선박용 전자해도를 위한 해양 안전 정보 심벌 개선

2-1 선박 항해용 심벌 – 종이해도 표준

국제수로기구에서는 종이해도 사양에 대한 S-4 규정을 배포하고 있으며 S-4 규정에는 연관문서로 종이해도의 기호, 약어 및 용어를 제공하는 INT1, 경계와 그리드 등에 대한 내용을 제공하는 INT2, 그리고 심벌과 약어 등의 사용례를 제공하는 INT3이 있다.

2-2 선박 항해용 심벌 – 민간 표준

선박의 항해를 지원하는 장비중에서 PDA, GPS 플로터 등의 포터블 전자장비들에는 C-MAP의 심벌을 이용한 전자해도를 탑재한다. C-MAP은 오랜 기간 플로터 및 해상 레저용 포터블 장비 등에 사용되어 온 해도이며 차트 플로터 뿐 아니라 모바일 앱, PC에도 사용되는 해도 양식이다[5].

Fig. 1.

INT1 standard – Area and Limit

C-MAP 에는 4D, ESSENTIALS, NT+, MAX, MAX-N, MAX-N+ 등 목적과 용도에 따라 여러 가지 버전이 있으며 모바일, PC, 차트플로터 등의 장비 사용 환경에 따라 변형된 형태로 사용된다. 2018년 9월 기준 70여개의 업체, 600여종 장비에 사용되고 있으며 그림 2는 C-MAP NT+의 심벌 중 일부 사용사례이다.

Fig. 2.

Chart symbol legend using in C-MAP/NT+

2-3 선박 항해용 심벌 – 전자해도표준

현재 사용하고 있는 전자해도시스템에는 종이해도 심벌을 바탕으로 심벌 표현 방법을 기술한 S-52 표준과 수로정보교환표준인 S-57 표준을 기반으로 하는 전자해도가 업로드되어 사용되고 있다.

국제수로기구는 더 많은 수로 데이터의 표현과 효율적인 활용을 위해 기존의 국제표준화기구의 19100시리즈의 지리정보 표준을 결합하여 새로운 수로 정보 교환 표준인 S-100 표준을 발표하였다[6]. S-100 표준은 데이터 처리 및 효율적인 관리가 가능하며 해양 관련 응용서비스 또한 용이하게 구축할 수 있게 지원한다.

표 1은 국제수로기구 산하의 위원회를 통해 개발 및 연구되고 있는 피처 표준을 보여준다. 국제수로기구에서는 전자해도 전반과 해양 데이터 등을 표현하는 제품사양(Product Specification)을 표준화하고 있다.

Table 1.

Product specification list developed by IHO

표 2는 국제항로표지협회(IALA; International Association of Marine Aids to Navigation and Lighthouse Authorities)를 통해 개발 및 연구되고 있는 피처 표준을 정리한 표이다. 국제항로표지협회에서는 항로 표지 정보와 항만 메시지 형식등을 주관한다. 항해 보조 정보 표준 S-201, 항구 정보공유 포맷 표준 S-211, 위성 항법 시스템 인코딩 및 교환 표준 S-240 등이 개발중이다.

Table 2.

Product specification list developed by IALA

표3은 세계기상기구(WMO; World Meteorological Organization)를 통해 개발 및 연구되고 있는 피처 표준을 정리한 표이다. 세계기상기구에서는 날씨와 전자해도(ENC; Electronic Navigational Chart)등을 주관한다. 전자해도 데이터를 인코딩 및 메타 데이터 표준 S-401, 내륙 ENC데이터의 등고선에 관한 표준 S-402, 빙하의 범위와 특성을 인코딩 하기 위한 표준 S-411, 데이터 셋에 필요한 콘텐츠 구조 및 메타데이터에 대한 표준 S-412 등이 있다.

Table 3.

Product specification list developed by WMO

3-1 심벌 개선 연구 절차

심벌의 개선은 다음과 같은 절차로 이루어진다. 우선 심벌을 만들 대상 제품사양을 분석하고 심벌화가 필요한 피처의 목록을 도출한다. 도출된 피처 목록에서 피처를 선택하여 피처의 요소를 분석하여 심벌이 구분될 수 있는 요소를 파악한다. 기존의 심벌 표준과 대비하여 비슷한 심벌 여부를 파악하고 기존 심벌의 개선 혹은 새로운 심벌 제작 여부를 판단하며 심벌을 정의한다. 제작된 심벌은 피처의 대표 심벌에 해당하며 피처의 요소에 따라 변할 수 있는 변형 심벌을 제작한다. 그림 3은 심벌 개선 연구 절차를 나타낸 그림이다.

Fig. 3.

The process of symbol improvement

3-2 심벌화 대상 피처 도출 분석

심벌 개선 연구의 대상인 제품사양 5종에 대하여 심벌화 대상이 될만한 피처를 도출하기 위한 분석작업을 진행하였다.

표 4는 S-122에서 도출된 피처들의 목록이다. S-122 제품사양은 해양의 위험 구역을 식별하고 전자해도에 표시하는 제품사양이다[7]. 심벌의 형태는 주로 면으로 이루어진 영역으로 표시된다. 해양 보호 구역(Marine Protected Area)은 보호가 필요한 동·식물의 서식지, 자연환경 또는 역사·문화적 유산 등을 보호하기 위해 지정된 구역이다.

Table 4.

The list of S-122 features

제한구역(Restricted Area)은 특정 조건에 따라 접근과 항해에 제한이 걸려있는 지역으로 육지와 바다를 포함하는 특정 구역을 의미한다. 항해(Navigational) 제한구역은 선박의 항해에 직접적인 영향을 미칠 수 있는 제한구역이며, 규제(Regulatory) 제한구역은 선박의 항해에 직접적인 영향을 미치지 않지만 해당 구역 내에서 발생할 수 있는 활동에 영향을 미치는 구역을 말한다. 선박 교통 서비스 구역(Vessel Traffic Service Area)은 교통 흐름의 안전과 효율성 및 환경 보호를 개선하기 위해 지정된 구역으로 간단한 정보 메시지부터 국가 또는 지역 체계와 관련된 광범위한 정보를 포함한다.

표 5는 S-123 제품사양에 대한 피처 목록이다. S-123 제품사양은 해상의 라디오 서비스에 대한 제품사양이며 항해 경고 및 일기예보를 제공하는 라디오 기지국 및 서비스의 가용성과 신뢰성에 대해 설명하고 있다[8]. 여기에는 서비스 영역, 제공되는 서비스 및 서비스 활용 지침 등이 포함된다.

Table 5.

The list of S-123 features

라디오 기지국(Radio Station)은 라디오 기지국의 위치를 나타내며 라디오 서비스 범위(Radio Service Area) 피처를 통해 해당 서비스가 제공되는 범위를 표시한다.

제공되는 서비스의 영역으로 나브텍스 서비스 범위를 나타내는 영역(Navtex Station Area), 특정 기간동안의 일기예보 및 경보가 제공되는 영역(Weather Forecast Warning Area), 항해중의 기상정보를 나타내는 영역(Navigational Meteorological Area)이 있다. 그 밖에 위성을 이용해 안전정보 및 경보서비스를 제공받을 수 있도록 지정된 서비스 구역(GMDSS Area)과 위성과 기지국의 통신 가능 범위(Inmarsat Ocean Region Area)가 있다.

표 6은 항해중 경고를 위한 제품사양인 S-124에 포함된 피처들의 목록이다. S-124 제품사양은 기존의 라디오 광역 방송, Navtex, SafetyNET 메시지 등으로 제공되는 안전정보를 데이터셋으로 만들어 여러 장비에 널리 전송될 수 있도록 하는 것을 목표로 한다.

Table 6.

The list of S-124 features

표 7은 S-127 제품사양의 피처 목록이다. S-127 제품사양은 전자해도를 보완하기 위해 만들어 졌다. 교통 규제 정보를 포함하며 선박 교통 서비스, 경로 파악, 선박 보고, 도선사와 관련된 정보 등을 포함한다[9].

Table 7.

The list of S-127 features

표 8은 선저여유수심관리 제품사양인 S-129의 피처 목록이다. S-129 제품사양은 선박의 하부와 해저 지형 사이의 거리를 기준으로 선박이 연안을 항해할 때 제한(Almost Navigable) 또는 불가(Non Navigable) 구역을 표시하며 항로상에 선박의 예상 통과 지점(Control Point)을 표시한다[10].

Table 8.

The list of S-129 features

3-3 심벌 정의를 위한 기존 표준 분석

도출된 피처의 목록을 기반으로 심벌 정의를 하기 위해 기존의 심벌 표준을 분석하여 매칭시키는 작업을 진행하였다. 우선 피처들을 공통의 의미를 가진 그룹으로 재분류하는 작업을 진행하였다. 기존의 C-MAP과 INT1에 분류된 기준으로 우선 분류하고 해당되지 않은 피처는 새롭게 그룹을 만들어 분류작업을 진행하였다.

각 제품사양에서 도출된 피처 이후 정보 분류 기준에 따라 기존의 심벌과 비교과정을 거치며 동일한 의미를 갖거나 유사한 심벌의 경우 해당 심벌의 형태를 참고하여 개선 및 신규 심벌 제작에 이용하도록 하였다. 그림 4는 각 제품사양에서 도출된 피처를 분류한 결과의 일부이다.

Fig. 4.

The symbols and categories in existing standards

그림 4에서 구분은 정보의 분류를 나타내며 아래와 같이 총 9개의 그룹으로 구분하였다. 전체 41개의 피처를 해당하는 그룹으로 정리하고 C-MAP, INT1, ECDIS(Electronic Chart Display and Information System)에서 사용하는 심벌의 형태가 있는지 조사하여 정리하였다[11].

• • Landmark (랜드마크 관련)
  - Building (건물)
  - Landmark (랜드마크)
• • Radio / Station / Communication (라디오, 기지국, 통신 관련)
  - Radio Calling In Point (무선 보고 지점)
  - Ship Reporting Service Area (선박 보고 서비스 지역)
  - Radio Station (라디오 기지국)
  - Radio Service Area (라디오 서비스 범위)
  - Navtex Station Area (나브텍스 기지국 범위)
  - Coast Guard Station (해안 경비대 기지국)
  - Inmarsat Ocean Region Area (인마샛 대양 지역)
• • Pilot (도선사 관련)
  - Pilotage District (도선 구역)
  - Pilot Boarding Place (도선사 승선 장소)
  - Pilot Service (도선사 서비스)
• • UKCM (선저여유수심 관련)
  - Under Keel Clearance Non Navigable Area (선저여유수심 항해불가지역)
  - Under Keel Clearance Almost Navigable Area (선저여유수심 항해제한지역)
  - Under Keel Clearance Control Point (선저여유수심 예측 지점)
  - Under Keel Clearance Management Area (선저여유수심 관리 구역)
  - Under Keel Clearance Allowance Area (선저여유수심 허용 구역)
• • Safety service (안전 서비스 관련)
  - ISPS Code Security Level (ISPS 코드 보안 레벨)
  - GMDSS Area (GMDSS 영역)
  - Place of Refuge (피신 장소)
  - Traffic (교통 관제 관련)
  - Vessel Traffic Service Area (해상 교통 관제 서비스 구역)
  - Vessel Traffic Service Area (해상 교통 관제 서비스 구역)
  - Signal Station Traffic (교통 신호소)
• • Tracks / Routes (추적, 경로 관련)
  - Routeing Measure (경로 규칙)
  - Radar Range (레이더 범위)
  - Waterway Area (협수로 지역)
• • Attentions (주의, 경고 관련)
  - Military Practice Area (군사 훈련 지역)
  - Marine Protected Area (해양 보호 구역)
  - Caution Area (주의기사)
  - Weather Forecast Warning Area (날씨 예보 경고 영역)
  - Concentration Of Shipping Hazard Area (선박 사고 다발 지역)
  - Piracy Risk Area (해적 위험 지역)
  - Signal Station Warning (경고 신호소)
  - Restricted Area Navigational (항해 제한구역)
  - Restricted Area Regulatory (규제 제한구역)
  - Signal Station Warning (경고 신호소)
  - Restricted Area Navigational (항해 제한구역)
  - Restricted Area Regulatory (규제 제한구역)
• • ETC (기타 미분류 그룹)
  - S124_Text Placement (텍스트 표출)
  - S124_Navigational Warning Feature Part (해사 경고 피처)
  - S-123 Approximate Area (인접 지점)

3-4 심벌 정의

심벌 정의를 위해 피처를 그룹으로 구분하고 기존의 심벌 표준을 통해 형태를 유추할 수 있었다. 유사한 심벌이 있는 경우 심벌을 개선하는 방향으로 진행하였으며 이외의 경우에는 기존의 형태를 참고하여 신규로 심벌을 제작하였다.

피처의 그룹별 구분을 바탕으로 해당 피처의 심벌을 정의하였다. 기존의 C-MAP, INT1, ECDIS 표준의 형태를 참고하여 디자인 하였으며 기존 정의방식을 따라 지점(Point), 경계선(Curve), 영역(Surface)의 형태로 정의하였다.

표 9는 기존 심벌 표준을 참고하여 심벌의 매칭 여부를 판단하고 신규 제작 및 모더나이즈를 위한 요구사항을 정리한 표이다. 각 피처에 따라 심벌의 표출 형태를 지점(Point), 경계선(Curve), 영역(Surface)으로 구분한다. 기존 심벌과 매칭되는 경우는 모더나이즈 요구사항을 정의하고 매칭되지 않는 경우 정보의 의미를 기반으로 신규 제작 요구사항을 기존 해도의 심벌을 참조하고 전문가 그룹의 의견을 수렴하여 정의하였다.

Table 9.

Requirement for improving symbols – Mordernization and Creation

3-5 이슈사항 도출 및 고려사항

정의된 심벌에 대하여 간단한 표출실험을 진행하였으며 그 결과 몇 가지 이슈사항이 도출되었다. 영역 심벌은 지도에 표출시 일정 영역을 지정하고 표현하는데 전자해도에 표시되는 색감을 보기 위하여 전자해도의 바다 색상 위에 표 10과 같이 일정 영역을 경계선으로 표시하고 색칠한 뒤 가운데 의미를 나타내는 심벌을 삽입하여 표현하였다[12].

Table 10.

Symbol portrayal of S-122 features

1) 복합심벌 중첩이슈

지도에 표출 시 여러 영역 심벌이 동일한 지역을 나타낼 경우 표 11과 같이 중첩 이슈가 나타날 수 있다. 영역이 겹치는 경우는 한 영역이 다른 영역을 모두 감싸거나 또는 일부분이 겹치는 경우가 생긴다. 표 12는 이러한 경우를 해결하기 위한 대안을 보여준다. 대안 1로 겹치는 영역에 두 심벌의 의미를 나타내는 심벌을 표시하여 영역이 겹치는 것을 표시할 수 있다. 또한 한 영역이 다른 영역을 모두 감싸 덮어버리는 상황에서는 대안 2 또는 대안 3과 같이 경계선 혹은 내부에 겹쳤다는 표시(*)를 남기고 추후 데이터를 확인할 때 어떤 정보가 들어있는지 같이 확인하는 방법도 있다.

Table 11.

Overlapping issues of complex symbol – area symbol

Table 12.

Alternatives for overlapping issues

2) 단일심벌 중첩이슈

다른 이슈사항으로 한 피처에 여러 심벌이 나타나는 경우가 있다. 이 경우는 피처의 정보 중에는 대표적인 형태를 두고 표출하는 정보에 따라 심벌의 형태가 달라지는 경우가 있다. 심벌 설계에서 많은 수의 심벌을 제작하는 것의 어려움과 또 사용자가 많은 심벌을 익혀야 하는 어려움이 있으므로 대표 심벌을 설정하고 그것을 구분하기 위한 코드를 표시하여 구분하도록 설계하였다.

예를 들어 S-122 해양 보호 구역 제품사양에서 Marine protected area 피처는 그림 5와 같이 5개의 피처 속성을 갖는다. 이 피처 속성 categoryOfRestrictedArea는 심벌의 형태를 결정하는 주요 정보를 갖고 있으며 제한구역의 종류를 나타낸다. 많은 수의 심벌을 형태가 각각 다르게 사용하면 사용자에게 혼란을 줄 수 있기 때문에 코드의 형태로 구분하여 사용할 것을 제안했다.

Fig. 5.

Example of feature attributes – S-122 Marine protected area

그림 6은 Marine protected area 피처를 코드화 하여 심벌로 나타낸 결과이며 그림에서 보여진 코드의 의미는 다음과 같다.

Fig. 6.

Examples of feature attributes code

• • R.Cat = category of Restricted area
• • M.Cat = category of Marine protected area
• • ex) M.Cat 4는 category of Marine protected area 속성의 4번째 값을 의미한다.