선박들의 안전한 항해와 선원들에게 항해 정보를 제공하기 위한 해상무선통신 기술은 오랫동안 발전을 거듭해 왔다. 초기의 아날로그 무전 방식을 거쳐 현재는 다양한 디지털 장비를 활용한 선박 안전 서비스를 제공하고 있다. 선박에서 사용하는 대부분의 해상무선통신 서비스들은 선박의 안전한 항해를 위해 입출항을 관리하고 항해 상태정보 전달을 위해 사용되고 있다.
기존의 해상무선통신 기술들은 저속의 서비스로 선박에 대한 매우 기본적인 정보만을 제공할 수 있었으며, 선박의 안전한 항해를 위해 다양한 정보기술을 이용한 서비스 제공에는 어려움이 있었다. 최근 국민안전 관련 분야에 멀티미디어와 실시간 정보를 활용한 상황 분석을 통해 재난 상황에 신속하게 대응하는 기술 적용이 빠르게 확산되고 있다. 소방 및 경찰 분야에서는 이미 많은 멀티미디어 정보들을 국민안전을 위해 활용하고 있다. 해상에서도 멀티미디어와 실시간 정보 서비스를 제공하여 재난 상황을 예방하고 신속히 대처하려는 노력들이 추진되고 있으나 충분한 통신 성능을 보장하는 통신기술의 부재로 서비스 제공에 어려움을 겪고 있다. 해상에서 고속무선통신 제공을 위해서 기존 통신 서비스인 WiBro, WiMax, WAVE, Wi-Fi와 같은 무선통신 기술을 해상 서비스에 적용하려는 노력이 지속적으로 시도되었지만 아직까지 성공적인 서비스로 이어지지 못하고 있다.
해양안전에 정보통신기술을 적용하고자 하는 세계 각국의 다양한 노력을 바탕으로 국제해사기구(IMO : International Maritime Organization)에서는 최신 정보통신기술을 해양 서비스에 적용하기 위해 e-Navigation 기준을 제정하였다. 해양수산부에서는 소형 선박과 섬이 많은 국내 특성을 고려하여 국제해사기구의 e-Navigation 서비스를 개선한 한국형 e-Navigation을 추진하고 있다. 한국형 e-Navigation에서는 해상무선통신으로 LTE 통신 방식을 사용하는 초고속 해상무선통신망(LTE-Maritime) 기술개발을 추진하고 있다. LTE 통신은 위성 통신에 비해 장비가 간단하고 적용 비용이 낮아서 소형 선박에서도 초고속 무선통신 서비스를 이용하기에 적합하다.
본 논문에서는 초고속 해상무선통신 서비스를 이용하는 LTE 기반 선박용 라우터 시스템의 개발 방향을 제시한다. 공공안전통신망을 위해 할당된 LTE 주파수를 이용하여 해상에서 100㎞에 이르는 통신 거리를 확보할 수 있도록 고이득 안테나를 선박용 라우터에 적용하였다. 상용 LTE 통신 모뎀을 사용하여 저비용으로 통신 기능을 구현하였으며, 사고 시 선박의 위치를 실시간으로 파악할 수 있도록 정밀한 위치정보 기능을 위한 GPS 기능을 라우터에 포함하였다. 또한 LTE 통신 가능 거리를 넘어서 항해하는 선박들을 위해 자동으로 위성 통신과 LTE 통신을 선택할 수 있는 기능을 포함하는 LTE 통신과 위성통신 기능을 결합한 시스템을 제안하였다.
본 논문에서 제안한 라우터 시스템을 이용하여 해상에서 100㎞ 거리까지 통신이 가능함을 실험을 통하여 확인할 수 있었으며, 라우터에 포함된 GPS 기능을 이용하여 선박의 위치를 실시간으로 파악할 수 있었다. LTE 통신과 위성통신 결합 단말을 이용하여 LTE 통신과 위성통신 사이의 자동 절체를 통한 라우터의 통신 방식 선택을 자동화할 수 있음을 실험을 통해 확인하였다.
본 논문에서 개발한 선박용 라우터 시스템은 소형 선박에서도 초고속 해상무선통신 서비스 이용을 가능하도록 하여 소형선박의 사고 예방에 필요한 기술 개발을 위한 기반 기술을 제공할 수 있을 것이다. 초고속 해상무선통신용 라우터 시스템은 해상에서 발생할 수 있는 다양한 사고를 예방하고, 안전한 항해를 가능하게 하는 서비스 개발과 선박에서의 인터넷 서비스 제공을 통한 바다 국민의 정보 격차 해소를 위한 기반을 제공할 것으로 기대된다.

The maritime wireless communication technology that provides safety navigation and navigation information to sailors has been developed for a long time. After the early analog radio approach, a variety of digital devices are using to offer vessel security. Most of the maritime wireless communication services manage port arrival and departure schedules and continuously communicate with control tower to ensure safety.
The existing maritime wireless communication technologies can only provide the basic information about ships at a low-speed, and it''s difficult to offer the safety navigation services via various information technologies. Recently, many products that utilize real-time data to analyze and understand the situation in a case of emergency have been introduced. And the police department and the fire department have already incorporated these newly-developed technologies to ensure national safety. However, we currently do not have an efficient, quick, and safe protocol to follow in a case of emergency out on the sea due to lack of a reliable, high-performance maritime communications service. Wireless communications technologies such as WiBro, WiMax, WAVE, and Wi-Fi have been tested in an effort to develop reliable communications, however none has been successful.
The International Maritime Organization(IMO) has established an e-Navigation standard to apply the latest information and communications technologies(ICT) to maritime services building on the efforts of various countries in the world which work for applying information and communications technology to maritime safety. Due to South Korea’s unique characteristics of having many islands all throughout the peninsula and having a large number of small-sized fishing ships, South Korea’s Ministry of Oceans and Fisheries has restructured and modified IMO’s e-Navigation standards and is promoting Korean e-Navigation. Korean e-Navigation is promoting the development of LTE-Maritime technology which using LTE communication method for maritime wireless communication. LTE communication equipment is simple and the cost is lower than satellite communication, so, the high speed wireless communication services are more suitable even for small ships.
In this paper, I propose a development direction of marine router system which used for the high-speed maritime wireless communications. Equipping the router with high gain antenna has allowed it to have as close as 100km of communications distance. The LTE communication is implemented at a relatively low cost by equipping the routers with commercial LTE modems and it is equipped with GPS functions to enable real-time location-tracking when needed. In addition, we also proposed a system that integrates LTE communication and satellite communication including the function to automatically select satellite communications or LTE communications for vessels when they navigate out of the LTE communications range.
Through field-testing with this proposed router system, we have confirmed its reliability and performance for up to 100km and its real-time location data were accurate. Also, being equipped with both LTE and satellite-based communications technology, the router was also able to switch from one mode to another automatically according to its distance.
The router system developed in this study enabled that the high speed maritime communications services can be used even in small vessels, and provided a foundation technology for the development of technologies required for small vessel accident prevention. Router system for the high-speed maritime wireless communications aims to prevent the various accidents what may occur in the marine environment, develop services for safe navigation, and provide a basis help for the maritime nationals to resolve the informative differentiation by providing internet services on board.