조선 IT산업, 재난 통신 등 활용 가능

▲ <제주대 제공>
선상 네트워크(Shipboard Network)와 전파를 이용을 해도 통신이 불가능한 밀폐구역에서도 선체 구조물을 이용한 통신이 가능하다는 점이 제주대학교 교수진에 의해 세계 최초로 선박 실험을 통해 증명됐다.

제주대 해양시스템공학과 배진호(연구책임자)ㆍ이종현ㆍ팽동국ㆍ유원선ㆍ조일형 교수 등 연구팀은 대우조선해양 중앙연구소 정보기술팀과 ‘선체통신망 구축을 위한 초음파 통신 기술 연구’를 통해 이 같은 사실을 밝혀냈다고 5일 밝혔다.  

연구팀은 “선체 구조물에 공진주파수(전기 진동의 공진 회로나 전자기파의 공진기가 공명할 때의 주파수)가 53Khz와 63Khz인 단일 초음파 센서로 구성된 송수신 시스템으로 외판을 통해 거리가 100m 이상 되는 지점에서 오류 없이 문자ㆍ영상 데이터를 1~2kbps(1초 동안 전송되는 비트의 수)로 송수신하는데 성공했다”고 밝혔다.

아직 상용화 단계는 아니지만 선체에 신호를 쏘는 통신방식의 가능성을 확인하고 원천 기술을 확보했다는 점과 밀폐 구역에서 문자나 이미지 송수신이 가능해 앞으로 음성 송수신도 가능해지리란 점에서 의미가 있다고 연구팀은 설명했다.

이번 연구의 아이디어는 초음파 신호를 철판에 진동시키면 음파가 철판의 내부에서 가이드 파(Guided Wave)인 판파(Lamb Wave)가 만들어져 공기 중 보다 적은 손실인 3000m/s ~ 6000m/s의 속도로 신호가 전송되는 특성을 이용한 것으로 최근 가이드 파(경계 표면의 작용에 의해 그 표면을 따르도록 하여 전파하는 파동)를 이용해 다양한 구조물의 Health(건전성) 모니터링이 핵심 연구 주제로서 많은 연구가 진행되고 있다.

하지만 현재까지 선체 모니터링 및 선체를 통해 통신에 관한 연구사례는 아직까지 보고된 바 없다.

연구팀은 철판 내부의 음파 전도 특성을 이용, 대우조선해양에서 건조중인 선박의 외판에 판파를 생성, 1kbps에서 2kbps까지 실제 선박에서의 문자 채팅, 영상, 온도 센싱 정보의 통신 실험을 성공했다.

특히 해양시스템공학과 실험실에서는 10kbps까지도 통신이 가능함을 검증했다.

현재 연구팀은 선체통신과 관련해 국내특허 2건 등록과 해외 PCT(특허협력조약) 1건을 출원으로 관련원천특허를 보유하고 있으며, 본 원천기술을 이용하여 선체 구조물 모니터링에 관한 국내 특허도 1건 출원했다.

이와 함께 대우조선해양과 통신이 안 되는 밀폐구간의 환경을 모니터링하고 안전관리를 하는 시스템에 대해서도 특허 출원을 했다.

▲ 센터 모니터링 송수신 과정. <제주대 제공>

이번 연구의 또 다른 가능성은 선체통신망 (SBAN; Ship Body Area Network)의 연구가 완성되는 단계가 되면 선체의 구조물 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있다는 점이다.

연구팀은 “현재까지의 연구결과는 무선통신 발전의 관점에서 보면 무전기 수준의 초기 단계다”면서 “향후 통신이 안 되는 밀폐구간 간의 통신을 담당할 보조 통신 시스템으로 새로운 조선 IT산업의 선도 아이템, 재난 통신에 중요한 역할을 담당할 것”으로 연구팀은 기대했다.  이어 “실시간 모니터링이 되면 선박이 건조되어 폐선이 될 때까지 선체 구조물 변화를 살펴볼 수 있어 최적의 선체 설계 및 선체 구조물의 생애주기 관리 등의 다양한 시스템에 적용 가능 할 것”이라고 전망했다.

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