자율운항 실증선 데이터 기반 혼잡한 해역에서의 VDES ASM/VDE 채널 가용성 분석
Analysis of VDES ASM/VDE Channel Availability in Congested Sea Areas Based on Autonomous Ship Testbed Ship Data
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초록
본 연구는 VDES(VHF Data Exchange System) 통신시스템의 실해역 운용 가능성을 실증적으로 분석하였다. 해양수산부 자율운항선박 기술개발 R&D 사업의 일환으로 2020년부터 개발한 VDES 선박국 장비를 1,800 TEU급 컨테이너선(M/V POS SINGAPORE)에 탑재하여 AIS Raw Data를 수집하고 타임슬롯 점유율을 분석하였다. 분석 결과 부산항에서 AIS 타임슬롯 점유율이 평균 25.7%, 첨두치 32.4%로 나타났으며, 호치민항에서는 평균 24.1%, 첨두치 38.4%까지 상승하는 것으로 관찰되었다. ITU-R M.2092-1 권고에 따르면 AIS가 타임슬롯을 점유할 때 VDES의 ASM, VDE 모듈은 사용할 수 없도록 규정되어 있어, 자율운항선박이 가장 필요로 하는 혼잡 해역에서 VDES 통신의 실효성이 제한되는 것으로 확인되었다. 이에 따라 혼잡 해역에서 VDES ASM/VDE 채널의 실질적 가용 용량이 첨두 시 62.3~68.0%로 제한되며, 긴급 통신에 필요한 5개 연속 슬롯 확보 가능성이 저하되어 자율운항선박의 통신 신뢰성 확보에 제약이 있는 것으로 분석되었다. 본 연구는 항해 안전과 해상교통관리 관점에서 VDES 시스템의 실용성 문제를 제기하고, 자율운항선박의 안전한 항만 입출항 및 혼잡 수역 항행을 위한 통신 인프라 개선 방향을 제시하였다.
Abstract
This study empirically evaluates the operational feasibility of the VHF Data Exchange System (VDES). As part of the Ministry of Oceans and Fisheries' R&D project on Autonomous Ship Technology Development, VDES ship station equipment developed since 2020 was installed on an 1,800 TEU container vessel, the M/V POS SINGAPORE. AIS raw data was collected, and time slot occupancy was analyzed. The results indicate that the average AIS time slot occupancy reached 25.7% in Busan Port, with a peak of 32.4%, and 24.1% in Ho Chi Minh Port, where peak occupancy rose to 38.4%. According to ITU-R M.2092-1, VDES ASM and VDE modules must not use the same time slots as AIS transmissions to maintain backward compatibility. This requirement significantly limits the effectiveness of VDES communication in congested sea areas, where autonomous ships would benefit the most. This study highlights practical concerns regarding the effectiveness of the VDES system and suggests improvements for communication infrastructure to ensure safe port entry and navigation in crowded waters for autonomous vessels.