소프트웨어 기능안전성을 고려한 MQTT 기반 선박시스템 원격 모니터링 플랫폼 설계 및 실험

Abstract

최근 자율운항 선박 및 원격 유지보수에 대한 요구가 높아지면서 선박용 장비 제조사들은 문제가 발생하면 수리를 하거나 정기점검을 통해 관리하던 기존 방식에서 벗어나 자사 제품을 원격에서 모니터링하고 자사 제품과 연관된 타사제품들을 공통 데이터 통신 프로토콜을 기반으로 통합하여 관리하려는 움직임을 보이고 있다. 이에 따라 국제표준화기구(ISO, International Organization for Standardization)에서는 선박시스템들의 데이터를 수집하고 원격지에서 관리하기 위한 해상데이터 공유 표준인 ISO 19847/19848을 2018년 10월에 제정하였다. 본 논문에서는 ISO 19847/19848이 산업현장에 적용되기에 앞서 소프트웨어 기능안정성 측면에서 HAZOP(Hazard and Operability Study) 방식의 위험성 분석을 수행하여 위험 및 안전대책을 도출하였다. 도출된 안전대책에 대해 IEC 61508-3의 반정형기법(Semi-formal methods)을 이용하여 위험을 구체적으로 분석하고 위험성 감소방안을 제안하였다. 위험성 감소방안에 따라 시스템을 설계하고 MQTT(Message Queue Telemetry Transport) 프로토콜 기반 선박시스템 원격 모니터링 플랫폼을 개발하여 실험을 통해 이를 검증하였다. 이를 위하여 관련된 선행 연구 자료를 수집하여 분석하고 원격 모니터링 플랫폼의 데이터 교환 표준인 ISO 19847/19848의 요구사항을 분석하였다. 그리고 소프트웨어 기능안정성 평가를 위해 관련 표준인 IEC 61508의 요구사항과 HAZOP 절차를 분석하였다. 본 논문에서 제안하고자 하는 내용의 효용성에 대해 더욱 신뢰할 수 있는 자료를 확보할 수 있도록 실제 선박을 이용하여 실험 환경을 구축하고 황산화물 저감시스템의 운용 데이터를 수집하여 이를 원격으로 모니터링하는 실험을 수행하였다.