해양/수로 데이터 분야에서 일하시거나, 디지털 기술이 어떻게 선박 항해의 안전과 효율을 높이는지 궁금하신 분들이 계실 거예요. 오늘은 국제수로기구(IHO)가 발행한 S-100 범용 수로 데이터 모델 버전 5.2.0에 대해 이야기해보려고 합니다.

“S-100? 그게 뭔데?”라고 생각하실 수 있어요. 쉽게 말하면, S-100은 단순히 전자해도(Electronic Navigational Chart, ENC)를 만드는 기술이 아닙니다. 디지털 항해의 미래를 설계하는 청사진이라고 보시면 됩니다.

S-100이 왜 필요할까?

기존 S-57의 한계

S-100은 2001년 IHO 작업 프로그램에 포함되어 개발이 시작됐어요. 현재는 IHO S100 작업 그룹(S100WG)이 이를 발전시키고 있습니다.

그런데 왜 새로운 표준이 필요했을까요? 기존에 사용하던 S-57 표준이 여러 한계에 부딪혔기 때문입니다.

S-57의 문제점들:

• 용도가 제한적이었어요. S-57은 거의 ECDIS(전자해도 표시 및 정보 시스템)에 사용되는 ENC 인코딩에만 쓰였습니다.
• 시대에 뒤떨어진 구조였죠. 일반적인 GIS(지리정보 시스템) 분야에서는 구식 표준으로 여겨졌어요.
• 미래 데이터를 지원할 수 없었습니다. 격자형 수심측량(gridded bathymetry)이나 시간에 따라 변하는 정보 같은 핵심 기능을 넣을 수가 없었거든요.
• 유연성이 떨어졌어요. 데이터 모델이 파일 형식에 통합되어 있어서, 새로운 데이터 전송 방식을 도입하기 어려웠습니다.

S-100의 등장

S-100은 이런 한계를 극복하기 위해 ISO 19100 시리즈라는 국제 지리 공간 표준에 맞춰 설계됐어요. 덕분에 3차원(3-D) 데이터나 시간 변화 데이터(x, y, z, 그리고 시간) 같은 복잡한 요구 사항도 쉽게 추가할 수 있는 확장 가능한 구조를 갖추게 됐습니다.

S-100의 5가지 핵심 목표

S-100이 추구하는 방향은 명확합니다:

1. 국제 표준 준수 - ISO TC 211에서 개발하는 최신 ISO 지리 정보 표준을 따릅니다.
2. 다양성 지원 - 더 폭넓은 해양/수로 관련 디지털 데이터 소스, 제품 및 고객을 지원합니다.
3. 유연한 모델링 - 데이터 내용(콘텐츠)을 인코딩 형식과 분리해서, 형식에 구애받지 않는 제품 사양을 가능하게 합니다.
4. 관리형 확장 - 제품 사양이 기존 버전을 새롭게 발행할 필요 없이 확장을 통해 발전할 수 있도록 유연성을 제공합니다.
5. 중앙 관리 시스템(레지스트리) 구축 - IHO가 관리하는 ISO 준수 레지스트리를 제공해서, 피처 개념 사전이나 제품 피처 카탈로그 같은 자원들을 체계적으로 관리합니다.

S-100의 설계 구조: 18개 이상의 구성 요소

S-100 표준은 단일 문서가 아니에요. ISO 19100 시리즈 표준을 기반으로 해양 수로 분야의 특정 요구 사항을 충족하도록 조정된 **여러 개의 파트(Part)**들로 구성된 프레임워크입니다.

마치 새로운 디지털 해도 운영체제(OS)의 핵심 모듈이라고 생각하시면 이해가 쉬울 거예요.

주요 파트별 역할

Part 1 - Conceptual Schema Language 데이터 유형(정수, 날짜 등) 및 모델 구조를 정의하는 언어입니다. UML을 사용해요.

Part 2, 2a, 2b - Registers Management IHO 지리정보(GI) 레지스트리를 관리합니다. 이 레지스트리는 모든 개념, 데이터 정의, 표현 규칙(Portrayal)을 저장하는 중앙 데이터 도서관이라고 보시면 됩니다.

Part 3 - General Feature Model (GFM) 일반 피처 모델을 정의해요. 지도에 표시되는 모든 실제 객체(피처)가 어떻게 모델링되어야 하는지에 대한 기본 규칙을 제공합니다.

Part 4a, 4b, 4c - Metadata 지리 데이터의 식별, 범위, 품질 등에 대한 정보를 설명하는 메타데이터 표준을 정의합니다.

Part 5 - Feature Catalogue 특정 제품(예: S-101 ENC)에서 어떤 피처 유형을 사용할지, 그 피처는 어떤 속성을 가져야 하는지를 정의하는 목록이에요.

Part 8 - Imagery and Gridded Data 격자 형태 데이터의 내용 모델 및 구조를 정의합니다. S-102 수심, S-104 수위, S-111 해류 같은 제품들이 이 파트를 기반으로 해요.

Part 9, 9a - Portrayal 데이터(피처)를 ECDIS 화면에 어떻게 그려서 보여줄지에 대한 심볼 및 규칙을 정의합니다. Lua 프로그래밍 언어를 사용한 스크립팅 구현을 지원해요.

Part 10a, 10b, 10c - Encoding Formats 데이터를 파일로 저장하고 교환하는 형식을 정의합니다. ISO 8211, GML(XML 기반), HDF5 데이터 형식을 포함하며, Part 8의 격자 데이터는 주로 HDF5를 사용합니다.

Part 11 - Product Specifications S-100 기반 제품(S-101, S-102, S-129 등)을 개발하는 데 필요한 전체 문서 구조와 내용 요구 사항을 명시하는 가이드예요.

Part 15 - Encryption and Data Protection S-100 기반 제품의 보안을 위해 암호화 및 디지털 서명 구현 방법을 규정합니다.

Part 16, 16a - Interoperability Catalogue Model 서로 다른 S-100 제품(예: 수심 데이터와 전자 해도)이 한 화면에서 충돌 없이 함께 작동하고 표시될 수 있도록 상호 운용 규칙을 정의합니다.

Part 17 - Discovery Metadata for Information Exchange Catalogues 교환 세트(Exchange Set)라는 데이터 패키지의 구조와, 그 안에 포함된 파일들의 메타데이터를 관리하는 방법을 정의해요.

S-100 버전 5.2.0의 주요 개선 사항

S-100 Edition 5.2.0은 2024년 6월에 발행됐어요. 전반적인 표준의 명확성과 기능이 개선됐습니다.

1. 메타데이터 및 구조 명확화 (Part 4, 8, 17)

• S-100 메타데이터 프로파일은 지리 데이터 및 기타 자원에 대한 메타데이터를 설명, 검증, 교환하기 위한 사양을 제공합니다.
• 격자 데이터(Gridded Data)를 다루는 Part 8에서는 ISO 19115-1/2를 참조하는 텍스트가 추가됐어요.
• 메타데이터가 Part 10c(HDF5) 및 Part 17(Exchange Catalogue)을 준수해야 한다는 요구 사항이 명확해졌습니다.
• 교환 카탈로그(Part 17)는 S-100 기반의 모든 데이터와 지원 파일이 포함되는 안전하고 신뢰할 수 있는 교환 컨테이너예요. Part 17에서 S-100 교환 카탈로그 프로파일은 제품 사양 수준에서 확장될 수 없다는 점이 명확히 추가됐습니다.

2. 보안 강화 (Part 15)

• 데이터 보호 체계(Data Protection Scheme)를 정의하는 Part 15에서는 디지털 서명에 사용되는 키를 생성하는 q 매개변수의 길이가 명확해졌어요.
• S-100의 디지털 서명은 **DSS(Digital Signature Standard)**의 구현체이며, **타원 곡선 디지털 서명 알고리즘(ECDSA)**과 SHA384 해시 함수를 사용합니다.
• 파일 기반 데이터 전송 시 ECDSA-384-SHA2 알고리즘을 사용하도록 명시됐습니다.

3. 데이터 모델링의 유연성 (Part 3)

• S-100은 S-57의 단순 속성 대신 복합 속성(Complex Attribute) 개념을 도입해서 속성 간의 복잡한 관계를 표현합니다.
• 예를 들어, S-101 ENC의 경우, feature name 속성은 이름, 언어, 사용 용도를 모두 포함하는 복합 속성으로 모델링됩니다.

레고로 이해하는 S-100

비유를 통해 좀 더 쉽게 설명해볼게요. S-100 표준은 해양 데이터를 담는 최첨단 레고 상자와 같습니다.

S-57 (구형 레고)

블록의 모양과 색깔이 미리 정해져 있어서, 오직 성(ENC)만 만들 수 있었어요. 새로운 부품(3D, 시간)을 추가하는 것은 불가능했습니다.

S-100 (신형 레고)

블록(Part)과 규칙(ISO 표준)이 모듈화되어 있습니다.

• Part 3 (GFM): 모든 블록을 조립하는 기본 규칙
• Part 8 (Gridded Data): 물결이나 모래 언덕(격자 데이터) 같은 유기적인 모양을 만들 수 있는 유연한 재료
• Part 11 (Product Specification): 이 레고로 전자해도(S-101)나 수심 레이어(S-102) 등 무엇을 만들지 정의하는 설명서
• Part 16 (Interoperability): 서로 다른 설명서로 만든 레고 구조물(S-101과 S-102)이 충돌하지 않고 같은 테이블(ECDIS) 위에 완벽하게 합쳐지도록 하는 호환성 규칙

S-100 기반 주요 제품들

S-100 프레임워크 위에 다양한 제품 표준들이 만들어집니다:

제품 번호	명칭	설명
S-101	ENC	전자해도
S-102	수심	격자형 수심 데이터
S-104	수위	조석 및 수위 정보
S-111	해류	표층 해류 정보
S-124	항행 경고	Navigational Warnings
S-127	선박 통행 관리	Marine Traffic Management
S-128	수로 제품 목록	Catalogue of Nautical Products
S-129	용골 하부 여유 수심	Under Keel Clearance Management

이처럼 S-100은 미래의 모든 해양 데이터 제품을 포괄할 수 있는 유연하고 확장 가능한 통일된 언어를 제공합니다.

마무리

S-100 표준은 단순히 해도를 디지털화하는 작업을 넘어섭니다. 해양 정보를 **객체 지향적(Object-Oriented)**이고 구조화된 데이터로 변환해서, 선박의 항해 시스템이 지도, 수심, 수위, 해류, 항행 경고 등 다양하고 동적인 정보를 실시간으로 통합하고 처리할 수 있는 기반을 마련합니다.

해양 디지털 전환(Maritime Digital Transformation) 시대에 이 프레임워크를 이해하는 것은 앞으로 점점 더 중요해질 거예요. 해양/수로 분야에서 일하시는 분들이라면, S-100이라는 이름을 기억해 두시면 좋겠습니다.

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원본 문서 다운로드

이 글에서 다룬 IHO S-100 버전 5.2.0 원본 PDF 문서를 아래 링크에서 다운로드하실 수 있습니다.

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