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ISSN : 1229-3431(Print)
ISSN : 2287-3341(Online)
Journal of the Korean Society of Marine Environment and Safety Vol.31 No.5 pp.640-646
DOI : https://doi.org/10.7837/kosomes.2025.31.5.640

Transitioning to a Structured Communication System for Enhanced Maritime Autonomous Surface Ship-Vessel Traffic Services

Deug-Bong Kim*, Chang-Hyun Lee**†
*Professor, Division of Navigation and Information Systems, Mokpo National Maritime University, Mokpo 58628, Korea
**Professor, Division of Navigation Science, Mokpo National Maritime University, Mokpo 58628, Korea

* First Author : kdb@mmu.ac.kr, 061-240-7197


† Corresponding Author : chlee@mmu.ac.kr, 061-240-7185
August 12, 2025 October 1, 2025 October 28, 2025

Abstract


With the commercialization of maritime autonomous surface ships (MASS), the limitations of the current vessel traffic services (VTS) system— originally designed for crewed vessels—are becoming increasingly apparent. In particular, Level 3 and Level 4 MASS face significant challenges in mechanically recognizing and processing voice-based very high frequency(VHF) communications and unstructured text formats of maritime safety information (MSI). To address these issues and enhance interoperability between MASS and VTS, this study proposes three strategies for transitioning to a structured communication system. First, MSI should be converted into a machine-readable structured format (e.g., XML, JSON) based on the S-100 series standards(S-124, S-210). Second, real-time structured data transmission infrastructure using Navigational data (NAVDAT) or VHF data exchange system (VDES) should be implemented to enable immediate integration with autonomous navigation algorithms. Third, VTS should adopt an information– decision-based indirect control approach, such as the “Control Zone” concept, to ensure MASS autonomy while reinforcing VTS functions. This study analyzes the policy, technical, and economic feasibility of the proposed strategies and validates their practical applicability through comparisons with international pilot cases. The findings are expected to serve as a foundation for the development of technical standards and policy frameworks in transitioning to a structured communication-based MASS–VTS cooperation system in the future.


MASS , VTS , Maritime safety information , NAVDAT , VDES , Control zone

MASS-VTS 협력 강화를 위한 구조화 통신체계 전환의 필요성

김득봉*, 이창현**†
*국립목포해양대학교 항해정보시스템학부 교수
**국립목포해양대학교 항해학부 교수

초록


자율운항선박(MASS)의 상용화가 본격화됨에 따라, 기존 유인선 중심으로 설계된 VTS(Vessel Traffic Services) 체계와의 협력 한계 가 점차 주목받고 있다. 특히 Level 3 및 Level 4 MASS는 음성 기반 VHF 통신이나 비정형 텍스트 형식의 해사안전정보(Maritime Safety Information, MSI)를 기계적으로 인식․처리하는 데 한계가 있다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하고 MASS-VTS 간 상호운용성을 강화하기 위해 3가지 구조화 통신체계 전환 방안을 제안하였다. 첫째, MSI를 S-100 계열(S-124, S-210 등) 기반의 기계 판독이 가능한 구조화 형식 (XML, JSON 등)으로 전환한다. 둘째, NAVDAT 또는 VDES를 활용한 실시간 구조화 데이터 전송 인프라를 도입하여, 항법 알고리즘과 즉시 연계를 가능하게 한다. 셋째, VTS는 공간통제구역(Control zone) 개념과 같은 ‘정보-판단’ 기반의 간접 조정 방식을 채택하여 MASS의 자율성 을 보장함과 동시에 VTS의 기능을 강화한다. 본 연구의 제안 방안에 대해 정책적, 기술적, 경제적 타당성을 고찰하고, 해외 유사 사례를 조 사하여 적용 가능성을 검증하였다. 이 연구가 향후 MASS-VTS 협력 체계 강화를 위한 기술 표준 및 정책 수립에 활용되기를 기대한다.


자율운항선박 , 선박교통관제 , 해사안전정보 , NAVDAT , VDES , 공간통제구역

    1. 서 론

    자율운항선박(Maritime Autonomous Surface Ship, 이하 MASS) 은 사람의 개입 없이 또는 최소한의 개입으로 스스로 운항 이 가능한 선박으로, 국제해사기구(IMO)에서는 자율화 수준 (level of autonomy)에 따라 1~4단계로 구분한다(IMO, 2018). 특히 3단계(원격 제어 하의 무인선박) 및 4단계(완전 자율운 항선박) MASS는 “정보 수집 및 분석→의사결정→실행”을 MASS의 독립적 판단 알고리즘이나 원격제어센터(Remote Operation Center, 이하 ROC)를 통해 이루어진다(IMO, 2021a).

    한편, 선박 안전을 위해 제공되는 해사안전정보(Maritime Safety Information, 이하 MSI)는 해상교통관제센터(Vessel Traffic Services, 이하 VTS)를 통한 VHF 통신(초단파 통신)이 나, 해상교통문자방송(Navigational Telex, 이하 NAVTEX), 항 행통보(Notice to Mariner, 이하 NTM)를 통해 주로 제공된다 (IMO, 1974). VHF 통신이나 NAVTEX, NTM에 의해 제공되는 안전정보는 유인 선박을 전제로 마련되었기 때문에 비정형 화된 형식(Format)을 갖는다. NAVTEX나 NTM이 어느 정도 형식을 갖추고 있다고 하더라도(IMO, 2016), 기계적 언어가 아니기 때문에 MASS 자율운항시스템에서 실시간 해석이 불가능하다. ROC 지원이 있어야 MASS 항해에 적용할 수 있다. 예컨대, “○○ 해역 해상 장애물 발생”과 같은 긴급 메시지가 VHF나 NAVTEX를 통해 MASS에 전달되어도, MASS는 이것을 기계적으로 해석하기 어렵다. 따라서 이 긴 급 메시지에 따라 항로 재설정이나 회피 기동이 적시에 수 행되지 않는다. 이는 MASS 상용화를 앞둔 미래에 MASS와 VTS 간의 연동 실패가 해양사고의 원인이 될 수 있음을 시 사한다.

    본 연구는 이러한 문제의식에 기반하여, MASS와 VTS 간 협력 체계를 강화하기 위한 구조화 통신체계의 필요성과 실 현 방안을 제시하고자 한다. 이를 통해 MASS 상용화 시대에 적합한 해상교통안전체계 마련에 기여하고자 한다.

    2. MASS 개발 동향과 한계

    2.1 MASS 시스템

    MASS는 기존의 유인 선박과 달리 센서 기반 인식기술, 인공지능(AI) 판단 체계, 통신·제어 시스템 등을 기반으로 항 법 결정을 스스로 수행한다. IMO는 MASS의 자율화시스템 수준에 따라 Table 1과 같이 1~4단계로 구분하고 있다(IMO, 2018). 각국 선급은 IMO 기준을 기반으로 0~5단계 또는 0~6 단계 등 자체 분류체계를 갖추고 있다(BV, 2019;LR, 2016;KR, 2024a).

    MASS 3․4단계 선박은 Fig. 1과 같이 크게 4가지 시스템 이 요구된다(UNCTAD, 2022;KR, 2024b). 4가지 시스템의 기능 은 다음과 같다. 데이터 수집 및 분석 시스템(Data collection and analysis systems)은 선박의 외부 상황(다른 선박, 장애물, 파람, 해/조류, 파도 등)과 선박 운항․운동과 관련된 내부 상황을 인식하는 시스템으로서 다수의 데이터원으로부터 데이터를 수집하고 이를 통합․분석하여 운항 관련 의사결 정에 필요한 결과를 ROC 운영자나 자율운항시스템에 전달 한다. 자율운항시스템(Autonomous navigation systems)은 내/외 부 상황을 고려하여 항해계획과 선박조종계획을 수립하고, 이 계획에 따라 선박의 추진장치와 조타장치를 제어한다. 통신시스템(Communication systems)은 정보 객체 간의 통신에 관여하는 시스템으로서 자선과 다른 선박 간(Ship to Ship), 자선과 해안국 간(Ship to Shore), 자선과 선 외 지원 시스템 간(Ship to ROC) 통신을 통하여 데이터 전달 및 정보를 공유 하고, 필요시 조난 통신도 수행한다. 선 외 지원시스템 (Shore-based support systems)은 자율화시스템 및 운항 정보를 모니터링하고, 필요시 MASS를 직접 조종한다.

    2.2 MASS 개발 동향

    현재 노르웨이, 핀란드 등 주요 해운국에서 MASS의 개발 과 시험 운항이 다양한 형태로 진행되고 있다. 특히 노르웨 이, 러시아, 중국, 미국은 Table 2와 같이 화물선에 자율운항 시스템을 탑재하여 상업 운항을 개시하였다. 러시아는 ‘M/S Mikhai Ulyanov’를 비롯하여 총 3척이 상업 운용 중이다. 전 세계적으로 상업 운항 중인 MASS는 총 6척으로 보고되고 있다(Maritime Korea, 2025;Maritime Industry News, 2022;CSN Shipping News, 2020;MASS World News, 2022;IALA, 2025). 다 만, 현재까지 상업 운항을 개시한 선박은 완전 무인이 아닌, 선원이 승선한 상태에서 유/무인 운항을 병행 사용하고 있 다. 일본 해운회사 MOL은 2025년부터 컨테이너운반선의 무 인 자율운항을 추진 중이며, 한국, 벨기에/네덜란드, 핀란드 등도 MASS 상업 운항을 준비 중이다(IALA, 2024).

    2.3 정책 동향

    IMO의 해사안전위원회(MSC)는 2017년부터 MASS 등장을 대비해 기존 국제 협약(SOLAS, COLREGs, MARPOL 등)에 대 한 ‘규제 검토 작업(RSE, Regulatory Scoping Exercise)’을 수행 중이다(IMO, 2021b). IMO는 2022년 MASS code 개발을 착수, 2025년 비강제(non-mandatory) MASS　code 채택하였고, 2030 년 강제적(mandatory) MASS code 채택, 2032년 발효를 앞두고 있다(IMO, 2025).

    국제항로표지협회(IALA)는 국제수로기구(IHO)와 공동으 로 2014년부터 현재까지 S-100(Universal hydrographic data model)을 개발 및 시험 운용 중이며(IHO, 2025), 해당 모델에 대한 시험․평가는 거의 완료된 상태이다. 특히 S-100 모델 중 S-210(VTS 간 정보교환 형식), S-211(항만 입출항 메시지 형식)은 VHF 데이터 교환 시스템(VHF Data Exchange System, 이하 VDES) 통신과 연계해 실시간 메시지 전송을 실증 시험 하고 있다(IALA, 2024).

    한국의 해양수산부와 산업통상자원부는 2024년 1월 「자 율운항선박 개발 및 상용화 촉진에 관한 법률」를 제정하 여. MASS 핵심 기술 개발 촉진, 안전운항 기반 조성, 행․재 정적 지원 체계를 구축하고 있다(MOF, 2023).

    2.4 MSI 종류 및 특징

    선박에서 MSI를 수신하는 방법은 Table 3과 같이 VHF 통 신기, MF/HF 통신기, INMARSAT 통신기, NAVTEX 수신기를 통해 이루어진다.

    각 수신 수단별 특징은 다음과 같다. 첫째, VHF 음성 통 신은 관제사가 무선 채널을 통해 직접 음성으로 정보를 안 내하는 방식이다. VHF 음성 통신은 주로 30~40 NM 범위 내 에서 이루어지며 IMO 표준해사통신영어(SMCP)나 일반 영어 를 혼용하여 사용한다(「Rules on the Operation of Vessel Traffic Services」, 2025). 둘째, NAVTEX는 국제 표준에 따른 ASCII 기반의 텍스트 메시지 방송 체계로, 연안 200 NM 이 내의 선박이 MSI를 메시지를 수신한다. NAVTEX 메시지는 IMO가 정한 메시지 형식을 따르지만, 본문 내용은 비정형화 되어 있다(IMO, 2019). 셋째, 항행통보(NTM)는 주 1회 책자나 PDF 파일로 제작되며, 국립해양조사원 홈페이지에서 내려받 거나 이메일을 통해 제공받는다(「Regulations on the Standards for the Production of Nautical Publications」, 2023). 이 외에도 INMARSAT-C 통신기를 통한 EGC(Enhanced Group Call) 메시지 나 선박자동식별장치(AIS) 상에서 짧은 메시지 형식(Application Specific Message, ASM)으로 안전 정보를 수신한다.

    2.5 비구조화된 MSI 메시지의 한계

    현재 대부분의 MSI 메시지는 자연어 기반의 비정형 형식 으로 제공되며, 특히 음성 VHF 기반 메시지, NAVTEX, NTM 등은 기계적 해석(parsing)이 불가능하다. 예를 들어, “○○ 해상 3해리 구역에 장애물 발생, 항해 중 주의”와 같은 메시 지는 사람에게는 직관적인 정보이지만, MASS와 같이 기계 적으로 운영되는 선박에는 매우 해석하기 어려운 정보이다. 해당 장애물의 정확한 위치(좌표), 위험 범위, 상황 발생 시 간 및 종료 시간, 영향권 내․외 선박이 취해야 할 구체적인 조치 사항이 명시되어 있지 않으므로, 해당 메시지를 항법 알고리즘에 직접 반영하기는 매우 어렵다. 이러한 한계는 사람의 개입이 제한적인 MASS 3․4단계 선박에서 두드러진 다. MASS 3단계 선박은 사람의 최소 개입, MASS 4단계는 완전 무인 운영을 지향함에 따라, 항법 판단과 선박 기동 결 정이 전적으로 자율운항 알고리즘 또는 ROC에서 수행된다. 3․4 단계 MASS는 선원이 직접 내용을 듣고 해석하지 않기 때문에, 기계가 자동으로 인식․처리할 수 있는 구조화된 형식의 정보 제공이 필수적이다.

    3. MASS-VTS 협력 강화를 위한 개선 방안

    3.1 MSI의 기계 판독을 위한 구조화 메시지 전환

    현행 MSI는 문장 중심의 자연어 형태로 제공되며, 시간, 위치, 위험 유형 등의 핵심 정보가 명확히 분리되어 있지 않 다. 이에 따라 MASS의 항법 시스템이 해당 정보를 기계적으 로 해석(parsing)하거나 즉각적으로 대응하는 데 한계가 있으 며, 때에 따라 위치 인식 실패나 경보 누락 등 심각한 운항 오류로 이어질 수 있다. 이러한 한계를 해소하기 위해서는 MSI를 기계가 직접 처리할 수 있는 구조화된 형식으로 제공 해야 한다. XML, JSON 등 데이터 포맷을 활용해 시간, 위치, 위험 유형 등을 필드 단위로 구분함으로써, MASS가 수신 즉 시 자동 해석 및 항로 재설정이 가능하게 해야 한다. Table 4 는 “○○해역 해상 장애물 발생”이라는 MSI를 구조화된 데 이터 형태로 작성한 예시이다.

    3.2 NAVDAT 및 VDES 기반한 통신체계로의 전환

    기존 MSI 전달 수단 중, NAVTEX는 약 100 bps 수준의 극 히 제한된 대역폭을 사용하며, ASCII 기반 비정형 텍스트만 을 송신할 수 있어 구조화된 메시지 전달에 한계가 있다. 또 한, 송신 주기가 고정되어 있어 긴급 상황에서 실시간 대응 이 어렵다는 한계가 있다. 이러한 제약을 극복하기 위해서 는 NAVDAT(Navigational Data) 및 VDES를 기반으로 하는 통 신 체계 전환이 필요하다. NAVDAT는 DRM(Digital Radio Mondial) 기술을 이용해 수백 Kbps의 데이터 전송이 가능하 며, 구조화된 메시지를 실시간으로 방송할 수 있다. VDES는 AIS 통신 기능을 확장한 디지털 메시지 채널로, 연안 지역의 지상국(VDE Base Station)을 통해 MASS에 구조화 메시지를 직접 송신할 수 있다. 이들 시스템은 좌표 기반의 위험 구 역, 경보 수준, 유효시간 등의 핵심 항법 정보를 S-100 기반 데이터 포맷으로 제공함으로써, MASS의 실시간 항법 판단 및 기동 의사결정을 효과적으로 지원할 수 있다.

    3.3 공간통제구역(Control Zone)에 기반한 간접 조정

    VTS에서 MASS에 대해 직접적인 항해 명령을 내리는 것 은 자율성 침해 및 법적 책임 문제를 일으킬 수 있다. 이러 한 문제를 최소화하기 위해, VTS는 공간통제구역(Control Zone) 개념에 기반한 간접적 정보 제공 방식으로 MASS의 운 항을 유도하는 것이 바람직하다. 공간통제구역 개념 방식은 “이 해역은 항해 금지 구역으로 지정됨” 또는 “이 구역은 회 피가 권고됨”과 같은 정보를 좌표 기반의 구조화 형식으로 제공하는 것으로서 명령 기반 통제 방식이 아닌 정보 제공 기반 모델로, MASS의 자율성과 판단권을 보장하는 동시에 VTS의 항행 안전 확보 기능을 강화할 수 있다. Table 5는 ‘해 상교량 붕괴 상황’을 가정하여 공간통제구역 개념을 이용한 VTS-MASS의 상호 정보 교환 과정을 나타낸다. 상황 발생을 시작으로 VDES 방송, MASS 인식, 기존 항로 폐기․대체항 로 재설정, 회피 기동, VTS에 결과 보고 순으로 이루어지는 과정을 보인다.

    4. 개선 방안에 대한 고찰

    4.1 해외 사례

    프랑스, 핀란드, 일본 등은 Table 6과 같이 기존 NAVTEX 의 한계를 극복하기 위한 대안으로 NAVDAT 및 VDES 기반 메시지 체계를 도입하거나 시범 운영 중이다. 프랑스는 대 서양 연안에서 CROSS 센터(지역 운영 감시 및 구조 센터)를 중심으로 NAVDAT를 실증 운용하고 있으며, NAVTEX 메시 지를 S-124 포맷으로 변환한 후, 구조화된 메시지를 DRM 송 신기를 통해 방송하고 있다(IHO, 2023). 핀란드는 핀란드 교 통인프라기관(FTIA, Finnish Transport Infrastructure Agency) 주 도로 발트해에서 VDES를 시범 운영하였으며, S-210 기반 통 제구역 메시지 및 권고 항로 메시지를 MASS에 제공하고 있 다(Interreg Baltic Sea Region, 2025). 일본 해상보안청(JCG)은 VDES 기반 구조화된 정보를 AIS-VDES 복합 채널을 통해 송 신하며, MASS에 대한 회피 권고, 위험 해역 통보 등의 서비 스를 실험적으로 제공하고 있다(Hideki, 2023). 이와 같이 해 외에선 MASS의 상업 운항을 대비하여 구조화 형식의 메시 지 제공과 정보 중심의 간접적 항법 유도 방식을 채택하고 있다. 한국의 MASS–VTS 협력체계의 설계와 발전 방향에 대해 시사하는 바가 크다.

    4.2 기술적 고찰

    본 연구에서 제안한 구조화 통신체계는 현재의 기술적 수 준과 상용 인프라 범위 내에서 실현할 수 있는 기술이다. 첫 째, MSI의 구조화 형식 전환은 IHO의 S-100 시리즈, 특히 S-124 및 S-210에 따라 XML, JSON 기반의 메시지 구현이 가 능하며(IHO, 2018;IHO, 2020), ECDIS 또는 MASS 항법 시스 템과의 연동도 국제 표준 ‘IEC 61174등’에 따라 연동할 수 있다. 둘째, NAVDAT과 VDES는 10kbps 이상의 빠른 속도로 메시지를 전송할 수 있고, 위성과 연결도 가능하므로, 실시 간으로 구조화된 데이터를 보내는 데 적합한 통신 기술로 발전하고 있다. 셋째, 공간통제구역(Control Zone)과 같은 ‘정 보–판단’ 기반의 간접 조정 방식은 자율 항법 알고리즘과 구조화 메시지 해석기(parser)가 결합한 MASS 시스템의 기본 구조와 일치하며, 실제 시범 운항 중에 그 효과가 입증되었 다. 본 연구에서 제안한 세 가지 해결 방안에 대한 기술적 타당성을 정리하면 Table 7과 같다.

    4.3 비용-효과적 고찰

    선박 안전성 향상과 자율운항 지원을 위한 구조화 통신체 계의 전환은 초기 단계에서 일정 수준의 투자 비용이 수반 되지만, 장기적으로 높은 효과가 기대된다. 구조화 메시지 전환은 소프트웨어 개선을 중심으로 이루어지며, 시스템 개 발비 외에 추가 장비 투자 요구는 제한적이다. 또한, 국제 표준에 부합하는 형식 채택을 통해 국제적 상호운용성을 확 보하고 있다. NAVDAT 또는 VDES 기반의 통신망 구축은 초 기 인프라 구축이 필요하나, 기존 AIS 장비의 기능 업그레이 드와 병행할 수 있어 경제적 효율성이 높다. 공간통제구역 개념을 활용한 간접 조종 방식은 VTS의 직접 명령 부담을 완화하고, MASS의 자율적 판단권을 보장함과 동시에 법적 책임의 분산 효과를 제공한다.

    5. 결 론

    본 연구는 자율운항선박(MASS)의 본격적인 운항에 대비 하여, 기존 해상교통관제(VTS) 체계와의 연계성 강화를 위 해 구조화 통신체계의 필요성을 분석하였다. 현행 VTS는 VHF 음성 통신 및 NAVTEX 기반의 비정형 해사안전정보 (MSI) 제공에 의존하고 있으며, 이에 따라 기계 판독(parsing) 이 어렵고, 항법 알고리즘과의 자동 연계가 불가능하다는 기술적 한계를 가진다. 이러한 한계는 MASS 운항 시 위험 해역에 대한 인식 실패, 회피 기동 불이행 등의 심각한 운항 오류로 이어질 수 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 연구에서는 다음과 같이 세 가지 개선 방안을 제안하였 다. 첫째, MSI 메시지를 자연어 중심의 비정형 형식에서 벗 어나 S-100 계열의 S-124 및 S-210 포맷을 적용한 구조화 데 이터로 전환함으로써 기계 인식이 가능한 데이터 구조를 제 공해야 한다. 둘째, 구조화된 메시지를 실시간으로 송신할 수 있도록 NAVDAT 또는 VDES의 통신 인프라를 도입․활 용해야 한다. 셋째, VTS가 MASS에 직접적으로 명령을 하달 하는 방식이 아닌, ‘정보–판단’ 기반의 간접 조정 방식으로 통제해야 한다. 이를 위해 공간통제구역(Control Zone) 개념 도입이 필요하다. 이러한 방식은 프랑스, 핀란드, 일본 등에 서 실시된 시범 운영을 통해 그 정책적·기술적 실현 가능성 이 입증되고 있다. 자율운항선박 시대에 걸맞은 해상교통 안전체계 구축을 위해서는 VTS의 구조적 전환이 필수적이 며, 구조화 메시지 형식, 실시간 통신체계, 간접적 협력 메커 니즘이라는 세 요소를 중심으로 MASS-VTS 연계 체계를 재 설계하는 것이 시급하다. 이 연구는 MASS-VTS 간 협력 강 화를 위해 구조화된 통신체계 구축을 제안하고 있으나, 실 증 데이터나 정량적 분석이 부족함을 연구 한계로 밝힌다.

    Figure

    KOSOMES-31-5-640_F1.jpg

    Systems required for level 3 and level 4 MASS.

    Table

    IMO MASS Autonomy levels and crew presence

    Current status of MASS in commercial operation

    Current MSI delivery methods

    Example of a structured data message

    Interaction between VTS and MASS based on control zones in the event of a bridge collapse

    Overseas Examples of Comparable Proposed Solutions

    Summary of Technical Feasibility

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