선박 자동식별 시스템

AIS 송수신기는 선박 자동식별 시스템의 핵심 하드웨어 장치이다. 이 장치는 선박의 정보를 자동으로 송신하고, 주변 선박 및 육상 기지국에서 발신하는 AIS 신호를 수신하는 기능을 통합하고 있다. 일반적으로 VHF 안테나, GPS 수신기, 전자해도 표시 및 정보 시스템(ECDIS)이나 레이더 등 표시 장치와의 통신 인터페이스로 구성된다.

AIS 송수신기는 크게 A급과 B급 두 가지 주요 등급으로 나뉜다. A급 장치는 SOLAS 협약에 따라 의무 장착 대상 선박에 사용되는 완전 기능형 장치이다. B급 장치는 비의무 선박을 위한 저비용·기본 기능형 장치로, 송신 전력과 메시지 발신 빈도 등에서 A급에 비해 제한된 성능을 가진다. 또한, AIS 기지국, 에이든(AtoN)용 부표, 수색구조용 전파표지(SART) 등 특수 목적의 장치도 있다.

이 장치는 GPS나 GLONASS와 같은 위성항법시스템으로부터 얻은 정확한 위치, 시간 정보를 바탕으로 작동한다. 수신된 타선의 정보와 본선의 정보는 NMEA 프로토콜과 같은 표준 형식으로 선박의 통합 내비게이션 시스템이나 독립적인 표시 장치로 전송되어 항해사에게 시각적으로 제공된다. 이를 통해 항해사는 주변 해상 교통 상황을 실시간으로 파악할 수 있다.

AIS 데이터 링크는 선박이 정보를 주고받는 무선 통신 방식을 의미한다. 이 시스템은 VHF 해상 대역의 두 개의 특정 채널, 즉 AIS 1 (161.975 MHz)과 AIS 2 (162.025 MHz)를 사용한다. 이 주파수 대역은 전파의 직진성과 제한된 통신 거리라는 특성을 가지며, 일반적으로 지평선 범위 내, 약 20~40 해리 정도의 거리에서 통신이 가능하다. 이를 통해 근접한 선박 간에 실시간 정보를 교환하는 데 적합한 환경을 제공한다.

데이터 전송에는 주로 자동 다중 접속 방식 중 하나인 TDMA(시분할 다중 접속) 기술이 적용된다. 이 방식은 시간을 매우 짧은 슬롯으로 나누어 각 선박이 정해진 시간에만 데이터를 발신하도록 한다. 이를 통해 많은 수의 선박이 제한된 주파수 채널을 효율적으로 공유하면서도 정보의 충돌을 최소화할 수 있다. AIS 송수신기는 주변의 슬롯 사용 상황을 지속적으로 감시하여 자동으로 사용 가능한 슬롯을 선택해 데이터를 전송한다.

데이터 링크의 성능은 지형이나 기상 조건, 안테나의 설치 높이, 그리고 주변 선박의 밀도에 영향을 받는다. 특히 혼잡한 항만 지역에서는 통신 슬롯이 포화 상태에 이를 수 있어, 일부 정보의 수신이 지연되거나 누락될 가능성이 있다. 이러한 기술적 특성으로 인해 AIS 정보는 충돌 방지를 위한 보조 수단으로 활용되어야 하며, 레이더나 육안 관측 등 다른 수단과 반드시 병행 사용해야 한다.

AIS 데이터를 최종적으로 사용자에게 시각적으로 제공하는 장치를 표시 장치 또는 AIS 디스플레이라고 한다. 이 장치는 AIS 수신기나 AIS 트랜스폰더로부터 수신된 디지털 정보를 해석하여 이해하기 쉬운 그래픽 형태로 바꾸어 선박의 항해사나 육상의 교통 관제사에게 보여준다.

표시 장치는 독립형 장비일 수도 있고, 레이더, ECDIS(전자해도표시정보시스템), 혹은 통합 항해 시스템과 같은 다른 항해 장비에 통합되어 있을 수도 있다. 가장 일반적인 표시 형태는 전자 해도 배경 위에 주변 선박들을 실시간으로 표시하는 것이다. 각 선박은 심볼(삼각형이나 선박 모양 아이콘)로 표시되며, 클릭하거나 선택하면 해당 선박의 정적 정보(선명, 호출부호, MMSI, 선박 종류 등)와 동적 정보(위치, 속력, 침로, 목적지 등)를 텍스트 박스로 확인할 수 있다.

표시 장치의 핵심 기능은 상황 인식을 높이는 것이다. 주변 선박의 움직임을 실시간으로 추적하고, 가장 가까운 접근점(CPA)과 최접근 시간(TCPA)을 계산하여 잠재적인 충돌 위험을 조기에 경고할 수 있다. 또한 선박의 실제 침로(COG)와 선수방향(HDG)을 함께 표시함으로써 조류나 바람의 영향을 쉽게 파악할 수 있게 도와준다.

표시 장치의 성능은 제공하는 정보의 정확성과 신뢰성에 달려 있다. 따라서 사용자는 AIS 데이터가 다른 감시 수단(예: 레이더, 육안 관측)의 정보와 상호 보완적으로 사용되어야 하며, AIS 정보 자체가 오류나 지연, 또는 의도적인 조작 가능성이 있음을 인지해야 한다. 특히 ECDIS에 통합된 AIS 표시 기능을 사용할 때는 관련 표준과 지침을 준수하여 항해 안전을 보장해야 한다.

정적 정보는 선박의 고유한 식별 정보와 기본 특성을 담은 AIS 메시지이다. 이 정보는 선박이 처음 AIS 장비를 설정하거나 변경 사항이 있을 때 주기적으로 발신되며, 일반적으로 6분 간격으로 반복 송신된다. 다른 선박이나 육상국이 특정 선박을 식별하고 모니터링하는 데 필수적인 기초 데이터를 제공한다.

정적 정보 메시지에는 다음과 같은 핵심 데이터가 포함된다.

이 정보는 선박이 건조되거나 등록될 때 결정되며, 평소에는 자주 변경되지 않는다. 따라서 AIS 장비를 설치하거나 선박 소유권이 이전될 때 정확하게 입력하고 검증해야 한다. 잘못된 정적 정보는 해상 교통 관제 시스템의 오류나 수색 구조 활동 시 정확한 선박 식별을 방해할 수 있다.

정적 정보는 동적 정보와 함께 작동하여 관제자나 다른 선박의 항해사에게 명확한 상황 인식을 제공한다. 예를 들어, 레이더 화면에서 접근하는 선박의 점(타겟)을 확인했을 때, AIS를 통해 해당 점의 선박명과 크기, 종류를 즉시 확인할 수 있어 충돌 위험 평가 및 의사소통에 큰 도움을 준다.

동적 정보는 AIS가 일정 간격으로 자동 송신하거나, 요청에 따라 수동으로 송신하는 선박의 실시간 운항 상태 데이터이다. 이 정보는 주로 항해 안전과 충돌 방지를 위한 핵심 자료로 활용된다.

주요 동적 정보에는 선박의 현재 위치(위도/경도), 대지 속력, 대지 침로, 선수 방위, 선회율(회전 속도)이 포함된다. 또한, 항해 상태(예: 엔진 작동 중, 계류 중, 좌초 등)와 UTC 기준의 정확한 타임스탬프도 함께 전송된다. 이 데이터는 GPS 등의 전자 항법 장치로부터 실시간으로 수집되어 갱신된다.

동적 정보의 송신 주기는 선박의 속력과 선회 상태에 따라 자동으로 조정된다. 정박 중인 선박은 3분 간격으로, 0-14노트 범위의 저속 항해 중인 선박은 12초 간격으로, 14-23노트인 선박은 6초 간격으로, 23노트 이상의 고속 선박이나 선회 중인 선박은 2초 간격으로 더 빈번하게 송신하여 주변 선박과 육상 관제소에 빠르게 변화하는 상황을 전달한다.

이러한 실시간 데이터는 다른 선박의 AIS나 육상국 수신기에 표시되어, 상대 선박의 움직임을 예측하고 잠재적인 충돌 위험을 조기에 판단하는 데 결정적인 역할을 한다. 따라서 동적 정보는 정적 정보나 항정 관련 정보와 결합되어 해상 교통의 상황 인식도를 크게 향상시킨다.

항정 관련 정보는 선박의 항해 계획과 관련된 정보를 포함하는 AIS 메시지이다. 이 정보는 다른 선박이나 육상 관제소가 해당 선박의 의도된 항로와 목적지를 이해하는 데 도움을 준다. 주요 데이터로는 목적지 항구, 예상 도착 시간(ETA), 항해 계획(선박 경로 지점) 등이 있다. 이 정보는 주로 장거리 항해 중인 선박이 주변 해역에 자신의 항해 계획을 알림으로써 해상 교통 흐름을 원활하게 하고, 잠재적인 위험을 사전에 평가하는 데 활용된다.

이러한 정보는 AIS 메시지 종류 중에서도 주기적으로 자동 송신되기보다는, 데이터가 변경될 때나 요청이 있을 때 송신되는 경우가 많다. 예를 들어 선박이 출항하여 새로운 목적지를 입력하면 그 정보가 AIS를 통해 방송된다. 이는 선박의 실시간 위치와 움직임을 보여주는 동적 정보와 함께, 해상 상황 인식의 중요한 배경 정보를 제공한다.

이 정보는 특히 해상 교통 관제(VTS) 센터에서 해상 교통을 효율적으로 관리하고, 혼잡한 수로나 항만 접근로에서 선박 교통을 사전에 계획하는 데 필수적이다. 또한, 수색 및 구조(SAR) 활동 중에는 실종 선박의 목적지 정보가 수색 범위를 좁히는 단서가 될 수 있다. 다만, 선박 운항자가 정보를 수동으로 입력해야 하므로, 입력 오류나 정보 미갱신 시 정확성이 떨어질 수 있다는 한계가 있다.[1]

SOLAS 협약 적용 대상은 선박 자동식별 시스템(AIS)의 의무 장착 범위를 규정한다. 이 기준은 국제해사기구(IMO)가 제정한 국제해상인명안전협약(SOLAS) 제5장에 근거한다. 협약은 선박의 크기, 용도, 항해 구역에 따라 장착 의무를 명확히 구분하여 해상 안전을 위한 최소한의 표준을 제시한다.

의무 장착 대상 선박은 주로 크기와 항해 형태에 따라 결정된다. 국제항해를 하는 모든 여객선과 300 총톤 이상의 화물선은 AIS를 장착해야 한다. 또한, 비국제항해(연안항해)를 하는 500 총톤 이상의 화물선과 모든 여객선(크기 무관)도 포함된다. 이 규정은 상업적으로 운항되는 대부분의 선박이 AIS 신호를 송신하도록 하여 해상 교통의 투명성을 높이는 데 목적이 있다.

SOLAS 협약 비적용 선박, 예를 들어 500톤 미만의 연안 화물선이나 대부분의 어선, 레저 보트 등은 의무 대상에서 제외된다. 그러나 많은 비의무 선박들도 자발적으로 AIS를 장착하여 안전성을 높이고 있다. 이처럼 규정은 최소한의 적용 범위를 정하지만, 실제 운용에서는 그 필요성에 따라 보다 넓은 선박군으로 확산되어 사용된다.

선박에 AIS를 의무적으로 장착하도록 한 규정은 주로 국제해사기구(IMO)의 국제해상인명안전협약(SOLAS)에 근거한다. SOLAS 협약 제5장은 항해안전을 위한 조치를 규정하고 있으며, 여기서 AIS 장착 의무가 명시된다. 의무 장착 대상 선박은 크게 국제항해에 종사하는 선박과 일정 규모 이상의 비국제항해 선박으로 구분된다.

의무 장착 대상 선박은 다음과 같다.

이 규정은 2000년대 초반부터 단계적으로 시행되었다. 예를 들어, 2002년 7월 1일 이후 건조된 신조선은 취항 시부터 AIS를 장착해야 하며, 기존 선박은 2004년 12월 31일까지 장착을 완료해야 했다. 이는 해상에서의 안전을 증진하고 효율적인 교통 관리를 위한 핵심 조치로 평가받는다.

의무 대상에 해당하지 않는 소형 선박, 어선, 레저 보트 등은 자발적으로 AIS를 장착할 수 있다. 특히 교통량이 많은 해역이나 VTS 구역에서 운항하는 소형 선박은 안전을 위해 Class B AIS와 같은 간소화된 장비를 설치하는 경우가 많다. 각국 정부는 필요에 따라 IMO 기준보다 더 확대된 적용 규정을 도입하기도 한다.

AIS 장착 의무는 선박의 안전 운항을 위한 최소한의 기술적 요건이다. 선박 소유자나 선장은 장비가 정상적으로 작동하도록 유지관리할 책임이 있으며, 정당한 이유 없이 AIS를 끄거나 정보를 조작하는 것은 국제법 및 관련 국내법 위반에 해당할 수 있다.

해상 교통 관제(VTS)는 AIS를 핵심 정보원으로 활용하여 항만이나 해상 교통량이 밀집한 수로 등 특정 해역의 안전하고 효율적인 교통 흐름을 관리한다. VTS 센터는 관제 구역 내 선박의 AIS 신호를 수신하여 각 선박의 실시간 위치, 항로, 속력, 선명, 목적지 등을 통합적으로 파악한다. 이를 통해 관제사는 해상 교통 상황을 한눈에 모니터링하고 잠재적인 위험을 조기에 식별할 수 있다.

VTS는 AIS 데이터를 기반으로 선박에 정보, 조언 또는 지시를 제공하는 서비스를 수행한다. 이는 기상 및 수로 정보 제공, 위험물 적재 선박의 모니터링, 항로 지정, 선박 간 거리 유지 권고, 악천후 시 경고 발령 등 다양한 형태로 이루어진다. 특히 시정이 불량한 경우나 교통 혼잡 해역에서 AIS를 통한 선박 식별과 추적은 레이더만으로는 부족한 정보를 보완하여 관제 효율성을 크게 높인다.

AIS는 VTS 시스템과 다른 감시 장비(예: 레이더, 폐쇄회로TV)와 연동되어 종합적인 해상 상황 인식 그림을 완성한다. 이렇게 통합된 정보는 해상 사고 예방, 항만 운영 효율화, 해양 환경 보호, 그리고 수색 및 구조 활동 시 신속한 선박 동원에 결정적으로 기여한다. 따라서 AIS는 현대적 VTS 운영에 없어서는 안 될 기반 기술로 자리 잡았다.

AIS는 선박 간 충돌 방지를 위한 핵심 도구로 활용된다. 기존의 레이더는 목표물의 거리와 방위만을 제공하는 데 비해, AIS는 상대 선박의 고유 식별번호, 침로, 속력, 그리고 가장 중요한 정보인 가장 가까운 접근점(CPA)과 가장 가까운 접근점까지의 시간(TCPA)을 실시간으로 표시한다. 이를 통해 항해사는 주변 해역의 교통 상황을 명확히 인지하고 잠재적인 충돌 위험을 조기에 평가할 수 있다.

충돌 방지 운용에서 AIS 정보는 레이더 정보와 함께 종합적으로 사용된다. AIS 데이터는 VHF 전파를 통해 전송되므로 지형이나 기상 조건에 따른 간섭이 레이더보다 적고, 레이더가 탐지하기 어려운 소형 선박이라도 AIS 송신기를 장착했다면 정확한 정보를 얻을 수 있다. 따라서 두 시스템을 상호 보완적으로 활용할 때 가장 효과적인 상황 인식이 가능해진다.

항해사는 AIS 표시 장치를 통해 주변 선박의 예상 이동 경로를 쉽게 확인할 수 있다. 시스템은 설정된 CPA와 TCPA 값을 기준으로 위험한 선박을 자동으로 강조 표시하거나 경보를 발생시켜 주의를 환기시킨다. 이를 바탕으로 항해사는 적절한 시기에 회피 기동을 결정하고, VHF 무선통화를 통해 상대 선박과 직접 의사소통하여 충돌 위험을 협의할 수도 있다.

그러나 AIS에만 전적으로 의존해서는 안 된다는 점이 강조된다. AIS 데이터의 정확성은 해당 선박의 장비 설정과 입력 정보에 전적으로 의존하며, 모든 선박이 AIS를 장착하거나 정상적으로 송신하는 것은 아니다. 따라서 충돌 방지 결정의 최종 근거는 항상 육안 관측과 레이더 관측을 포함한 모든 수단을 통한 주의 깊은 감시여야 한다.

AIS는 선박의 실시간 위치와 움직임을 지속적으로 추적할 수 있어, 다양한 목적의 선박 모니터링과 해양 조사 활동에 핵심적인 도구로 활용된다.

해양 사고 조사나 규정 준수 감시를 위해 AIS 데이터는 중요한 증거 자료가 된다. 조사 기관은 과거의 AIS 기록을 분석하여 사고 발생 당시 선박의 위치, 속력, 침로 변화를 재구성할 수 있다. 이를 통해 충돌, 좌초, 불법 배출 사고 등의 원인 규명과 책임 소재 판단에 객관적인 근거를 마련한다. 또한, 어로 활동 모니터링, 해양 보호구역 출입 감시, 선박의 불법적인 경로 이탈 확인 등 규제 목적으로도 광범위하게 사용된다.

해양 과학 및 상업 조사 분야에서도 AIS는 유용하다. 연구자들은 특정 해역의 선박 통행량 데이터를 수집하여 해상 교통 흐름을 분석하거나, 선박으로 인한 환경 영향 평가를 수행할 수 있다. 또한, 항만 운영 효율성 분석, 해상 풍력 발전 단지와 같은 해양 구조물 주변의 선박 통행 패턴 조사, 그리고 효율적인 해상 로지스틱스 경로 설계를 위한 기초 자료로도 활용된다.

이러한 모니터링과 조사는 주로 육상 기반의 AIS 수신국 네트워크 또는 위성을 통해 수집된 대량의 AIS 데이터를 처리 및 분석하는 방식으로 이루어진다.

AIS는 수색 및 구조(SAR) 활동에서 중요한 역할을 수행한다. 해양 사고 발생 시, 조난 선박의 AIS 신호는 정확한 실시간 위치 정보를 제공하여 구조대의 신속한 현장 도착을 가능하게 한다. 특히 조난 신호(SOS)를 직접 발신하지 못하는 상황에서도 AIS 송신기는 선박의 마지막으로 알려진 위치와 동적 정보를 계속 보낼 수 있어, 수색 범위를 좁히는 데 결정적인 단서가 된다.

구조 작전에서 AIS는 구조 선박과 항공기의 협력을 돕는다. 모든 SAR 관련 선박과 항공기는 AIS를 장착하고 특수한 식별 코드(예: SAR 항공기용 모드)를 사용하여 운용한다. 이를 통해 현장의 모든 구조 자산은 서로의 정확한 위치와 이동 경향을 공유할 수 있으며, 이는 복잡한 구조 작전의 조정과 효율성을 크게 향상시킨다.

AIS는 선박의 안전과 효율적인 해상 교통 관리를 위한 핵심 기술로, 여러 가지 뚜렷한 장점을 제공한다. 가장 큰 장점은 선박의 실시간 위치와 동적 정보를 자동으로 송수신하여 충돌 위험을 사전에 예측하고 방지할 수 있다는 점이다. 이는 특히 시계가 불량한 상황이나 교통량이 밀집한 해역에서 선교(다리)에서의 육안 관측을 보완하며, 항해사의 상황 인식 능력을 크게 향상시킨다.

해상 교통 관제(VTS) 센터에서는 AIS 데이터를 활용하여 관할 해역의 실시간 교통 흐름을 정확하게 파악하고 감시할 수 있다. 이를 통해 교통 체증을 완화하고, 효율적인 항로 지도를 제공하며, 사고 발생 시 신속한 대응이 가능해진다. 또한, 선박의 정적 정보(선명, 호출부호, 선적 항구 등)가 포함되어 있어 익명의 표적이 아닌 특정 선박으로 식별 및 추적이 가능하다는 점도 큰 장점이다.

수색 및 구조(SAR) 활동에서 AIS는 귀중한 정보원이 된다. 조난 선박의 정확한 최종 위치, 침로, 속력 정보를 제공하여 수색 범위를 좁히고, 인근 선박들을 신속히 파악하여 구조 작업에 동원할 수 있도록 돕는다. 해양 사고 조사 시에도 AIS는 객관적인 항해 데이터 기록을 제공하여 사고 원인을 규명하는 데 중요한 역할을 한다.

표준화된 국제 규정에 따라 운용되므로, 국가와 선적에 관계없이 전 세계적으로 호환 가능한 시스템이라는 점도 주요 장점이다. 이는 국제항해에 필수적인 정보 공유의 기반을 마련하며, 해상 교통의 전반적인 안전성과 예측 가능성을 높인다.

AIS는 해상 안전을 크게 향상시켰지만 기술적, 운용적 한계가 존재한다. 첫째, AIS 데이터는 송신기에 의존한다. 데이터의 정확성은 선박의 장비 설정과 입력 정보에 전적으로 달려 있다. 잘못된 정보 입력, 의도적 조작, 또는 장비 고장은 잘못된 정보를 전파할 수 있다. 둘째, AIS는 기본적으로 협력적 시스템이다. 모든 선박이 장착 의무를 이행하고 정확하게 송신한다는 전제 하에 효과적이다. 따라서 AIS 신호를 송신하지 않는 소형 선박, 어선, 또는 불법 활동을 하는 선박은 AIS 화면에 나타나지 않을 수 있다.

데이터 링크의 물리적 한계도 고려해야 한다. AIS는 VHF 전파를 사용하므로 전파의 직진성 특성을 가진다. 지형이나 구조물에 가려지거나, 송수신기 사이의 거리가 지나치게 멀면 통신이 불가능해진다. 특히 선박이 많고 교통량이 밀집한 지역에서는 채널 혼잡으로 인해 정보 전송에 지연이 발생하거나 일부 메시지가 누락될 수 있다. 이는 실시간 상황 인식에 차질을 빚을 수 있다.

따라서 AIS는 충돌 방지를 위한 유일한 수단으로 간주되어서는 안 된다. 해기사는 AIS 정보를 레이더(ARPA), 육안 관측, VHF 무선 통화 등 다른 모든 이용 가능한 수단과 함께 사용하여 상황을 판단해야 한다. 특히 AIS 화면에 다른 선박이 표시되지 않았다고 해서 그海域에 선박이 없다고 확신해서는 안 된다. 항해 시 AIS에만 과도하게 의존하는 것은 위험을 초래할 수 있다.