최근 화두가 되고 있는 스마트 항만의 개념을 다양한 연구에서 찾아보고, 이를 통해 스마트 항만이 갖춰야 할 주요 기능 및 특징을 정의합니다.
1. 스마트 항만 개념
자동화 및 무인화된 설비 ( 크레인 자동화, 전기 크레인 무인화, 드론 등), 디지털로 연결된 항만 네트워크 (블록체인, 인공지능, 클라우드 컴퓨팅, 디지털 플랫폼 등), 친환경 에너지 공급망 ( 스마트 그리드, 풍력발전, 태양광발전, 온실가스 제로 빌딩 등 )으로 고도화된 미래 항만을 스마트 항만으로 정의합니다.
2. 스마트 항만 개념에 대한 기존 연구
스마트 항만에 대한 다양한 정의를 분석함으로써 스마트 항만이 필수적으로 가져야 하는 기능적 특성을 파악하고, 이를 통해 스마트 항만의 개념을 정의하고자 합니다.
Ahn (2019), Digitalization and Port Productivity, UN ESCAP presentation
Ahn (2019)에 따르면 스마트 항만의 핵심 발전 단계로 자동화 (Automation), 정보공유 (Information Sharing), 지능화 (Intelligent)의 단계별 발전으로 정의
자동화 단계는 로봇, 드론 등의 무인 이동체, IoT (Internet of Things) 기반 센서 등을 활용하여 항만의 생산성을 높이고 비용을 최소화하는 것이 목표
정보 공유 단계는 블록체인을 활용하여 실시간으로 물류 정보를 항만 관련 기업들이 안전하게 공유하고, 5G 통신을 활용하여 지연없이 빠르게 정보가 실시간으로 수집되며, IoT 센서로부터 데이터를 자동으로 수집하게 되며, 이를 통해 최적화된 의사결정을 내리는 도움이 되는 것으로 정의
마지막 지능화 단계는 5G 통신, 블록체인, IoT 센서 등을 통해 실시간으로 확보한 데이터를 인공지능과 빅데이터 분석을 통해 자동으로 분석하고 인간의 간섭없이 시스템이 지능적으로 의사결정을 내리는 단계로 발전
Ahn (2019)의 스마트 항만 정의는 데이터 수집, 데이터 공유, 데이터 분석이라는 측면에 집중하여 항만의 디지털화를 바라보는 시각으로 디지털 시스템과 자동화 시스템이라는 2가지 측면이 스마트 항만의 핵심 구성요소임을 설명하고 있음
Deloitte (2017)
Deloitte (2017)는 스마트 항만의 발전 단계를 5단계로 구분하고, 아날로그 항만에서 스마트항만으로 발전하는 과정에서 자동화, 지능화, 정보화, 클러스터화 등 다양한 형태의 기술적 혁신이 필요할 것으로 예측
스마트 항만 발전 단계 중 아날로그 항만은 기존의 항만들로 항만 기능 자체에 충실한 단계를 의미하며, 전통적 아날로그 항만을 스마트 항만으로 변화시키는 단계를 4단계로 제시
스마트 항만 발전 4단계는 (1) 항만 내 주요 시설 및 설비에 대한 데이터 모니터링 단계 (모니터링 항만), (2 데이터에 기반한 의사결정이 이루어지는 단계 (어댑터 항만), (3) 항만의 기능들이 서비스화되고, 새로운 비즈니스 모델이 창출되며, 항만 생태계가 구축되는 단계 (디벨로퍼 항만), 그리고 최종적으로 (4) 지속가능한 항만 운영체계가 정착되고 혁신적 비즈니스 사례들이 등장하는 단계 (스마트 항만)로 구분
Ahn (2019)의 개념에 비해 Deloitte (2017)의 스마트 항만 정의는 비즈니스 모델 및 서비스 혁신, 지속가능한 개발을 추가한 것으로 볼 수 있으며, 항만이 자동화, 디지털화를 거치며 서비스 범위가 확장되고 사회적 문제가 되고 있는 친환경 및 안전, 지속가능성 등을 스마트 항만을 통해 해결해야 함을 강조한 것으로 분석 가능함
김근섭, 이기열, 김보경 (2018), “스마트 항만, 전체 물류망을 고려한 로드맵 수립 필요”, KMI 동향분석, 74권
김근섭, 이기열, 김보경 (2018)에서는 스마트 항만을 IoT, 인공지능 등 디지털 혁신 기술을 활용한 물류 최적화, 효율적 에너지 사용, 친환경, 배후도시와의 연계 등 포괄적 개념으로 정의하고 있음
로테르담항의 경우 스마트 항만 발전을 위해 물류, 에너지, 항만 인프라, 항만 도시, 전략 측면에서디지털화를 추진하고 있으며, 함부르크항의 경우 교통흐름, 인프라, 상품흐름의 연결 측면에서의 물류 분야와 친환경 신재생 에너지 활용 및 에너지 사용 효율화 측면에서의 에너지 분야에 대한 혁신 과제를 수행하고 있음
Deloitte (2017)에서의 스마트 항만 개념과 유사하게 스마트 항만의 범위를 항만 내 자동화, 지능화에 더해 물류 서비스 혁신, 지속가능한 성장과 에너지을 포함하는 방향으로 정의하였으며, 도시 연계 부분까지 포함하여 스마트 항만의 개념을 정의함으로써 스마트 항만의 개념을 폭넓게 해석
Molavi, Lim, Race (2020), “A framework for building a smart port and smart port index”, International Journal of Sustainable Transportation, 14:9, 686-700,
Molavi, Lim, Race (2020)는 항만 발전단계를 5단계로 구분하여 독립된 형태의 1단계에서 확장된 항만의 2단계, 컨테이너 항만 3단계, 통합된 항만의 4단계를 거쳐 스마트 항만의 5단계로 발전하게 될 것으로 예측하여 항만 발전의 최종 발전 단계가 스마트 항만이 될 것으로 전망
본 연구에서 잘 교육된 인력 확보, 통합되고 자동화된 항만 인프라, 항만 운영 노하우의 디지털화 및 공유, 데이터 분석에 기반한 지능화된 항만 운영, 보다 향상된 항만 운영 유연성, 지속가능한 개발, 안전한 항만 운영 등을 스마트 항만의 필요 요건으로 정의
자동화 및 정보화를 통해 구축된 통합된 항만 모델이 혁신을 통해 스마트 항만으로 발전하는 것으로 보고 있으며, 스마트 항만의 주요 기능을 항만 운영, 환경 관리, 에너지 관리, 안전 및 보안 관리 측면에서 정의하고 있으며 각각의 기능별 핵심 관리 범위 정의
Yau et al. (2020), “Towards Smart Port Infrastructures”, IEEE Access
Yau et al. (2020)은 스마트 항만 구축을 위해 자동화 및 정보화된 항만 운영, 디지털 플랫폼 등 스마트 기술의 활용, 신재생 에너지 등 지속가능한 항만 발전 추진, 항만 내외부의 주요 참여자들과 스마트 항만 생태계 구축이 필요하다고 정의
스마트 항만 서비스는 항만을 이용하는 선박 및 컨테이너에 대한 관리 등 항만의 핵심 서비스인 물류 프로세스에 대한 디지털화 및 자동화를 의미하고, 스마트 기술은 스마트 항만 서비스를 지원하기 위한 디지털, 자동화 기술로 정의할 수 있음
지속가능한 기술은 에너지 활용 효율을 최대화하고 온실가스 배출을 최소화하기 위해 필요한 기술로 친환경, 에너지 등에 대한 개념으로 정의 가능
클러스터 관리는 항만과 관련된 참여 주체들을 하나의 클러스터로 묶어 관리하는 기능을 의미하고, 허브 관리는 항만간 연계의 디지털화, 지능화를 의미하고 있음
자동화 및 정보화된 항만 운영 인프라 뿐 아니라 스마트 항만의 범위를 비즈니스 측면에서 폭넓게 정의하고 생태계 및 클러스터 구축에 초점을 맞추어 스마트 항만을 하나의 독립된 거점이 아니라 항만 생태계의 구심점으로 개념을 확대하였음
3. 시사점
기존의 스마트 항만 관련 연구들은 스마트 항만의 범위를 자동화 및 정보화된 항만 운영 인프라를 넘어 항만 생태계라는 보다 넓은 범위에서 스마트 기술의 활용을 확대하는 방향으로 정의하고 있어 스마트 항만 기술의 범위를 항만 내외부의 항만 생태계, 항만 클러스터 측면에서 검토가 필요합니다.
스마트 항만 개념은 단순히 설비의 자동화 및 시스템의 지능화를 넘어 다양한 서비스로의 확장 및 지속가능한 성장까지 포함하는 복합적 개념으로 향후 발전해 나갈 것으로 예상됩니다.
이를 고려하여 스마트 항만은 자동화 (스마트 항만 개념 정의 표의 자동화, 정보화에 해당), 지능화 (표의 지능화에 해당), 초연결화 (표의 초연결 및 지속가능성에 해당)의 3단계로 구분하여 개념을 이해하는 것이 필요할 것으로 판단됩니다.
* 2020년 인천항만공사 "스마트 인천항 종합계획 수립 용역" 연구 보고서를 바탕으로 스마트 항만 개념의 변화에 대해 소개해드립니다. 보다 자세한 사항은 연구 보고서를 참고하시기 바랍니다.