스템의 문제점

무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

해양모니터링시스템의 기대효과

해양모니터링시스템의 활용방안

제3장이슈제기 및 분석

21

가 국내 해양모니터링시스템 산업의 문제점

해양모니터링시스템이 광범위하게 사용되지 못하고 있는 첫 번째 이유는

경제적인 문제점이다 현재까지 개발된 센서 및 자동측정시스템의 가격이

매우 비싸고 한 가지 항목을 측정하는데 최고 수천만원의 기기 구입비가

필요하고 그 외에도 기기 유지비용이 매우 높기 때문이다

일차적으로 우리나라에서 국산화되어 있는 해양모니터링센서의 기술과 상

용화 전력이 매우 미흡하다 대부분 북미 유럽 및 일본 등 선진국에서 개

발된 관측센서를 수입하여 사용하는 단계에 머물러 있다

관측센서 뿐만 아니라 센서의 측정데이터를 송신하고 제어하는 컨트롤러

역시 해외 센서개발사가 정한 특정 컨트롤러를 사용함으로서 사용자의 모

니터링 목적 및 관측환경에 적합한 모니터링시스템을 구축하는데 어려운

문제를 안고 있다

일반적인 대기 혹은 담수 환경을 관측하는 모니터링시스템과 달리 바다에

설치되는 해양모니터링시스템은 설치와 사후관리가 어렵다는 문제점을 가

지고 있다

이슈제기 및 분석

1 해양모니터링시스템의 문제점

22

해양에서는 장비의 부식이나 미생물 패류 등 부착생물의 영향으로 관측장

비가 정상적으로 가동하지 않거나 측정 감도가 떨어지는 경우가 흔히 발생

한다 부착생물의 문제는 현장측정에서 가장 심각한 문제로 해양생물의 부

착을 최소화하는 방법이 개발되고 있으나 근본적인 해결방안이 매우 미흡

한 실정이다

모든 자동측정시스템에서는 고급 관리 인력 좋은 품질의 재료 안정적이고

경제적인 장비들을 투입해야 높은 품질의 자료를 획득할 수 있다 1990년

대 이후 총체적 품질관리(Total Quality Management) 개념이 도입되면서

산업 전반에 걸쳐 고품질 고효율 저비용의 품질관리 체계가 갖추어 지고

있다

해양모니터링시스템의 설치 및 운영에 있어서도 철저한 품질관리체제와 고

급인력 양성 및 충분한 예산반영으로 고품질의 관측자료를 획득할 수 있어

야 하는데 현재 국내 경제적 사회적 여건상 설치 이후의 관리측면에서 미

흡한 부분이 있다

나 해결 방안

근시안적인 안목으로 단기수익에만 집중하는 해양산업기술 사업의 전개방

법과 전략을 바꾸어야 한다 기술력 확보를 위한 과감한 투자를 통해 원천

기술의 국산화와 관련 고급인력 양성에 집중해야 한다

독자적인 해양모니터링 센서 기술의 확보는 우리나라 실정에 적합한 모니

터링을 가능하게 할 뿐만 아니라 나아가서는 첨단 계측기술개발을 통한 국

내 과학기술 발전과 해양환경문제에 대한 국제적 입지를 확보한다는 측면

에서도 중요하게 부각되고 있다

해수관측센서를 외국에서 수입하여 활용하는 것은 기술적으로 어려움이 많

23

이 있지만 관측지역의 특성과 관측목적에 적합한 센서 컨트롤러의 개발은

필수적이다

우리나라의 통신환경에 적합한 통신모듈의 설계 관측목적과 운용의 편이성

을 고려한 통합 컨트롤러의 독자적인 기술개발과 원천기술의 확보가 중요

하다

3면이 바다인 우리나라는 서해 남해 및 동해가 각각 고유의 해양특성을 가

지고 있어 각각의 해양환경 특성에 적합하게끔 시스템을 구축해야 하며 해

양특성을 고려하여 효율적인 사후관리가 수행되어야 한다

이를 위하여 단순한 모니터링시스템의 확장만을 고려하지 않고 최소한의

비용으로 최대의 효과를 얻기 위한 철저한 사전해양조사와 기존자료의 검

증 및 DB 관리가 중요하다

선진국의 경우 자료 생산 비용의 30 이상을 품질관리에 투자하고 있으나

우리나라에서는 이에 크게 미치지 못하고 있다는 점을 고려할 때 모니터링

시스템 설치 이후의 사후관리 분야에도 많은 투자가 뒷받침되어야 한다

특히 해양에서의 자동관측센서에는 많은 해양생물이 부착되어 측정 감도를

감소시키기 때문에 국내 해양특성에 맞는 해결방안을 심도깊게 연구개발을

진행할 필요성이 매우 높다

국내에 해양모니터링 관련 업체는 많지만 실제로 제대로 된 기술력을 가지

고 있는 업체는 많지 않다 기술력이 확보된 업체들은 다양한 교육프로그램

의 개발을 통해 자사의 새로운 수익모델을 창출하고 보유한 기술력을 통해

전문가를 양성해야 한다

24

2 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

가 해양모니터링시스템 기술의 개요

해상 등부표 및 이동조사선박에 물리화학적 센서들을 단일 시스템으로 통

합하고 오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간

모니터링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수

있으며 이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한

연안역관리에 기본정보를 제공할 수 있다

해양모니터링시스템의 구성은 기본적으로 (1)해수질의 물리적 수괴특성과

기초적인 화학적 특성을 측정할 수 있는 해양물리 및 수질 다채널 센서 장

비와 (2) 해양에서의 정확한 시료측정위치 및 조위 파랑의 정보를 동시에

파악할 수 있는 위치정보 시스템 그리고 (3) 획득한 해양 환경자료와 해황

및 위치정보자료를 원격으로 무선 송수신하고 시스템을 제어할 수 있는 제

어시스템으로 나누어진다(그림 5)

[그림 5] 해양모니터링시스템의 기본 구성도

25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

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계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

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해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

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계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

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해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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 SUO 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 SVE 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 ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents for quality printing on desktop printers and proofers Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 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7

사전 개발에 따른 영향을 파악하고 사후에도 지속적으로 모니터링하여 경

제적이고 효율적이면서 환경 친화적인 해양개발 사업이 수행될 수 있도록

해야 한다

해양과학기술의 영역이 다른 기술의 응용적 성격이 강하지만 파도 조류

조석간만의 차 수압 및 염분 등 바다의 독특한 자연환경을 가지고 있기

때문에 해양의 특성을 고려한 독자적인 해양과학기술의 설계 개발 및 사

후관리가 중요하다

8

2 기술적 측면

전 세계적으로 해양과학기술의 핵심은 다양한 해양환경에서 나타나는 해양

환경변화를 어떻게 하면 최소의 경비와 노력 그리고 시간을 들여 광역적이

고 세밀한 시간간격으로 자료를 획득하고 이를 해양환경 변화 또는 오염대

책에 반영하는가에 대한 실질적인 연구개발에 집중되어 있다

해양환경 내에서 일어나고 있는 변화를 신속하게 파악하고 향후 어떤 변화

가 일어날 것인지를 정확하게 예측하기 위해서는 상시적 연속적으로 운영

되는 실시간 관측시스템을 구축하여 사용자에게 원하는 자료와 정보를 제

공해야 한다

이러한 시스템에는 모니터링 체계와 자료취득 관리 송수신 체계 그리고

자료의 분석 등 핵심적인 요소가 통합적으로 설계되어야 하며 모니터링과

모델링은 상호 밀접한 관계를 맺어 완전하게 통합된 시스템을 구축해야 한

다

완벽한 해양환경 무인 자동화 모니터링을 위해서는 위치정보 조위 파랑

염분 수온 수심(sonar) pH 용존산소 엽록소 혼탁도의 해양환경 측정

센서들과 풍향 풍속 대기온도 및 대기압등을 포함하는 해양대기환경 측정

센서들을 모두 단일 자료획득 제어시스템으로 통합하여 가장 다양하고 첨

단적인 자동 모니터링시스템으로 발전되어야 한다

이를 기반으로 우리나라 해양환경산업의 다양한 기반기술과 응용기술의 토

대를 구축하기 위하여 범용 해양환경 통합 자동 모니터링 제어 시스템의

개발 및 실용화는 중요하고 절실한 것으로 판단된다

9

3 경제산업적 측면

해양환경의 보전 및 자원의 지속적 이용은 국가의 자산(Green GDP)을 증

대시키는 지표이므로 우리나라 연안의 풍부한 해양 생물자원을 이용하기

위한 해양환경생태 조사가 중요하다

해양생물다양성 자료를 확보하고 산업적 가치가 있는 새로운 유용생물을

발굴함으로써 해양생물 신소재 산업화에 기여할 수 있다

체계적인 DB구축을 통한 우리나라 연안의 해양환경 및 해양생태계자료의

관리는 해양연구분야에 재사용이 가능하게 되어 경제적 부가가치를 높일

수 있으며 해양 GIS 기술발전 및 활용분야의 확대는 효율적이고 체계적으

로 해양환경을 관리할 수 있게 하여 해양경제 및 해양산업적인 면에서도

유용할 것이다

유엔해양법협약의 발효에 따른 해양경계획정과 해양영토의 중요성 증대 등

으로 인하여 바다가 가지는 자원적 가치를 평가하고 평가결과를 체계적으

로 관리middot홍보하기 위한 종합적 대책 수립의 기초자료로 활용될 수 있다

10

해외 해양모니터링시스템 기술 동향

국내 해양모니터링시스템 기술 동향

해양모니터링시스템 시장 동향

국내외 주요 사례

제2장국내외 동향

11

rsquo90년대 이후 급격한 발전을 이룬 원격탐사기술 해양모델링기술 인터넷

기술을 통해 주요 해양환경요소의 시공간적 변화를 효과적으로 모니터링하

고 예보 정보를 수요자에게 제공함으로써 연안개발 자연재해 해양환경보

전 및 해양산업지원 등에 대한 근본적 자료를 마련하고 있다

환경변화의 판단 근거로는 모니터링 자료 모델링 기술 뿐 아니라 과학적

지식에 근거하는 다양한 인공지능 기법을 도입하고 있다

수질 모니터링시스템 종합적 원격탐사 첨단장비를 활용한 연속환경 모니

터링 고속 컴퓨터 및 저장 시설을 이용한 기존 자료의 처리 및 학습을 통

한 인공지능적 판단 시스템 구축 등 관련 분야별 현 기술 수준은 매우 우

수하다고 판단되며 최근에는 분야별 통합을 통한 종합적인 환경모니터링

기술을 본격적으로 연구하고 있다

환경관리목적을 위한 환경판단 시스템의 개발이 활발히 진행되어 오고 있

으나 해양 생태계 분야에 대한 판단시스템 개발 부분은 상대적으로 보편

화 되어 있지 않은 상태이고 적조나 어류자원 활용 등 특정한 목적별 개

발이 중심을 이루고 있다

선진국 특히 미국의 경우 실시간 해양모니터링시스템은 연안역을 비롯하여

국내외 동향

1 해외 해양모니터링시스템 기술 동향

12

외양역까지 활발하게 구축되어 전지구적 규모의 해양환경자료를 인공위성

무선통신 등의 형태로 실시간으로 확보하여 해양과학 및 군사적 목적으로

활용하고 있다 실시간으로 획득된 자료들은 대부분은 수치예측시스템(예측

모델링)을 통하여 진단 예측되어 사용자들에게 제공되는 체계를 구축하고

있다

13

2 국내 해양모니터링시스템 기술 동향

해양의 효율적인 개발과 이용을 위한 체계적인 해양모니터링시스템 구축에

대한 필요성이 대두됨에 따라 해양수산부에서는 해양모니터링시스템을 구

축하기 위해 실용적으로 현장에서 무인작동할 수 있고 실시간 및 준실시간

으로 관측할 수 있는 국가 해양관측망 기본계획(실시간 해양관측 계획)을

마련하고 있다(그림 1)

현재로서는 현재 국가해양관측망 구축계획에 따라 운영되는 부이는 다른

관측수단에 비해 숫자도 제한적이고 관측 항목도 주로 파랑 및 기상요소들

로 매우 제한적인 상황이며 그 활용방법 역시 해양관측기지 등표 연안잔

교 정기여객선 등 이용가능한 시설을 활용하여 해양관측을 부분적으로 실

시하고 있는 실정이다

단위 분야별 관측 수준이나 분석 방법은 부분적으로는 많은 발전을 이루었

다고 판단되나 대부분의 관측이 비실시간적으로 운영되며 해양모니터링 인

자별로 비동시적으로 이루어지기 때문에 상호간 관계를 파악하고 분야별

기술을 통합하여 종합적으로 생태계 변화를 판단하기에는 제한적이다

이러한 단점을 극복하는 방안으로 실시간 동시적으로 모니터링이 가능한

해양환경인자에 대한 자료를 기반으로 모델링 인공지능기법 등 가능한 기

술적 기법을 활용하여 종합적인 생태계 변화 판단기술의 개발이 시급하다

14

[그림 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획도 (해양수산부 2004)

15

3 해양모니터링시스템 시장 동향

세계적으로 운영되는 해양관측시스템 (Ocean Observation System OOS)

은 대부분 국가해양산업의 일부분으로 진행되고 있으며 관측목적 설치위치

및 방법 등에 따라 다양한 시장이 형성되어 있다

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서는 2006년부터 2010년까지

18~22억달러의 해양모니터링시스템 설치 및 운영 관련 예산이 책정되었

으며 관련 사업의 경제 사회 군사 및 과학적 측면으로의 파급효과가 매

우 방대하다

전세계적으로도 해양모니터링시스템의 시장은 고성장세에 있으며 특히 아

시아 시장에서는 아직 초기단계이기 때문에 해양모니터링시스템 구축의 필

요성 및 발전 가능성은 매우 높다(그림 2)

[그림 2] 2006~2011년 세계 해양모니터링시스템 시장 예측(Douglas-Westwood 2006)

16

북미와 유럽을 비롯한 해양선진국에서는 현재 부이 등 고정 플랫폼을 이용

한 해양모니터링시스템의 구축기술은 상당히 진행되어 왔으나 고효율저비

용 관리기술 높은 신뢰도의 데이터 처리 기술 및 예측판단기술에 대한 연

구가 진행 중이다

향후에는 사용자 요구에 직접적으로 적용할 수 있는 예측판단시스템 물리

적 관측에서 발달된 생화학적 관측센서 기술 무인원격이동체를 이용한 관

측시스템 및 고효율의 데이터 전송처리 기술이 차세대 해양모니터링시스

템의 주요 중점 항목이다(그림 3)

[그림 3] 해양산업기술의 발전 전략 (한국해양연구원 2006)

17

4 국내외 주요 사례

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서 대표적으로 미국의 NOAA에서

는 국가해양모니터링부이센터(NDBC National Data Bouy Center)를 운영

하면서 대서양 태평양 멕시코만과 5대호에서 Dial-A-Buoy 시스템을 통

하여 연안에서의 가상관측 자료를 제공하고 있다 이 Dial-A-Buoy는 65개

buoy와 54개 자동 연안 해양모니터링 네트워크(C-MAN Coastal-Marine

Automated Network)를 통해서 풍속과 풍향에 대한 자료를 전화로 받을

수 있는 시스템을 운용하고 있다

또한 미국 대서양해양대기연구소 (Atlantic Oceanographic and Meteorological

Laboratory)에서는 해양모니터링표류부이를 주기적으로 플로리다주 남부

해양에서 표류시켜 인공위성을 이용하여 실시간으로 연안해수의 흐름패턴

을 모니터링하고 있다

[그림 4] 대서양해양대기연구소에서 운영하고 있는 해양모니터링표류부이(AOML 2006)

18

The Southeast Atlantic Coastal Ocean Observing System은 애틀란타

해안의 해양모니터링과 해양모델링 결과를 통합적으로 서비스하고 있으며

풍향 풍속 해수온도 해수면변동 등의 관측자료를 서비스하고 해양모델링

을 통해 현재 및 84시간 후까지의 해양예보를 서비스하고 있다

Physical Oceanographic Real Time System(PORTS)은 National Ocean

Service (NOS)에서 제공하는 해양물리 관측시스템으로 해양교역의 급속한

증가와 선박의 대형화 및 고속화에 따른 해양사고의 증대에 따라 이를 방

지하고자 개발된 시스템이다

일본은 그 지리적 특성으로 인하여 오랫동안 해양모니터링을 수행하여 왔으

며 다양한 모니터링 시스템을 구축하여 운영해오고 있으며 1970년부터 가

동되어 온 아이찌현의 자동수질 모니터링시스템은 연안해양수질관측소 3개

소를 포함하여 총 22개의 수질 연속모니터링 스테이션을 운영하고 있으며

수온 pH COD DO 염분 및 탁도 등 15종의 관측데이터를 제공하고 있다

유럽에서는 주로 항만의 안전한 통항지원을 위해 항만 주변에 여러 대의

기상관측센서 파고계 및 유향유속 측정센서를 설치하여 실시간 기상예보

조위관측 및 조석관측을 수행하고 있다

우리나라에서는 해양환경의 효율적 이용과 관리에 대한 중요성이 증대됨에

따라 해양수산부는 해양의 현황을 실시간 또는 준실시간으로 관측할 수 있

는 국가해양관측망 기본계획(해양수산부 2001)을 설립하였다

이에 따라 한국해양연구원 국립수산과학원 국립해양조사원 기상청 등을

중심으로 종합해양과학기지 등표해양관측소 조위관측소 부이 여객선 항

로 등을 활용한 실시간 관측을 수행하여 인터넷을 통해 자료를 공개하고

있다(표 1)

19

[표 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획 구성(해양수산부 2004)

분야(구분)이용

Platform위 치 실시간 관측요소

해양관측

기지

대형해양

관측탑

-이어도해양관측기지

-백령도해양관측기지

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 엽록소 파압 층별 수온 층별 유

속 등) 기타(구조물 경사 가속도 변형

률 등)

-서해종합해양기상관

측기지 (북격렬비도)

지상 풍향풍속 기온 습도 강수량 강

우감지 기압 일조 일사 강구에코 등

고층 기압 풍향 풍속 습도 온도

해양 파고 파향 파주기 수온 해류

연안관측탑

-광안대로해양관측탑

-가덕신항해양관측탑

-영일만해양관측탑

-새만금해양관측탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 염록소 층별 수온 층별 유속 등)

기타구조물 -울산가스생산탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 등)

해양(수온 염분 파고 주기 파향 해

수면 DO pH 탁도 엽록소 파압 등)

기타(구조물 경사 가속도 변형률 등)

등표

수중암초

등표

교본초 출운초

복사초 쌍정초

속초항 부근 암초

왕돌초 과부탄 반서

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 난

류측정 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 해수면 DO pH 탁도 엽록소 등)

노출암등표서수도가대암 등

10개소

온도계 (기온 해수면 수온) 풍향풍속

계 기압계 파고계 (파고 주기 파향)

20

해양모니터링시스템의 문제점

무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

해양모니터링시스템의 기대효과

해양모니터링시스템의 활용방안

제3장이슈제기 및 분석

21

가 국내 해양모니터링시스템 산업의 문제점

해양모니터링시스템이 광범위하게 사용되지 못하고 있는 첫 번째 이유는

경제적인 문제점이다 현재까지 개발된 센서 및 자동측정시스템의 가격이

매우 비싸고 한 가지 항목을 측정하는데 최고 수천만원의 기기 구입비가

필요하고 그 외에도 기기 유지비용이 매우 높기 때문이다

일차적으로 우리나라에서 국산화되어 있는 해양모니터링센서의 기술과 상

용화 전력이 매우 미흡하다 대부분 북미 유럽 및 일본 등 선진국에서 개

발된 관측센서를 수입하여 사용하는 단계에 머물러 있다

관측센서 뿐만 아니라 센서의 측정데이터를 송신하고 제어하는 컨트롤러

역시 해외 센서개발사가 정한 특정 컨트롤러를 사용함으로서 사용자의 모

니터링 목적 및 관측환경에 적합한 모니터링시스템을 구축하는데 어려운

문제를 안고 있다

일반적인 대기 혹은 담수 환경을 관측하는 모니터링시스템과 달리 바다에

설치되는 해양모니터링시스템은 설치와 사후관리가 어렵다는 문제점을 가

지고 있다

이슈제기 및 분석

1 해양모니터링시스템의 문제점

22

해양에서는 장비의 부식이나 미생물 패류 등 부착생물의 영향으로 관측장

비가 정상적으로 가동하지 않거나 측정 감도가 떨어지는 경우가 흔히 발생

한다 부착생물의 문제는 현장측정에서 가장 심각한 문제로 해양생물의 부

착을 최소화하는 방법이 개발되고 있으나 근본적인 해결방안이 매우 미흡

한 실정이다

모든 자동측정시스템에서는 고급 관리 인력 좋은 품질의 재료 안정적이고

경제적인 장비들을 투입해야 높은 품질의 자료를 획득할 수 있다 1990년

대 이후 총체적 품질관리(Total Quality Management) 개념이 도입되면서

산업 전반에 걸쳐 고품질 고효율 저비용의 품질관리 체계가 갖추어 지고

있다

해양모니터링시스템의 설치 및 운영에 있어서도 철저한 품질관리체제와 고

급인력 양성 및 충분한 예산반영으로 고품질의 관측자료를 획득할 수 있어

야 하는데 현재 국내 경제적 사회적 여건상 설치 이후의 관리측면에서 미

흡한 부분이 있다

나 해결 방안

근시안적인 안목으로 단기수익에만 집중하는 해양산업기술 사업의 전개방

법과 전략을 바꾸어야 한다 기술력 확보를 위한 과감한 투자를 통해 원천

기술의 국산화와 관련 고급인력 양성에 집중해야 한다

독자적인 해양모니터링 센서 기술의 확보는 우리나라 실정에 적합한 모니

터링을 가능하게 할 뿐만 아니라 나아가서는 첨단 계측기술개발을 통한 국

내 과학기술 발전과 해양환경문제에 대한 국제적 입지를 확보한다는 측면

에서도 중요하게 부각되고 있다

해수관측센서를 외국에서 수입하여 활용하는 것은 기술적으로 어려움이 많

23

이 있지만 관측지역의 특성과 관측목적에 적합한 센서 컨트롤러의 개발은

필수적이다

우리나라의 통신환경에 적합한 통신모듈의 설계 관측목적과 운용의 편이성

을 고려한 통합 컨트롤러의 독자적인 기술개발과 원천기술의 확보가 중요

하다

3면이 바다인 우리나라는 서해 남해 및 동해가 각각 고유의 해양특성을 가

지고 있어 각각의 해양환경 특성에 적합하게끔 시스템을 구축해야 하며 해

양특성을 고려하여 효율적인 사후관리가 수행되어야 한다

이를 위하여 단순한 모니터링시스템의 확장만을 고려하지 않고 최소한의

비용으로 최대의 효과를 얻기 위한 철저한 사전해양조사와 기존자료의 검

증 및 DB 관리가 중요하다

선진국의 경우 자료 생산 비용의 30 이상을 품질관리에 투자하고 있으나

우리나라에서는 이에 크게 미치지 못하고 있다는 점을 고려할 때 모니터링

시스템 설치 이후의 사후관리 분야에도 많은 투자가 뒷받침되어야 한다

특히 해양에서의 자동관측센서에는 많은 해양생물이 부착되어 측정 감도를

감소시키기 때문에 국내 해양특성에 맞는 해결방안을 심도깊게 연구개발을

진행할 필요성이 매우 높다

국내에 해양모니터링 관련 업체는 많지만 실제로 제대로 된 기술력을 가지

고 있는 업체는 많지 않다 기술력이 확보된 업체들은 다양한 교육프로그램

의 개발을 통해 자사의 새로운 수익모델을 창출하고 보유한 기술력을 통해

전문가를 양성해야 한다

24

2 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

가 해양모니터링시스템 기술의 개요

해상 등부표 및 이동조사선박에 물리화학적 센서들을 단일 시스템으로 통

합하고 오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간

모니터링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수

있으며 이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한

연안역관리에 기본정보를 제공할 수 있다

해양모니터링시스템의 구성은 기본적으로 (1)해수질의 물리적 수괴특성과

기초적인 화학적 특성을 측정할 수 있는 해양물리 및 수질 다채널 센서 장

비와 (2) 해양에서의 정확한 시료측정위치 및 조위 파랑의 정보를 동시에

파악할 수 있는 위치정보 시스템 그리고 (3) 획득한 해양 환경자료와 해황

및 위치정보자료를 원격으로 무선 송수신하고 시스템을 제어할 수 있는 제

어시스템으로 나누어진다(그림 5)

[그림 5] 해양모니터링시스템의 기본 구성도

25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

39

해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

ltlt ASCII85EncodePages false AllowTransparency false AutoPositionEPSFiles true AutoRotatePages All Binding Left CalGrayProfile (Dot Gain 20) CalRGBProfile (sRGB IEC61966-21) CalCMYKProfile (US Web Coated 050SWOP051 v2) sRGBProfile (sRGB IEC61966-21) CannotEmbedFontPolicy Warning CompatibilityLevel 14 CompressObjects Tags CompressPages true ConvertImagesToIndexed true PassThroughJPEGImages true CreateJDFFile false CreateJobTicket false DefaultRenderingIntent Default DetectBlends true DetectCurves 00000 ColorConversionStrategy LeaveColorUnchanged DoThumbnails false EmbedAllFonts true EmbedOpenType false ParseICCProfilesInComments true EmbedJobOptions true DSCReportingLevel 0 EmitDSCWarnings false EndPage -1 ImageMemory 1048576 LockDistillerParams false MaxSubsetPct 100 Optimize true OPM 1 ParseDSCComments true ParseDSCCommentsForDocInfo true PreserveCopyPage true PreserveDICMYKValues true PreserveEPSInfo true PreserveFlatness true PreserveHalftoneInfo false PreserveOPIComments false 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FRA 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ITA 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 JPN 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8

2 기술적 측면

전 세계적으로 해양과학기술의 핵심은 다양한 해양환경에서 나타나는 해양

환경변화를 어떻게 하면 최소의 경비와 노력 그리고 시간을 들여 광역적이

고 세밀한 시간간격으로 자료를 획득하고 이를 해양환경 변화 또는 오염대

책에 반영하는가에 대한 실질적인 연구개발에 집중되어 있다

해양환경 내에서 일어나고 있는 변화를 신속하게 파악하고 향후 어떤 변화

가 일어날 것인지를 정확하게 예측하기 위해서는 상시적 연속적으로 운영

되는 실시간 관측시스템을 구축하여 사용자에게 원하는 자료와 정보를 제

공해야 한다

이러한 시스템에는 모니터링 체계와 자료취득 관리 송수신 체계 그리고

자료의 분석 등 핵심적인 요소가 통합적으로 설계되어야 하며 모니터링과

모델링은 상호 밀접한 관계를 맺어 완전하게 통합된 시스템을 구축해야 한

다

완벽한 해양환경 무인 자동화 모니터링을 위해서는 위치정보 조위 파랑

염분 수온 수심(sonar) pH 용존산소 엽록소 혼탁도의 해양환경 측정

센서들과 풍향 풍속 대기온도 및 대기압등을 포함하는 해양대기환경 측정

센서들을 모두 단일 자료획득 제어시스템으로 통합하여 가장 다양하고 첨

단적인 자동 모니터링시스템으로 발전되어야 한다

이를 기반으로 우리나라 해양환경산업의 다양한 기반기술과 응용기술의 토

대를 구축하기 위하여 범용 해양환경 통합 자동 모니터링 제어 시스템의

개발 및 실용화는 중요하고 절실한 것으로 판단된다

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3 경제산업적 측면

해양환경의 보전 및 자원의 지속적 이용은 국가의 자산(Green GDP)을 증

대시키는 지표이므로 우리나라 연안의 풍부한 해양 생물자원을 이용하기

위한 해양환경생태 조사가 중요하다

해양생물다양성 자료를 확보하고 산업적 가치가 있는 새로운 유용생물을

발굴함으로써 해양생물 신소재 산업화에 기여할 수 있다

체계적인 DB구축을 통한 우리나라 연안의 해양환경 및 해양생태계자료의

관리는 해양연구분야에 재사용이 가능하게 되어 경제적 부가가치를 높일

수 있으며 해양 GIS 기술발전 및 활용분야의 확대는 효율적이고 체계적으

로 해양환경을 관리할 수 있게 하여 해양경제 및 해양산업적인 면에서도

유용할 것이다

유엔해양법협약의 발효에 따른 해양경계획정과 해양영토의 중요성 증대 등

으로 인하여 바다가 가지는 자원적 가치를 평가하고 평가결과를 체계적으

로 관리middot홍보하기 위한 종합적 대책 수립의 기초자료로 활용될 수 있다

10

해외 해양모니터링시스템 기술 동향

국내 해양모니터링시스템 기술 동향

해양모니터링시스템 시장 동향

국내외 주요 사례

제2장국내외 동향

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rsquo90년대 이후 급격한 발전을 이룬 원격탐사기술 해양모델링기술 인터넷

기술을 통해 주요 해양환경요소의 시공간적 변화를 효과적으로 모니터링하

고 예보 정보를 수요자에게 제공함으로써 연안개발 자연재해 해양환경보

전 및 해양산업지원 등에 대한 근본적 자료를 마련하고 있다

환경변화의 판단 근거로는 모니터링 자료 모델링 기술 뿐 아니라 과학적

지식에 근거하는 다양한 인공지능 기법을 도입하고 있다

수질 모니터링시스템 종합적 원격탐사 첨단장비를 활용한 연속환경 모니

터링 고속 컴퓨터 및 저장 시설을 이용한 기존 자료의 처리 및 학습을 통

한 인공지능적 판단 시스템 구축 등 관련 분야별 현 기술 수준은 매우 우

수하다고 판단되며 최근에는 분야별 통합을 통한 종합적인 환경모니터링

기술을 본격적으로 연구하고 있다

환경관리목적을 위한 환경판단 시스템의 개발이 활발히 진행되어 오고 있

으나 해양 생태계 분야에 대한 판단시스템 개발 부분은 상대적으로 보편

화 되어 있지 않은 상태이고 적조나 어류자원 활용 등 특정한 목적별 개

발이 중심을 이루고 있다

선진국 특히 미국의 경우 실시간 해양모니터링시스템은 연안역을 비롯하여

국내외 동향

1 해외 해양모니터링시스템 기술 동향

12

외양역까지 활발하게 구축되어 전지구적 규모의 해양환경자료를 인공위성

무선통신 등의 형태로 실시간으로 확보하여 해양과학 및 군사적 목적으로

활용하고 있다 실시간으로 획득된 자료들은 대부분은 수치예측시스템(예측

모델링)을 통하여 진단 예측되어 사용자들에게 제공되는 체계를 구축하고

있다

13

2 국내 해양모니터링시스템 기술 동향

해양의 효율적인 개발과 이용을 위한 체계적인 해양모니터링시스템 구축에

대한 필요성이 대두됨에 따라 해양수산부에서는 해양모니터링시스템을 구

축하기 위해 실용적으로 현장에서 무인작동할 수 있고 실시간 및 준실시간

으로 관측할 수 있는 국가 해양관측망 기본계획(실시간 해양관측 계획)을

마련하고 있다(그림 1)

현재로서는 현재 국가해양관측망 구축계획에 따라 운영되는 부이는 다른

관측수단에 비해 숫자도 제한적이고 관측 항목도 주로 파랑 및 기상요소들

로 매우 제한적인 상황이며 그 활용방법 역시 해양관측기지 등표 연안잔

교 정기여객선 등 이용가능한 시설을 활용하여 해양관측을 부분적으로 실

시하고 있는 실정이다

단위 분야별 관측 수준이나 분석 방법은 부분적으로는 많은 발전을 이루었

다고 판단되나 대부분의 관측이 비실시간적으로 운영되며 해양모니터링 인

자별로 비동시적으로 이루어지기 때문에 상호간 관계를 파악하고 분야별

기술을 통합하여 종합적으로 생태계 변화를 판단하기에는 제한적이다

이러한 단점을 극복하는 방안으로 실시간 동시적으로 모니터링이 가능한

해양환경인자에 대한 자료를 기반으로 모델링 인공지능기법 등 가능한 기

술적 기법을 활용하여 종합적인 생태계 변화 판단기술의 개발이 시급하다

14

[그림 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획도 (해양수산부 2004)

15

3 해양모니터링시스템 시장 동향

세계적으로 운영되는 해양관측시스템 (Ocean Observation System OOS)

은 대부분 국가해양산업의 일부분으로 진행되고 있으며 관측목적 설치위치

및 방법 등에 따라 다양한 시장이 형성되어 있다

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서는 2006년부터 2010년까지

18~22억달러의 해양모니터링시스템 설치 및 운영 관련 예산이 책정되었

으며 관련 사업의 경제 사회 군사 및 과학적 측면으로의 파급효과가 매

우 방대하다

전세계적으로도 해양모니터링시스템의 시장은 고성장세에 있으며 특히 아

시아 시장에서는 아직 초기단계이기 때문에 해양모니터링시스템 구축의 필

요성 및 발전 가능성은 매우 높다(그림 2)

[그림 2] 2006~2011년 세계 해양모니터링시스템 시장 예측(Douglas-Westwood 2006)

16

북미와 유럽을 비롯한 해양선진국에서는 현재 부이 등 고정 플랫폼을 이용

한 해양모니터링시스템의 구축기술은 상당히 진행되어 왔으나 고효율저비

용 관리기술 높은 신뢰도의 데이터 처리 기술 및 예측판단기술에 대한 연

구가 진행 중이다

향후에는 사용자 요구에 직접적으로 적용할 수 있는 예측판단시스템 물리

적 관측에서 발달된 생화학적 관측센서 기술 무인원격이동체를 이용한 관

측시스템 및 고효율의 데이터 전송처리 기술이 차세대 해양모니터링시스

템의 주요 중점 항목이다(그림 3)

[그림 3] 해양산업기술의 발전 전략 (한국해양연구원 2006)

17

4 국내외 주요 사례

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서 대표적으로 미국의 NOAA에서

는 국가해양모니터링부이센터(NDBC National Data Bouy Center)를 운영

하면서 대서양 태평양 멕시코만과 5대호에서 Dial-A-Buoy 시스템을 통

하여 연안에서의 가상관측 자료를 제공하고 있다 이 Dial-A-Buoy는 65개

buoy와 54개 자동 연안 해양모니터링 네트워크(C-MAN Coastal-Marine

Automated Network)를 통해서 풍속과 풍향에 대한 자료를 전화로 받을

수 있는 시스템을 운용하고 있다

또한 미국 대서양해양대기연구소 (Atlantic Oceanographic and Meteorological

Laboratory)에서는 해양모니터링표류부이를 주기적으로 플로리다주 남부

해양에서 표류시켜 인공위성을 이용하여 실시간으로 연안해수의 흐름패턴

을 모니터링하고 있다

[그림 4] 대서양해양대기연구소에서 운영하고 있는 해양모니터링표류부이(AOML 2006)

18

The Southeast Atlantic Coastal Ocean Observing System은 애틀란타

해안의 해양모니터링과 해양모델링 결과를 통합적으로 서비스하고 있으며

풍향 풍속 해수온도 해수면변동 등의 관측자료를 서비스하고 해양모델링

을 통해 현재 및 84시간 후까지의 해양예보를 서비스하고 있다

Physical Oceanographic Real Time System(PORTS)은 National Ocean

Service (NOS)에서 제공하는 해양물리 관측시스템으로 해양교역의 급속한

증가와 선박의 대형화 및 고속화에 따른 해양사고의 증대에 따라 이를 방

지하고자 개발된 시스템이다

일본은 그 지리적 특성으로 인하여 오랫동안 해양모니터링을 수행하여 왔으

며 다양한 모니터링 시스템을 구축하여 운영해오고 있으며 1970년부터 가

동되어 온 아이찌현의 자동수질 모니터링시스템은 연안해양수질관측소 3개

소를 포함하여 총 22개의 수질 연속모니터링 스테이션을 운영하고 있으며

수온 pH COD DO 염분 및 탁도 등 15종의 관측데이터를 제공하고 있다

유럽에서는 주로 항만의 안전한 통항지원을 위해 항만 주변에 여러 대의

기상관측센서 파고계 및 유향유속 측정센서를 설치하여 실시간 기상예보

조위관측 및 조석관측을 수행하고 있다

우리나라에서는 해양환경의 효율적 이용과 관리에 대한 중요성이 증대됨에

따라 해양수산부는 해양의 현황을 실시간 또는 준실시간으로 관측할 수 있

는 국가해양관측망 기본계획(해양수산부 2001)을 설립하였다

이에 따라 한국해양연구원 국립수산과학원 국립해양조사원 기상청 등을

중심으로 종합해양과학기지 등표해양관측소 조위관측소 부이 여객선 항

로 등을 활용한 실시간 관측을 수행하여 인터넷을 통해 자료를 공개하고

있다(표 1)

19

[표 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획 구성(해양수산부 2004)

분야(구분)이용

Platform위 치 실시간 관측요소

해양관측

기지

대형해양

관측탑

-이어도해양관측기지

-백령도해양관측기지

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 엽록소 파압 층별 수온 층별 유

속 등) 기타(구조물 경사 가속도 변형

률 등)

-서해종합해양기상관

측기지 (북격렬비도)

지상 풍향풍속 기온 습도 강수량 강

우감지 기압 일조 일사 강구에코 등

고층 기압 풍향 풍속 습도 온도

해양 파고 파향 파주기 수온 해류

연안관측탑

-광안대로해양관측탑

-가덕신항해양관측탑

-영일만해양관측탑

-새만금해양관측탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 염록소 층별 수온 층별 유속 등)

기타구조물 -울산가스생산탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 등)

해양(수온 염분 파고 주기 파향 해

수면 DO pH 탁도 엽록소 파압 등)

기타(구조물 경사 가속도 변형률 등)

등표

수중암초

등표

교본초 출운초

복사초 쌍정초

속초항 부근 암초

왕돌초 과부탄 반서

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 난

류측정 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 해수면 DO pH 탁도 엽록소 등)

노출암등표서수도가대암 등

10개소

온도계 (기온 해수면 수온) 풍향풍속

계 기압계 파고계 (파고 주기 파향)

20

해양모니터링시스템의 문제점

무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

해양모니터링시스템의 기대효과

해양모니터링시스템의 활용방안

제3장이슈제기 및 분석

21

가 국내 해양모니터링시스템 산업의 문제점

해양모니터링시스템이 광범위하게 사용되지 못하고 있는 첫 번째 이유는

경제적인 문제점이다 현재까지 개발된 센서 및 자동측정시스템의 가격이

매우 비싸고 한 가지 항목을 측정하는데 최고 수천만원의 기기 구입비가

필요하고 그 외에도 기기 유지비용이 매우 높기 때문이다

일차적으로 우리나라에서 국산화되어 있는 해양모니터링센서의 기술과 상

용화 전력이 매우 미흡하다 대부분 북미 유럽 및 일본 등 선진국에서 개

발된 관측센서를 수입하여 사용하는 단계에 머물러 있다

관측센서 뿐만 아니라 센서의 측정데이터를 송신하고 제어하는 컨트롤러

역시 해외 센서개발사가 정한 특정 컨트롤러를 사용함으로서 사용자의 모

니터링 목적 및 관측환경에 적합한 모니터링시스템을 구축하는데 어려운

문제를 안고 있다

일반적인 대기 혹은 담수 환경을 관측하는 모니터링시스템과 달리 바다에

설치되는 해양모니터링시스템은 설치와 사후관리가 어렵다는 문제점을 가

지고 있다

이슈제기 및 분석

1 해양모니터링시스템의 문제점

22

해양에서는 장비의 부식이나 미생물 패류 등 부착생물의 영향으로 관측장

비가 정상적으로 가동하지 않거나 측정 감도가 떨어지는 경우가 흔히 발생

한다 부착생물의 문제는 현장측정에서 가장 심각한 문제로 해양생물의 부

착을 최소화하는 방법이 개발되고 있으나 근본적인 해결방안이 매우 미흡

한 실정이다

모든 자동측정시스템에서는 고급 관리 인력 좋은 품질의 재료 안정적이고

경제적인 장비들을 투입해야 높은 품질의 자료를 획득할 수 있다 1990년

대 이후 총체적 품질관리(Total Quality Management) 개념이 도입되면서

산업 전반에 걸쳐 고품질 고효율 저비용의 품질관리 체계가 갖추어 지고

있다

해양모니터링시스템의 설치 및 운영에 있어서도 철저한 품질관리체제와 고

급인력 양성 및 충분한 예산반영으로 고품질의 관측자료를 획득할 수 있어

야 하는데 현재 국내 경제적 사회적 여건상 설치 이후의 관리측면에서 미

흡한 부분이 있다

나 해결 방안

근시안적인 안목으로 단기수익에만 집중하는 해양산업기술 사업의 전개방

법과 전략을 바꾸어야 한다 기술력 확보를 위한 과감한 투자를 통해 원천

기술의 국산화와 관련 고급인력 양성에 집중해야 한다

독자적인 해양모니터링 센서 기술의 확보는 우리나라 실정에 적합한 모니

터링을 가능하게 할 뿐만 아니라 나아가서는 첨단 계측기술개발을 통한 국

내 과학기술 발전과 해양환경문제에 대한 국제적 입지를 확보한다는 측면

에서도 중요하게 부각되고 있다

해수관측센서를 외국에서 수입하여 활용하는 것은 기술적으로 어려움이 많

23

이 있지만 관측지역의 특성과 관측목적에 적합한 센서 컨트롤러의 개발은

필수적이다

우리나라의 통신환경에 적합한 통신모듈의 설계 관측목적과 운용의 편이성

을 고려한 통합 컨트롤러의 독자적인 기술개발과 원천기술의 확보가 중요

하다

3면이 바다인 우리나라는 서해 남해 및 동해가 각각 고유의 해양특성을 가

지고 있어 각각의 해양환경 특성에 적합하게끔 시스템을 구축해야 하며 해

양특성을 고려하여 효율적인 사후관리가 수행되어야 한다

이를 위하여 단순한 모니터링시스템의 확장만을 고려하지 않고 최소한의

비용으로 최대의 효과를 얻기 위한 철저한 사전해양조사와 기존자료의 검

증 및 DB 관리가 중요하다

선진국의 경우 자료 생산 비용의 30 이상을 품질관리에 투자하고 있으나

우리나라에서는 이에 크게 미치지 못하고 있다는 점을 고려할 때 모니터링

시스템 설치 이후의 사후관리 분야에도 많은 투자가 뒷받침되어야 한다

특히 해양에서의 자동관측센서에는 많은 해양생물이 부착되어 측정 감도를

감소시키기 때문에 국내 해양특성에 맞는 해결방안을 심도깊게 연구개발을

진행할 필요성이 매우 높다

국내에 해양모니터링 관련 업체는 많지만 실제로 제대로 된 기술력을 가지

고 있는 업체는 많지 않다 기술력이 확보된 업체들은 다양한 교육프로그램

의 개발을 통해 자사의 새로운 수익모델을 창출하고 보유한 기술력을 통해

전문가를 양성해야 한다

24

2 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

가 해양모니터링시스템 기술의 개요

해상 등부표 및 이동조사선박에 물리화학적 센서들을 단일 시스템으로 통

합하고 오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간

모니터링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수

있으며 이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한

연안역관리에 기본정보를 제공할 수 있다

해양모니터링시스템의 구성은 기본적으로 (1)해수질의 물리적 수괴특성과

기초적인 화학적 특성을 측정할 수 있는 해양물리 및 수질 다채널 센서 장

비와 (2) 해양에서의 정확한 시료측정위치 및 조위 파랑의 정보를 동시에

파악할 수 있는 위치정보 시스템 그리고 (3) 획득한 해양 환경자료와 해황

및 위치정보자료를 원격으로 무선 송수신하고 시스템을 제어할 수 있는 제

어시스템으로 나누어진다(그림 5)

[그림 5] 해양모니터링시스템의 기본 구성도

25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

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4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

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해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

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5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

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천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

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계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

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해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

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해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

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주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

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2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

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차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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50 and later) gtgt Namespace [ (Adobe) (Common) (10) ] OtherNamespaces [ ltlt AsReaderSpreads false CropImagesToFrames true ErrorControl WarnAndContinue FlattenerIgnoreSpreadOverrides false IncludeGuidesGrids false IncludeNonPrinting false IncludeSlug false Namespace [ (Adobe) (InDesign) (40) ] OmitPlacedBitmaps false OmitPlacedEPS false OmitPlacedPDF false SimulateOverprint Legacy gtgt ltlt AddBleedMarks false AddColorBars false AddCropMarks false AddPageInfo false AddRegMarks false ConvertColors NoConversion DestinationProfileName () DestinationProfileSelector NA Downsample16BitImages true FlattenerPreset ltlt PresetSelector MediumResolution gtgt FormElements false GenerateStructure true IncludeBookmarks false IncludeHyperlinks false IncludeInteractive false IncludeLayers false IncludeProfiles true MultimediaHandling UseObjectSettings Namespace [ (Adobe) (CreativeSuite) (20) ] PDFXOutputIntentProfileSelector NA PreserveEditing true UntaggedCMYKHandling LeaveUntagged 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9

3 경제산업적 측면

해양환경의 보전 및 자원의 지속적 이용은 국가의 자산(Green GDP)을 증

대시키는 지표이므로 우리나라 연안의 풍부한 해양 생물자원을 이용하기

위한 해양환경생태 조사가 중요하다

해양생물다양성 자료를 확보하고 산업적 가치가 있는 새로운 유용생물을

발굴함으로써 해양생물 신소재 산업화에 기여할 수 있다

체계적인 DB구축을 통한 우리나라 연안의 해양환경 및 해양생태계자료의

관리는 해양연구분야에 재사용이 가능하게 되어 경제적 부가가치를 높일

수 있으며 해양 GIS 기술발전 및 활용분야의 확대는 효율적이고 체계적으

로 해양환경을 관리할 수 있게 하여 해양경제 및 해양산업적인 면에서도

유용할 것이다

유엔해양법협약의 발효에 따른 해양경계획정과 해양영토의 중요성 증대 등

으로 인하여 바다가 가지는 자원적 가치를 평가하고 평가결과를 체계적으

로 관리middot홍보하기 위한 종합적 대책 수립의 기초자료로 활용될 수 있다

10

해외 해양모니터링시스템 기술 동향

국내 해양모니터링시스템 기술 동향

해양모니터링시스템 시장 동향

국내외 주요 사례

제2장국내외 동향

11

rsquo90년대 이후 급격한 발전을 이룬 원격탐사기술 해양모델링기술 인터넷

기술을 통해 주요 해양환경요소의 시공간적 변화를 효과적으로 모니터링하

고 예보 정보를 수요자에게 제공함으로써 연안개발 자연재해 해양환경보

전 및 해양산업지원 등에 대한 근본적 자료를 마련하고 있다

환경변화의 판단 근거로는 모니터링 자료 모델링 기술 뿐 아니라 과학적

지식에 근거하는 다양한 인공지능 기법을 도입하고 있다

수질 모니터링시스템 종합적 원격탐사 첨단장비를 활용한 연속환경 모니

터링 고속 컴퓨터 및 저장 시설을 이용한 기존 자료의 처리 및 학습을 통

한 인공지능적 판단 시스템 구축 등 관련 분야별 현 기술 수준은 매우 우

수하다고 판단되며 최근에는 분야별 통합을 통한 종합적인 환경모니터링

기술을 본격적으로 연구하고 있다

환경관리목적을 위한 환경판단 시스템의 개발이 활발히 진행되어 오고 있

으나 해양 생태계 분야에 대한 판단시스템 개발 부분은 상대적으로 보편

화 되어 있지 않은 상태이고 적조나 어류자원 활용 등 특정한 목적별 개

발이 중심을 이루고 있다

선진국 특히 미국의 경우 실시간 해양모니터링시스템은 연안역을 비롯하여

국내외 동향

1 해외 해양모니터링시스템 기술 동향

12

외양역까지 활발하게 구축되어 전지구적 규모의 해양환경자료를 인공위성

무선통신 등의 형태로 실시간으로 확보하여 해양과학 및 군사적 목적으로

활용하고 있다 실시간으로 획득된 자료들은 대부분은 수치예측시스템(예측

모델링)을 통하여 진단 예측되어 사용자들에게 제공되는 체계를 구축하고

있다

13

2 국내 해양모니터링시스템 기술 동향

해양의 효율적인 개발과 이용을 위한 체계적인 해양모니터링시스템 구축에

대한 필요성이 대두됨에 따라 해양수산부에서는 해양모니터링시스템을 구

축하기 위해 실용적으로 현장에서 무인작동할 수 있고 실시간 및 준실시간

으로 관측할 수 있는 국가 해양관측망 기본계획(실시간 해양관측 계획)을

마련하고 있다(그림 1)

현재로서는 현재 국가해양관측망 구축계획에 따라 운영되는 부이는 다른

관측수단에 비해 숫자도 제한적이고 관측 항목도 주로 파랑 및 기상요소들

로 매우 제한적인 상황이며 그 활용방법 역시 해양관측기지 등표 연안잔

교 정기여객선 등 이용가능한 시설을 활용하여 해양관측을 부분적으로 실

시하고 있는 실정이다

단위 분야별 관측 수준이나 분석 방법은 부분적으로는 많은 발전을 이루었

다고 판단되나 대부분의 관측이 비실시간적으로 운영되며 해양모니터링 인

자별로 비동시적으로 이루어지기 때문에 상호간 관계를 파악하고 분야별

기술을 통합하여 종합적으로 생태계 변화를 판단하기에는 제한적이다

이러한 단점을 극복하는 방안으로 실시간 동시적으로 모니터링이 가능한

해양환경인자에 대한 자료를 기반으로 모델링 인공지능기법 등 가능한 기

술적 기법을 활용하여 종합적인 생태계 변화 판단기술의 개발이 시급하다

14

[그림 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획도 (해양수산부 2004)

15

3 해양모니터링시스템 시장 동향

세계적으로 운영되는 해양관측시스템 (Ocean Observation System OOS)

은 대부분 국가해양산업의 일부분으로 진행되고 있으며 관측목적 설치위치

및 방법 등에 따라 다양한 시장이 형성되어 있다

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서는 2006년부터 2010년까지

18~22억달러의 해양모니터링시스템 설치 및 운영 관련 예산이 책정되었

으며 관련 사업의 경제 사회 군사 및 과학적 측면으로의 파급효과가 매

우 방대하다

전세계적으로도 해양모니터링시스템의 시장은 고성장세에 있으며 특히 아

시아 시장에서는 아직 초기단계이기 때문에 해양모니터링시스템 구축의 필

요성 및 발전 가능성은 매우 높다(그림 2)

[그림 2] 2006~2011년 세계 해양모니터링시스템 시장 예측(Douglas-Westwood 2006)

16

북미와 유럽을 비롯한 해양선진국에서는 현재 부이 등 고정 플랫폼을 이용

한 해양모니터링시스템의 구축기술은 상당히 진행되어 왔으나 고효율저비

용 관리기술 높은 신뢰도의 데이터 처리 기술 및 예측판단기술에 대한 연

구가 진행 중이다

향후에는 사용자 요구에 직접적으로 적용할 수 있는 예측판단시스템 물리

적 관측에서 발달된 생화학적 관측센서 기술 무인원격이동체를 이용한 관

측시스템 및 고효율의 데이터 전송처리 기술이 차세대 해양모니터링시스

템의 주요 중점 항목이다(그림 3)

[그림 3] 해양산업기술의 발전 전략 (한국해양연구원 2006)

17

4 국내외 주요 사례

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서 대표적으로 미국의 NOAA에서

는 국가해양모니터링부이센터(NDBC National Data Bouy Center)를 운영

하면서 대서양 태평양 멕시코만과 5대호에서 Dial-A-Buoy 시스템을 통

하여 연안에서의 가상관측 자료를 제공하고 있다 이 Dial-A-Buoy는 65개

buoy와 54개 자동 연안 해양모니터링 네트워크(C-MAN Coastal-Marine

Automated Network)를 통해서 풍속과 풍향에 대한 자료를 전화로 받을

수 있는 시스템을 운용하고 있다

또한 미국 대서양해양대기연구소 (Atlantic Oceanographic and Meteorological

Laboratory)에서는 해양모니터링표류부이를 주기적으로 플로리다주 남부

해양에서 표류시켜 인공위성을 이용하여 실시간으로 연안해수의 흐름패턴

을 모니터링하고 있다

[그림 4] 대서양해양대기연구소에서 운영하고 있는 해양모니터링표류부이(AOML 2006)

18

The Southeast Atlantic Coastal Ocean Observing System은 애틀란타

해안의 해양모니터링과 해양모델링 결과를 통합적으로 서비스하고 있으며

풍향 풍속 해수온도 해수면변동 등의 관측자료를 서비스하고 해양모델링

을 통해 현재 및 84시간 후까지의 해양예보를 서비스하고 있다

Physical Oceanographic Real Time System(PORTS)은 National Ocean

Service (NOS)에서 제공하는 해양물리 관측시스템으로 해양교역의 급속한

증가와 선박의 대형화 및 고속화에 따른 해양사고의 증대에 따라 이를 방

지하고자 개발된 시스템이다

일본은 그 지리적 특성으로 인하여 오랫동안 해양모니터링을 수행하여 왔으

며 다양한 모니터링 시스템을 구축하여 운영해오고 있으며 1970년부터 가

동되어 온 아이찌현의 자동수질 모니터링시스템은 연안해양수질관측소 3개

소를 포함하여 총 22개의 수질 연속모니터링 스테이션을 운영하고 있으며

수온 pH COD DO 염분 및 탁도 등 15종의 관측데이터를 제공하고 있다

유럽에서는 주로 항만의 안전한 통항지원을 위해 항만 주변에 여러 대의

기상관측센서 파고계 및 유향유속 측정센서를 설치하여 실시간 기상예보

조위관측 및 조석관측을 수행하고 있다

우리나라에서는 해양환경의 효율적 이용과 관리에 대한 중요성이 증대됨에

따라 해양수산부는 해양의 현황을 실시간 또는 준실시간으로 관측할 수 있

는 국가해양관측망 기본계획(해양수산부 2001)을 설립하였다

이에 따라 한국해양연구원 국립수산과학원 국립해양조사원 기상청 등을

중심으로 종합해양과학기지 등표해양관측소 조위관측소 부이 여객선 항

로 등을 활용한 실시간 관측을 수행하여 인터넷을 통해 자료를 공개하고

있다(표 1)

19

[표 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획 구성(해양수산부 2004)

분야(구분)이용

Platform위 치 실시간 관측요소

해양관측

기지

대형해양

관측탑

-이어도해양관측기지

-백령도해양관측기지

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 엽록소 파압 층별 수온 층별 유

속 등) 기타(구조물 경사 가속도 변형

률 등)

-서해종합해양기상관

측기지 (북격렬비도)

지상 풍향풍속 기온 습도 강수량 강

우감지 기압 일조 일사 강구에코 등

고층 기압 풍향 풍속 습도 온도

해양 파고 파향 파주기 수온 해류

연안관측탑

-광안대로해양관측탑

-가덕신항해양관측탑

-영일만해양관측탑

-새만금해양관측탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 염록소 층별 수온 층별 유속 등)

기타구조물 -울산가스생산탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 등)

해양(수온 염분 파고 주기 파향 해

수면 DO pH 탁도 엽록소 파압 등)

기타(구조물 경사 가속도 변형률 등)

등표

수중암초

등표

교본초 출운초

복사초 쌍정초

속초항 부근 암초

왕돌초 과부탄 반서

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 난

류측정 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 해수면 DO pH 탁도 엽록소 등)

노출암등표서수도가대암 등

10개소

온도계 (기온 해수면 수온) 풍향풍속

계 기압계 파고계 (파고 주기 파향)

20

해양모니터링시스템의 문제점

무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

해양모니터링시스템의 기대효과

해양모니터링시스템의 활용방안

제3장이슈제기 및 분석

21

가 국내 해양모니터링시스템 산업의 문제점

해양모니터링시스템이 광범위하게 사용되지 못하고 있는 첫 번째 이유는

경제적인 문제점이다 현재까지 개발된 센서 및 자동측정시스템의 가격이

매우 비싸고 한 가지 항목을 측정하는데 최고 수천만원의 기기 구입비가

필요하고 그 외에도 기기 유지비용이 매우 높기 때문이다

일차적으로 우리나라에서 국산화되어 있는 해양모니터링센서의 기술과 상

용화 전력이 매우 미흡하다 대부분 북미 유럽 및 일본 등 선진국에서 개

발된 관측센서를 수입하여 사용하는 단계에 머물러 있다

관측센서 뿐만 아니라 센서의 측정데이터를 송신하고 제어하는 컨트롤러

역시 해외 센서개발사가 정한 특정 컨트롤러를 사용함으로서 사용자의 모

니터링 목적 및 관측환경에 적합한 모니터링시스템을 구축하는데 어려운

문제를 안고 있다

일반적인 대기 혹은 담수 환경을 관측하는 모니터링시스템과 달리 바다에

설치되는 해양모니터링시스템은 설치와 사후관리가 어렵다는 문제점을 가

지고 있다

이슈제기 및 분석

1 해양모니터링시스템의 문제점

22

해양에서는 장비의 부식이나 미생물 패류 등 부착생물의 영향으로 관측장

비가 정상적으로 가동하지 않거나 측정 감도가 떨어지는 경우가 흔히 발생

한다 부착생물의 문제는 현장측정에서 가장 심각한 문제로 해양생물의 부

착을 최소화하는 방법이 개발되고 있으나 근본적인 해결방안이 매우 미흡

한 실정이다

모든 자동측정시스템에서는 고급 관리 인력 좋은 품질의 재료 안정적이고

경제적인 장비들을 투입해야 높은 품질의 자료를 획득할 수 있다 1990년

대 이후 총체적 품질관리(Total Quality Management) 개념이 도입되면서

산업 전반에 걸쳐 고품질 고효율 저비용의 품질관리 체계가 갖추어 지고

있다

해양모니터링시스템의 설치 및 운영에 있어서도 철저한 품질관리체제와 고

급인력 양성 및 충분한 예산반영으로 고품질의 관측자료를 획득할 수 있어

야 하는데 현재 국내 경제적 사회적 여건상 설치 이후의 관리측면에서 미

흡한 부분이 있다

나 해결 방안

근시안적인 안목으로 단기수익에만 집중하는 해양산업기술 사업의 전개방

법과 전략을 바꾸어야 한다 기술력 확보를 위한 과감한 투자를 통해 원천

기술의 국산화와 관련 고급인력 양성에 집중해야 한다

독자적인 해양모니터링 센서 기술의 확보는 우리나라 실정에 적합한 모니

터링을 가능하게 할 뿐만 아니라 나아가서는 첨단 계측기술개발을 통한 국

내 과학기술 발전과 해양환경문제에 대한 국제적 입지를 확보한다는 측면

에서도 중요하게 부각되고 있다

해수관측센서를 외국에서 수입하여 활용하는 것은 기술적으로 어려움이 많

23

이 있지만 관측지역의 특성과 관측목적에 적합한 센서 컨트롤러의 개발은

필수적이다

우리나라의 통신환경에 적합한 통신모듈의 설계 관측목적과 운용의 편이성

을 고려한 통합 컨트롤러의 독자적인 기술개발과 원천기술의 확보가 중요

하다

3면이 바다인 우리나라는 서해 남해 및 동해가 각각 고유의 해양특성을 가

지고 있어 각각의 해양환경 특성에 적합하게끔 시스템을 구축해야 하며 해

양특성을 고려하여 효율적인 사후관리가 수행되어야 한다

이를 위하여 단순한 모니터링시스템의 확장만을 고려하지 않고 최소한의

비용으로 최대의 효과를 얻기 위한 철저한 사전해양조사와 기존자료의 검

증 및 DB 관리가 중요하다

선진국의 경우 자료 생산 비용의 30 이상을 품질관리에 투자하고 있으나

우리나라에서는 이에 크게 미치지 못하고 있다는 점을 고려할 때 모니터링

시스템 설치 이후의 사후관리 분야에도 많은 투자가 뒷받침되어야 한다

특히 해양에서의 자동관측센서에는 많은 해양생물이 부착되어 측정 감도를

감소시키기 때문에 국내 해양특성에 맞는 해결방안을 심도깊게 연구개발을

진행할 필요성이 매우 높다

국내에 해양모니터링 관련 업체는 많지만 실제로 제대로 된 기술력을 가지

고 있는 업체는 많지 않다 기술력이 확보된 업체들은 다양한 교육프로그램

의 개발을 통해 자사의 새로운 수익모델을 창출하고 보유한 기술력을 통해

전문가를 양성해야 한다

24

2 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

가 해양모니터링시스템 기술의 개요

해상 등부표 및 이동조사선박에 물리화학적 센서들을 단일 시스템으로 통

합하고 오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간

모니터링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수

있으며 이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한

연안역관리에 기본정보를 제공할 수 있다

해양모니터링시스템의 구성은 기본적으로 (1)해수질의 물리적 수괴특성과

기초적인 화학적 특성을 측정할 수 있는 해양물리 및 수질 다채널 센서 장

비와 (2) 해양에서의 정확한 시료측정위치 및 조위 파랑의 정보를 동시에

파악할 수 있는 위치정보 시스템 그리고 (3) 획득한 해양 환경자료와 해황

및 위치정보자료를 원격으로 무선 송수신하고 시스템을 제어할 수 있는 제

어시스템으로 나누어진다(그림 5)

[그림 5] 해양모니터링시스템의 기본 구성도

25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

39

해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

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차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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김 성 준

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최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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해외 해양모니터링시스템 기술 동향

국내 해양모니터링시스템 기술 동향

해양모니터링시스템 시장 동향

국내외 주요 사례

제2장국내외 동향

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rsquo90년대 이후 급격한 발전을 이룬 원격탐사기술 해양모델링기술 인터넷

기술을 통해 주요 해양환경요소의 시공간적 변화를 효과적으로 모니터링하

고 예보 정보를 수요자에게 제공함으로써 연안개발 자연재해 해양환경보

전 및 해양산업지원 등에 대한 근본적 자료를 마련하고 있다

환경변화의 판단 근거로는 모니터링 자료 모델링 기술 뿐 아니라 과학적

지식에 근거하는 다양한 인공지능 기법을 도입하고 있다

수질 모니터링시스템 종합적 원격탐사 첨단장비를 활용한 연속환경 모니

터링 고속 컴퓨터 및 저장 시설을 이용한 기존 자료의 처리 및 학습을 통

한 인공지능적 판단 시스템 구축 등 관련 분야별 현 기술 수준은 매우 우

수하다고 판단되며 최근에는 분야별 통합을 통한 종합적인 환경모니터링

기술을 본격적으로 연구하고 있다

환경관리목적을 위한 환경판단 시스템의 개발이 활발히 진행되어 오고 있

으나 해양 생태계 분야에 대한 판단시스템 개발 부분은 상대적으로 보편

화 되어 있지 않은 상태이고 적조나 어류자원 활용 등 특정한 목적별 개

발이 중심을 이루고 있다

선진국 특히 미국의 경우 실시간 해양모니터링시스템은 연안역을 비롯하여

국내외 동향

1 해외 해양모니터링시스템 기술 동향

12

외양역까지 활발하게 구축되어 전지구적 규모의 해양환경자료를 인공위성

무선통신 등의 형태로 실시간으로 확보하여 해양과학 및 군사적 목적으로

활용하고 있다 실시간으로 획득된 자료들은 대부분은 수치예측시스템(예측

모델링)을 통하여 진단 예측되어 사용자들에게 제공되는 체계를 구축하고

있다

13

2 국내 해양모니터링시스템 기술 동향

해양의 효율적인 개발과 이용을 위한 체계적인 해양모니터링시스템 구축에

대한 필요성이 대두됨에 따라 해양수산부에서는 해양모니터링시스템을 구

축하기 위해 실용적으로 현장에서 무인작동할 수 있고 실시간 및 준실시간

으로 관측할 수 있는 국가 해양관측망 기본계획(실시간 해양관측 계획)을

마련하고 있다(그림 1)

현재로서는 현재 국가해양관측망 구축계획에 따라 운영되는 부이는 다른

관측수단에 비해 숫자도 제한적이고 관측 항목도 주로 파랑 및 기상요소들

로 매우 제한적인 상황이며 그 활용방법 역시 해양관측기지 등표 연안잔

교 정기여객선 등 이용가능한 시설을 활용하여 해양관측을 부분적으로 실

시하고 있는 실정이다

단위 분야별 관측 수준이나 분석 방법은 부분적으로는 많은 발전을 이루었

다고 판단되나 대부분의 관측이 비실시간적으로 운영되며 해양모니터링 인

자별로 비동시적으로 이루어지기 때문에 상호간 관계를 파악하고 분야별

기술을 통합하여 종합적으로 생태계 변화를 판단하기에는 제한적이다

이러한 단점을 극복하는 방안으로 실시간 동시적으로 모니터링이 가능한

해양환경인자에 대한 자료를 기반으로 모델링 인공지능기법 등 가능한 기

술적 기법을 활용하여 종합적인 생태계 변화 판단기술의 개발이 시급하다

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[그림 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획도 (해양수산부 2004)

15

3 해양모니터링시스템 시장 동향

세계적으로 운영되는 해양관측시스템 (Ocean Observation System OOS)

은 대부분 국가해양산업의 일부분으로 진행되고 있으며 관측목적 설치위치

및 방법 등에 따라 다양한 시장이 형성되어 있다

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서는 2006년부터 2010년까지

18~22억달러의 해양모니터링시스템 설치 및 운영 관련 예산이 책정되었

으며 관련 사업의 경제 사회 군사 및 과학적 측면으로의 파급효과가 매

우 방대하다

전세계적으로도 해양모니터링시스템의 시장은 고성장세에 있으며 특히 아

시아 시장에서는 아직 초기단계이기 때문에 해양모니터링시스템 구축의 필

요성 및 발전 가능성은 매우 높다(그림 2)

[그림 2] 2006~2011년 세계 해양모니터링시스템 시장 예측(Douglas-Westwood 2006)

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북미와 유럽을 비롯한 해양선진국에서는 현재 부이 등 고정 플랫폼을 이용

한 해양모니터링시스템의 구축기술은 상당히 진행되어 왔으나 고효율저비

용 관리기술 높은 신뢰도의 데이터 처리 기술 및 예측판단기술에 대한 연

구가 진행 중이다

향후에는 사용자 요구에 직접적으로 적용할 수 있는 예측판단시스템 물리

적 관측에서 발달된 생화학적 관측센서 기술 무인원격이동체를 이용한 관

측시스템 및 고효율의 데이터 전송처리 기술이 차세대 해양모니터링시스

템의 주요 중점 항목이다(그림 3)

[그림 3] 해양산업기술의 발전 전략 (한국해양연구원 2006)

17

4 국내외 주요 사례

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서 대표적으로 미국의 NOAA에서

는 국가해양모니터링부이센터(NDBC National Data Bouy Center)를 운영

하면서 대서양 태평양 멕시코만과 5대호에서 Dial-A-Buoy 시스템을 통

하여 연안에서의 가상관측 자료를 제공하고 있다 이 Dial-A-Buoy는 65개

buoy와 54개 자동 연안 해양모니터링 네트워크(C-MAN Coastal-Marine

Automated Network)를 통해서 풍속과 풍향에 대한 자료를 전화로 받을

수 있는 시스템을 운용하고 있다

또한 미국 대서양해양대기연구소 (Atlantic Oceanographic and Meteorological

Laboratory)에서는 해양모니터링표류부이를 주기적으로 플로리다주 남부

해양에서 표류시켜 인공위성을 이용하여 실시간으로 연안해수의 흐름패턴

을 모니터링하고 있다

[그림 4] 대서양해양대기연구소에서 운영하고 있는 해양모니터링표류부이(AOML 2006)

18

The Southeast Atlantic Coastal Ocean Observing System은 애틀란타

해안의 해양모니터링과 해양모델링 결과를 통합적으로 서비스하고 있으며

풍향 풍속 해수온도 해수면변동 등의 관측자료를 서비스하고 해양모델링

을 통해 현재 및 84시간 후까지의 해양예보를 서비스하고 있다

Physical Oceanographic Real Time System(PORTS)은 National Ocean

Service (NOS)에서 제공하는 해양물리 관측시스템으로 해양교역의 급속한

증가와 선박의 대형화 및 고속화에 따른 해양사고의 증대에 따라 이를 방

지하고자 개발된 시스템이다

일본은 그 지리적 특성으로 인하여 오랫동안 해양모니터링을 수행하여 왔으

며 다양한 모니터링 시스템을 구축하여 운영해오고 있으며 1970년부터 가

동되어 온 아이찌현의 자동수질 모니터링시스템은 연안해양수질관측소 3개

소를 포함하여 총 22개의 수질 연속모니터링 스테이션을 운영하고 있으며

수온 pH COD DO 염분 및 탁도 등 15종의 관측데이터를 제공하고 있다

유럽에서는 주로 항만의 안전한 통항지원을 위해 항만 주변에 여러 대의

기상관측센서 파고계 및 유향유속 측정센서를 설치하여 실시간 기상예보

조위관측 및 조석관측을 수행하고 있다

우리나라에서는 해양환경의 효율적 이용과 관리에 대한 중요성이 증대됨에

따라 해양수산부는 해양의 현황을 실시간 또는 준실시간으로 관측할 수 있

는 국가해양관측망 기본계획(해양수산부 2001)을 설립하였다

이에 따라 한국해양연구원 국립수산과학원 국립해양조사원 기상청 등을

중심으로 종합해양과학기지 등표해양관측소 조위관측소 부이 여객선 항

로 등을 활용한 실시간 관측을 수행하여 인터넷을 통해 자료를 공개하고

있다(표 1)

19

[표 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획 구성(해양수산부 2004)

분야(구분)이용

Platform위 치 실시간 관측요소

해양관측

기지

대형해양

관측탑

-이어도해양관측기지

-백령도해양관측기지

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 엽록소 파압 층별 수온 층별 유

속 등) 기타(구조물 경사 가속도 변형

률 등)

-서해종합해양기상관

측기지 (북격렬비도)

지상 풍향풍속 기온 습도 강수량 강

우감지 기압 일조 일사 강구에코 등

고층 기압 풍향 풍속 습도 온도

해양 파고 파향 파주기 수온 해류

연안관측탑

-광안대로해양관측탑

-가덕신항해양관측탑

-영일만해양관측탑

-새만금해양관측탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 염록소 층별 수온 층별 유속 등)

기타구조물 -울산가스생산탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 등)

해양(수온 염분 파고 주기 파향 해

수면 DO pH 탁도 엽록소 파압 등)

기타(구조물 경사 가속도 변형률 등)

등표

수중암초

등표

교본초 출운초

복사초 쌍정초

속초항 부근 암초

왕돌초 과부탄 반서

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 난

류측정 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 해수면 DO pH 탁도 엽록소 등)

노출암등표서수도가대암 등

10개소

온도계 (기온 해수면 수온) 풍향풍속

계 기압계 파고계 (파고 주기 파향)

20

해양모니터링시스템의 문제점

무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

해양모니터링시스템의 기대효과

해양모니터링시스템의 활용방안

제3장이슈제기 및 분석

21

가 국내 해양모니터링시스템 산업의 문제점

해양모니터링시스템이 광범위하게 사용되지 못하고 있는 첫 번째 이유는

경제적인 문제점이다 현재까지 개발된 센서 및 자동측정시스템의 가격이

매우 비싸고 한 가지 항목을 측정하는데 최고 수천만원의 기기 구입비가

필요하고 그 외에도 기기 유지비용이 매우 높기 때문이다

일차적으로 우리나라에서 국산화되어 있는 해양모니터링센서의 기술과 상

용화 전력이 매우 미흡하다 대부분 북미 유럽 및 일본 등 선진국에서 개

발된 관측센서를 수입하여 사용하는 단계에 머물러 있다

관측센서 뿐만 아니라 센서의 측정데이터를 송신하고 제어하는 컨트롤러

역시 해외 센서개발사가 정한 특정 컨트롤러를 사용함으로서 사용자의 모

니터링 목적 및 관측환경에 적합한 모니터링시스템을 구축하는데 어려운

문제를 안고 있다

일반적인 대기 혹은 담수 환경을 관측하는 모니터링시스템과 달리 바다에

설치되는 해양모니터링시스템은 설치와 사후관리가 어렵다는 문제점을 가

지고 있다

이슈제기 및 분석

1 해양모니터링시스템의 문제점

22

해양에서는 장비의 부식이나 미생물 패류 등 부착생물의 영향으로 관측장

비가 정상적으로 가동하지 않거나 측정 감도가 떨어지는 경우가 흔히 발생

한다 부착생물의 문제는 현장측정에서 가장 심각한 문제로 해양생물의 부

착을 최소화하는 방법이 개발되고 있으나 근본적인 해결방안이 매우 미흡

한 실정이다

모든 자동측정시스템에서는 고급 관리 인력 좋은 품질의 재료 안정적이고

경제적인 장비들을 투입해야 높은 품질의 자료를 획득할 수 있다 1990년

대 이후 총체적 품질관리(Total Quality Management) 개념이 도입되면서

산업 전반에 걸쳐 고품질 고효율 저비용의 품질관리 체계가 갖추어 지고

있다

해양모니터링시스템의 설치 및 운영에 있어서도 철저한 품질관리체제와 고

급인력 양성 및 충분한 예산반영으로 고품질의 관측자료를 획득할 수 있어

야 하는데 현재 국내 경제적 사회적 여건상 설치 이후의 관리측면에서 미

흡한 부분이 있다

나 해결 방안

근시안적인 안목으로 단기수익에만 집중하는 해양산업기술 사업의 전개방

법과 전략을 바꾸어야 한다 기술력 확보를 위한 과감한 투자를 통해 원천

기술의 국산화와 관련 고급인력 양성에 집중해야 한다

독자적인 해양모니터링 센서 기술의 확보는 우리나라 실정에 적합한 모니

터링을 가능하게 할 뿐만 아니라 나아가서는 첨단 계측기술개발을 통한 국

내 과학기술 발전과 해양환경문제에 대한 국제적 입지를 확보한다는 측면

에서도 중요하게 부각되고 있다

해수관측센서를 외국에서 수입하여 활용하는 것은 기술적으로 어려움이 많

23

이 있지만 관측지역의 특성과 관측목적에 적합한 센서 컨트롤러의 개발은

필수적이다

우리나라의 통신환경에 적합한 통신모듈의 설계 관측목적과 운용의 편이성

을 고려한 통합 컨트롤러의 독자적인 기술개발과 원천기술의 확보가 중요

하다

3면이 바다인 우리나라는 서해 남해 및 동해가 각각 고유의 해양특성을 가

지고 있어 각각의 해양환경 특성에 적합하게끔 시스템을 구축해야 하며 해

양특성을 고려하여 효율적인 사후관리가 수행되어야 한다

이를 위하여 단순한 모니터링시스템의 확장만을 고려하지 않고 최소한의

비용으로 최대의 효과를 얻기 위한 철저한 사전해양조사와 기존자료의 검

증 및 DB 관리가 중요하다

선진국의 경우 자료 생산 비용의 30 이상을 품질관리에 투자하고 있으나

우리나라에서는 이에 크게 미치지 못하고 있다는 점을 고려할 때 모니터링

시스템 설치 이후의 사후관리 분야에도 많은 투자가 뒷받침되어야 한다

특히 해양에서의 자동관측센서에는 많은 해양생물이 부착되어 측정 감도를

감소시키기 때문에 국내 해양특성에 맞는 해결방안을 심도깊게 연구개발을

진행할 필요성이 매우 높다

국내에 해양모니터링 관련 업체는 많지만 실제로 제대로 된 기술력을 가지

고 있는 업체는 많지 않다 기술력이 확보된 업체들은 다양한 교육프로그램

의 개발을 통해 자사의 새로운 수익모델을 창출하고 보유한 기술력을 통해

전문가를 양성해야 한다

24

2 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

가 해양모니터링시스템 기술의 개요

해상 등부표 및 이동조사선박에 물리화학적 센서들을 단일 시스템으로 통

합하고 오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간

모니터링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수

있으며 이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한

연안역관리에 기본정보를 제공할 수 있다

해양모니터링시스템의 구성은 기본적으로 (1)해수질의 물리적 수괴특성과

기초적인 화학적 특성을 측정할 수 있는 해양물리 및 수질 다채널 센서 장

비와 (2) 해양에서의 정확한 시료측정위치 및 조위 파랑의 정보를 동시에

파악할 수 있는 위치정보 시스템 그리고 (3) 획득한 해양 환경자료와 해황

및 위치정보자료를 원격으로 무선 송수신하고 시스템을 제어할 수 있는 제

어시스템으로 나누어진다(그림 5)

[그림 5] 해양모니터링시스템의 기본 구성도

25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

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천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

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계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

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해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

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2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

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차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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50 and later) gtgt Namespace [ (Adobe) (Common) (10) ] OtherNamespaces [ ltlt AsReaderSpreads false CropImagesToFrames true ErrorControl WarnAndContinue FlattenerIgnoreSpreadOverrides false IncludeGuidesGrids false IncludeNonPrinting false IncludeSlug false Namespace [ (Adobe) (InDesign) (40) ] OmitPlacedBitmaps false OmitPlacedEPS false OmitPlacedPDF false SimulateOverprint Legacy gtgt ltlt AddBleedMarks false AddColorBars false AddCropMarks false AddPageInfo false AddRegMarks false ConvertColors NoConversion DestinationProfileName () DestinationProfileSelector NA Downsample16BitImages true FlattenerPreset ltlt PresetSelector MediumResolution gtgt FormElements false GenerateStructure true IncludeBookmarks false IncludeHyperlinks false IncludeInteractive false IncludeLayers false IncludeProfiles true MultimediaHandling UseObjectSettings Namespace [ (Adobe) (CreativeSuite) (20) ] PDFXOutputIntentProfileSelector NA PreserveEditing true UntaggedCMYKHandling LeaveUntagged 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11

rsquo90년대 이후 급격한 발전을 이룬 원격탐사기술 해양모델링기술 인터넷

기술을 통해 주요 해양환경요소의 시공간적 변화를 효과적으로 모니터링하

고 예보 정보를 수요자에게 제공함으로써 연안개발 자연재해 해양환경보

전 및 해양산업지원 등에 대한 근본적 자료를 마련하고 있다

환경변화의 판단 근거로는 모니터링 자료 모델링 기술 뿐 아니라 과학적

지식에 근거하는 다양한 인공지능 기법을 도입하고 있다

수질 모니터링시스템 종합적 원격탐사 첨단장비를 활용한 연속환경 모니

터링 고속 컴퓨터 및 저장 시설을 이용한 기존 자료의 처리 및 학습을 통

한 인공지능적 판단 시스템 구축 등 관련 분야별 현 기술 수준은 매우 우

수하다고 판단되며 최근에는 분야별 통합을 통한 종합적인 환경모니터링

기술을 본격적으로 연구하고 있다

환경관리목적을 위한 환경판단 시스템의 개발이 활발히 진행되어 오고 있

으나 해양 생태계 분야에 대한 판단시스템 개발 부분은 상대적으로 보편

화 되어 있지 않은 상태이고 적조나 어류자원 활용 등 특정한 목적별 개

발이 중심을 이루고 있다

선진국 특히 미국의 경우 실시간 해양모니터링시스템은 연안역을 비롯하여

국내외 동향

1 해외 해양모니터링시스템 기술 동향

12

외양역까지 활발하게 구축되어 전지구적 규모의 해양환경자료를 인공위성

무선통신 등의 형태로 실시간으로 확보하여 해양과학 및 군사적 목적으로

활용하고 있다 실시간으로 획득된 자료들은 대부분은 수치예측시스템(예측

모델링)을 통하여 진단 예측되어 사용자들에게 제공되는 체계를 구축하고

있다

13

2 국내 해양모니터링시스템 기술 동향

해양의 효율적인 개발과 이용을 위한 체계적인 해양모니터링시스템 구축에

대한 필요성이 대두됨에 따라 해양수산부에서는 해양모니터링시스템을 구

축하기 위해 실용적으로 현장에서 무인작동할 수 있고 실시간 및 준실시간

으로 관측할 수 있는 국가 해양관측망 기본계획(실시간 해양관측 계획)을

마련하고 있다(그림 1)

현재로서는 현재 국가해양관측망 구축계획에 따라 운영되는 부이는 다른

관측수단에 비해 숫자도 제한적이고 관측 항목도 주로 파랑 및 기상요소들

로 매우 제한적인 상황이며 그 활용방법 역시 해양관측기지 등표 연안잔

교 정기여객선 등 이용가능한 시설을 활용하여 해양관측을 부분적으로 실

시하고 있는 실정이다

단위 분야별 관측 수준이나 분석 방법은 부분적으로는 많은 발전을 이루었

다고 판단되나 대부분의 관측이 비실시간적으로 운영되며 해양모니터링 인

자별로 비동시적으로 이루어지기 때문에 상호간 관계를 파악하고 분야별

기술을 통합하여 종합적으로 생태계 변화를 판단하기에는 제한적이다

이러한 단점을 극복하는 방안으로 실시간 동시적으로 모니터링이 가능한

해양환경인자에 대한 자료를 기반으로 모델링 인공지능기법 등 가능한 기

술적 기법을 활용하여 종합적인 생태계 변화 판단기술의 개발이 시급하다

14

[그림 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획도 (해양수산부 2004)

15

3 해양모니터링시스템 시장 동향

세계적으로 운영되는 해양관측시스템 (Ocean Observation System OOS)

은 대부분 국가해양산업의 일부분으로 진행되고 있으며 관측목적 설치위치

및 방법 등에 따라 다양한 시장이 형성되어 있다

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서는 2006년부터 2010년까지

18~22억달러의 해양모니터링시스템 설치 및 운영 관련 예산이 책정되었

으며 관련 사업의 경제 사회 군사 및 과학적 측면으로의 파급효과가 매

우 방대하다

전세계적으로도 해양모니터링시스템의 시장은 고성장세에 있으며 특히 아

시아 시장에서는 아직 초기단계이기 때문에 해양모니터링시스템 구축의 필

요성 및 발전 가능성은 매우 높다(그림 2)

[그림 2] 2006~2011년 세계 해양모니터링시스템 시장 예측(Douglas-Westwood 2006)

16

북미와 유럽을 비롯한 해양선진국에서는 현재 부이 등 고정 플랫폼을 이용

한 해양모니터링시스템의 구축기술은 상당히 진행되어 왔으나 고효율저비

용 관리기술 높은 신뢰도의 데이터 처리 기술 및 예측판단기술에 대한 연

구가 진행 중이다

향후에는 사용자 요구에 직접적으로 적용할 수 있는 예측판단시스템 물리

적 관측에서 발달된 생화학적 관측센서 기술 무인원격이동체를 이용한 관

측시스템 및 고효율의 데이터 전송처리 기술이 차세대 해양모니터링시스

템의 주요 중점 항목이다(그림 3)

[그림 3] 해양산업기술의 발전 전략 (한국해양연구원 2006)

17

4 국내외 주요 사례

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서 대표적으로 미국의 NOAA에서

는 국가해양모니터링부이센터(NDBC National Data Bouy Center)를 운영

하면서 대서양 태평양 멕시코만과 5대호에서 Dial-A-Buoy 시스템을 통

하여 연안에서의 가상관측 자료를 제공하고 있다 이 Dial-A-Buoy는 65개

buoy와 54개 자동 연안 해양모니터링 네트워크(C-MAN Coastal-Marine

Automated Network)를 통해서 풍속과 풍향에 대한 자료를 전화로 받을

수 있는 시스템을 운용하고 있다

또한 미국 대서양해양대기연구소 (Atlantic Oceanographic and Meteorological

Laboratory)에서는 해양모니터링표류부이를 주기적으로 플로리다주 남부

해양에서 표류시켜 인공위성을 이용하여 실시간으로 연안해수의 흐름패턴

을 모니터링하고 있다

[그림 4] 대서양해양대기연구소에서 운영하고 있는 해양모니터링표류부이(AOML 2006)

18

The Southeast Atlantic Coastal Ocean Observing System은 애틀란타

해안의 해양모니터링과 해양모델링 결과를 통합적으로 서비스하고 있으며

풍향 풍속 해수온도 해수면변동 등의 관측자료를 서비스하고 해양모델링

을 통해 현재 및 84시간 후까지의 해양예보를 서비스하고 있다

Physical Oceanographic Real Time System(PORTS)은 National Ocean

Service (NOS)에서 제공하는 해양물리 관측시스템으로 해양교역의 급속한

증가와 선박의 대형화 및 고속화에 따른 해양사고의 증대에 따라 이를 방

지하고자 개발된 시스템이다

일본은 그 지리적 특성으로 인하여 오랫동안 해양모니터링을 수행하여 왔으

며 다양한 모니터링 시스템을 구축하여 운영해오고 있으며 1970년부터 가

동되어 온 아이찌현의 자동수질 모니터링시스템은 연안해양수질관측소 3개

소를 포함하여 총 22개의 수질 연속모니터링 스테이션을 운영하고 있으며

수온 pH COD DO 염분 및 탁도 등 15종의 관측데이터를 제공하고 있다

유럽에서는 주로 항만의 안전한 통항지원을 위해 항만 주변에 여러 대의

기상관측센서 파고계 및 유향유속 측정센서를 설치하여 실시간 기상예보

조위관측 및 조석관측을 수행하고 있다

우리나라에서는 해양환경의 효율적 이용과 관리에 대한 중요성이 증대됨에

따라 해양수산부는 해양의 현황을 실시간 또는 준실시간으로 관측할 수 있

는 국가해양관측망 기본계획(해양수산부 2001)을 설립하였다

이에 따라 한국해양연구원 국립수산과학원 국립해양조사원 기상청 등을

중심으로 종합해양과학기지 등표해양관측소 조위관측소 부이 여객선 항

로 등을 활용한 실시간 관측을 수행하여 인터넷을 통해 자료를 공개하고

있다(표 1)

19

[표 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획 구성(해양수산부 2004)

분야(구분)이용

Platform위 치 실시간 관측요소

해양관측

기지

대형해양

관측탑

-이어도해양관측기지

-백령도해양관측기지

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 엽록소 파압 층별 수온 층별 유

속 등) 기타(구조물 경사 가속도 변형

률 등)

-서해종합해양기상관

측기지 (북격렬비도)

지상 풍향풍속 기온 습도 강수량 강

우감지 기압 일조 일사 강구에코 등

고층 기압 풍향 풍속 습도 온도

해양 파고 파향 파주기 수온 해류

연안관측탑

-광안대로해양관측탑

-가덕신항해양관측탑

-영일만해양관측탑

-새만금해양관측탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 염록소 층별 수온 층별 유속 등)

기타구조물 -울산가스생산탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 등)

해양(수온 염분 파고 주기 파향 해

수면 DO pH 탁도 엽록소 파압 등)

기타(구조물 경사 가속도 변형률 등)

등표

수중암초

등표

교본초 출운초

복사초 쌍정초

속초항 부근 암초

왕돌초 과부탄 반서

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 난

류측정 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 해수면 DO pH 탁도 엽록소 등)

노출암등표서수도가대암 등

10개소

온도계 (기온 해수면 수온) 풍향풍속

계 기압계 파고계 (파고 주기 파향)

20

해양모니터링시스템의 문제점

무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

해양모니터링시스템의 기대효과

해양모니터링시스템의 활용방안

제3장이슈제기 및 분석

21

가 국내 해양모니터링시스템 산업의 문제점

해양모니터링시스템이 광범위하게 사용되지 못하고 있는 첫 번째 이유는

경제적인 문제점이다 현재까지 개발된 센서 및 자동측정시스템의 가격이

매우 비싸고 한 가지 항목을 측정하는데 최고 수천만원의 기기 구입비가

필요하고 그 외에도 기기 유지비용이 매우 높기 때문이다

일차적으로 우리나라에서 국산화되어 있는 해양모니터링센서의 기술과 상

용화 전력이 매우 미흡하다 대부분 북미 유럽 및 일본 등 선진국에서 개

발된 관측센서를 수입하여 사용하는 단계에 머물러 있다

관측센서 뿐만 아니라 센서의 측정데이터를 송신하고 제어하는 컨트롤러

역시 해외 센서개발사가 정한 특정 컨트롤러를 사용함으로서 사용자의 모

니터링 목적 및 관측환경에 적합한 모니터링시스템을 구축하는데 어려운

문제를 안고 있다

일반적인 대기 혹은 담수 환경을 관측하는 모니터링시스템과 달리 바다에

설치되는 해양모니터링시스템은 설치와 사후관리가 어렵다는 문제점을 가

지고 있다

이슈제기 및 분석

1 해양모니터링시스템의 문제점

22

해양에서는 장비의 부식이나 미생물 패류 등 부착생물의 영향으로 관측장

비가 정상적으로 가동하지 않거나 측정 감도가 떨어지는 경우가 흔히 발생

한다 부착생물의 문제는 현장측정에서 가장 심각한 문제로 해양생물의 부

착을 최소화하는 방법이 개발되고 있으나 근본적인 해결방안이 매우 미흡

한 실정이다

모든 자동측정시스템에서는 고급 관리 인력 좋은 품질의 재료 안정적이고

경제적인 장비들을 투입해야 높은 품질의 자료를 획득할 수 있다 1990년

대 이후 총체적 품질관리(Total Quality Management) 개념이 도입되면서

산업 전반에 걸쳐 고품질 고효율 저비용의 품질관리 체계가 갖추어 지고

있다

해양모니터링시스템의 설치 및 운영에 있어서도 철저한 품질관리체제와 고

급인력 양성 및 충분한 예산반영으로 고품질의 관측자료를 획득할 수 있어

야 하는데 현재 국내 경제적 사회적 여건상 설치 이후의 관리측면에서 미

흡한 부분이 있다

나 해결 방안

근시안적인 안목으로 단기수익에만 집중하는 해양산업기술 사업의 전개방

법과 전략을 바꾸어야 한다 기술력 확보를 위한 과감한 투자를 통해 원천

기술의 국산화와 관련 고급인력 양성에 집중해야 한다

독자적인 해양모니터링 센서 기술의 확보는 우리나라 실정에 적합한 모니

터링을 가능하게 할 뿐만 아니라 나아가서는 첨단 계측기술개발을 통한 국

내 과학기술 발전과 해양환경문제에 대한 국제적 입지를 확보한다는 측면

에서도 중요하게 부각되고 있다

해수관측센서를 외국에서 수입하여 활용하는 것은 기술적으로 어려움이 많

23

이 있지만 관측지역의 특성과 관측목적에 적합한 센서 컨트롤러의 개발은

필수적이다

우리나라의 통신환경에 적합한 통신모듈의 설계 관측목적과 운용의 편이성

을 고려한 통합 컨트롤러의 독자적인 기술개발과 원천기술의 확보가 중요

하다

3면이 바다인 우리나라는 서해 남해 및 동해가 각각 고유의 해양특성을 가

지고 있어 각각의 해양환경 특성에 적합하게끔 시스템을 구축해야 하며 해

양특성을 고려하여 효율적인 사후관리가 수행되어야 한다

이를 위하여 단순한 모니터링시스템의 확장만을 고려하지 않고 최소한의

비용으로 최대의 효과를 얻기 위한 철저한 사전해양조사와 기존자료의 검

증 및 DB 관리가 중요하다

선진국의 경우 자료 생산 비용의 30 이상을 품질관리에 투자하고 있으나

우리나라에서는 이에 크게 미치지 못하고 있다는 점을 고려할 때 모니터링

시스템 설치 이후의 사후관리 분야에도 많은 투자가 뒷받침되어야 한다

특히 해양에서의 자동관측센서에는 많은 해양생물이 부착되어 측정 감도를

감소시키기 때문에 국내 해양특성에 맞는 해결방안을 심도깊게 연구개발을

진행할 필요성이 매우 높다

국내에 해양모니터링 관련 업체는 많지만 실제로 제대로 된 기술력을 가지

고 있는 업체는 많지 않다 기술력이 확보된 업체들은 다양한 교육프로그램

의 개발을 통해 자사의 새로운 수익모델을 창출하고 보유한 기술력을 통해

전문가를 양성해야 한다

24

2 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

가 해양모니터링시스템 기술의 개요

해상 등부표 및 이동조사선박에 물리화학적 센서들을 단일 시스템으로 통

합하고 오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간

모니터링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수

있으며 이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한

연안역관리에 기본정보를 제공할 수 있다

해양모니터링시스템의 구성은 기본적으로 (1)해수질의 물리적 수괴특성과

기초적인 화학적 특성을 측정할 수 있는 해양물리 및 수질 다채널 센서 장

비와 (2) 해양에서의 정확한 시료측정위치 및 조위 파랑의 정보를 동시에

파악할 수 있는 위치정보 시스템 그리고 (3) 획득한 해양 환경자료와 해황

및 위치정보자료를 원격으로 무선 송수신하고 시스템을 제어할 수 있는 제

어시스템으로 나누어진다(그림 5)

[그림 5] 해양모니터링시스템의 기본 구성도

25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

39

해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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 PTB 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 SUO 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 SVE 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 ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents for quality printing on desktop printers and proofers Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 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12

외양역까지 활발하게 구축되어 전지구적 규모의 해양환경자료를 인공위성

무선통신 등의 형태로 실시간으로 확보하여 해양과학 및 군사적 목적으로

활용하고 있다 실시간으로 획득된 자료들은 대부분은 수치예측시스템(예측

모델링)을 통하여 진단 예측되어 사용자들에게 제공되는 체계를 구축하고

있다

13

2 국내 해양모니터링시스템 기술 동향

해양의 효율적인 개발과 이용을 위한 체계적인 해양모니터링시스템 구축에

대한 필요성이 대두됨에 따라 해양수산부에서는 해양모니터링시스템을 구

축하기 위해 실용적으로 현장에서 무인작동할 수 있고 실시간 및 준실시간

으로 관측할 수 있는 국가 해양관측망 기본계획(실시간 해양관측 계획)을

마련하고 있다(그림 1)

현재로서는 현재 국가해양관측망 구축계획에 따라 운영되는 부이는 다른

관측수단에 비해 숫자도 제한적이고 관측 항목도 주로 파랑 및 기상요소들

로 매우 제한적인 상황이며 그 활용방법 역시 해양관측기지 등표 연안잔

교 정기여객선 등 이용가능한 시설을 활용하여 해양관측을 부분적으로 실

시하고 있는 실정이다

단위 분야별 관측 수준이나 분석 방법은 부분적으로는 많은 발전을 이루었

다고 판단되나 대부분의 관측이 비실시간적으로 운영되며 해양모니터링 인

자별로 비동시적으로 이루어지기 때문에 상호간 관계를 파악하고 분야별

기술을 통합하여 종합적으로 생태계 변화를 판단하기에는 제한적이다

이러한 단점을 극복하는 방안으로 실시간 동시적으로 모니터링이 가능한

해양환경인자에 대한 자료를 기반으로 모델링 인공지능기법 등 가능한 기

술적 기법을 활용하여 종합적인 생태계 변화 판단기술의 개발이 시급하다

14

[그림 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획도 (해양수산부 2004)

15

3 해양모니터링시스템 시장 동향

세계적으로 운영되는 해양관측시스템 (Ocean Observation System OOS)

은 대부분 국가해양산업의 일부분으로 진행되고 있으며 관측목적 설치위치

및 방법 등에 따라 다양한 시장이 형성되어 있다

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서는 2006년부터 2010년까지

18~22억달러의 해양모니터링시스템 설치 및 운영 관련 예산이 책정되었

으며 관련 사업의 경제 사회 군사 및 과학적 측면으로의 파급효과가 매

우 방대하다

전세계적으로도 해양모니터링시스템의 시장은 고성장세에 있으며 특히 아

시아 시장에서는 아직 초기단계이기 때문에 해양모니터링시스템 구축의 필

요성 및 발전 가능성은 매우 높다(그림 2)

[그림 2] 2006~2011년 세계 해양모니터링시스템 시장 예측(Douglas-Westwood 2006)

16

북미와 유럽을 비롯한 해양선진국에서는 현재 부이 등 고정 플랫폼을 이용

한 해양모니터링시스템의 구축기술은 상당히 진행되어 왔으나 고효율저비

용 관리기술 높은 신뢰도의 데이터 처리 기술 및 예측판단기술에 대한 연

구가 진행 중이다

향후에는 사용자 요구에 직접적으로 적용할 수 있는 예측판단시스템 물리

적 관측에서 발달된 생화학적 관측센서 기술 무인원격이동체를 이용한 관

측시스템 및 고효율의 데이터 전송처리 기술이 차세대 해양모니터링시스

템의 주요 중점 항목이다(그림 3)

[그림 3] 해양산업기술의 발전 전략 (한국해양연구원 2006)

17

4 국내외 주요 사례

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서 대표적으로 미국의 NOAA에서

는 국가해양모니터링부이센터(NDBC National Data Bouy Center)를 운영

하면서 대서양 태평양 멕시코만과 5대호에서 Dial-A-Buoy 시스템을 통

하여 연안에서의 가상관측 자료를 제공하고 있다 이 Dial-A-Buoy는 65개

buoy와 54개 자동 연안 해양모니터링 네트워크(C-MAN Coastal-Marine

Automated Network)를 통해서 풍속과 풍향에 대한 자료를 전화로 받을

수 있는 시스템을 운용하고 있다

또한 미국 대서양해양대기연구소 (Atlantic Oceanographic and Meteorological

Laboratory)에서는 해양모니터링표류부이를 주기적으로 플로리다주 남부

해양에서 표류시켜 인공위성을 이용하여 실시간으로 연안해수의 흐름패턴

을 모니터링하고 있다

[그림 4] 대서양해양대기연구소에서 운영하고 있는 해양모니터링표류부이(AOML 2006)

18

The Southeast Atlantic Coastal Ocean Observing System은 애틀란타

해안의 해양모니터링과 해양모델링 결과를 통합적으로 서비스하고 있으며

풍향 풍속 해수온도 해수면변동 등의 관측자료를 서비스하고 해양모델링

을 통해 현재 및 84시간 후까지의 해양예보를 서비스하고 있다

Physical Oceanographic Real Time System(PORTS)은 National Ocean

Service (NOS)에서 제공하는 해양물리 관측시스템으로 해양교역의 급속한

증가와 선박의 대형화 및 고속화에 따른 해양사고의 증대에 따라 이를 방

지하고자 개발된 시스템이다

일본은 그 지리적 특성으로 인하여 오랫동안 해양모니터링을 수행하여 왔으

며 다양한 모니터링 시스템을 구축하여 운영해오고 있으며 1970년부터 가

동되어 온 아이찌현의 자동수질 모니터링시스템은 연안해양수질관측소 3개

소를 포함하여 총 22개의 수질 연속모니터링 스테이션을 운영하고 있으며

수온 pH COD DO 염분 및 탁도 등 15종의 관측데이터를 제공하고 있다

유럽에서는 주로 항만의 안전한 통항지원을 위해 항만 주변에 여러 대의

기상관측센서 파고계 및 유향유속 측정센서를 설치하여 실시간 기상예보

조위관측 및 조석관측을 수행하고 있다

우리나라에서는 해양환경의 효율적 이용과 관리에 대한 중요성이 증대됨에

따라 해양수산부는 해양의 현황을 실시간 또는 준실시간으로 관측할 수 있

는 국가해양관측망 기본계획(해양수산부 2001)을 설립하였다

이에 따라 한국해양연구원 국립수산과학원 국립해양조사원 기상청 등을

중심으로 종합해양과학기지 등표해양관측소 조위관측소 부이 여객선 항

로 등을 활용한 실시간 관측을 수행하여 인터넷을 통해 자료를 공개하고

있다(표 1)

19

[표 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획 구성(해양수산부 2004)

분야(구분)이용

Platform위 치 실시간 관측요소

해양관측

기지

대형해양

관측탑

-이어도해양관측기지

-백령도해양관측기지

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 엽록소 파압 층별 수온 층별 유

속 등) 기타(구조물 경사 가속도 변형

률 등)

-서해종합해양기상관

측기지 (북격렬비도)

지상 풍향풍속 기온 습도 강수량 강

우감지 기압 일조 일사 강구에코 등

고층 기압 풍향 풍속 습도 온도

해양 파고 파향 파주기 수온 해류

연안관측탑

-광안대로해양관측탑

-가덕신항해양관측탑

-영일만해양관측탑

-새만금해양관측탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 염록소 층별 수온 층별 유속 등)

기타구조물 -울산가스생산탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 등)

해양(수온 염분 파고 주기 파향 해

수면 DO pH 탁도 엽록소 파압 등)

기타(구조물 경사 가속도 변형률 등)

등표

수중암초

등표

교본초 출운초

복사초 쌍정초

속초항 부근 암초

왕돌초 과부탄 반서

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 난

류측정 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 해수면 DO pH 탁도 엽록소 등)

노출암등표서수도가대암 등

10개소

온도계 (기온 해수면 수온) 풍향풍속

계 기압계 파고계 (파고 주기 파향)

20

해양모니터링시스템의 문제점

무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

해양모니터링시스템의 기대효과

해양모니터링시스템의 활용방안

제3장이슈제기 및 분석

21

가 국내 해양모니터링시스템 산업의 문제점

해양모니터링시스템이 광범위하게 사용되지 못하고 있는 첫 번째 이유는

경제적인 문제점이다 현재까지 개발된 센서 및 자동측정시스템의 가격이

매우 비싸고 한 가지 항목을 측정하는데 최고 수천만원의 기기 구입비가

필요하고 그 외에도 기기 유지비용이 매우 높기 때문이다

일차적으로 우리나라에서 국산화되어 있는 해양모니터링센서의 기술과 상

용화 전력이 매우 미흡하다 대부분 북미 유럽 및 일본 등 선진국에서 개

발된 관측센서를 수입하여 사용하는 단계에 머물러 있다

관측센서 뿐만 아니라 센서의 측정데이터를 송신하고 제어하는 컨트롤러

역시 해외 센서개발사가 정한 특정 컨트롤러를 사용함으로서 사용자의 모

니터링 목적 및 관측환경에 적합한 모니터링시스템을 구축하는데 어려운

문제를 안고 있다

일반적인 대기 혹은 담수 환경을 관측하는 모니터링시스템과 달리 바다에

설치되는 해양모니터링시스템은 설치와 사후관리가 어렵다는 문제점을 가

지고 있다

이슈제기 및 분석

1 해양모니터링시스템의 문제점

22

해양에서는 장비의 부식이나 미생물 패류 등 부착생물의 영향으로 관측장

비가 정상적으로 가동하지 않거나 측정 감도가 떨어지는 경우가 흔히 발생

한다 부착생물의 문제는 현장측정에서 가장 심각한 문제로 해양생물의 부

착을 최소화하는 방법이 개발되고 있으나 근본적인 해결방안이 매우 미흡

한 실정이다

모든 자동측정시스템에서는 고급 관리 인력 좋은 품질의 재료 안정적이고

경제적인 장비들을 투입해야 높은 품질의 자료를 획득할 수 있다 1990년

대 이후 총체적 품질관리(Total Quality Management) 개념이 도입되면서

산업 전반에 걸쳐 고품질 고효율 저비용의 품질관리 체계가 갖추어 지고

있다

해양모니터링시스템의 설치 및 운영에 있어서도 철저한 품질관리체제와 고

급인력 양성 및 충분한 예산반영으로 고품질의 관측자료를 획득할 수 있어

야 하는데 현재 국내 경제적 사회적 여건상 설치 이후의 관리측면에서 미

흡한 부분이 있다

나 해결 방안

근시안적인 안목으로 단기수익에만 집중하는 해양산업기술 사업의 전개방

법과 전략을 바꾸어야 한다 기술력 확보를 위한 과감한 투자를 통해 원천

기술의 국산화와 관련 고급인력 양성에 집중해야 한다

독자적인 해양모니터링 센서 기술의 확보는 우리나라 실정에 적합한 모니

터링을 가능하게 할 뿐만 아니라 나아가서는 첨단 계측기술개발을 통한 국

내 과학기술 발전과 해양환경문제에 대한 국제적 입지를 확보한다는 측면

에서도 중요하게 부각되고 있다

해수관측센서를 외국에서 수입하여 활용하는 것은 기술적으로 어려움이 많

23

이 있지만 관측지역의 특성과 관측목적에 적합한 센서 컨트롤러의 개발은

필수적이다

우리나라의 통신환경에 적합한 통신모듈의 설계 관측목적과 운용의 편이성

을 고려한 통합 컨트롤러의 독자적인 기술개발과 원천기술의 확보가 중요

하다

3면이 바다인 우리나라는 서해 남해 및 동해가 각각 고유의 해양특성을 가

지고 있어 각각의 해양환경 특성에 적합하게끔 시스템을 구축해야 하며 해

양특성을 고려하여 효율적인 사후관리가 수행되어야 한다

이를 위하여 단순한 모니터링시스템의 확장만을 고려하지 않고 최소한의

비용으로 최대의 효과를 얻기 위한 철저한 사전해양조사와 기존자료의 검

증 및 DB 관리가 중요하다

선진국의 경우 자료 생산 비용의 30 이상을 품질관리에 투자하고 있으나

우리나라에서는 이에 크게 미치지 못하고 있다는 점을 고려할 때 모니터링

시스템 설치 이후의 사후관리 분야에도 많은 투자가 뒷받침되어야 한다

특히 해양에서의 자동관측센서에는 많은 해양생물이 부착되어 측정 감도를

감소시키기 때문에 국내 해양특성에 맞는 해결방안을 심도깊게 연구개발을

진행할 필요성이 매우 높다

국내에 해양모니터링 관련 업체는 많지만 실제로 제대로 된 기술력을 가지

고 있는 업체는 많지 않다 기술력이 확보된 업체들은 다양한 교육프로그램

의 개발을 통해 자사의 새로운 수익모델을 창출하고 보유한 기술력을 통해

전문가를 양성해야 한다

24

2 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

가 해양모니터링시스템 기술의 개요

해상 등부표 및 이동조사선박에 물리화학적 센서들을 단일 시스템으로 통

합하고 오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간

모니터링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수

있으며 이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한

연안역관리에 기본정보를 제공할 수 있다

해양모니터링시스템의 구성은 기본적으로 (1)해수질의 물리적 수괴특성과

기초적인 화학적 특성을 측정할 수 있는 해양물리 및 수질 다채널 센서 장

비와 (2) 해양에서의 정확한 시료측정위치 및 조위 파랑의 정보를 동시에

파악할 수 있는 위치정보 시스템 그리고 (3) 획득한 해양 환경자료와 해황

및 위치정보자료를 원격으로 무선 송수신하고 시스템을 제어할 수 있는 제

어시스템으로 나누어진다(그림 5)

[그림 5] 해양모니터링시스템의 기본 구성도

25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

39

해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

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차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

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김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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2 국내 해양모니터링시스템 기술 동향

해양의 효율적인 개발과 이용을 위한 체계적인 해양모니터링시스템 구축에

대한 필요성이 대두됨에 따라 해양수산부에서는 해양모니터링시스템을 구

축하기 위해 실용적으로 현장에서 무인작동할 수 있고 실시간 및 준실시간

으로 관측할 수 있는 국가 해양관측망 기본계획(실시간 해양관측 계획)을

마련하고 있다(그림 1)

현재로서는 현재 국가해양관측망 구축계획에 따라 운영되는 부이는 다른

관측수단에 비해 숫자도 제한적이고 관측 항목도 주로 파랑 및 기상요소들

로 매우 제한적인 상황이며 그 활용방법 역시 해양관측기지 등표 연안잔

교 정기여객선 등 이용가능한 시설을 활용하여 해양관측을 부분적으로 실

시하고 있는 실정이다

단위 분야별 관측 수준이나 분석 방법은 부분적으로는 많은 발전을 이루었

다고 판단되나 대부분의 관측이 비실시간적으로 운영되며 해양모니터링 인

자별로 비동시적으로 이루어지기 때문에 상호간 관계를 파악하고 분야별

기술을 통합하여 종합적으로 생태계 변화를 판단하기에는 제한적이다

이러한 단점을 극복하는 방안으로 실시간 동시적으로 모니터링이 가능한

해양환경인자에 대한 자료를 기반으로 모델링 인공지능기법 등 가능한 기

술적 기법을 활용하여 종합적인 생태계 변화 판단기술의 개발이 시급하다

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[그림 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획도 (해양수산부 2004)

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3 해양모니터링시스템 시장 동향

세계적으로 운영되는 해양관측시스템 (Ocean Observation System OOS)

은 대부분 국가해양산업의 일부분으로 진행되고 있으며 관측목적 설치위치

및 방법 등에 따라 다양한 시장이 형성되어 있다

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서는 2006년부터 2010년까지

18~22억달러의 해양모니터링시스템 설치 및 운영 관련 예산이 책정되었

으며 관련 사업의 경제 사회 군사 및 과학적 측면으로의 파급효과가 매

우 방대하다

전세계적으로도 해양모니터링시스템의 시장은 고성장세에 있으며 특히 아

시아 시장에서는 아직 초기단계이기 때문에 해양모니터링시스템 구축의 필

요성 및 발전 가능성은 매우 높다(그림 2)

[그림 2] 2006~2011년 세계 해양모니터링시스템 시장 예측(Douglas-Westwood 2006)

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북미와 유럽을 비롯한 해양선진국에서는 현재 부이 등 고정 플랫폼을 이용

한 해양모니터링시스템의 구축기술은 상당히 진행되어 왔으나 고효율저비

용 관리기술 높은 신뢰도의 데이터 처리 기술 및 예측판단기술에 대한 연

구가 진행 중이다

향후에는 사용자 요구에 직접적으로 적용할 수 있는 예측판단시스템 물리

적 관측에서 발달된 생화학적 관측센서 기술 무인원격이동체를 이용한 관

측시스템 및 고효율의 데이터 전송처리 기술이 차세대 해양모니터링시스

템의 주요 중점 항목이다(그림 3)

[그림 3] 해양산업기술의 발전 전략 (한국해양연구원 2006)

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4 국내외 주요 사례

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서 대표적으로 미국의 NOAA에서

는 국가해양모니터링부이센터(NDBC National Data Bouy Center)를 운영

하면서 대서양 태평양 멕시코만과 5대호에서 Dial-A-Buoy 시스템을 통

하여 연안에서의 가상관측 자료를 제공하고 있다 이 Dial-A-Buoy는 65개

buoy와 54개 자동 연안 해양모니터링 네트워크(C-MAN Coastal-Marine

Automated Network)를 통해서 풍속과 풍향에 대한 자료를 전화로 받을

수 있는 시스템을 운용하고 있다

또한 미국 대서양해양대기연구소 (Atlantic Oceanographic and Meteorological

Laboratory)에서는 해양모니터링표류부이를 주기적으로 플로리다주 남부

해양에서 표류시켜 인공위성을 이용하여 실시간으로 연안해수의 흐름패턴

을 모니터링하고 있다

[그림 4] 대서양해양대기연구소에서 운영하고 있는 해양모니터링표류부이(AOML 2006)

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The Southeast Atlantic Coastal Ocean Observing System은 애틀란타

해안의 해양모니터링과 해양모델링 결과를 통합적으로 서비스하고 있으며

풍향 풍속 해수온도 해수면변동 등의 관측자료를 서비스하고 해양모델링

을 통해 현재 및 84시간 후까지의 해양예보를 서비스하고 있다

Physical Oceanographic Real Time System(PORTS)은 National Ocean

Service (NOS)에서 제공하는 해양물리 관측시스템으로 해양교역의 급속한

증가와 선박의 대형화 및 고속화에 따른 해양사고의 증대에 따라 이를 방

지하고자 개발된 시스템이다

일본은 그 지리적 특성으로 인하여 오랫동안 해양모니터링을 수행하여 왔으

며 다양한 모니터링 시스템을 구축하여 운영해오고 있으며 1970년부터 가

동되어 온 아이찌현의 자동수질 모니터링시스템은 연안해양수질관측소 3개

소를 포함하여 총 22개의 수질 연속모니터링 스테이션을 운영하고 있으며

수온 pH COD DO 염분 및 탁도 등 15종의 관측데이터를 제공하고 있다

유럽에서는 주로 항만의 안전한 통항지원을 위해 항만 주변에 여러 대의

기상관측센서 파고계 및 유향유속 측정센서를 설치하여 실시간 기상예보

조위관측 및 조석관측을 수행하고 있다

우리나라에서는 해양환경의 효율적 이용과 관리에 대한 중요성이 증대됨에

따라 해양수산부는 해양의 현황을 실시간 또는 준실시간으로 관측할 수 있

는 국가해양관측망 기본계획(해양수산부 2001)을 설립하였다

이에 따라 한국해양연구원 국립수산과학원 국립해양조사원 기상청 등을

중심으로 종합해양과학기지 등표해양관측소 조위관측소 부이 여객선 항

로 등을 활용한 실시간 관측을 수행하여 인터넷을 통해 자료를 공개하고

있다(표 1)

19

[표 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획 구성(해양수산부 2004)

분야(구분)이용

Platform위 치 실시간 관측요소

해양관측

기지

대형해양

관측탑

-이어도해양관측기지

-백령도해양관측기지

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 엽록소 파압 층별 수온 층별 유

속 등) 기타(구조물 경사 가속도 변형

률 등)

-서해종합해양기상관

측기지 (북격렬비도)

지상 풍향풍속 기온 습도 강수량 강

우감지 기압 일조 일사 강구에코 등

고층 기압 풍향 풍속 습도 온도

해양 파고 파향 파주기 수온 해류

연안관측탑

-광안대로해양관측탑

-가덕신항해양관측탑

-영일만해양관측탑

-새만금해양관측탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 염록소 층별 수온 층별 유속 등)

기타구조물 -울산가스생산탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 등)

해양(수온 염분 파고 주기 파향 해

수면 DO pH 탁도 엽록소 파압 등)

기타(구조물 경사 가속도 변형률 등)

등표

수중암초

등표

교본초 출운초

복사초 쌍정초

속초항 부근 암초

왕돌초 과부탄 반서

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 난

류측정 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 해수면 DO pH 탁도 엽록소 등)

노출암등표서수도가대암 등

10개소

온도계 (기온 해수면 수온) 풍향풍속

계 기압계 파고계 (파고 주기 파향)

20

해양모니터링시스템의 문제점

무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

해양모니터링시스템의 기대효과

해양모니터링시스템의 활용방안

제3장이슈제기 및 분석

21

가 국내 해양모니터링시스템 산업의 문제점

해양모니터링시스템이 광범위하게 사용되지 못하고 있는 첫 번째 이유는

경제적인 문제점이다 현재까지 개발된 센서 및 자동측정시스템의 가격이

매우 비싸고 한 가지 항목을 측정하는데 최고 수천만원의 기기 구입비가

필요하고 그 외에도 기기 유지비용이 매우 높기 때문이다

일차적으로 우리나라에서 국산화되어 있는 해양모니터링센서의 기술과 상

용화 전력이 매우 미흡하다 대부분 북미 유럽 및 일본 등 선진국에서 개

발된 관측센서를 수입하여 사용하는 단계에 머물러 있다

관측센서 뿐만 아니라 센서의 측정데이터를 송신하고 제어하는 컨트롤러

역시 해외 센서개발사가 정한 특정 컨트롤러를 사용함으로서 사용자의 모

니터링 목적 및 관측환경에 적합한 모니터링시스템을 구축하는데 어려운

문제를 안고 있다

일반적인 대기 혹은 담수 환경을 관측하는 모니터링시스템과 달리 바다에

설치되는 해양모니터링시스템은 설치와 사후관리가 어렵다는 문제점을 가

지고 있다

이슈제기 및 분석

1 해양모니터링시스템의 문제점

22

해양에서는 장비의 부식이나 미생물 패류 등 부착생물의 영향으로 관측장

비가 정상적으로 가동하지 않거나 측정 감도가 떨어지는 경우가 흔히 발생

한다 부착생물의 문제는 현장측정에서 가장 심각한 문제로 해양생물의 부

착을 최소화하는 방법이 개발되고 있으나 근본적인 해결방안이 매우 미흡

한 실정이다

모든 자동측정시스템에서는 고급 관리 인력 좋은 품질의 재료 안정적이고

경제적인 장비들을 투입해야 높은 품질의 자료를 획득할 수 있다 1990년

대 이후 총체적 품질관리(Total Quality Management) 개념이 도입되면서

산업 전반에 걸쳐 고품질 고효율 저비용의 품질관리 체계가 갖추어 지고

있다

해양모니터링시스템의 설치 및 운영에 있어서도 철저한 품질관리체제와 고

급인력 양성 및 충분한 예산반영으로 고품질의 관측자료를 획득할 수 있어

야 하는데 현재 국내 경제적 사회적 여건상 설치 이후의 관리측면에서 미

흡한 부분이 있다

나 해결 방안

근시안적인 안목으로 단기수익에만 집중하는 해양산업기술 사업의 전개방

법과 전략을 바꾸어야 한다 기술력 확보를 위한 과감한 투자를 통해 원천

기술의 국산화와 관련 고급인력 양성에 집중해야 한다

독자적인 해양모니터링 센서 기술의 확보는 우리나라 실정에 적합한 모니

터링을 가능하게 할 뿐만 아니라 나아가서는 첨단 계측기술개발을 통한 국

내 과학기술 발전과 해양환경문제에 대한 국제적 입지를 확보한다는 측면

에서도 중요하게 부각되고 있다

해수관측센서를 외국에서 수입하여 활용하는 것은 기술적으로 어려움이 많

23

이 있지만 관측지역의 특성과 관측목적에 적합한 센서 컨트롤러의 개발은

필수적이다

우리나라의 통신환경에 적합한 통신모듈의 설계 관측목적과 운용의 편이성

을 고려한 통합 컨트롤러의 독자적인 기술개발과 원천기술의 확보가 중요

하다

3면이 바다인 우리나라는 서해 남해 및 동해가 각각 고유의 해양특성을 가

지고 있어 각각의 해양환경 특성에 적합하게끔 시스템을 구축해야 하며 해

양특성을 고려하여 효율적인 사후관리가 수행되어야 한다

이를 위하여 단순한 모니터링시스템의 확장만을 고려하지 않고 최소한의

비용으로 최대의 효과를 얻기 위한 철저한 사전해양조사와 기존자료의 검

증 및 DB 관리가 중요하다

선진국의 경우 자료 생산 비용의 30 이상을 품질관리에 투자하고 있으나

우리나라에서는 이에 크게 미치지 못하고 있다는 점을 고려할 때 모니터링

시스템 설치 이후의 사후관리 분야에도 많은 투자가 뒷받침되어야 한다

특히 해양에서의 자동관측센서에는 많은 해양생물이 부착되어 측정 감도를

감소시키기 때문에 국내 해양특성에 맞는 해결방안을 심도깊게 연구개발을

진행할 필요성이 매우 높다

국내에 해양모니터링 관련 업체는 많지만 실제로 제대로 된 기술력을 가지

고 있는 업체는 많지 않다 기술력이 확보된 업체들은 다양한 교육프로그램

의 개발을 통해 자사의 새로운 수익모델을 창출하고 보유한 기술력을 통해

전문가를 양성해야 한다

24

2 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

가 해양모니터링시스템 기술의 개요

해상 등부표 및 이동조사선박에 물리화학적 센서들을 단일 시스템으로 통

합하고 오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간

모니터링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수

있으며 이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한

연안역관리에 기본정보를 제공할 수 있다

해양모니터링시스템의 구성은 기본적으로 (1)해수질의 물리적 수괴특성과

기초적인 화학적 특성을 측정할 수 있는 해양물리 및 수질 다채널 센서 장

비와 (2) 해양에서의 정확한 시료측정위치 및 조위 파랑의 정보를 동시에

파악할 수 있는 위치정보 시스템 그리고 (3) 획득한 해양 환경자료와 해황

및 위치정보자료를 원격으로 무선 송수신하고 시스템을 제어할 수 있는 제

어시스템으로 나누어진다(그림 5)

[그림 5] 해양모니터링시스템의 기본 구성도

25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

39

해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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FRA 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[그림 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획도 (해양수산부 2004)

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3 해양모니터링시스템 시장 동향

세계적으로 운영되는 해양관측시스템 (Ocean Observation System OOS)

은 대부분 국가해양산업의 일부분으로 진행되고 있으며 관측목적 설치위치

및 방법 등에 따라 다양한 시장이 형성되어 있다

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서는 2006년부터 2010년까지

18~22억달러의 해양모니터링시스템 설치 및 운영 관련 예산이 책정되었

으며 관련 사업의 경제 사회 군사 및 과학적 측면으로의 파급효과가 매

우 방대하다

전세계적으로도 해양모니터링시스템의 시장은 고성장세에 있으며 특히 아

시아 시장에서는 아직 초기단계이기 때문에 해양모니터링시스템 구축의 필

요성 및 발전 가능성은 매우 높다(그림 2)

[그림 2] 2006~2011년 세계 해양모니터링시스템 시장 예측(Douglas-Westwood 2006)

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북미와 유럽을 비롯한 해양선진국에서는 현재 부이 등 고정 플랫폼을 이용

한 해양모니터링시스템의 구축기술은 상당히 진행되어 왔으나 고효율저비

용 관리기술 높은 신뢰도의 데이터 처리 기술 및 예측판단기술에 대한 연

구가 진행 중이다

향후에는 사용자 요구에 직접적으로 적용할 수 있는 예측판단시스템 물리

적 관측에서 발달된 생화학적 관측센서 기술 무인원격이동체를 이용한 관

측시스템 및 고효율의 데이터 전송처리 기술이 차세대 해양모니터링시스

템의 주요 중점 항목이다(그림 3)

[그림 3] 해양산업기술의 발전 전략 (한국해양연구원 2006)

17

4 국내외 주요 사례

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서 대표적으로 미국의 NOAA에서

는 국가해양모니터링부이센터(NDBC National Data Bouy Center)를 운영

하면서 대서양 태평양 멕시코만과 5대호에서 Dial-A-Buoy 시스템을 통

하여 연안에서의 가상관측 자료를 제공하고 있다 이 Dial-A-Buoy는 65개

buoy와 54개 자동 연안 해양모니터링 네트워크(C-MAN Coastal-Marine

Automated Network)를 통해서 풍속과 풍향에 대한 자료를 전화로 받을

수 있는 시스템을 운용하고 있다

또한 미국 대서양해양대기연구소 (Atlantic Oceanographic and Meteorological

Laboratory)에서는 해양모니터링표류부이를 주기적으로 플로리다주 남부

해양에서 표류시켜 인공위성을 이용하여 실시간으로 연안해수의 흐름패턴

을 모니터링하고 있다

[그림 4] 대서양해양대기연구소에서 운영하고 있는 해양모니터링표류부이(AOML 2006)

18

The Southeast Atlantic Coastal Ocean Observing System은 애틀란타

해안의 해양모니터링과 해양모델링 결과를 통합적으로 서비스하고 있으며

풍향 풍속 해수온도 해수면변동 등의 관측자료를 서비스하고 해양모델링

을 통해 현재 및 84시간 후까지의 해양예보를 서비스하고 있다

Physical Oceanographic Real Time System(PORTS)은 National Ocean

Service (NOS)에서 제공하는 해양물리 관측시스템으로 해양교역의 급속한

증가와 선박의 대형화 및 고속화에 따른 해양사고의 증대에 따라 이를 방

지하고자 개발된 시스템이다

일본은 그 지리적 특성으로 인하여 오랫동안 해양모니터링을 수행하여 왔으

며 다양한 모니터링 시스템을 구축하여 운영해오고 있으며 1970년부터 가

동되어 온 아이찌현의 자동수질 모니터링시스템은 연안해양수질관측소 3개

소를 포함하여 총 22개의 수질 연속모니터링 스테이션을 운영하고 있으며

수온 pH COD DO 염분 및 탁도 등 15종의 관측데이터를 제공하고 있다

유럽에서는 주로 항만의 안전한 통항지원을 위해 항만 주변에 여러 대의

기상관측센서 파고계 및 유향유속 측정센서를 설치하여 실시간 기상예보

조위관측 및 조석관측을 수행하고 있다

우리나라에서는 해양환경의 효율적 이용과 관리에 대한 중요성이 증대됨에

따라 해양수산부는 해양의 현황을 실시간 또는 준실시간으로 관측할 수 있

는 국가해양관측망 기본계획(해양수산부 2001)을 설립하였다

이에 따라 한국해양연구원 국립수산과학원 국립해양조사원 기상청 등을

중심으로 종합해양과학기지 등표해양관측소 조위관측소 부이 여객선 항

로 등을 활용한 실시간 관측을 수행하여 인터넷을 통해 자료를 공개하고

있다(표 1)

19

[표 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획 구성(해양수산부 2004)

분야(구분)이용

Platform위 치 실시간 관측요소

해양관측

기지

대형해양

관측탑

-이어도해양관측기지

-백령도해양관측기지

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 엽록소 파압 층별 수온 층별 유

속 등) 기타(구조물 경사 가속도 변형

률 등)

-서해종합해양기상관

측기지 (북격렬비도)

지상 풍향풍속 기온 습도 강수량 강

우감지 기압 일조 일사 강구에코 등

고층 기압 풍향 풍속 습도 온도

해양 파고 파향 파주기 수온 해류

연안관측탑

-광안대로해양관측탑

-가덕신항해양관측탑

-영일만해양관측탑

-새만금해양관측탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 염록소 층별 수온 층별 유속 등)

기타구조물 -울산가스생산탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 등)

해양(수온 염분 파고 주기 파향 해

수면 DO pH 탁도 엽록소 파압 등)

기타(구조물 경사 가속도 변형률 등)

등표

수중암초

등표

교본초 출운초

복사초 쌍정초

속초항 부근 암초

왕돌초 과부탄 반서

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 난

류측정 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 해수면 DO pH 탁도 엽록소 등)

노출암등표서수도가대암 등

10개소

온도계 (기온 해수면 수온) 풍향풍속

계 기압계 파고계 (파고 주기 파향)

20

해양모니터링시스템의 문제점

무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

해양모니터링시스템의 기대효과

해양모니터링시스템의 활용방안

제3장이슈제기 및 분석

21

가 국내 해양모니터링시스템 산업의 문제점

해양모니터링시스템이 광범위하게 사용되지 못하고 있는 첫 번째 이유는

경제적인 문제점이다 현재까지 개발된 센서 및 자동측정시스템의 가격이

매우 비싸고 한 가지 항목을 측정하는데 최고 수천만원의 기기 구입비가

필요하고 그 외에도 기기 유지비용이 매우 높기 때문이다

일차적으로 우리나라에서 국산화되어 있는 해양모니터링센서의 기술과 상

용화 전력이 매우 미흡하다 대부분 북미 유럽 및 일본 등 선진국에서 개

발된 관측센서를 수입하여 사용하는 단계에 머물러 있다

관측센서 뿐만 아니라 센서의 측정데이터를 송신하고 제어하는 컨트롤러

역시 해외 센서개발사가 정한 특정 컨트롤러를 사용함으로서 사용자의 모

니터링 목적 및 관측환경에 적합한 모니터링시스템을 구축하는데 어려운

문제를 안고 있다

일반적인 대기 혹은 담수 환경을 관측하는 모니터링시스템과 달리 바다에

설치되는 해양모니터링시스템은 설치와 사후관리가 어렵다는 문제점을 가

지고 있다

이슈제기 및 분석

1 해양모니터링시스템의 문제점

22

해양에서는 장비의 부식이나 미생물 패류 등 부착생물의 영향으로 관측장

비가 정상적으로 가동하지 않거나 측정 감도가 떨어지는 경우가 흔히 발생

한다 부착생물의 문제는 현장측정에서 가장 심각한 문제로 해양생물의 부

착을 최소화하는 방법이 개발되고 있으나 근본적인 해결방안이 매우 미흡

한 실정이다

모든 자동측정시스템에서는 고급 관리 인력 좋은 품질의 재료 안정적이고

경제적인 장비들을 투입해야 높은 품질의 자료를 획득할 수 있다 1990년

대 이후 총체적 품질관리(Total Quality Management) 개념이 도입되면서

산업 전반에 걸쳐 고품질 고효율 저비용의 품질관리 체계가 갖추어 지고

있다

해양모니터링시스템의 설치 및 운영에 있어서도 철저한 품질관리체제와 고

급인력 양성 및 충분한 예산반영으로 고품질의 관측자료를 획득할 수 있어

야 하는데 현재 국내 경제적 사회적 여건상 설치 이후의 관리측면에서 미

흡한 부분이 있다

나 해결 방안

근시안적인 안목으로 단기수익에만 집중하는 해양산업기술 사업의 전개방

법과 전략을 바꾸어야 한다 기술력 확보를 위한 과감한 투자를 통해 원천

기술의 국산화와 관련 고급인력 양성에 집중해야 한다

독자적인 해양모니터링 센서 기술의 확보는 우리나라 실정에 적합한 모니

터링을 가능하게 할 뿐만 아니라 나아가서는 첨단 계측기술개발을 통한 국

내 과학기술 발전과 해양환경문제에 대한 국제적 입지를 확보한다는 측면

에서도 중요하게 부각되고 있다

해수관측센서를 외국에서 수입하여 활용하는 것은 기술적으로 어려움이 많

23

이 있지만 관측지역의 특성과 관측목적에 적합한 센서 컨트롤러의 개발은

필수적이다

우리나라의 통신환경에 적합한 통신모듈의 설계 관측목적과 운용의 편이성

을 고려한 통합 컨트롤러의 독자적인 기술개발과 원천기술의 확보가 중요

하다

3면이 바다인 우리나라는 서해 남해 및 동해가 각각 고유의 해양특성을 가

지고 있어 각각의 해양환경 특성에 적합하게끔 시스템을 구축해야 하며 해

양특성을 고려하여 효율적인 사후관리가 수행되어야 한다

이를 위하여 단순한 모니터링시스템의 확장만을 고려하지 않고 최소한의

비용으로 최대의 효과를 얻기 위한 철저한 사전해양조사와 기존자료의 검

증 및 DB 관리가 중요하다

선진국의 경우 자료 생산 비용의 30 이상을 품질관리에 투자하고 있으나

우리나라에서는 이에 크게 미치지 못하고 있다는 점을 고려할 때 모니터링

시스템 설치 이후의 사후관리 분야에도 많은 투자가 뒷받침되어야 한다

특히 해양에서의 자동관측센서에는 많은 해양생물이 부착되어 측정 감도를

감소시키기 때문에 국내 해양특성에 맞는 해결방안을 심도깊게 연구개발을

진행할 필요성이 매우 높다

국내에 해양모니터링 관련 업체는 많지만 실제로 제대로 된 기술력을 가지

고 있는 업체는 많지 않다 기술력이 확보된 업체들은 다양한 교육프로그램

의 개발을 통해 자사의 새로운 수익모델을 창출하고 보유한 기술력을 통해

전문가를 양성해야 한다

24

2 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

가 해양모니터링시스템 기술의 개요

해상 등부표 및 이동조사선박에 물리화학적 센서들을 단일 시스템으로 통

합하고 오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간

모니터링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수

있으며 이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한

연안역관리에 기본정보를 제공할 수 있다

해양모니터링시스템의 구성은 기본적으로 (1)해수질의 물리적 수괴특성과

기초적인 화학적 특성을 측정할 수 있는 해양물리 및 수질 다채널 센서 장

비와 (2) 해양에서의 정확한 시료측정위치 및 조위 파랑의 정보를 동시에

파악할 수 있는 위치정보 시스템 그리고 (3) 획득한 해양 환경자료와 해황

및 위치정보자료를 원격으로 무선 송수신하고 시스템을 제어할 수 있는 제

어시스템으로 나누어진다(그림 5)

[그림 5] 해양모니터링시스템의 기본 구성도

25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

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천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

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계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

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해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

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주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

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2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

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차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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50 and later) gtgt Namespace [ (Adobe) (Common) (10) ] OtherNamespaces [ ltlt AsReaderSpreads false CropImagesToFrames true ErrorControl WarnAndContinue FlattenerIgnoreSpreadOverrides false IncludeGuidesGrids false IncludeNonPrinting false IncludeSlug false Namespace [ (Adobe) (InDesign) (40) ] OmitPlacedBitmaps false OmitPlacedEPS false OmitPlacedPDF false SimulateOverprint Legacy gtgt ltlt AddBleedMarks false AddColorBars false AddCropMarks false AddPageInfo false AddRegMarks false ConvertColors NoConversion DestinationProfileName () DestinationProfileSelector NA Downsample16BitImages true FlattenerPreset ltlt PresetSelector MediumResolution gtgt FormElements false GenerateStructure true IncludeBookmarks false IncludeHyperlinks false IncludeInteractive false IncludeLayers false IncludeProfiles true MultimediaHandling UseObjectSettings Namespace [ (Adobe) (CreativeSuite) (20) ] PDFXOutputIntentProfileSelector NA PreserveEditing true UntaggedCMYKHandling LeaveUntagged 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15

3 해양모니터링시스템 시장 동향

세계적으로 운영되는 해양관측시스템 (Ocean Observation System OOS)

은 대부분 국가해양산업의 일부분으로 진행되고 있으며 관측목적 설치위치

및 방법 등에 따라 다양한 시장이 형성되어 있다

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서는 2006년부터 2010년까지

18~22억달러의 해양모니터링시스템 설치 및 운영 관련 예산이 책정되었

으며 관련 사업의 경제 사회 군사 및 과학적 측면으로의 파급효과가 매

우 방대하다

전세계적으로도 해양모니터링시스템의 시장은 고성장세에 있으며 특히 아

시아 시장에서는 아직 초기단계이기 때문에 해양모니터링시스템 구축의 필

요성 및 발전 가능성은 매우 높다(그림 2)

[그림 2] 2006~2011년 세계 해양모니터링시스템 시장 예측(Douglas-Westwood 2006)

16

북미와 유럽을 비롯한 해양선진국에서는 현재 부이 등 고정 플랫폼을 이용

한 해양모니터링시스템의 구축기술은 상당히 진행되어 왔으나 고효율저비

용 관리기술 높은 신뢰도의 데이터 처리 기술 및 예측판단기술에 대한 연

구가 진행 중이다

향후에는 사용자 요구에 직접적으로 적용할 수 있는 예측판단시스템 물리

적 관측에서 발달된 생화학적 관측센서 기술 무인원격이동체를 이용한 관

측시스템 및 고효율의 데이터 전송처리 기술이 차세대 해양모니터링시스

템의 주요 중점 항목이다(그림 3)

[그림 3] 해양산업기술의 발전 전략 (한국해양연구원 2006)

17

4 국내외 주요 사례

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서 대표적으로 미국의 NOAA에서

는 국가해양모니터링부이센터(NDBC National Data Bouy Center)를 운영

하면서 대서양 태평양 멕시코만과 5대호에서 Dial-A-Buoy 시스템을 통

하여 연안에서의 가상관측 자료를 제공하고 있다 이 Dial-A-Buoy는 65개

buoy와 54개 자동 연안 해양모니터링 네트워크(C-MAN Coastal-Marine

Automated Network)를 통해서 풍속과 풍향에 대한 자료를 전화로 받을

수 있는 시스템을 운용하고 있다

또한 미국 대서양해양대기연구소 (Atlantic Oceanographic and Meteorological

Laboratory)에서는 해양모니터링표류부이를 주기적으로 플로리다주 남부

해양에서 표류시켜 인공위성을 이용하여 실시간으로 연안해수의 흐름패턴

을 모니터링하고 있다

[그림 4] 대서양해양대기연구소에서 운영하고 있는 해양모니터링표류부이(AOML 2006)

18

The Southeast Atlantic Coastal Ocean Observing System은 애틀란타

해안의 해양모니터링과 해양모델링 결과를 통합적으로 서비스하고 있으며

풍향 풍속 해수온도 해수면변동 등의 관측자료를 서비스하고 해양모델링

을 통해 현재 및 84시간 후까지의 해양예보를 서비스하고 있다

Physical Oceanographic Real Time System(PORTS)은 National Ocean

Service (NOS)에서 제공하는 해양물리 관측시스템으로 해양교역의 급속한

증가와 선박의 대형화 및 고속화에 따른 해양사고의 증대에 따라 이를 방

지하고자 개발된 시스템이다

일본은 그 지리적 특성으로 인하여 오랫동안 해양모니터링을 수행하여 왔으

며 다양한 모니터링 시스템을 구축하여 운영해오고 있으며 1970년부터 가

동되어 온 아이찌현의 자동수질 모니터링시스템은 연안해양수질관측소 3개

소를 포함하여 총 22개의 수질 연속모니터링 스테이션을 운영하고 있으며

수온 pH COD DO 염분 및 탁도 등 15종의 관측데이터를 제공하고 있다

유럽에서는 주로 항만의 안전한 통항지원을 위해 항만 주변에 여러 대의

기상관측센서 파고계 및 유향유속 측정센서를 설치하여 실시간 기상예보

조위관측 및 조석관측을 수행하고 있다

우리나라에서는 해양환경의 효율적 이용과 관리에 대한 중요성이 증대됨에

따라 해양수산부는 해양의 현황을 실시간 또는 준실시간으로 관측할 수 있

는 국가해양관측망 기본계획(해양수산부 2001)을 설립하였다

이에 따라 한국해양연구원 국립수산과학원 국립해양조사원 기상청 등을

중심으로 종합해양과학기지 등표해양관측소 조위관측소 부이 여객선 항

로 등을 활용한 실시간 관측을 수행하여 인터넷을 통해 자료를 공개하고

있다(표 1)

19

[표 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획 구성(해양수산부 2004)

분야(구분)이용

Platform위 치 실시간 관측요소

해양관측

기지

대형해양

관측탑

-이어도해양관측기지

-백령도해양관측기지

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 엽록소 파압 층별 수온 층별 유

속 등) 기타(구조물 경사 가속도 변형

률 등)

-서해종합해양기상관

측기지 (북격렬비도)

지상 풍향풍속 기온 습도 강수량 강

우감지 기압 일조 일사 강구에코 등

고층 기압 풍향 풍속 습도 온도

해양 파고 파향 파주기 수온 해류

연안관측탑

-광안대로해양관측탑

-가덕신항해양관측탑

-영일만해양관측탑

-새만금해양관측탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 염록소 층별 수온 층별 유속 등)

기타구조물 -울산가스생산탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 등)

해양(수온 염분 파고 주기 파향 해

수면 DO pH 탁도 엽록소 파압 등)

기타(구조물 경사 가속도 변형률 등)

등표

수중암초

등표

교본초 출운초

복사초 쌍정초

속초항 부근 암초

왕돌초 과부탄 반서

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 난

류측정 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 해수면 DO pH 탁도 엽록소 등)

노출암등표서수도가대암 등

10개소

온도계 (기온 해수면 수온) 풍향풍속

계 기압계 파고계 (파고 주기 파향)

20

해양모니터링시스템의 문제점

무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

해양모니터링시스템의 기대효과

해양모니터링시스템의 활용방안

제3장이슈제기 및 분석

21

가 국내 해양모니터링시스템 산업의 문제점

해양모니터링시스템이 광범위하게 사용되지 못하고 있는 첫 번째 이유는

경제적인 문제점이다 현재까지 개발된 센서 및 자동측정시스템의 가격이

매우 비싸고 한 가지 항목을 측정하는데 최고 수천만원의 기기 구입비가

필요하고 그 외에도 기기 유지비용이 매우 높기 때문이다

일차적으로 우리나라에서 국산화되어 있는 해양모니터링센서의 기술과 상

용화 전력이 매우 미흡하다 대부분 북미 유럽 및 일본 등 선진국에서 개

발된 관측센서를 수입하여 사용하는 단계에 머물러 있다

관측센서 뿐만 아니라 센서의 측정데이터를 송신하고 제어하는 컨트롤러

역시 해외 센서개발사가 정한 특정 컨트롤러를 사용함으로서 사용자의 모

니터링 목적 및 관측환경에 적합한 모니터링시스템을 구축하는데 어려운

문제를 안고 있다

일반적인 대기 혹은 담수 환경을 관측하는 모니터링시스템과 달리 바다에

설치되는 해양모니터링시스템은 설치와 사후관리가 어렵다는 문제점을 가

지고 있다

이슈제기 및 분석

1 해양모니터링시스템의 문제점

22

해양에서는 장비의 부식이나 미생물 패류 등 부착생물의 영향으로 관측장

비가 정상적으로 가동하지 않거나 측정 감도가 떨어지는 경우가 흔히 발생

한다 부착생물의 문제는 현장측정에서 가장 심각한 문제로 해양생물의 부

착을 최소화하는 방법이 개발되고 있으나 근본적인 해결방안이 매우 미흡

한 실정이다

모든 자동측정시스템에서는 고급 관리 인력 좋은 품질의 재료 안정적이고

경제적인 장비들을 투입해야 높은 품질의 자료를 획득할 수 있다 1990년

대 이후 총체적 품질관리(Total Quality Management) 개념이 도입되면서

산업 전반에 걸쳐 고품질 고효율 저비용의 품질관리 체계가 갖추어 지고

있다

해양모니터링시스템의 설치 및 운영에 있어서도 철저한 품질관리체제와 고

급인력 양성 및 충분한 예산반영으로 고품질의 관측자료를 획득할 수 있어

야 하는데 현재 국내 경제적 사회적 여건상 설치 이후의 관리측면에서 미

흡한 부분이 있다

나 해결 방안

근시안적인 안목으로 단기수익에만 집중하는 해양산업기술 사업의 전개방

법과 전략을 바꾸어야 한다 기술력 확보를 위한 과감한 투자를 통해 원천

기술의 국산화와 관련 고급인력 양성에 집중해야 한다

독자적인 해양모니터링 센서 기술의 확보는 우리나라 실정에 적합한 모니

터링을 가능하게 할 뿐만 아니라 나아가서는 첨단 계측기술개발을 통한 국

내 과학기술 발전과 해양환경문제에 대한 국제적 입지를 확보한다는 측면

에서도 중요하게 부각되고 있다

해수관측센서를 외국에서 수입하여 활용하는 것은 기술적으로 어려움이 많

23

이 있지만 관측지역의 특성과 관측목적에 적합한 센서 컨트롤러의 개발은

필수적이다

우리나라의 통신환경에 적합한 통신모듈의 설계 관측목적과 운용의 편이성

을 고려한 통합 컨트롤러의 독자적인 기술개발과 원천기술의 확보가 중요

하다

3면이 바다인 우리나라는 서해 남해 및 동해가 각각 고유의 해양특성을 가

지고 있어 각각의 해양환경 특성에 적합하게끔 시스템을 구축해야 하며 해

양특성을 고려하여 효율적인 사후관리가 수행되어야 한다

이를 위하여 단순한 모니터링시스템의 확장만을 고려하지 않고 최소한의

비용으로 최대의 효과를 얻기 위한 철저한 사전해양조사와 기존자료의 검

증 및 DB 관리가 중요하다

선진국의 경우 자료 생산 비용의 30 이상을 품질관리에 투자하고 있으나

우리나라에서는 이에 크게 미치지 못하고 있다는 점을 고려할 때 모니터링

시스템 설치 이후의 사후관리 분야에도 많은 투자가 뒷받침되어야 한다

특히 해양에서의 자동관측센서에는 많은 해양생물이 부착되어 측정 감도를

감소시키기 때문에 국내 해양특성에 맞는 해결방안을 심도깊게 연구개발을

진행할 필요성이 매우 높다

국내에 해양모니터링 관련 업체는 많지만 실제로 제대로 된 기술력을 가지

고 있는 업체는 많지 않다 기술력이 확보된 업체들은 다양한 교육프로그램

의 개발을 통해 자사의 새로운 수익모델을 창출하고 보유한 기술력을 통해

전문가를 양성해야 한다

24

2 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

가 해양모니터링시스템 기술의 개요

해상 등부표 및 이동조사선박에 물리화학적 센서들을 단일 시스템으로 통

합하고 오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간

모니터링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수

있으며 이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한

연안역관리에 기본정보를 제공할 수 있다

해양모니터링시스템의 구성은 기본적으로 (1)해수질의 물리적 수괴특성과

기초적인 화학적 특성을 측정할 수 있는 해양물리 및 수질 다채널 센서 장

비와 (2) 해양에서의 정확한 시료측정위치 및 조위 파랑의 정보를 동시에

파악할 수 있는 위치정보 시스템 그리고 (3) 획득한 해양 환경자료와 해황

및 위치정보자료를 원격으로 무선 송수신하고 시스템을 제어할 수 있는 제

어시스템으로 나누어진다(그림 5)

[그림 5] 해양모니터링시스템의 기본 구성도

25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

39

해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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 SUO 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 SVE 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 ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents for quality printing on desktop printers and proofers Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 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16

북미와 유럽을 비롯한 해양선진국에서는 현재 부이 등 고정 플랫폼을 이용

한 해양모니터링시스템의 구축기술은 상당히 진행되어 왔으나 고효율저비

용 관리기술 높은 신뢰도의 데이터 처리 기술 및 예측판단기술에 대한 연

구가 진행 중이다

향후에는 사용자 요구에 직접적으로 적용할 수 있는 예측판단시스템 물리

적 관측에서 발달된 생화학적 관측센서 기술 무인원격이동체를 이용한 관

측시스템 및 고효율의 데이터 전송처리 기술이 차세대 해양모니터링시스

템의 주요 중점 항목이다(그림 3)

[그림 3] 해양산업기술의 발전 전략 (한국해양연구원 2006)

17

4 국내외 주요 사례

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서 대표적으로 미국의 NOAA에서

는 국가해양모니터링부이센터(NDBC National Data Bouy Center)를 운영

하면서 대서양 태평양 멕시코만과 5대호에서 Dial-A-Buoy 시스템을 통

하여 연안에서의 가상관측 자료를 제공하고 있다 이 Dial-A-Buoy는 65개

buoy와 54개 자동 연안 해양모니터링 네트워크(C-MAN Coastal-Marine

Automated Network)를 통해서 풍속과 풍향에 대한 자료를 전화로 받을

수 있는 시스템을 운용하고 있다

또한 미국 대서양해양대기연구소 (Atlantic Oceanographic and Meteorological

Laboratory)에서는 해양모니터링표류부이를 주기적으로 플로리다주 남부

해양에서 표류시켜 인공위성을 이용하여 실시간으로 연안해수의 흐름패턴

을 모니터링하고 있다

[그림 4] 대서양해양대기연구소에서 운영하고 있는 해양모니터링표류부이(AOML 2006)

18

The Southeast Atlantic Coastal Ocean Observing System은 애틀란타

해안의 해양모니터링과 해양모델링 결과를 통합적으로 서비스하고 있으며

풍향 풍속 해수온도 해수면변동 등의 관측자료를 서비스하고 해양모델링

을 통해 현재 및 84시간 후까지의 해양예보를 서비스하고 있다

Physical Oceanographic Real Time System(PORTS)은 National Ocean

Service (NOS)에서 제공하는 해양물리 관측시스템으로 해양교역의 급속한

증가와 선박의 대형화 및 고속화에 따른 해양사고의 증대에 따라 이를 방

지하고자 개발된 시스템이다

일본은 그 지리적 특성으로 인하여 오랫동안 해양모니터링을 수행하여 왔으

며 다양한 모니터링 시스템을 구축하여 운영해오고 있으며 1970년부터 가

동되어 온 아이찌현의 자동수질 모니터링시스템은 연안해양수질관측소 3개

소를 포함하여 총 22개의 수질 연속모니터링 스테이션을 운영하고 있으며

수온 pH COD DO 염분 및 탁도 등 15종의 관측데이터를 제공하고 있다

유럽에서는 주로 항만의 안전한 통항지원을 위해 항만 주변에 여러 대의

기상관측센서 파고계 및 유향유속 측정센서를 설치하여 실시간 기상예보

조위관측 및 조석관측을 수행하고 있다

우리나라에서는 해양환경의 효율적 이용과 관리에 대한 중요성이 증대됨에

따라 해양수산부는 해양의 현황을 실시간 또는 준실시간으로 관측할 수 있

는 국가해양관측망 기본계획(해양수산부 2001)을 설립하였다

이에 따라 한국해양연구원 국립수산과학원 국립해양조사원 기상청 등을

중심으로 종합해양과학기지 등표해양관측소 조위관측소 부이 여객선 항

로 등을 활용한 실시간 관측을 수행하여 인터넷을 통해 자료를 공개하고

있다(표 1)

19

[표 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획 구성(해양수산부 2004)

분야(구분)이용

Platform위 치 실시간 관측요소

해양관측

기지

대형해양

관측탑

-이어도해양관측기지

-백령도해양관측기지

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 엽록소 파압 층별 수온 층별 유

속 등) 기타(구조물 경사 가속도 변형

률 등)

-서해종합해양기상관

측기지 (북격렬비도)

지상 풍향풍속 기온 습도 강수량 강

우감지 기압 일조 일사 강구에코 등

고층 기압 풍향 풍속 습도 온도

해양 파고 파향 파주기 수온 해류

연안관측탑

-광안대로해양관측탑

-가덕신항해양관측탑

-영일만해양관측탑

-새만금해양관측탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 염록소 층별 수온 층별 유속 등)

기타구조물 -울산가스생산탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 등)

해양(수온 염분 파고 주기 파향 해

수면 DO pH 탁도 엽록소 파압 등)

기타(구조물 경사 가속도 변형률 등)

등표

수중암초

등표

교본초 출운초

복사초 쌍정초

속초항 부근 암초

왕돌초 과부탄 반서

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 난

류측정 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 해수면 DO pH 탁도 엽록소 등)

노출암등표서수도가대암 등

10개소

온도계 (기온 해수면 수온) 풍향풍속

계 기압계 파고계 (파고 주기 파향)

20

해양모니터링시스템의 문제점

무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

해양모니터링시스템의 기대효과

해양모니터링시스템의 활용방안

제3장이슈제기 및 분석

21

가 국내 해양모니터링시스템 산업의 문제점

해양모니터링시스템이 광범위하게 사용되지 못하고 있는 첫 번째 이유는

경제적인 문제점이다 현재까지 개발된 센서 및 자동측정시스템의 가격이

매우 비싸고 한 가지 항목을 측정하는데 최고 수천만원의 기기 구입비가

필요하고 그 외에도 기기 유지비용이 매우 높기 때문이다

일차적으로 우리나라에서 국산화되어 있는 해양모니터링센서의 기술과 상

용화 전력이 매우 미흡하다 대부분 북미 유럽 및 일본 등 선진국에서 개

발된 관측센서를 수입하여 사용하는 단계에 머물러 있다

관측센서 뿐만 아니라 센서의 측정데이터를 송신하고 제어하는 컨트롤러

역시 해외 센서개발사가 정한 특정 컨트롤러를 사용함으로서 사용자의 모

니터링 목적 및 관측환경에 적합한 모니터링시스템을 구축하는데 어려운

문제를 안고 있다

일반적인 대기 혹은 담수 환경을 관측하는 모니터링시스템과 달리 바다에

설치되는 해양모니터링시스템은 설치와 사후관리가 어렵다는 문제점을 가

지고 있다

이슈제기 및 분석

1 해양모니터링시스템의 문제점

22

해양에서는 장비의 부식이나 미생물 패류 등 부착생물의 영향으로 관측장

비가 정상적으로 가동하지 않거나 측정 감도가 떨어지는 경우가 흔히 발생

한다 부착생물의 문제는 현장측정에서 가장 심각한 문제로 해양생물의 부

착을 최소화하는 방법이 개발되고 있으나 근본적인 해결방안이 매우 미흡

한 실정이다

모든 자동측정시스템에서는 고급 관리 인력 좋은 품질의 재료 안정적이고

경제적인 장비들을 투입해야 높은 품질의 자료를 획득할 수 있다 1990년

대 이후 총체적 품질관리(Total Quality Management) 개념이 도입되면서

산업 전반에 걸쳐 고품질 고효율 저비용의 품질관리 체계가 갖추어 지고

있다

해양모니터링시스템의 설치 및 운영에 있어서도 철저한 품질관리체제와 고

급인력 양성 및 충분한 예산반영으로 고품질의 관측자료를 획득할 수 있어

야 하는데 현재 국내 경제적 사회적 여건상 설치 이후의 관리측면에서 미

흡한 부분이 있다

나 해결 방안

근시안적인 안목으로 단기수익에만 집중하는 해양산업기술 사업의 전개방

법과 전략을 바꾸어야 한다 기술력 확보를 위한 과감한 투자를 통해 원천

기술의 국산화와 관련 고급인력 양성에 집중해야 한다

독자적인 해양모니터링 센서 기술의 확보는 우리나라 실정에 적합한 모니

터링을 가능하게 할 뿐만 아니라 나아가서는 첨단 계측기술개발을 통한 국

내 과학기술 발전과 해양환경문제에 대한 국제적 입지를 확보한다는 측면

에서도 중요하게 부각되고 있다

해수관측센서를 외국에서 수입하여 활용하는 것은 기술적으로 어려움이 많

23

이 있지만 관측지역의 특성과 관측목적에 적합한 센서 컨트롤러의 개발은

필수적이다

우리나라의 통신환경에 적합한 통신모듈의 설계 관측목적과 운용의 편이성

을 고려한 통합 컨트롤러의 독자적인 기술개발과 원천기술의 확보가 중요

하다

3면이 바다인 우리나라는 서해 남해 및 동해가 각각 고유의 해양특성을 가

지고 있어 각각의 해양환경 특성에 적합하게끔 시스템을 구축해야 하며 해

양특성을 고려하여 효율적인 사후관리가 수행되어야 한다

이를 위하여 단순한 모니터링시스템의 확장만을 고려하지 않고 최소한의

비용으로 최대의 효과를 얻기 위한 철저한 사전해양조사와 기존자료의 검

증 및 DB 관리가 중요하다

선진국의 경우 자료 생산 비용의 30 이상을 품질관리에 투자하고 있으나

우리나라에서는 이에 크게 미치지 못하고 있다는 점을 고려할 때 모니터링

시스템 설치 이후의 사후관리 분야에도 많은 투자가 뒷받침되어야 한다

특히 해양에서의 자동관측센서에는 많은 해양생물이 부착되어 측정 감도를

감소시키기 때문에 국내 해양특성에 맞는 해결방안을 심도깊게 연구개발을

진행할 필요성이 매우 높다

국내에 해양모니터링 관련 업체는 많지만 실제로 제대로 된 기술력을 가지

고 있는 업체는 많지 않다 기술력이 확보된 업체들은 다양한 교육프로그램

의 개발을 통해 자사의 새로운 수익모델을 창출하고 보유한 기술력을 통해

전문가를 양성해야 한다

24

2 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

가 해양모니터링시스템 기술의 개요

해상 등부표 및 이동조사선박에 물리화학적 센서들을 단일 시스템으로 통

합하고 오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간

모니터링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수

있으며 이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한

연안역관리에 기본정보를 제공할 수 있다

해양모니터링시스템의 구성은 기본적으로 (1)해수질의 물리적 수괴특성과

기초적인 화학적 특성을 측정할 수 있는 해양물리 및 수질 다채널 센서 장

비와 (2) 해양에서의 정확한 시료측정위치 및 조위 파랑의 정보를 동시에

파악할 수 있는 위치정보 시스템 그리고 (3) 획득한 해양 환경자료와 해황

및 위치정보자료를 원격으로 무선 송수신하고 시스템을 제어할 수 있는 제

어시스템으로 나누어진다(그림 5)

[그림 5] 해양모니터링시스템의 기본 구성도

25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

39

해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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[20] Sungjun Kim Real-time marine environmental monitoring system in

coastal areas International Society of Yellow Sea 2007

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한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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 PTB 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 SUO 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 SVE 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 ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents for quality printing on desktop printers and proofers Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 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17

4 국내외 주요 사례

해양모니터링시스템이 가장 발달된 미국에서 대표적으로 미국의 NOAA에서

는 국가해양모니터링부이센터(NDBC National Data Bouy Center)를 운영

하면서 대서양 태평양 멕시코만과 5대호에서 Dial-A-Buoy 시스템을 통

하여 연안에서의 가상관측 자료를 제공하고 있다 이 Dial-A-Buoy는 65개

buoy와 54개 자동 연안 해양모니터링 네트워크(C-MAN Coastal-Marine

Automated Network)를 통해서 풍속과 풍향에 대한 자료를 전화로 받을

수 있는 시스템을 운용하고 있다

또한 미국 대서양해양대기연구소 (Atlantic Oceanographic and Meteorological

Laboratory)에서는 해양모니터링표류부이를 주기적으로 플로리다주 남부

해양에서 표류시켜 인공위성을 이용하여 실시간으로 연안해수의 흐름패턴

을 모니터링하고 있다

[그림 4] 대서양해양대기연구소에서 운영하고 있는 해양모니터링표류부이(AOML 2006)

18

The Southeast Atlantic Coastal Ocean Observing System은 애틀란타

해안의 해양모니터링과 해양모델링 결과를 통합적으로 서비스하고 있으며

풍향 풍속 해수온도 해수면변동 등의 관측자료를 서비스하고 해양모델링

을 통해 현재 및 84시간 후까지의 해양예보를 서비스하고 있다

Physical Oceanographic Real Time System(PORTS)은 National Ocean

Service (NOS)에서 제공하는 해양물리 관측시스템으로 해양교역의 급속한

증가와 선박의 대형화 및 고속화에 따른 해양사고의 증대에 따라 이를 방

지하고자 개발된 시스템이다

일본은 그 지리적 특성으로 인하여 오랫동안 해양모니터링을 수행하여 왔으

며 다양한 모니터링 시스템을 구축하여 운영해오고 있으며 1970년부터 가

동되어 온 아이찌현의 자동수질 모니터링시스템은 연안해양수질관측소 3개

소를 포함하여 총 22개의 수질 연속모니터링 스테이션을 운영하고 있으며

수온 pH COD DO 염분 및 탁도 등 15종의 관측데이터를 제공하고 있다

유럽에서는 주로 항만의 안전한 통항지원을 위해 항만 주변에 여러 대의

기상관측센서 파고계 및 유향유속 측정센서를 설치하여 실시간 기상예보

조위관측 및 조석관측을 수행하고 있다

우리나라에서는 해양환경의 효율적 이용과 관리에 대한 중요성이 증대됨에

따라 해양수산부는 해양의 현황을 실시간 또는 준실시간으로 관측할 수 있

는 국가해양관측망 기본계획(해양수산부 2001)을 설립하였다

이에 따라 한국해양연구원 국립수산과학원 국립해양조사원 기상청 등을

중심으로 종합해양과학기지 등표해양관측소 조위관측소 부이 여객선 항

로 등을 활용한 실시간 관측을 수행하여 인터넷을 통해 자료를 공개하고

있다(표 1)

19

[표 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획 구성(해양수산부 2004)

분야(구분)이용

Platform위 치 실시간 관측요소

해양관측

기지

대형해양

관측탑

-이어도해양관측기지

-백령도해양관측기지

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 엽록소 파압 층별 수온 층별 유

속 등) 기타(구조물 경사 가속도 변형

률 등)

-서해종합해양기상관

측기지 (북격렬비도)

지상 풍향풍속 기온 습도 강수량 강

우감지 기압 일조 일사 강구에코 등

고층 기압 풍향 풍속 습도 온도

해양 파고 파향 파주기 수온 해류

연안관측탑

-광안대로해양관측탑

-가덕신항해양관측탑

-영일만해양관측탑

-새만금해양관측탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 염록소 층별 수온 층별 유속 등)

기타구조물 -울산가스생산탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 등)

해양(수온 염분 파고 주기 파향 해

수면 DO pH 탁도 엽록소 파압 등)

기타(구조물 경사 가속도 변형률 등)

등표

수중암초

등표

교본초 출운초

복사초 쌍정초

속초항 부근 암초

왕돌초 과부탄 반서

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 난

류측정 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 해수면 DO pH 탁도 엽록소 등)

노출암등표서수도가대암 등

10개소

온도계 (기온 해수면 수온) 풍향풍속

계 기압계 파고계 (파고 주기 파향)

20

해양모니터링시스템의 문제점

무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

해양모니터링시스템의 기대효과

해양모니터링시스템의 활용방안

제3장이슈제기 및 분석

21

가 국내 해양모니터링시스템 산업의 문제점

해양모니터링시스템이 광범위하게 사용되지 못하고 있는 첫 번째 이유는

경제적인 문제점이다 현재까지 개발된 센서 및 자동측정시스템의 가격이

매우 비싸고 한 가지 항목을 측정하는데 최고 수천만원의 기기 구입비가

필요하고 그 외에도 기기 유지비용이 매우 높기 때문이다

일차적으로 우리나라에서 국산화되어 있는 해양모니터링센서의 기술과 상

용화 전력이 매우 미흡하다 대부분 북미 유럽 및 일본 등 선진국에서 개

발된 관측센서를 수입하여 사용하는 단계에 머물러 있다

관측센서 뿐만 아니라 센서의 측정데이터를 송신하고 제어하는 컨트롤러

역시 해외 센서개발사가 정한 특정 컨트롤러를 사용함으로서 사용자의 모

니터링 목적 및 관측환경에 적합한 모니터링시스템을 구축하는데 어려운

문제를 안고 있다

일반적인 대기 혹은 담수 환경을 관측하는 모니터링시스템과 달리 바다에

설치되는 해양모니터링시스템은 설치와 사후관리가 어렵다는 문제점을 가

지고 있다

이슈제기 및 분석

1 해양모니터링시스템의 문제점

22

해양에서는 장비의 부식이나 미생물 패류 등 부착생물의 영향으로 관측장

비가 정상적으로 가동하지 않거나 측정 감도가 떨어지는 경우가 흔히 발생

한다 부착생물의 문제는 현장측정에서 가장 심각한 문제로 해양생물의 부

착을 최소화하는 방법이 개발되고 있으나 근본적인 해결방안이 매우 미흡

한 실정이다

모든 자동측정시스템에서는 고급 관리 인력 좋은 품질의 재료 안정적이고

경제적인 장비들을 투입해야 높은 품질의 자료를 획득할 수 있다 1990년

대 이후 총체적 품질관리(Total Quality Management) 개념이 도입되면서

산업 전반에 걸쳐 고품질 고효율 저비용의 품질관리 체계가 갖추어 지고

있다

해양모니터링시스템의 설치 및 운영에 있어서도 철저한 품질관리체제와 고

급인력 양성 및 충분한 예산반영으로 고품질의 관측자료를 획득할 수 있어

야 하는데 현재 국내 경제적 사회적 여건상 설치 이후의 관리측면에서 미

흡한 부분이 있다

나 해결 방안

근시안적인 안목으로 단기수익에만 집중하는 해양산업기술 사업의 전개방

법과 전략을 바꾸어야 한다 기술력 확보를 위한 과감한 투자를 통해 원천

기술의 국산화와 관련 고급인력 양성에 집중해야 한다

독자적인 해양모니터링 센서 기술의 확보는 우리나라 실정에 적합한 모니

터링을 가능하게 할 뿐만 아니라 나아가서는 첨단 계측기술개발을 통한 국

내 과학기술 발전과 해양환경문제에 대한 국제적 입지를 확보한다는 측면

에서도 중요하게 부각되고 있다

해수관측센서를 외국에서 수입하여 활용하는 것은 기술적으로 어려움이 많

23

이 있지만 관측지역의 특성과 관측목적에 적합한 센서 컨트롤러의 개발은

필수적이다

우리나라의 통신환경에 적합한 통신모듈의 설계 관측목적과 운용의 편이성

을 고려한 통합 컨트롤러의 독자적인 기술개발과 원천기술의 확보가 중요

하다

3면이 바다인 우리나라는 서해 남해 및 동해가 각각 고유의 해양특성을 가

지고 있어 각각의 해양환경 특성에 적합하게끔 시스템을 구축해야 하며 해

양특성을 고려하여 효율적인 사후관리가 수행되어야 한다

이를 위하여 단순한 모니터링시스템의 확장만을 고려하지 않고 최소한의

비용으로 최대의 효과를 얻기 위한 철저한 사전해양조사와 기존자료의 검

증 및 DB 관리가 중요하다

선진국의 경우 자료 생산 비용의 30 이상을 품질관리에 투자하고 있으나

우리나라에서는 이에 크게 미치지 못하고 있다는 점을 고려할 때 모니터링

시스템 설치 이후의 사후관리 분야에도 많은 투자가 뒷받침되어야 한다

특히 해양에서의 자동관측센서에는 많은 해양생물이 부착되어 측정 감도를

감소시키기 때문에 국내 해양특성에 맞는 해결방안을 심도깊게 연구개발을

진행할 필요성이 매우 높다

국내에 해양모니터링 관련 업체는 많지만 실제로 제대로 된 기술력을 가지

고 있는 업체는 많지 않다 기술력이 확보된 업체들은 다양한 교육프로그램

의 개발을 통해 자사의 새로운 수익모델을 창출하고 보유한 기술력을 통해

전문가를 양성해야 한다

24

2 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

가 해양모니터링시스템 기술의 개요

해상 등부표 및 이동조사선박에 물리화학적 센서들을 단일 시스템으로 통

합하고 오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간

모니터링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수

있으며 이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한

연안역관리에 기본정보를 제공할 수 있다

해양모니터링시스템의 구성은 기본적으로 (1)해수질의 물리적 수괴특성과

기초적인 화학적 특성을 측정할 수 있는 해양물리 및 수질 다채널 센서 장

비와 (2) 해양에서의 정확한 시료측정위치 및 조위 파랑의 정보를 동시에

파악할 수 있는 위치정보 시스템 그리고 (3) 획득한 해양 환경자료와 해황

및 위치정보자료를 원격으로 무선 송수신하고 시스템을 제어할 수 있는 제

어시스템으로 나누어진다(그림 5)

[그림 5] 해양모니터링시스템의 기본 구성도

25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

39

해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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ltFEFF004200720075006b00200064006900730073006500200069006e006e007300740069006c006c0069006e00670065006e0065002000740069006c002000e50020006f0070007000720065007400740065002000410064006f006200650020005000440046002d0064006f006b0075006d0065006e00740065007200200066006f00720020007500740073006b00720069006600740020006100760020006800f800790020006b00760061006c00690074006500740020007000e500200062006f007200640073006b0072006900760065007200200065006c006c00650072002000700072006f006f006600650072002e0020005000440046002d0064006f006b0075006d0065006e00740065006e00650020006b0061006e002000e50070006e00650073002000690020004100630072006f00620061007400200065006c006c00650072002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000200065006c006c00650072002000730065006e006500720065002egt PTB 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 SUO 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 SVE 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 ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents for quality printing on desktop printers and proofers Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 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18

The Southeast Atlantic Coastal Ocean Observing System은 애틀란타

해안의 해양모니터링과 해양모델링 결과를 통합적으로 서비스하고 있으며

풍향 풍속 해수온도 해수면변동 등의 관측자료를 서비스하고 해양모델링

을 통해 현재 및 84시간 후까지의 해양예보를 서비스하고 있다

Physical Oceanographic Real Time System(PORTS)은 National Ocean

Service (NOS)에서 제공하는 해양물리 관측시스템으로 해양교역의 급속한

증가와 선박의 대형화 및 고속화에 따른 해양사고의 증대에 따라 이를 방

지하고자 개발된 시스템이다

일본은 그 지리적 특성으로 인하여 오랫동안 해양모니터링을 수행하여 왔으

며 다양한 모니터링 시스템을 구축하여 운영해오고 있으며 1970년부터 가

동되어 온 아이찌현의 자동수질 모니터링시스템은 연안해양수질관측소 3개

소를 포함하여 총 22개의 수질 연속모니터링 스테이션을 운영하고 있으며

수온 pH COD DO 염분 및 탁도 등 15종의 관측데이터를 제공하고 있다

유럽에서는 주로 항만의 안전한 통항지원을 위해 항만 주변에 여러 대의

기상관측센서 파고계 및 유향유속 측정센서를 설치하여 실시간 기상예보

조위관측 및 조석관측을 수행하고 있다

우리나라에서는 해양환경의 효율적 이용과 관리에 대한 중요성이 증대됨에

따라 해양수산부는 해양의 현황을 실시간 또는 준실시간으로 관측할 수 있

는 국가해양관측망 기본계획(해양수산부 2001)을 설립하였다

이에 따라 한국해양연구원 국립수산과학원 국립해양조사원 기상청 등을

중심으로 종합해양과학기지 등표해양관측소 조위관측소 부이 여객선 항

로 등을 활용한 실시간 관측을 수행하여 인터넷을 통해 자료를 공개하고

있다(표 1)

19

[표 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획 구성(해양수산부 2004)

분야(구분)이용

Platform위 치 실시간 관측요소

해양관측

기지

대형해양

관측탑

-이어도해양관측기지

-백령도해양관측기지

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 엽록소 파압 층별 수온 층별 유

속 등) 기타(구조물 경사 가속도 변형

률 등)

-서해종합해양기상관

측기지 (북격렬비도)

지상 풍향풍속 기온 습도 강수량 강

우감지 기압 일조 일사 강구에코 등

고층 기압 풍향 풍속 습도 온도

해양 파고 파향 파주기 수온 해류

연안관측탑

-광안대로해양관측탑

-가덕신항해양관측탑

-영일만해양관측탑

-새만금해양관측탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 염록소 층별 수온 층별 유속 등)

기타구조물 -울산가스생산탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 등)

해양(수온 염분 파고 주기 파향 해

수면 DO pH 탁도 엽록소 파압 등)

기타(구조물 경사 가속도 변형률 등)

등표

수중암초

등표

교본초 출운초

복사초 쌍정초

속초항 부근 암초

왕돌초 과부탄 반서

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 난

류측정 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 해수면 DO pH 탁도 엽록소 등)

노출암등표서수도가대암 등

10개소

온도계 (기온 해수면 수온) 풍향풍속

계 기압계 파고계 (파고 주기 파향)

20

해양모니터링시스템의 문제점

무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

해양모니터링시스템의 기대효과

해양모니터링시스템의 활용방안

제3장이슈제기 및 분석

21

가 국내 해양모니터링시스템 산업의 문제점

해양모니터링시스템이 광범위하게 사용되지 못하고 있는 첫 번째 이유는

경제적인 문제점이다 현재까지 개발된 센서 및 자동측정시스템의 가격이

매우 비싸고 한 가지 항목을 측정하는데 최고 수천만원의 기기 구입비가

필요하고 그 외에도 기기 유지비용이 매우 높기 때문이다

일차적으로 우리나라에서 국산화되어 있는 해양모니터링센서의 기술과 상

용화 전력이 매우 미흡하다 대부분 북미 유럽 및 일본 등 선진국에서 개

발된 관측센서를 수입하여 사용하는 단계에 머물러 있다

관측센서 뿐만 아니라 센서의 측정데이터를 송신하고 제어하는 컨트롤러

역시 해외 센서개발사가 정한 특정 컨트롤러를 사용함으로서 사용자의 모

니터링 목적 및 관측환경에 적합한 모니터링시스템을 구축하는데 어려운

문제를 안고 있다

일반적인 대기 혹은 담수 환경을 관측하는 모니터링시스템과 달리 바다에

설치되는 해양모니터링시스템은 설치와 사후관리가 어렵다는 문제점을 가

지고 있다

이슈제기 및 분석

1 해양모니터링시스템의 문제점

22

해양에서는 장비의 부식이나 미생물 패류 등 부착생물의 영향으로 관측장

비가 정상적으로 가동하지 않거나 측정 감도가 떨어지는 경우가 흔히 발생

한다 부착생물의 문제는 현장측정에서 가장 심각한 문제로 해양생물의 부

착을 최소화하는 방법이 개발되고 있으나 근본적인 해결방안이 매우 미흡

한 실정이다

모든 자동측정시스템에서는 고급 관리 인력 좋은 품질의 재료 안정적이고

경제적인 장비들을 투입해야 높은 품질의 자료를 획득할 수 있다 1990년

대 이후 총체적 품질관리(Total Quality Management) 개념이 도입되면서

산업 전반에 걸쳐 고품질 고효율 저비용의 품질관리 체계가 갖추어 지고

있다

해양모니터링시스템의 설치 및 운영에 있어서도 철저한 품질관리체제와 고

급인력 양성 및 충분한 예산반영으로 고품질의 관측자료를 획득할 수 있어

야 하는데 현재 국내 경제적 사회적 여건상 설치 이후의 관리측면에서 미

흡한 부분이 있다

나 해결 방안

근시안적인 안목으로 단기수익에만 집중하는 해양산업기술 사업의 전개방

법과 전략을 바꾸어야 한다 기술력 확보를 위한 과감한 투자를 통해 원천

기술의 국산화와 관련 고급인력 양성에 집중해야 한다

독자적인 해양모니터링 센서 기술의 확보는 우리나라 실정에 적합한 모니

터링을 가능하게 할 뿐만 아니라 나아가서는 첨단 계측기술개발을 통한 국

내 과학기술 발전과 해양환경문제에 대한 국제적 입지를 확보한다는 측면

에서도 중요하게 부각되고 있다

해수관측센서를 외국에서 수입하여 활용하는 것은 기술적으로 어려움이 많

23

이 있지만 관측지역의 특성과 관측목적에 적합한 센서 컨트롤러의 개발은

필수적이다

우리나라의 통신환경에 적합한 통신모듈의 설계 관측목적과 운용의 편이성

을 고려한 통합 컨트롤러의 독자적인 기술개발과 원천기술의 확보가 중요

하다

3면이 바다인 우리나라는 서해 남해 및 동해가 각각 고유의 해양특성을 가

지고 있어 각각의 해양환경 특성에 적합하게끔 시스템을 구축해야 하며 해

양특성을 고려하여 효율적인 사후관리가 수행되어야 한다

이를 위하여 단순한 모니터링시스템의 확장만을 고려하지 않고 최소한의

비용으로 최대의 효과를 얻기 위한 철저한 사전해양조사와 기존자료의 검

증 및 DB 관리가 중요하다

선진국의 경우 자료 생산 비용의 30 이상을 품질관리에 투자하고 있으나

우리나라에서는 이에 크게 미치지 못하고 있다는 점을 고려할 때 모니터링

시스템 설치 이후의 사후관리 분야에도 많은 투자가 뒷받침되어야 한다

특히 해양에서의 자동관측센서에는 많은 해양생물이 부착되어 측정 감도를

감소시키기 때문에 국내 해양특성에 맞는 해결방안을 심도깊게 연구개발을

진행할 필요성이 매우 높다

국내에 해양모니터링 관련 업체는 많지만 실제로 제대로 된 기술력을 가지

고 있는 업체는 많지 않다 기술력이 확보된 업체들은 다양한 교육프로그램

의 개발을 통해 자사의 새로운 수익모델을 창출하고 보유한 기술력을 통해

전문가를 양성해야 한다

24

2 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

가 해양모니터링시스템 기술의 개요

해상 등부표 및 이동조사선박에 물리화학적 센서들을 단일 시스템으로 통

합하고 오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간

모니터링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수

있으며 이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한

연안역관리에 기본정보를 제공할 수 있다

해양모니터링시스템의 구성은 기본적으로 (1)해수질의 물리적 수괴특성과

기초적인 화학적 특성을 측정할 수 있는 해양물리 및 수질 다채널 센서 장

비와 (2) 해양에서의 정확한 시료측정위치 및 조위 파랑의 정보를 동시에

파악할 수 있는 위치정보 시스템 그리고 (3) 획득한 해양 환경자료와 해황

및 위치정보자료를 원격으로 무선 송수신하고 시스템을 제어할 수 있는 제

어시스템으로 나누어진다(그림 5)

[그림 5] 해양모니터링시스템의 기본 구성도

25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

39

해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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 PTB 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 SUO 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19

[표 1] 실시간 국가해양관측망 기본계획 구성(해양수산부 2004)

분야(구분)이용

Platform위 치 실시간 관측요소

해양관측

기지

대형해양

관측탑

-이어도해양관측기지

-백령도해양관측기지

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 엽록소 파압 층별 수온 층별 유

속 등) 기타(구조물 경사 가속도 변형

률 등)

-서해종합해양기상관

측기지 (북격렬비도)

지상 풍향풍속 기온 습도 강수량 강

우감지 기압 일조 일사 강구에코 등

고층 기압 풍향 풍속 습도 온도

해양 파고 파향 파주기 수온 해류

연안관측탑

-광안대로해양관측탑

-가덕신항해양관측탑

-영일만해양관측탑

-새만금해양관측탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 일

사 일조 강우 난류측정 저층대기 프

로파일 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 파향 유속 유향 해수면 DO pH

탁도 염록소 층별 수온 층별 유속 등)

기타구조물 -울산가스생산탑

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 등)

해양(수온 염분 파고 주기 파향 해

수면 DO pH 탁도 엽록소 파압 등)

기타(구조물 경사 가속도 변형률 등)

등표

수중암초

등표

교본초 출운초

복사초 쌍정초

속초항 부근 암초

왕돌초 과부탄 반서

기상(풍향 풍속 온도 습도 기압 난

류측정 등) 해양(수온 염분 파고 주

기 해수면 DO pH 탁도 엽록소 등)

노출암등표서수도가대암 등

10개소

온도계 (기온 해수면 수온) 풍향풍속

계 기압계 파고계 (파고 주기 파향)

20

해양모니터링시스템의 문제점

무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

해양모니터링시스템의 기대효과

해양모니터링시스템의 활용방안

제3장이슈제기 및 분석

21

가 국내 해양모니터링시스템 산업의 문제점

해양모니터링시스템이 광범위하게 사용되지 못하고 있는 첫 번째 이유는

경제적인 문제점이다 현재까지 개발된 센서 및 자동측정시스템의 가격이

매우 비싸고 한 가지 항목을 측정하는데 최고 수천만원의 기기 구입비가

필요하고 그 외에도 기기 유지비용이 매우 높기 때문이다

일차적으로 우리나라에서 국산화되어 있는 해양모니터링센서의 기술과 상

용화 전력이 매우 미흡하다 대부분 북미 유럽 및 일본 등 선진국에서 개

발된 관측센서를 수입하여 사용하는 단계에 머물러 있다

관측센서 뿐만 아니라 센서의 측정데이터를 송신하고 제어하는 컨트롤러

역시 해외 센서개발사가 정한 특정 컨트롤러를 사용함으로서 사용자의 모

니터링 목적 및 관측환경에 적합한 모니터링시스템을 구축하는데 어려운

문제를 안고 있다

일반적인 대기 혹은 담수 환경을 관측하는 모니터링시스템과 달리 바다에

설치되는 해양모니터링시스템은 설치와 사후관리가 어렵다는 문제점을 가

지고 있다

이슈제기 및 분석

1 해양모니터링시스템의 문제점

22

해양에서는 장비의 부식이나 미생물 패류 등 부착생물의 영향으로 관측장

비가 정상적으로 가동하지 않거나 측정 감도가 떨어지는 경우가 흔히 발생

한다 부착생물의 문제는 현장측정에서 가장 심각한 문제로 해양생물의 부

착을 최소화하는 방법이 개발되고 있으나 근본적인 해결방안이 매우 미흡

한 실정이다

모든 자동측정시스템에서는 고급 관리 인력 좋은 품질의 재료 안정적이고

경제적인 장비들을 투입해야 높은 품질의 자료를 획득할 수 있다 1990년

대 이후 총체적 품질관리(Total Quality Management) 개념이 도입되면서

산업 전반에 걸쳐 고품질 고효율 저비용의 품질관리 체계가 갖추어 지고

있다

해양모니터링시스템의 설치 및 운영에 있어서도 철저한 품질관리체제와 고

급인력 양성 및 충분한 예산반영으로 고품질의 관측자료를 획득할 수 있어

야 하는데 현재 국내 경제적 사회적 여건상 설치 이후의 관리측면에서 미

흡한 부분이 있다

나 해결 방안

근시안적인 안목으로 단기수익에만 집중하는 해양산업기술 사업의 전개방

법과 전략을 바꾸어야 한다 기술력 확보를 위한 과감한 투자를 통해 원천

기술의 국산화와 관련 고급인력 양성에 집중해야 한다

독자적인 해양모니터링 센서 기술의 확보는 우리나라 실정에 적합한 모니

터링을 가능하게 할 뿐만 아니라 나아가서는 첨단 계측기술개발을 통한 국

내 과학기술 발전과 해양환경문제에 대한 국제적 입지를 확보한다는 측면

에서도 중요하게 부각되고 있다

해수관측센서를 외국에서 수입하여 활용하는 것은 기술적으로 어려움이 많

23

이 있지만 관측지역의 특성과 관측목적에 적합한 센서 컨트롤러의 개발은

필수적이다

우리나라의 통신환경에 적합한 통신모듈의 설계 관측목적과 운용의 편이성

을 고려한 통합 컨트롤러의 독자적인 기술개발과 원천기술의 확보가 중요

하다

3면이 바다인 우리나라는 서해 남해 및 동해가 각각 고유의 해양특성을 가

지고 있어 각각의 해양환경 특성에 적합하게끔 시스템을 구축해야 하며 해

양특성을 고려하여 효율적인 사후관리가 수행되어야 한다

이를 위하여 단순한 모니터링시스템의 확장만을 고려하지 않고 최소한의

비용으로 최대의 효과를 얻기 위한 철저한 사전해양조사와 기존자료의 검

증 및 DB 관리가 중요하다

선진국의 경우 자료 생산 비용의 30 이상을 품질관리에 투자하고 있으나

우리나라에서는 이에 크게 미치지 못하고 있다는 점을 고려할 때 모니터링

시스템 설치 이후의 사후관리 분야에도 많은 투자가 뒷받침되어야 한다

특히 해양에서의 자동관측센서에는 많은 해양생물이 부착되어 측정 감도를

감소시키기 때문에 국내 해양특성에 맞는 해결방안을 심도깊게 연구개발을

진행할 필요성이 매우 높다

국내에 해양모니터링 관련 업체는 많지만 실제로 제대로 된 기술력을 가지

고 있는 업체는 많지 않다 기술력이 확보된 업체들은 다양한 교육프로그램

의 개발을 통해 자사의 새로운 수익모델을 창출하고 보유한 기술력을 통해

전문가를 양성해야 한다

24

2 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

가 해양모니터링시스템 기술의 개요

해상 등부표 및 이동조사선박에 물리화학적 센서들을 단일 시스템으로 통

합하고 오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간

모니터링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수

있으며 이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한

연안역관리에 기본정보를 제공할 수 있다

해양모니터링시스템의 구성은 기본적으로 (1)해수질의 물리적 수괴특성과

기초적인 화학적 특성을 측정할 수 있는 해양물리 및 수질 다채널 센서 장

비와 (2) 해양에서의 정확한 시료측정위치 및 조위 파랑의 정보를 동시에

파악할 수 있는 위치정보 시스템 그리고 (3) 획득한 해양 환경자료와 해황

및 위치정보자료를 원격으로 무선 송수신하고 시스템을 제어할 수 있는 제

어시스템으로 나누어진다(그림 5)

[그림 5] 해양모니터링시스템의 기본 구성도

25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

39

해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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20

해양모니터링시스템의 문제점

무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

해양모니터링시스템의 기대효과

해양모니터링시스템의 활용방안

제3장이슈제기 및 분석

21

가 국내 해양모니터링시스템 산업의 문제점

해양모니터링시스템이 광범위하게 사용되지 못하고 있는 첫 번째 이유는

경제적인 문제점이다 현재까지 개발된 센서 및 자동측정시스템의 가격이

매우 비싸고 한 가지 항목을 측정하는데 최고 수천만원의 기기 구입비가

필요하고 그 외에도 기기 유지비용이 매우 높기 때문이다

일차적으로 우리나라에서 국산화되어 있는 해양모니터링센서의 기술과 상

용화 전력이 매우 미흡하다 대부분 북미 유럽 및 일본 등 선진국에서 개

발된 관측센서를 수입하여 사용하는 단계에 머물러 있다

관측센서 뿐만 아니라 센서의 측정데이터를 송신하고 제어하는 컨트롤러

역시 해외 센서개발사가 정한 특정 컨트롤러를 사용함으로서 사용자의 모

니터링 목적 및 관측환경에 적합한 모니터링시스템을 구축하는데 어려운

문제를 안고 있다

일반적인 대기 혹은 담수 환경을 관측하는 모니터링시스템과 달리 바다에

설치되는 해양모니터링시스템은 설치와 사후관리가 어렵다는 문제점을 가

지고 있다

이슈제기 및 분석

1 해양모니터링시스템의 문제점

22

해양에서는 장비의 부식이나 미생물 패류 등 부착생물의 영향으로 관측장

비가 정상적으로 가동하지 않거나 측정 감도가 떨어지는 경우가 흔히 발생

한다 부착생물의 문제는 현장측정에서 가장 심각한 문제로 해양생물의 부

착을 최소화하는 방법이 개발되고 있으나 근본적인 해결방안이 매우 미흡

한 실정이다

모든 자동측정시스템에서는 고급 관리 인력 좋은 품질의 재료 안정적이고

경제적인 장비들을 투입해야 높은 품질의 자료를 획득할 수 있다 1990년

대 이후 총체적 품질관리(Total Quality Management) 개념이 도입되면서

산업 전반에 걸쳐 고품질 고효율 저비용의 품질관리 체계가 갖추어 지고

있다

해양모니터링시스템의 설치 및 운영에 있어서도 철저한 품질관리체제와 고

급인력 양성 및 충분한 예산반영으로 고품질의 관측자료를 획득할 수 있어

야 하는데 현재 국내 경제적 사회적 여건상 설치 이후의 관리측면에서 미

흡한 부분이 있다

나 해결 방안

근시안적인 안목으로 단기수익에만 집중하는 해양산업기술 사업의 전개방

법과 전략을 바꾸어야 한다 기술력 확보를 위한 과감한 투자를 통해 원천

기술의 국산화와 관련 고급인력 양성에 집중해야 한다

독자적인 해양모니터링 센서 기술의 확보는 우리나라 실정에 적합한 모니

터링을 가능하게 할 뿐만 아니라 나아가서는 첨단 계측기술개발을 통한 국

내 과학기술 발전과 해양환경문제에 대한 국제적 입지를 확보한다는 측면

에서도 중요하게 부각되고 있다

해수관측센서를 외국에서 수입하여 활용하는 것은 기술적으로 어려움이 많

23

이 있지만 관측지역의 특성과 관측목적에 적합한 센서 컨트롤러의 개발은

필수적이다

우리나라의 통신환경에 적합한 통신모듈의 설계 관측목적과 운용의 편이성

을 고려한 통합 컨트롤러의 독자적인 기술개발과 원천기술의 확보가 중요

하다

3면이 바다인 우리나라는 서해 남해 및 동해가 각각 고유의 해양특성을 가

지고 있어 각각의 해양환경 특성에 적합하게끔 시스템을 구축해야 하며 해

양특성을 고려하여 효율적인 사후관리가 수행되어야 한다

이를 위하여 단순한 모니터링시스템의 확장만을 고려하지 않고 최소한의

비용으로 최대의 효과를 얻기 위한 철저한 사전해양조사와 기존자료의 검

증 및 DB 관리가 중요하다

선진국의 경우 자료 생산 비용의 30 이상을 품질관리에 투자하고 있으나

우리나라에서는 이에 크게 미치지 못하고 있다는 점을 고려할 때 모니터링

시스템 설치 이후의 사후관리 분야에도 많은 투자가 뒷받침되어야 한다

특히 해양에서의 자동관측센서에는 많은 해양생물이 부착되어 측정 감도를

감소시키기 때문에 국내 해양특성에 맞는 해결방안을 심도깊게 연구개발을

진행할 필요성이 매우 높다

국내에 해양모니터링 관련 업체는 많지만 실제로 제대로 된 기술력을 가지

고 있는 업체는 많지 않다 기술력이 확보된 업체들은 다양한 교육프로그램

의 개발을 통해 자사의 새로운 수익모델을 창출하고 보유한 기술력을 통해

전문가를 양성해야 한다

24

2 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

가 해양모니터링시스템 기술의 개요

해상 등부표 및 이동조사선박에 물리화학적 센서들을 단일 시스템으로 통

합하고 오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간

모니터링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수

있으며 이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한

연안역관리에 기본정보를 제공할 수 있다

해양모니터링시스템의 구성은 기본적으로 (1)해수질의 물리적 수괴특성과

기초적인 화학적 특성을 측정할 수 있는 해양물리 및 수질 다채널 센서 장

비와 (2) 해양에서의 정확한 시료측정위치 및 조위 파랑의 정보를 동시에

파악할 수 있는 위치정보 시스템 그리고 (3) 획득한 해양 환경자료와 해황

및 위치정보자료를 원격으로 무선 송수신하고 시스템을 제어할 수 있는 제

어시스템으로 나누어진다(그림 5)

[그림 5] 해양모니터링시스템의 기본 구성도

25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

39

해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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21

가 국내 해양모니터링시스템 산업의 문제점

해양모니터링시스템이 광범위하게 사용되지 못하고 있는 첫 번째 이유는

경제적인 문제점이다 현재까지 개발된 센서 및 자동측정시스템의 가격이

매우 비싸고 한 가지 항목을 측정하는데 최고 수천만원의 기기 구입비가

필요하고 그 외에도 기기 유지비용이 매우 높기 때문이다

일차적으로 우리나라에서 국산화되어 있는 해양모니터링센서의 기술과 상

용화 전력이 매우 미흡하다 대부분 북미 유럽 및 일본 등 선진국에서 개

발된 관측센서를 수입하여 사용하는 단계에 머물러 있다

관측센서 뿐만 아니라 센서의 측정데이터를 송신하고 제어하는 컨트롤러

역시 해외 센서개발사가 정한 특정 컨트롤러를 사용함으로서 사용자의 모

니터링 목적 및 관측환경에 적합한 모니터링시스템을 구축하는데 어려운

문제를 안고 있다

일반적인 대기 혹은 담수 환경을 관측하는 모니터링시스템과 달리 바다에

설치되는 해양모니터링시스템은 설치와 사후관리가 어렵다는 문제점을 가

지고 있다

이슈제기 및 분석

1 해양모니터링시스템의 문제점

22

해양에서는 장비의 부식이나 미생물 패류 등 부착생물의 영향으로 관측장

비가 정상적으로 가동하지 않거나 측정 감도가 떨어지는 경우가 흔히 발생

한다 부착생물의 문제는 현장측정에서 가장 심각한 문제로 해양생물의 부

착을 최소화하는 방법이 개발되고 있으나 근본적인 해결방안이 매우 미흡

한 실정이다

모든 자동측정시스템에서는 고급 관리 인력 좋은 품질의 재료 안정적이고

경제적인 장비들을 투입해야 높은 품질의 자료를 획득할 수 있다 1990년

대 이후 총체적 품질관리(Total Quality Management) 개념이 도입되면서

산업 전반에 걸쳐 고품질 고효율 저비용의 품질관리 체계가 갖추어 지고

있다

해양모니터링시스템의 설치 및 운영에 있어서도 철저한 품질관리체제와 고

급인력 양성 및 충분한 예산반영으로 고품질의 관측자료를 획득할 수 있어

야 하는데 현재 국내 경제적 사회적 여건상 설치 이후의 관리측면에서 미

흡한 부분이 있다

나 해결 방안

근시안적인 안목으로 단기수익에만 집중하는 해양산업기술 사업의 전개방

법과 전략을 바꾸어야 한다 기술력 확보를 위한 과감한 투자를 통해 원천

기술의 국산화와 관련 고급인력 양성에 집중해야 한다

독자적인 해양모니터링 센서 기술의 확보는 우리나라 실정에 적합한 모니

터링을 가능하게 할 뿐만 아니라 나아가서는 첨단 계측기술개발을 통한 국

내 과학기술 발전과 해양환경문제에 대한 국제적 입지를 확보한다는 측면

에서도 중요하게 부각되고 있다

해수관측센서를 외국에서 수입하여 활용하는 것은 기술적으로 어려움이 많

23

이 있지만 관측지역의 특성과 관측목적에 적합한 센서 컨트롤러의 개발은

필수적이다

우리나라의 통신환경에 적합한 통신모듈의 설계 관측목적과 운용의 편이성

을 고려한 통합 컨트롤러의 독자적인 기술개발과 원천기술의 확보가 중요

하다

3면이 바다인 우리나라는 서해 남해 및 동해가 각각 고유의 해양특성을 가

지고 있어 각각의 해양환경 특성에 적합하게끔 시스템을 구축해야 하며 해

양특성을 고려하여 효율적인 사후관리가 수행되어야 한다

이를 위하여 단순한 모니터링시스템의 확장만을 고려하지 않고 최소한의

비용으로 최대의 효과를 얻기 위한 철저한 사전해양조사와 기존자료의 검

증 및 DB 관리가 중요하다

선진국의 경우 자료 생산 비용의 30 이상을 품질관리에 투자하고 있으나

우리나라에서는 이에 크게 미치지 못하고 있다는 점을 고려할 때 모니터링

시스템 설치 이후의 사후관리 분야에도 많은 투자가 뒷받침되어야 한다

특히 해양에서의 자동관측센서에는 많은 해양생물이 부착되어 측정 감도를

감소시키기 때문에 국내 해양특성에 맞는 해결방안을 심도깊게 연구개발을

진행할 필요성이 매우 높다

국내에 해양모니터링 관련 업체는 많지만 실제로 제대로 된 기술력을 가지

고 있는 업체는 많지 않다 기술력이 확보된 업체들은 다양한 교육프로그램

의 개발을 통해 자사의 새로운 수익모델을 창출하고 보유한 기술력을 통해

전문가를 양성해야 한다

24

2 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

가 해양모니터링시스템 기술의 개요

해상 등부표 및 이동조사선박에 물리화학적 센서들을 단일 시스템으로 통

합하고 오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간

모니터링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수

있으며 이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한

연안역관리에 기본정보를 제공할 수 있다

해양모니터링시스템의 구성은 기본적으로 (1)해수질의 물리적 수괴특성과

기초적인 화학적 특성을 측정할 수 있는 해양물리 및 수질 다채널 센서 장

비와 (2) 해양에서의 정확한 시료측정위치 및 조위 파랑의 정보를 동시에

파악할 수 있는 위치정보 시스템 그리고 (3) 획득한 해양 환경자료와 해황

및 위치정보자료를 원격으로 무선 송수신하고 시스템을 제어할 수 있는 제

어시스템으로 나누어진다(그림 5)

[그림 5] 해양모니터링시스템의 기본 구성도

25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

39

해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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22

해양에서는 장비의 부식이나 미생물 패류 등 부착생물의 영향으로 관측장

비가 정상적으로 가동하지 않거나 측정 감도가 떨어지는 경우가 흔히 발생

한다 부착생물의 문제는 현장측정에서 가장 심각한 문제로 해양생물의 부

착을 최소화하는 방법이 개발되고 있으나 근본적인 해결방안이 매우 미흡

한 실정이다

모든 자동측정시스템에서는 고급 관리 인력 좋은 품질의 재료 안정적이고

경제적인 장비들을 투입해야 높은 품질의 자료를 획득할 수 있다 1990년

대 이후 총체적 품질관리(Total Quality Management) 개념이 도입되면서

산업 전반에 걸쳐 고품질 고효율 저비용의 품질관리 체계가 갖추어 지고

있다

해양모니터링시스템의 설치 및 운영에 있어서도 철저한 품질관리체제와 고

급인력 양성 및 충분한 예산반영으로 고품질의 관측자료를 획득할 수 있어

야 하는데 현재 국내 경제적 사회적 여건상 설치 이후의 관리측면에서 미

흡한 부분이 있다

나 해결 방안

근시안적인 안목으로 단기수익에만 집중하는 해양산업기술 사업의 전개방

법과 전략을 바꾸어야 한다 기술력 확보를 위한 과감한 투자를 통해 원천

기술의 국산화와 관련 고급인력 양성에 집중해야 한다

독자적인 해양모니터링 센서 기술의 확보는 우리나라 실정에 적합한 모니

터링을 가능하게 할 뿐만 아니라 나아가서는 첨단 계측기술개발을 통한 국

내 과학기술 발전과 해양환경문제에 대한 국제적 입지를 확보한다는 측면

에서도 중요하게 부각되고 있다

해수관측센서를 외국에서 수입하여 활용하는 것은 기술적으로 어려움이 많

23

이 있지만 관측지역의 특성과 관측목적에 적합한 센서 컨트롤러의 개발은

필수적이다

우리나라의 통신환경에 적합한 통신모듈의 설계 관측목적과 운용의 편이성

을 고려한 통합 컨트롤러의 독자적인 기술개발과 원천기술의 확보가 중요

하다

3면이 바다인 우리나라는 서해 남해 및 동해가 각각 고유의 해양특성을 가

지고 있어 각각의 해양환경 특성에 적합하게끔 시스템을 구축해야 하며 해

양특성을 고려하여 효율적인 사후관리가 수행되어야 한다

이를 위하여 단순한 모니터링시스템의 확장만을 고려하지 않고 최소한의

비용으로 최대의 효과를 얻기 위한 철저한 사전해양조사와 기존자료의 검

증 및 DB 관리가 중요하다

선진국의 경우 자료 생산 비용의 30 이상을 품질관리에 투자하고 있으나

우리나라에서는 이에 크게 미치지 못하고 있다는 점을 고려할 때 모니터링

시스템 설치 이후의 사후관리 분야에도 많은 투자가 뒷받침되어야 한다

특히 해양에서의 자동관측센서에는 많은 해양생물이 부착되어 측정 감도를

감소시키기 때문에 국내 해양특성에 맞는 해결방안을 심도깊게 연구개발을

진행할 필요성이 매우 높다

국내에 해양모니터링 관련 업체는 많지만 실제로 제대로 된 기술력을 가지

고 있는 업체는 많지 않다 기술력이 확보된 업체들은 다양한 교육프로그램

의 개발을 통해 자사의 새로운 수익모델을 창출하고 보유한 기술력을 통해

전문가를 양성해야 한다

24

2 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

가 해양모니터링시스템 기술의 개요

해상 등부표 및 이동조사선박에 물리화학적 센서들을 단일 시스템으로 통

합하고 오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간

모니터링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수

있으며 이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한

연안역관리에 기본정보를 제공할 수 있다

해양모니터링시스템의 구성은 기본적으로 (1)해수질의 물리적 수괴특성과

기초적인 화학적 특성을 측정할 수 있는 해양물리 및 수질 다채널 센서 장

비와 (2) 해양에서의 정확한 시료측정위치 및 조위 파랑의 정보를 동시에

파악할 수 있는 위치정보 시스템 그리고 (3) 획득한 해양 환경자료와 해황

및 위치정보자료를 원격으로 무선 송수신하고 시스템을 제어할 수 있는 제

어시스템으로 나누어진다(그림 5)

[그림 5] 해양모니터링시스템의 기본 구성도

25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

39

해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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23

이 있지만 관측지역의 특성과 관측목적에 적합한 센서 컨트롤러의 개발은

필수적이다

우리나라의 통신환경에 적합한 통신모듈의 설계 관측목적과 운용의 편이성

을 고려한 통합 컨트롤러의 독자적인 기술개발과 원천기술의 확보가 중요

하다

3면이 바다인 우리나라는 서해 남해 및 동해가 각각 고유의 해양특성을 가

지고 있어 각각의 해양환경 특성에 적합하게끔 시스템을 구축해야 하며 해

양특성을 고려하여 효율적인 사후관리가 수행되어야 한다

이를 위하여 단순한 모니터링시스템의 확장만을 고려하지 않고 최소한의

비용으로 최대의 효과를 얻기 위한 철저한 사전해양조사와 기존자료의 검

증 및 DB 관리가 중요하다

선진국의 경우 자료 생산 비용의 30 이상을 품질관리에 투자하고 있으나

우리나라에서는 이에 크게 미치지 못하고 있다는 점을 고려할 때 모니터링

시스템 설치 이후의 사후관리 분야에도 많은 투자가 뒷받침되어야 한다

특히 해양에서의 자동관측센서에는 많은 해양생물이 부착되어 측정 감도를

감소시키기 때문에 국내 해양특성에 맞는 해결방안을 심도깊게 연구개발을

진행할 필요성이 매우 높다

국내에 해양모니터링 관련 업체는 많지만 실제로 제대로 된 기술력을 가지

고 있는 업체는 많지 않다 기술력이 확보된 업체들은 다양한 교육프로그램

의 개발을 통해 자사의 새로운 수익모델을 창출하고 보유한 기술력을 통해

전문가를 양성해야 한다

24

2 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

가 해양모니터링시스템 기술의 개요

해상 등부표 및 이동조사선박에 물리화학적 센서들을 단일 시스템으로 통

합하고 오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간

모니터링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수

있으며 이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한

연안역관리에 기본정보를 제공할 수 있다

해양모니터링시스템의 구성은 기본적으로 (1)해수질의 물리적 수괴특성과

기초적인 화학적 특성을 측정할 수 있는 해양물리 및 수질 다채널 센서 장

비와 (2) 해양에서의 정확한 시료측정위치 및 조위 파랑의 정보를 동시에

파악할 수 있는 위치정보 시스템 그리고 (3) 획득한 해양 환경자료와 해황

및 위치정보자료를 원격으로 무선 송수신하고 시스템을 제어할 수 있는 제

어시스템으로 나누어진다(그림 5)

[그림 5] 해양모니터링시스템의 기본 구성도

25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

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해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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50 and later) gtgt Namespace [ (Adobe) (Common) (10) ] OtherNamespaces [ ltlt AsReaderSpreads false CropImagesToFrames true ErrorControl WarnAndContinue FlattenerIgnoreSpreadOverrides false IncludeGuidesGrids false IncludeNonPrinting false IncludeSlug false Namespace [ (Adobe) (InDesign) (40) ] OmitPlacedBitmaps false OmitPlacedEPS false OmitPlacedPDF false SimulateOverprint Legacy gtgt ltlt AddBleedMarks false AddColorBars false AddCropMarks false AddPageInfo false AddRegMarks false ConvertColors NoConversion DestinationProfileName () DestinationProfileSelector NA Downsample16BitImages true FlattenerPreset ltlt PresetSelector MediumResolution gtgt FormElements false GenerateStructure true IncludeBookmarks false IncludeHyperlinks false IncludeInteractive false IncludeLayers false IncludeProfiles true MultimediaHandling UseObjectSettings Namespace [ (Adobe) (CreativeSuite) (20) ] PDFXOutputIntentProfileSelector NA PreserveEditing true UntaggedCMYKHandling LeaveUntagged 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24

2 무선IT 기반의 해양모니터링시스템 기술

가 해양모니터링시스템 기술의 개요

해상 등부표 및 이동조사선박에 물리화학적 센서들을 단일 시스템으로 통

합하고 오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간

모니터링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수

있으며 이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한

연안역관리에 기본정보를 제공할 수 있다

해양모니터링시스템의 구성은 기본적으로 (1)해수질의 물리적 수괴특성과

기초적인 화학적 특성을 측정할 수 있는 해양물리 및 수질 다채널 센서 장

비와 (2) 해양에서의 정확한 시료측정위치 및 조위 파랑의 정보를 동시에

파악할 수 있는 위치정보 시스템 그리고 (3) 획득한 해양 환경자료와 해황

및 위치정보자료를 원격으로 무선 송수신하고 시스템을 제어할 수 있는 제

어시스템으로 나누어진다(그림 5)

[그림 5] 해양모니터링시스템의 기본 구성도

25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

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5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

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천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

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계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

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해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

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2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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25

광역 환경 및 무인 자동 관측시스템이 본격적으로 개발될 경우 선진국형

관측감시 시스템을 확보할 수 있으며 중국과 같은 급속한 산업발전에 의

한 환경오염이 심각하게 대두되는 국가에 기술적 지원을 할 수 있는 인프

라 구축 및 교두보 확보가 가능하다

향후 미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득

전송하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측되며 중

점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측된다

[표 2] 2015년까지 외부환경 변화

구분외부 환경

주요 변화 원인 대책2007 2015

기

회

연안역 오염에 대한

집중개발 기회

개발도상국에 기술수출

및 환경오염자동화분야

경쟁력 확보

체계적인 기술개발에 따른

기술수요 증대 및 상용화

요구 확대

위

협정량화된 자료 부재

초기 DB구축 활용까지

시간필요

환경요인별 현황파악과 응

용기술과 연계시킬 수 있는

수단 미비

외부환경 변화에 대한

종합 대책 및 과제

[표 3] 2015년까지 경쟁 강점 및 약점 변화

구분내부 경쟁 능력

주요 변화원인 비고

대책2007 2015

강

점

연구개념인프라구축 산업기술적 상용화 해양산업의 상용화로 전이

개념연구단계 활용기술개발기술파급을 통한 첨단장비

개발

약

점

광역지역에 대한

정량화된 결과 부재

권역별 환경자료

확보에 시간 소요

개념연구에서 DB구축 및 GIS

활용단계 진입지연

경쟁자 대비 경쟁력

증진을 위한 종합대책

권역 특성별 정밀 환경도 작성을 집중적으로 추진함과 동시에

다채널 해양환경요인 감시 장비개발을 동시에 추진하여 상용화

장비에 대한 문제점 극복 및 활용성 증대 기술 조기 확보

26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

39

해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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FRA 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ITA 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 JPN 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 KOR ltFEFFc7740020c124c815c7440020c0acc6a9d558c5ec0020b370c2a4d06cd0d10020d504b9b0d1300020bc0f0020ad50c815ae30c5d0c11c0020ace0d488c9c8b85c0020c778c1c4d560002000410064006f0062006500200050004400460020bb38c11cb97c0020c791c131d569b2c8b2e4002e0020c774b807ac8c0020c791c131b41c00200050004400460020bb38c11cb2940020004100630072006f0062006100740020bc0f002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020c774c0c1c5d0c11c0020c5f40020c2180020c788c2b5b2c8b2e4002egt NLD (Gebruik deze instellingen om Adobe PDF-documenten te maken voor kwaliteitsafdrukken op desktopprinters en proofers De gemaakte PDF-documenten kunnen worden geopend met Acrobat en Adobe Reader 50 en hoger) NOR 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 SUO 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 SVE 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 ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents for quality printing on desktop printers and proofers Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 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26

나 부표식 해양모니터링시스템 기술

부표식 해양모니터링시스템은 고정된 암초나 고정 플랫폼이 존재하지 않는

연안에서 일정 거리가 떨어진 해역이나 서해와 같이 조석간만의 차가 커서

고정식 설치의 단점이 부각되는 해역에 설치가 가능하다

해양모니터링부이는 해양환경의 주요 항목을 모니터링하는 기능과 더불어

주변 해역에서 통항하는 어선 및 선박에도 표지부표의 역할을 수행할 수

있다

또한 관측된 정보를 육상의 관리자에게 전달할 뿐만 아니라 해양의 사용자

인 운항선박이나 관련 이용자에게도 다양한 통신망을 통하여 직접 전달이

가능한 장점이 있다

해양모니터링부이는 태양전지와 배터리를 이용하는 제한적인 전원설비를

이용해야 하기 때문에 고효율 저전력 전원관리가 필수적이다

해양모니터링부이에 부착된 센서들을 통해 측정된 자료는 데이터로거에 저

장됨과 동시에 통신제어기를 거쳐 GPS에서 수신되는 정확한 위치정보와

함께 무선통신망을 통해 실시간으로 서버에 전송되는 체계를 가지고 있다

해양모니터링부이의 감시는 인공위성과 내부 GPS를 이용하여 위치 추적이

가능하며 지정위치의 이탈시에는 경보를 줄 수 있는 WatchDog 시스템을

갖추고 있다

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[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

39

해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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27

[그림 6] 부표식 해양모니터링시스템 개요도

[그림 7] 해양모니터링부이 기본 설계도

28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

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천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

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계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

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해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

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해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

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주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

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2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

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차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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28

다 이동식 해양모니터링시스템 기술

현재까지 우리나라의 해양환경 모니터링은 대부분 부표를 이용한 고정 관

측에 치중되었거나 일부 정기항로 페리선박을 이용한 해양환경 모니터링을

제한적으로 실시하여 왔다

이러한 제한점을 획기적으로 벗어나 통합 해양환경 무인자동 모니터링 및

제어시스템 기술을 무인이동 시스템에 탑재 운용하여 보다 실용적인 수질

환경 모니터링에 적용할 수 있다

이동 시스템은 DGPS 및 CDMA 서버-클라이언트의 기능이 모두 기본으로

적용되기 때문에 이동 모니터링 시스템의 감시주기 및 중점 모니터링 지역

으로의 이동 등에 대한 지시와 제어를 본부서버 또는 현장 CDMAPDA 단

말기를 통해 ubiquitous 환경에서 실시간으로 운용할 수 있다

[그림 8] 이동 모니터링 플랫폼의 기본구조 개요(A) 및 3차원 입체구조(B)

29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

39

해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

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2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

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차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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FRA 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29

이동식 해양모니터링시스템은 수로 호수 하천 및 연안환경에서 무인원격

선박을 이용하여 수환경모니터링을 수행하며 무인선의 각종 항행센서(속도

계 자이로 마그네틱콤파스 DGPS) 추진기 및 제어기와 연결하여 각종

신호 데이터를 취득하고 원격으로 전송한다

조사하고자 하는 목표점에 대한 자동추적제어알고리즘(Auto Tracking

Control Algorithm)이 구현되어 조사를 수행하고자 하는 해역의 위치를 입

력후 기동시 무인선이 자동운항을 통해 무인탐사를 수행한다

무인선의 핵심기술은 시스템통합기술 자율운항 및 제어기술 무선통신기술

등으로 구분할 수 있다

∙ 시스템 통합기술은 무인선의 각종 항행센서 및 장비들을 HW 및 SW적으로 연

결하여 무인선 자체의 운용컴퓨터에서 일괄 운용할 수 있게 해주는 기술이며

∙ 다양한 항행장비 신호를 통합적으로 연계하여 안정적이고 효율적인 신호통

합체계 구축

∙ 자율운항제어기술은 항행계기로부터 현재의 무인선의 위치 및 방위정보를 얻

고 입력된 목표점으로 자동운항하기 위해 제어기의 입력을 도출하는 기술

∙ DGPS로부터 정밀한 경위도 좌표 및 진행방향에 대한 정보를 얻고 Gyro의

방향을 보정하고 입력된 목표위치와의 거리차이 및 방위차이를 계산하여

제어기(추진 및 조종)의 제어명령을 도출

∙ 무선통신기술은 무인선의 운용시스템과 육상 혹은 모선(mother ship)과 무

선으로 연결하여 원격으로 시스템의 정보들을 모니터링하고 원격으로 무인

선을 통제

무인자동 모니터링 및 제어시스템을 상수원 지역 시화호와 같은 연안호수

지역 및 도시의 배후수로지역의 수질관리에 적용할 경우 높은 인력비용과

제한된 수질측정 효율에 비하여 고효율 및 연속 자동측정이 가능하며 무공

해 및 비용절감의 극대화가 가능하다

30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

39

해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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 SVE 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50 and later) gtgt Namespace [ (Adobe) (Common) (10) ] OtherNamespaces [ ltlt AsReaderSpreads false CropImagesToFrames true ErrorControl WarnAndContinue FlattenerIgnoreSpreadOverrides false IncludeGuidesGrids false IncludeNonPrinting false IncludeSlug false Namespace [ (Adobe) (InDesign) (40) ] OmitPlacedBitmaps false OmitPlacedEPS false OmitPlacedPDF false SimulateOverprint Legacy gtgt ltlt AddBleedMarks false AddColorBars false AddCropMarks false AddPageInfo false AddRegMarks false ConvertColors NoConversion DestinationProfileName () DestinationProfileSelector NA Downsample16BitImages true FlattenerPreset ltlt PresetSelector MediumResolution gtgt FormElements false GenerateStructure true IncludeBookmarks false IncludeHyperlinks false IncludeInteractive false IncludeLayers false IncludeProfiles true MultimediaHandling UseObjectSettings Namespace [ (Adobe) (CreativeSuite) (20) ] PDFXOutputIntentProfileSelector NA PreserveEditing true UntaggedCMYKHandling LeaveUntagged 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30

3 디지털 기반 무선데이터 통신의 활용

지난 10년간 디지털 정보통신기술 발전은 획기적이었다 현재는 휴대전화와

인터넷이 펼쳐 보여주는 정보 혁신의 시대에 살고 있으며 휴대전화와 인터

넷의 결합인 이동무선 인터넷서비스가 전세계에 걸쳐 점점 그 활용범위를

넓히고 있다

대한민국은 아날로그 통신방식에서 벗어나 고품질 음성 및 데이터통신이

가능한 CDMA 통신방식을 세계최초로 상용화하여 기술의 비약적인 발전을

보여주고 있다

이러한 CDMA 데이터 통신방식은 육상뿐 아니라 해양에서도 다양한 활용가

치를 보여주고 있는데 비교적 고용량의 환경모니터링 정보와 영상정보 등

을 송수신하는데 활용되고 있다

CDMA 통신방식은 VHF 혹은 UHF와 같은 아날로그 통신방식과 비교하여

안정적이고 고품질의 실시간 데이터 전송이 가능하면서도 소모전류량이 적

어 전원공급이 제한적인 등부표 등과 같은 항로표지시설에서 효과적이다

디지털 방식의 통신서비스는 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크기 때문

에 자신의 신호와 다른 방해신호가 섞인다고 해도 정확하게 자신의 신호를

재생할 수 있고 에러를 정정할 수 있는 능력을 가지고 있다

하드웨어를 통한 제어가 아니라 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 가

지고 있으며 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 확장성을 가지고 있기 때

문에 다양한 환경에서 다양한 정보를 사용자가 원하는 방식으로 제공할 수

있다 뿐만 아니라 통신의 안정성 및 보안성이 우수하기 때문에 국가전략

차원에서 활용되는 해양 및 해운산업 부분에 적합하다

31

[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

39

해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

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2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

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차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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[표 4] 일반적인 무선 송수신 방식의 비교

구분

Radio

Frequency

Modem

TRS CDMA 위성통신

통달거리10~20 km

(2W출력 제한)

광역

(연안역 제한)광역

광역

(공해상 가능)

속도 19200pbs 9600bps 이하 24Mbps 이하 2400bps

전달지연 없음 없음 없음 15분-수시간

TCPIP

Server-Clients

불가능

(11)

불가능

(11)

가능

(Multi-clients)

불가능

(11)

전송포맷 ASCIIbinary Batch fileBatch file

ASCIIbinarye-mail 중계

연속성 양호불량

(polling 방식)보통-양호

불량

(polling 방식

기상 등영향)

기기가격 100만원set 50만원 이하 50만원 이하 200-4000만원

유지비용 거의 없음

음성통신 방식

통신시간에 좌우

고가

Packet mode

자료량에 좌우

저렴

매우 고가

연속

모니터링용으로

부적합

편의성 2개 set 필요 간단 간단 복잡

디지털방식의 무선데이터 서비스는 유럽의 GSM 방식 일본의 PDC방식 그

리고 북미의 TDMA방식과 같이 아직까지는 국가별로 상이한 프로토콜을 사

용함으로서 호환성면에서 단점으로 지적되고 있으나 오래 전부터 단일한

세계표준방식을 택하여 전세계 어디에서나 동일한 단말기 하나로 통신을

가능하게 하자는 취지 아래 UN 산하 기구인 국제통신연합(ITU)을 중심으

로 연구되었고 이것이 바로 3세대 이동통신 시스템으로 발전되고 있다

실제 국내에서는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 같은

비동기식 통신서비스를 상용화함으로서 보다 안정적이고 빠른 데이터 통신

이 가능하게 되었으며 세계 80 이상의 통신사업자 역시 비동기식 방식을

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사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

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계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

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4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

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5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

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계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

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해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

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2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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32

사용하는 WCDMA 도입을 시작하여 전세계 어디에서나 공통적으로 사용할

수 있는 디지털 데이터 통신망 구현이 가까운 미래에 구현될 것으로 알려

져 있다

[그림 9] 3세대 이동통신서비스의 발전 (오amp장 2000)

해양과 해운산업 분야에서도 현재까지는 기존 VHF 통신망이나 한 단계 발

전된 AIS 통신망을 전세계 공통 통신망으로 사용하고 있으나 앞으로

E-Navigation 서비스 그리고 고품질의 영상 및 음성(문자)통화 등 다양한

데이터 통신이 확장됨에 따라 기존의 아날로그 통신망으로 제한되었던 한

계가 조만간 전세계 공통 디지털 통신서비스를 채택으로 진화되어 갈 것이

다

비교적 유선통신 인프라가 부족한 동남아시아 아프리카 등 제 3세계 국가

에서도 비용이 많이 드는 유선통신 인프라를 설치하지 않고 초기 단계에서

부터 무선이동통신망을 국가적 차원에서 설치하여 활용함으로서 이러한 디

지털 통신서비스의 국제표준화가 매우 가까운 미래에 정착될 것이며 전세

33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

34

4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

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해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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 SUO 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33

계 해양 어디에서나 통신이 가능한 인공위성 통신 중계국 설치가 가시화됨

에 따라 커버리지의 제한 없이 자유로운 광대역 무선데이터 통신이 가능할

것이다

E-Navigation 시스템의 가장 중요한 다양한 디스플레이 환경에 맞추기 위

해서도 디지털 무선데이터 통신 서비스가 필수적이다 선박 운항 정보와 기

타 해양 정보가 대용량 동시다발적으로 운항자 및 관리자에게 전달되어야

하는 시스템에서는 실시간으로 전달되면서도 고품질 고효율이 가능한 디지

털 통신방식이 적합하다

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4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

35

해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

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5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

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천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

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계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

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해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

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해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

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해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

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주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

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2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

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차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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4 해양모니터링시스템의 기대효과

가 기술적 측면

국지적이고 단속적으로 수행되고 있는 환경영향평가 조사를 광역적이고 장

기적으로 수행함으로써 평가 결과의 신뢰성 확보 및 기존 평가자료의 비교

검증을 통하여 자료의 영속성을 확보할 수 있다 이것은 기존의 환경영향평

가가 평가에서 그치지 않고 그 자료를 지속적으로 활용할 수 있기 때문에

기존의 환경영향평가 조사와는 차별되는 최적의 해양환경영향평가 기술로

활용될 수 있다

해양환경 및 생태계 예측 판단에 대한 단위 기술들은 국내외적으로 상당한

수준에 도달해 있으나 이를 종합적이고 체계적으로 적용한 사례는 국외 몇

몇 사례를 제외하고는 거의 이루어지고 있지 못한 실정이다

해양모니터링시스템 기술은 해양환경 뿐만 아니라 해양생태계 변화를 예측

할 수 있는 기본 자료를 제공함으로서 해양생물의 생리생태적 영향에 대

한 자료가 매우 부족한 현실에서 환경변화와 생리생태 영향에 대한 상관

성을 규명하는 원천 기술의 확보가 가능하다

나 사회경제적 측면

해양모니터링시스템을 통하여 해양환경 변화를 관찰하고 분석함으로서 연

안 및 해양관리정책의 기본적 자료를 제공하여 환경사고 발생시 시나리오

별 대응체계 구축 및 정책결정부서의 의사결정자료를 제공할 수 있다

기존의 기반기술에 대한 총집대성의 개념인 해양모니터링시스템은 해양환

경 모니터링뿐만 아니라 산업현장 지하수 개발 지질학 수자원 농업 환

경관리 분야 등 다양한 분야에서 활용될 수 있어 그 파급효과는 매우 크다

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해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

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5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

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천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

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해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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FRA 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 ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents for quality printing on desktop printers and proofers Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 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해양모니터링시스템으로부터 획득된 자료를 일반국민 환경단체 및 유관기

관에 실시간 제공함으로서 해양환경 현황을 쉽게 파악할 수 있고 기존의

환경영향평가에 대한 불신을 일소하고 친환경적 해양개발에 대한 신뢰도를

제고시킬 수 있다

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5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

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계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

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해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

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주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

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2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

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차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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36

5 해양모니터링시스템의 활용방안

해양모니터링시스템은 연안 및 해양환경 변화관측 해상안전 지구온난화문

제 연안발전소의 온배수영향 모니터링 수산자원의 효율적인 관리 및 국방

관련 기술습득 등 다양한 분야에 활용될 수 있다

가 연안 및 해양환경 관측

해양모니터링시스템은 기본적으로 시스템이 설치된 연안이나 해양에서 측

정센서(기상 및 해양물리 해양화학 및 해양생물 관측센서)를 설치하여 센

서로부터 획득된 자료를 구할 수 있다

이러한 관측자료는 해양환경인자들의 변화양상을 관찰하고 DB화함으로서

과거자료와의 비교 현재의 변화양상 및 미래변화예측에 활용될 수 있다

특히 기상악화시 인력을 활용하여 관측하기 어려운 해양의 특성상 무인해

양환경모니터링시스템은 태풍이동이나 악천후시 해양환경이 어떠한 변화특

성을 가지는지 파악할 수 있기 때문에 다양한 환경에서의 해양생태계 영향

을 평가할 수 있는 기초자료로 활용된다

오염화학종 또는 기본적인 해수화학종의 세부적 변화과정을 실시간 모니터

링함으로써 연안해양의 물리적 화학적 현황 등을 정확히 파악할 수 있으며

이에 근거하여 오염물질의 유입량 감소와 저감대책을 위해 필요한 연안역

관리에 기본정보를 제공한다

나 연안재해 방제시스템

조석관측자료 DB시스템과 연계하여 해양모니터링시스템으로부터 자료의 취

득에서 인터넷 실시간 정보제공까지 자동화하여 태풍 연안지진 및 기타 악

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천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

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계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

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해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

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2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

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차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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37

천후 상황에서 연안재해를 사전에 예고하고 피해를 최소화할 수 있는 연안

재해 방제시스템에 활용된다

백사장 사구 등 우선 보전해야 할 모래해안에 대해서 전국 주요 해안에 비

디오모니터링과 조사관측 자료를 지속적으로 축적해 장기적으로 해안지역

의 붕괴와 유실을 막고 난개발 방지를 위한 연안침식 방제시스템에 활용된

다

다 항만관리 및 해상안전

해양과 항만의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양기상관측망 구축이 필수적이며 다양한 센서로부터의 안정적이고 많은 정

보의 실시간 자료획득의 필요성이 한층 발전된 E-Navigation 발전에 큰

역할을 할 것으로 기대하고 있다

21세기에 들어 다양한 전자middot정보기술이 발전하면서 해양 및 해운산업에

관련된 다양한 정보를 빠르고 안정적으로 전송해야 하는 필요성이 대두되

고 있다

운항 선박간 그리고 선박과 육상 기관간의 정보교류의 필요성이 높아지고

이러한 정보는 선박의 신원확인부터 다양한 운항정보 그리고 해양 및 기상

환경정보까지 매우 많은 양의 데이터를 포함하고 있다 이에 따라 이러한

정보들을 해양모니터링시스템을 활용하여 빠르고 안정적이며 전 해역을 커

버하는 통신시스템을 통하여 전달할 필요성이 확대되고 있다

라 지구온난화 문제

최근 지구온난화의 주범으로 대두되고 있는 대기 중 CO2의 발생규제와 CO2

의 제거 및 저감 기술이 크게 환경문제 연구의 대상으로 떠오르고 있다 세

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계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

39

해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

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2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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ltFEFF004200720075006b00200064006900730073006500200069006e006e007300740069006c006c0069006e00670065006e0065002000740069006c002000e50020006f0070007000720065007400740065002000410064006f006200650020005000440046002d0064006f006b0075006d0065006e00740065007200200066006f00720020007500740073006b00720069006600740020006100760020006800f800790020006b00760061006c00690074006500740020007000e500200062006f007200640073006b0072006900760065007200200065006c006c00650072002000700072006f006f006600650072002e0020005000440046002d0064006f006b0075006d0065006e00740065006e00650020006b0061006e002000e50070006e00650073002000690020004100630072006f00620061007400200065006c006c00650072002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000200065006c006c00650072002000730065006e006500720065002egt PTB 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38

계적으로 대기 중 CO2량을 측정하는 연구가 대대적으로 시작되었고 대기

중 CO2 방출은 결국 대기 중 잔존 지표층 식물군에 의한 CO2 분해 및 해

수로의 CO2 용해로 총합을 추산할 수 있다

대기 중 CO2 잔존량과 해수 CO2 분압의 시간별 측정치를 획득하는 연구가

시작되었고 이 중 세계적으로 그 수요가 점진적으로 증가하고 있는 해수

중 CO2분압 측정을 실시간으로 수행하여 인공위성 혹은 직접측정에 의해

시간별 CO2분압의 변동 추이를 얻을 수 있는 표층해수에서의 원거리 자동

CO2분압 측정기가 개발되어 활용되고 있다

마 연안발전소의 온배수영향 모니터링

연안에 위치한 원전이나 화력발전소의 경우 발전터빈의 운영을 위하여 해

수를 냉각수로 사용하고 사용 후의 온수를 연안에 배출하고 있다 이러한

온배수는 연안해양환경에 심각한 영향을 미치게 되고 그에 따른 영향평가

를 수행하고 있다

연안발전소 온배수 배출구 주변에 실시간 해양모니터링부이 시스템을 설치

하여 발전소 운영에 따른 해양환경변화 파악 및 예측의 기초자료로 활용된

다

바 수산자원의 효율적인 관리

해양모니터링 시스템은 해양생물자원을 관리하는 국가 기능의 뗄 수 없는

일부로서 거의 실시간으로 조업과 생산활동에 관한 정보를 행정 및 규제기

구에 제공한다

해양모니터링시스템을 통하여 과학적인 어업 활동에 필요한 어장정보를 어

민에게 효과적으로 신속히 제공할 수 있다

39

해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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 PTB 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 SUO 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 ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents for quality printing on desktop printers and proofers Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 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39

해양모니터링시스템을 통하여 수산자원 보전 및 관리의 핵심기술로 활용되

며 적조재해 대책에도 활용된다

사 국방관련 기술

우리나라 해역을 지키기 위한 24시간 감시체제 잠수함이나 레이더를 이용

하여 원격으로 감시를 한다

무인탐사선선박에 모니터링 시스템이 설치되어 무선랜으로 육상 스테이션

과 연결하여 원격으로 모니터링 및 제어를 가능하게 한다 무인선의 각종

항행센서 추진기 및 제어기와 연결하여 각종 신호 데이터를 취득하고 원

격으로 전송한다

40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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 SUO 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 ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents for quality printing on desktop printers and proofers Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 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40

해양모니터링시스템의 발전방향

결론

제4장발전방향과 결론

41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

43

2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

44

차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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 ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents for quality printing on desktop printers and proofers Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 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41

해양모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책에 반

영되기 위해서는 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수 있어야 한다

단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬 수 없으며

실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수적이다

[그림 10] 실시간 정보 및 정책결정을 위한 자료 흐름도의 예

발전방향과 결론

1 해양모니터링시스템의 발전방향

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주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

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2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

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차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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42

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석은 예측 능력의 지속적인 향상을 가능하게 한다

종합적 해양환경관리를 위한 시스템 설계 해양환경 DB구축 및 가시화 기

술개발 실시간 자료에 대한 DB갱신 기술개발을 목표로 하고 있다 통합

해양환경 DB가시화 시스템은 지리정보를 기반으로 해양환경의 각종 DB를

체계적으로 사용자에게 제공하는 정보시스템으로 발전되어야 한다

통합 관리 및 운용될 수 있도록 DB를 설계하고 자료의 추가나 삭제 등 자

료 관리적 측면에서 운용상의 유연성을 고려해야 하며 통합 관리운용되는

DB를 기반으로 시스템 아키텍처를 설계하고 단위 하위 시스템 모듈에 대

한 개발 지침을 수립하여 이를 체계화해야 한다

해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 파악하기 위하여 해양환

경인자를 실시간으로 모니터링하여 제공할 수 있는 실시간 해양환경 모니

터링 시스템을 구축하고 이를 기반으로 축적된 DB자료를 활용하여 해양환

경 및 생태계 환경의 현황 진단 및 미래 예측이 가능한 예측시스템을 수립

하여 주변 해역 환경영향을 종합적으로 판단할 수 있는 전문가시스템(판단

시스템)의 확보를 통해 해양환경의 보전과 개발에 이용할 수 있어야 한다

해양생태환경 관련 판단시스템은 연안역통합관리에의 활용을 목적으로 한

경우와 같이 연안환경 생물 지식 뿐 아니라 사회 경제적 측면을 고려한

광범위한 관점에서의 판단시스템개발과 해양환경의 특정한 문제 예를 들

면 적조 부영양화 수산자원 관리 등과 같은 관련문제 중심의 판단시스템

을 개발하는 방향으로 진행되고 있다

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2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

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차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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2 결론

해양과 연안의 효율적인 이용 및 보전을 위해서는 장기적이고 체계적인 해

양관측망 구축이 필수적이며 이를 활용하여 해양 및 연안역 환경관리를 위

한 과학적 근거자료를 확보하고 해양환경 정책결정을 위한 의사결정 지원

시스템으로 발전할 수 있다

해양환경 모니터링 결과가 해역주변 환경 관리를 위한 의사결정이나 정책

에 반영되기 위해서는 자료의 사용자가 요구하는 적시의 정보가 제공될 수

있어야 한다 단편적이고 일시적인 조사는 이와 같은 요구사항을 만족시킬

수 없으며 실시간 상시 관측 시스템을 통한 자료의 축적 및 관리가 필수

이다

주변 해역의 환경변화를 미리 예측하고 이에 대한 대응책을 마련하기 위해

서 다양한 예측기법이 도입되어야 한다 예측의 정확도는 모니터링 자료의

질에 따라 결정되며 정확한 실시간 자료의 생산 및 이를 통한 생태계 환경

요인들과의 관계성 분석이 필요하다

Mobile IT 환경 모니터링에 기반한 환경오염원 추적 방제 복원기술은 IT

와 환경요인 분석분야가 연계하여 장기적이며 연속적으로 관측하고 환경오

염에 대한 감시 감지기술을 획기적으로 개선하는 첨단 기술 분야로서 향후

미래 기술발전 방향은 매초 매분 단위의 해양오염 지표자료를 획득 전송

하는 하드웨어 소프트웨어 및 장비개발에 집중될 것으로 예측된다

중점연구개발은 센서융합시스템 개발 정밀위치측정기반의 환경요인 무인전

송 처리 모니터링 기술과 환경 DB GIS 구축을 통한 상시 감시체계와 관

련 첨단장비개발에 집중될 것으로 예측하고 있다

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차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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차세대 미래전략산업인 Ubiquitous IT 기술에 걸맞은 무인 자동 수질환경

모니터링 시스템을 개발하여 적용할 수 있다 첨단 기능의 ubiquitous IT

기술 적용이 극대화되어 있어 국제적으로 깨끗한 환경관리 및 유지에 걸맞

는 첨단 환경 홍보용 landmark로서의 가치도 매우 클 것으로 판단한다

45

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

ltlt ASCII85EncodePages false AllowTransparency false AutoPositionEPSFiles true AutoRotatePages All Binding Left CalGrayProfile (Dot Gain 20) CalRGBProfile (sRGB IEC61966-21) CalCMYKProfile (US Web Coated 050SWOP051 v2) sRGBProfile (sRGB IEC61966-21) CannotEmbedFontPolicy Warning CompatibilityLevel 14 CompressObjects Tags CompressPages true ConvertImagesToIndexed true PassThroughJPEGImages true CreateJDFFile false CreateJobTicket false DefaultRenderingIntent Default DetectBlends true DetectCurves 00000 ColorConversionStrategy LeaveColorUnchanged DoThumbnails false EmbedAllFonts true EmbedOpenType false ParseICCProfilesInComments true EmbedJobOptions true DSCReportingLevel 0 EmitDSCWarnings false EndPage -1 ImageMemory 1048576 LockDistillerParams false MaxSubsetPct 100 Optimize true OPM 1 ParseDSCComments true ParseDSCCommentsForDocInfo true PreserveCopyPage true PreserveDICMYKValues true PreserveEPSInfo true PreserveFlatness true PreserveHalftoneInfo false PreserveOPIComments false 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저 자 소 개

김 성 준

공학박사

현 (주)지오시스템리서치 차장

최 은 주

한국과학기술정보연구원 동향정보분석팀 연구원

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