항해설비 사용자 인터페이스 개선을 위한 표준 항해과업 도출 및 실험

2-1 선원의 자격증명 및 교육훈련에 관한 국제협약(STCW)[4]

선원의 훈련, 자격증명 및 당직근무의 기준에 관한 국제협약(STCW 1978, International Convention on Standards of Training Certification and Watchkeeping for Seafarers)은 선원의 훈련, 자격증명 및 당직근무의 국제적 기준을 제정함으로써 해상에서의 인명과 재산의 안전 및 해양환경의 보호를 증진시킬 것을 목적으로 체결한 것이다. 2010년, 현대 장비를 보유한 선박을 운항하는 선원들을 훈련시키고 자격을 부여하는 데 필요한 국제표준을 확립하는 것을 목적으로 개정된 바 있다. 이는 선원의 작업 및 휴식 시간, 선원 자격 증명 요건, ECDIS와 같은 현대 장비의 훈련과 관련된 새로운 요건 등을 포함한다.

2-2 국제선주협회(ICS)에서 출간한 Bridge Procedure Guide[5]

ICS는 해운업의 모든 분야 및 무역에서 선주와 경영자를 대표하는 주요 국제 무역 협회이다. ICS의 선교 절차 지침서는 선박의 안전 항해를 달성하기 위해, 항해 당직을 위한 현대 기술의 안전하고 효율적인 사용을 가능하게 하는 규칙과 절차를 포함한 명확한 지침을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이는 선교의 안전 절차에 대한 업계의 주요 지침으로 널리 인정되며 전 세계의 선장, 항해 당직 선원, 관련 회사 및 교육기관에서 사용된다. 이는 국제해사기구가 채택한 국제적으로 합의된 표준 및 권고안을 수용하고 있으며 ECDIS 친숙화 체크리스트 또한 포함하고 있다.

2-3 국제항해학회의 친숙 확인 체크리스트 – NI[6]

ECDIS는 해양환경의 안전, 보안 및 보호에 필수적인 선상 항법 시스템으로 중요한 항해 의사 결정 도구 중 하나이다. 이는 복잡성을 갖는 시스템으로 항해 당직 선원은 이를 운영하기 위해 관련 교육을 받아야 한다. NI(The Nautical Institute)는 ECDIS의 다양한 제조사에 의한 개발로 ECDIS의 일반 교육만으로는 혼란을 야기하는 것을 인식하고, ECDIS와 관련된 선원의 역량 요구사항을 명확히 하고자 장비 친숙 확인 체크리스트를 개발했다. 이는 크게 ECDIS 초기 준비, 기본 운영, 전자해도, 항해를 위한 도구 및 기능, 항해 계획, 항해 모니터링 총 6개의 카테고리로 나누어 관련된 작업들을 할 수 있는지 체크할 수 있는 리스트를 제공한다.

2-4 S-Mode 지침 부속서 4 – Single 또는 Simple 작동 기능 목록

S-Mode는 주요 전자항해설비의 사용자 인터페이스를 표준화하여 항해설비 사용의 친숙화를 통한 항해 안전성을 향상하고자 하는 것으로 UN산하 국제해사기구에서 가이드라인을 정의하고 있다. S-Mode 가이드라인은 본 문서와 5개의 부속서로 구성되어 있으며, 이 중 부속서 4는 ‘Single 혹은 Simple 작동 기능 목록’으로 ECDIS 및 레이더의 기능 중 Single 또는 Simple 작동이 요구되는 기능 항목을 제시한다. Single 작동법의 정의는 ‘단 하나의 하드키 혹은 소프트키로 달성할 수 있는 절차(커서 이동 및 음성 작동 제외)’이다. Simple 작동법의 정의는‘하드키 혹은 소프트키 동작이 두 개만 있는 절차(커서 이동 및 음성 작동 제외)’이다. 즉, 부속서 4는 주요 항해 기능에 대한 빠른 접근 및 작동을 위해 ECDIS 및 레이더에서 하드키 혹은 소프트키를 최소 두 번 이내로 작동하며 접근할 수 있는 기능의 리스트를 제공하는 것이다[7].

부속서 4에는 현재 레이더 및 ECDIS 장비 성능 표준에서 이미 빠르게 접근되는 것을 요구하는 기능과 새롭게 요구되는 기능을 포함하여 49개의 기능이 Single/Simple 작동이 필요한 것으로 그림 1과 같이 정의하고 있다. 기능 제어, 차트 표시 제어, 차트 기능 제어, 데이터베이스(ENC), 항로 계획 및 모니터링 등 각 작업을 위해 필요한 기능별로 테이블이 나뉘어져 있다.

Fig. 1.

Table of appendix 4

3-1 실험할 항해과업 선정

본 실험은 항해사가 주요 항해과업을 수행하는 데에 소요되는 시간을 측정하기 위함이다. 따라서 실험 대상 장비로 현재 SOLAS(Safety of Life at Sea)협약에 의해 설치되어야 하는 주요 항해설비인 레이더와 ECDIS를 선정했다. 그 다음, 선박의 출항부터 입항까지 과정 중 주요 항해 상황으로 항해 계획, 항로 감시, 충돌 예방 총 3개의 상황으로 구분하고 각 상황을 위해 레이더 및 ECDIS에서 수행될 수 있는 구체적인 시험대상 과업을 선정했다. 2.1~2.3의 선원의 자격증명 및 교육훈련에 관한 국제협약(STCW), 국제선주협회에서 출간한 ICS (Bridge Procedure Guide) 및 ECDIS에 대한 국제항해학회의 친숙 확인 체크리스트를 비롯하여 국제 표준에서 다루는 항해당직 수행을 위한 필수 요구사항 중 시뮬레이션 실험에 사용할 수 있는 기능들로 구성한 결과 모두 22개의 과업이 도출되었다.

다음 세 개의 표는 선박 운항의 주요 상황에서 항해설비 이용을 위해 도출한 22개의 과업 및 구체적인 기능들이다.

표 1은 선박 항해를 위해 항해를 계획하기 위한 과업 및 과업을 수행하는 장비를 표로 나타낸 것이다. 이는 기존의 항로를 불러오는 것, 현재 계획된 항로를 수정하는 것, 설정된 항로의 폭을 수정하는 것, 대체항로를 선택하는 것, 안전 수심선을 변경하는 것으로 총 5개이며 모두 ECDIS에서 수행하게 된다.

Table 1.

Navigational tasks and available equipment for voyage Planning

표 2는 항해 중 항로 감시를 위한 과업 및 이를 수행하는 장비를 표로 나타낸 것이다. 모니터링을 위해 항로를 호출하는 것, 본선 항로의 코스를 확인하는 것, 본선 항로의 다음 변침점 까지 남은 거리를 확인하는 것, 최종 도착예정시간을 확인하는 것, ECDIS를 이용해서 본선 부근 항로 표지의 거리와 방위를 측정하는 것, 레이더를 이용해서 본선 부근 항로 표지의 거리와 방위를 측정하는 것, 앞서 구한 거리와 방위를 활용하여 LOP를 구하는 것, 레이더 N/UP->C/UP 전환, ECDIS에 레이더를 오버레이 하는 것, 본선 항로 기록 기능을 활용해보는 것, ARPA 오버레이를 하는 것 총 11개의 과업이 도출되었다.

Table 2.

Navigational tasks and available equipment for route monitoring

표 3은 선박 항해 중 충돌을 피하기 위한 과업 및 과업을 수행하는 장비를 표로 나타낸 것이다. 이는 타 선박의 CPA를 확인하는 것, 레이더의 경보값 설정을 변경하는 것, 레이더의 가드존을 설정하는 것, 특수 구역의 알람을 설정하는 것, ARPA 벡터 전시 방법을 변경하는 것, 레이더의 침로 변경 기능을 사용해보는 것 총 6개의 과업이 도출되었다.

Table 3.

Navigational tasks and available equipment for collision avoidance

3-2 실험 방법

앞서 선정한 22개 과업을 활용한 실험 방안으로 현재 널리 상용화된 항해설비를 포함하고 있는 선박 조종 시뮬레이터를 활용하는 것으로 실험을 설계하였다. 제조사별 항해설비의 비교를 위해 모두 3개 제조사의 선박 조종 시뮬레이터를 활용하여 시험을 수행한다. 항해설비 기능의 효율성을 파악할 수 있는 주요 기준으로는 과업에 소요되는 시간을 선정하여 식별된 22개의 항해과업에 대한 시간측정을 수행한다.

이 실험에는 현재 항해사 및 선장인 26명이 피험자로 참여했으며, 모든 피험자는 테스트 직전에 세 제조업체의 강사로부터 22개 과업 수행에 필요한 장비 사용법에 대한 사전 교육을 받았다. 각 실험의 참여 인원은 실험 진행자, 보조 검사자, 피험자로 구성된다. 실험 진행자는 전체 실험동안 피험자에게 각 과업의 시작 명령 지시를 내리고 피험자를 관찰하여 피험자의 과업 완료를 확인한다. 보조 검사자는 실험 진행자의 과업 시작 명령 및 과업 완료 안내에 따라 각 피험자의 과업 수행에 소요된 시간을 측정 및 기록했다.

이 실험은 A, B, C 제조사의 시뮬레이터에 대해 각각 13, 8, 5번 수행되었다. 하나의 시뮬레이터는 국산 장비이고, 나머지 두 시뮬레이터는 국제적으로 시장점유율이 가장 높은 장비이다. 본 논문에서는 특정 장비의 명칭을 거론하지 않고 A, B, C로 표현한다.

3-3 실험 결과

실험 결과는 그림 2 및 표 4와 같다. 그림 2는 각 22개 과업과 수행된 전체 실험의 각 항해과업별 평균 수행 시간(단위: 초)을 제조사별로 계산하여 그래프로 나타낸 것이며, 표 4는 전체 실험의 각 항해과업별로 소요된 평균 수행 시간(단위: 초)을 제조사와 관계없이 계산하여 표로 나타낸 것이다.

Table 4.

Average time taken to complete each task (sec.)

제조사별로 과업수행에 소요되는 시간의 분석을 위해 제조사별 차이를 그림 2와 같이 나타내었다. 그림 2는 각 제조사별로 항해과업을 수행하는 데에 소요된 평균 시간을 그래프로 보여준다. 그림 2의 가로축은 22개의 항해과업을 나타내며 Y축은 시간을 나타낸다. A1, B1, B6 등 일부 과업에서는 제조사별 시간차가 작으나 A2, B7, B10, C2, C6과 같은 일부 과업의 경우 시간차가 큰 것을 알 수 있다. 동일한 과업을 수행하는 경우에도 이렇게 시간차이가 발생하는 것은 제조사별로 인터페이스가 상이함에 기인한다. 항해설비를 이용하여 과업 실행을 위한 기능의 단계가 많은 경우 더 많은 시간이 소요되고, 화면상에 과업을 위해 필요한 정보가 바로 전시되는 경우는 시간이 적게 소요된다.

Fig. 2.

Average time taken to complete each task of all experiments by each simulator (sec.)

과업별 수행 시간의 측정은 장비의 효율성을 측정할 수 있는 하나의 기준으로, 같은 과업을 수행하더라도 시간이 많이 소요되는 제조사의 항해설비의 경우 다른 장비에 비해 기능을 수행하기 위한 단계가 많고 효율성이 낮음을 의미한다. 또한 특정 과업에 대하여 제조사별로 수행시간의 차이가 클수록 항해설비의 제조사별 인터페이스가 상이한 것을 의미한다. 따라서 제조사별로 시간차가 큰 과업을 위한 기능들은 인터페이스 표준화의 필요성이 크다고 할 수 있다.