초록 ▼

□ 추진배경 및 추진필요성
ㅇ 최근 자율운항선박 분야에서 국가 경쟁력을 확보하기 위하여 자율 운항선박 미래기술에 대한 연구가 본격적으로 검토되고 있음
ㅇ 자율운항선박 기술로 육상조종센터 기반기술, 인공지능 기반의 상황인지 판단 기술, 융합기술 기반의 충돌회피 기술, 예도선 및 접이안 자동화 기술, 운항관리(군집, 협력)기술 등의 다양한 분야에서 선박과 직접적인 연관이 있는 기술과 자동하역기술, 자동유지보수지원기술 등의 관련 기술분야가 동반 발전이 절실히 요구됨
ㅇ 이러한 자율운항선박의 추진체계 분야 기반기술이며, 선

□ 추진배경 및 추진필요성
ㅇ 최근 자율운항선박 분야에서 국가 경쟁력을 확보하기 위하여 자율 운항선박 미래기술에 대한 연구가 본격적으로 검토되고 있음
ㅇ 자율운항선박 기술로 육상조종센터 기반기술, 인공지능 기반의 상황인지 판단 기술, 융합기술 기반의 충돌회피 기술, 예도선 및 접이안 자동화 기술, 운항관리(군집, 협력)기술 등의 다양한 분야에서 선박과 직접적인 연관이 있는 기술과 자동하역기술, 자동유지보수지원기술 등의 관련 기술분야가 동반 발전이 절실히 요구됨
ㅇ 이러한 자율운항선박의 추진체계 분야 기반기술이며, 선박 대기오염물질 배출 규제 대응 및 연료 절감을 위해서 우선적으로 확보되어야 하는 기술이 연료절감형 전기추진시스템 및 통합 에너지관리 기술임
ㅇ 국내기술로 미래형 친환경 선박을 개발하고, 선진국 수준의 차세대 친환경 전기추진 선박 핵심기술을 확보하기 위해 전기추진시스템용 기관관리 및 운항관리시스템을 통합하는 융합기술을 확보하고,확보된 기술을 바탕으로 전기추진 선박의 통합 제어·관리시스템의 표준화를 통한 선박 적용 타당성 및 신뢰성을 갖도록 연구·개발하여야 함
ㅇ 특히, 친환경 가스연료를 사용하는 동시에 운항특성에 따라서 발전 및 배전을 관리하는 기법 및 스마트형 전력체계를 구축하여 선박을 운항하면, 기존 선박의 추진시스템에 비하여 연료절감을 통한 배출물질을 획기적으로 줄일 수 있게 되므로 국내 및 국외의 친환경 선박운항정책에 부합되는 시스템이 될 수 있음
ㅇ 현재 디젤엔진 추진시스템에서 미래에는 연료전지, 배터리, 발전기가 결합된 완전한 전기추진체계로 발전할 것이고, 더불어 에너지 절감 및 전력체계의 효율을 극대화하기 위하여 고전압 전력체계가 탑재된 전기추진선박이 운항될 것으로 예상되며, 이러한 미래형 전기추진시스템을 탑재한 선박이 환경과 에너지절감 등의 문제들을 더욱 개선하기 위하여 BD, ICT 등을 기반으로 한 지능형(AI or ML) 스마트그리드 전력체계를 갖춘 전기추진시스템으로 발전
ㅇ 일부 선진국에서 추진되고 있는 차세대 선박용 추진체계인 지능형 연료절감 기법을 적용한 전기추진시스템에 대한 연구는 초기단계이며, 특히 EMS, AI 기반의 스마트그리그 전력체계, ICT 기반의 통합에너지관리체계를 연계한 전기추진시스템에 대한 연구는 걸음마 단계 수준임
ㅇ 전기추진 선박은 추진효율개선을 통해 연비향상과 환경규제 문제를 동시에 해결할 수 있는 대안으로 선진국을 중심으로 연구되고 있으며, 특히 저전압(1,000V 이하) 선박이 가지고 있는 한계점(전력효율, 신뢰성, 공간 등)을 개선하기 위한 고전압 선박을 적용한 전기추진선박에 대한 연구를 병행되어 진행되고 있음

□ 사업목표 및 추진내용
ㅇ 본 기획연구에서는 차세대 전기추진선박용 추진시스템에 필요한 BD 기반의 인공지능형(AI or ML) 전력관리 알고리즘 연구방향을 제안하고, 이를 ICT와 연계하여 스마트그리드형 선박용 전력체계를 구축할 수 있도록 제안하며, EMS 기반의 통합 에너지제어관리시스템에 관련된 연구방향을 제안함
ㅇ 더불어 PMS 및 ECS와 연동 가능한 메카니즘을 확보함으로써 친환경 에너지 절감성능이 우수한 미래형 전기추진시스템 핵심기술을 확보할 수 있는 연구개발방향 및 연구프로세스를 정립하고, 사업화가 가능한 연구가 진행되도록 하여, 국내 조선·해운 분야의 경쟁력 확보에 기반이 되는 연구가 되도록 기획연구를 수행
ㅇ 본 사전기획 연구를 통하여 전기추진선박용 전기추진시스템 통합에너지관리시스템을 개발하기 위한 대상선박에 대한 운항과 연계된 전력데이터를 확보하는 방안과 선박의 정박, 입출항, 항해 등의 운항상태에 다른 전력데이터를 비중요, 일반, 중요부하와 중부하등의 전력데이터를 BD(Big Data)로 구축하고, 이를 기반으로 발전원 운용 알고리즘을 구축하는 것에 대한 연구가 진행될 수 있도록 연구 내용을 제안
ㅇ 또한 선박 종류에 따른 운항부하 특성이 차이가 있으므로, 환경 및 에너지 분야에서 국제적으로 가장 영향을 많이 받는 선박을 대상으로 연구를 추진하는 것이 바람직할 것으로 판단하며, 이 분야에 대한 연구도 수행할 수 있도록 기획연구를 수행
ㅇ BD 확보방안도 연구결과 성공에 영향을 미치는 중요한 요소이므로 해운회사를 대상으로 선박의 운항특성을 조사하고, 더불어 국제적으로 운항빈도, 운항구역 등을 근거로 환경영향 등을 가장 많이 받는 선박에 대한 조사 및 분석을 진행하여 이를 기반으로 선박운항에 따른 전력데이터를 BD화할 수 있도록 연구내용을 제안
ㅇ 더불어 연구에 필요한 운항특성 기반의 전력데이터를 확보하기 위하여, 운항특성 조사대상 선박은 컨테이너선을 중심으로 선박 종류별 운항특성을 조사하고, 이를 대상으로 환경, 입출항 지역, 에너지 절감 등의 측면에서 향후 가장 우선적으로 전기추진체계 및 에너지 관리체계가 필요한 선박을 선정하여 데이터를 확보하는 것을 제안함
- 운항특성 및 환경규정에 가장 민감한 선박에 대한 조사 및 분석을 통해 BD 확보 방안을 정립해야 하며, 특히 대도심에 인접한 항만으로 입출항 하는 컨테이너선 등에 대한 연구가 반드시 필요함
- 선박 운항에 따른 전력데이터 BD화 항목 조사 및 분석 범위를 데이터베이스 분석을 고려하여 제안되어야 함
- 전기추진체계 및 에너지관리체계 구축에 직접적인 영향을 미치는 부하특성에 대한 체계적인 데이터를 확보하기 위하여 해운회사와 연계한 BD 구축방안에 대한 조사, 분석, 정립 체계를 구축하도록 방안을 수립해야 함
ㅇ 데이터베이스화 방법은 선박종류별로 차이가 있으므로, 사전에 대상선박을 선정하고, 선정된 선박의 운항 및 부하 특성에 따른 데이터베이스 항목을 정립하고, 이를 통합에너지관리체계에 적합하도록 조사 및 분석하여 전기추진선박에 적합한 통합에너지관리체계용 데이터베이스로 활용할 수 있도록 범위를 설정함
ㅇ BD 및 ICT 기반기술을 적용한 통합에너지관리시스템 연구개발 범위, 전기추진선박용 EMS 구성체계, 연구항목 및 연구범위 정의 및 전기추진선박용 ECS, PMS, EMS 연동 기법 및 연동 기술 개발 범위 정립 방안에 대해서도 제안
ㅇ 또한 본 사전기획연구에서는 전기추진선박의 전력체계 개선을 위한 LCS 개발에 관련된 알고리즘에 대하여 스마트그리드형 전력관리 알고리즘, 발전 및 부하 체계를 고려한 LCS 연동 알고리즘 제안 및 전기추진시스템용 지능형 운전, 고장 예측, 유지·보수 연구 범위도 포함되도록 정리함
ㅇ 전기추진선박용 고전압 전력체계 조사·분석 및 연구대상인 전기추진시스템의 실증화에 대해서도 체계적인 연구가 수행될 수 있도록 연구수행 방향을 사전기획연구 보고서에 제안함

(출처 : 요약본 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 본 ... 3
• 목차 ... 7
• 그림목차 ... 8
• 표목차 ... 9
• 제1장 추진배경 및 현황분석 ... 10
• 제1절 추진배경 및 사업필요성 ... 10
• 제2절 현황분석 ... 17
• 제2장 다부처 추진 필요성 ... 28
• 제1절 부처별 기존사업 현황 ... 28
• 제2절 다부처 추진 타당성 ... 31
• 제3장 사업내용 ... 35
• 제1절 사업목표 및 범위 ... 35
• 제2절 세부 사업내용 ... 38
• 제4장 사업 추진전략 ... 42
• 제1절 사업 추진체계 및 역할분담 ... 42
• 제2절 사업기간 및 소요예산(안) ... 48
• 제3절 사업 추진방안 ... 50
• 제4절 성과활용 및 기대효과 ... 55
• < 별 첨 1 > 전문가 검토의견 반영현황 ... 58
• < 별 첨 2 > 전문가 자문을 통한 자문보고서 ... 59
• 끝페이지 ... 59