바다 밑바닥이 어떻게 생겼는지 궁금해본 적 있으신가요? 육지에서는 지형도를 보면 산이 얼마나 높은지, 골짜기가 얼마나 깊은지 한눈에 알 수 있죠. 바다도 마찬가지입니다. 해저에도 산맥이 있고, 골짜기가 있고, 평원이 있어요.

오늘 소개할 S-102는 바로 이 해저 지형을 3차원으로 정밀하게 표현하는 국제 표준입니다. 이전 포스팅에서 다룬 S-101 전자해도가 “평면 지도”라면, S-102는 그 위에 덧씌우는 “입체 지형 모델”이라고 생각하시면 됩니다.

기존 전자해도의 한계: 점과 선만으로는 부족하다

S-101 같은 기존 전자해도는 수심 정보를 어떻게 표현할까요?

벡터 방식의 수심 표현

기존 방식은 크게 두 가지입니다:

• 등심선(Depth Contour): 같은 깊이를 연결한 선. 육지 지도의 등고선과 같은 개념
• 측심점(Sounding): 특정 지점의 깊이를 숫자로 표시

이 방식은 대략적인 수심 파악에는 충분하지만, 한계가 있습니다. 예를 들어 등심선이 10m와 20m 사이에 있다면, 그 중간 지점의 정확한 깊이는 알 수 없어요. 15m일 수도 있고, 12m일 수도 있죠.

대형 컨테이너선이나 유조선처럼 흘수(배가 물에 잠기는 깊이)가 깊은 선박에게는 이 “모호함”이 치명적일 수 있습니다.

S-102가 해결하는 문제

S-102는 해저면 전체를 촘촘한 격자(Grid)로 덮습니다. 마치 바둑판처럼요. 각 격자 칸마다 정확한 수심 값이 저장되어 있어서, 해저 지형의 연속적인 변화를 빠짐없이 파악할 수 있습니다.

이걸 전문 용어로 디지털 표고 모델(Digital Elevation Model, DEM)이라고 부릅니다. 육지에서 드론이나 위성으로 만드는 3D 지형 모델과 같은 개념이에요.

S-102의 핵심 구조: HDF5 포맷

S-101이 ISO 8211이라는 형식을 사용하는 것과 달리, S-102는 HDF5(Hierarchical Data Format 5)라는 완전히 다른 파일 형식을 사용합니다.

왜 HDF5인가?

HDF5는 원래 과학 데이터, 특히 위성 이미지나 대규모 수치 데이터를 저장하기 위해 개발된 형식입니다. 격자 데이터를 다루는 데 최적화되어 있어요.

비유하자면 이렇습니다:

• ISO 8211 (S-101용): 문서 파일 - 텍스트와 표를 저장하기 좋음
• HDF5 (S-102용): 엑셀 스프레드시트 - 수백만 개의 숫자를 정리하기 좋음

S-102 데이터는 수백만 개의 격자 셀을 포함할 수 있기 때문에, 이런 대용량 데이터를 효율적으로 저장하고 빠르게 읽어올 수 있는 HDF5가 선택되었습니다.

두 가지 핵심 데이터: 깊이와 품질

S-102 파일 안에는 두 가지 중요한 정보가 들어 있습니다.

1. BathymetryCoverage (수심 커버리지)

이게 핵심 데이터입니다. 각 격자 셀마다 다음 정보가 저장됩니다:

• depth (깊이): 해당 위치의 수심 (미터 단위)
• uncertainty (불확실성): 이 깊이 값이 얼마나 정확한지 (선택 사항)

여기서 “불확실성”이라는 개념이 흥미롭습니다. 예를 들어 특정 지점의 깊이가 “15m ± 0.5m”라고 표시되어 있다면, 실제 깊이는 14.5m에서 15.5m 사이라는 뜻이에요. 이 정보가 있으면 항해사가 얼마나 여유를 두고 지나가야 하는지 판단할 수 있습니다.

2. QualityOfBathymetryCoverage (수심 품질 커버리지)

이건 일종의 “데이터 출처 증명서”입니다. 각 격자 셀의 수심 값이:

• 직접 측량한 건지
• 주변 데이터에서 추정(보간)한 건지
• 언제, 어떤 장비로 측정했는지

를 알려줍니다.

왜 이게 중요할까요? 실제로 측량한 데이터와 추정한 데이터의 신뢰도가 다르기 때문입니다. 항해 시스템은 가능하면 직접 측량한 데이터를 우선적으로 사용합니다.

격자 단위 품질 관리: S-102의 혁신

S-102의 가장 뛰어난 점은 품질 정보가 격자 셀 단위로 관리된다는 것입니다.

기존 방식과의 차이

기존에는 데이터셋 전체에 대해 “이 해도의 정확도는 ○○급입니다”라고 한 번만 표시했습니다. 하지만 실제로는 같은 해도 안에서도:

• 최근에 정밀 측량한 구역은 정확도가 높고
• 오래전에 대충 측량한 구역은 정확도가 낮을 수 있습니다

S-102는 이 차이를 각 격자 셀마다 개별적으로 표시합니다. 마치 사진의 각 픽셀마다 화질 정보가 따로 있는 것처럼요.

수직 불확실성의 의미

S-102에서 말하는 불확실성은 주로 수직 불확실성, 즉 깊이 측정의 오차를 의미합니다.

• 95% 신뢰 수준으로 정의됩니다
• 예: 불확실성이 0.3m라면, 실제 깊이가 표시된 값의 ±0.3m 범위 안에 있을 확률이 95%라는 뜻

수평 위치의 오차는 이 수직 불확실성 안에 이미 포함되어 계산된 것으로 간주합니다.

실제 활용: 대형 선박의 정밀 접안

S-102가 가장 빛을 발하는 순간은 대형 선박이 항구에 접안할 때입니다.

시나리오: 초대형 컨테이너선의 부산항 입항

흘수가 14m인 초대형 컨테이너선이 부산 신항에 들어온다고 생각해봅시다. 이 배가 안전하게 지나가려면 최소 15-16m의 수심이 필요합니다.

S-101만 있을 때:

• 등심선: “이 구역은 대략 15m에서 20m 사이”
• 항해사: “15m 이상이니까… 괜찮겠지?”

S-102가 있을 때:

• 격자 데이터: “이 지점은 정확히 16.2m (±0.2m)”
• 항해사: “최악의 경우에도 16.0m니까 충분히 안전하네”

이 차이가 대형 선박 운항의 안전성을 크게 높여줍니다.

다른 데이터와의 연동

S-102는 혼자 쓰이기보다 다른 S-100 제품들과 함께 사용됩니다:

표준	역할	S-102와의 관계
S-101	기본 전자해도	S-102의 수심이 S-101 위에 오버레이됨
S-104	실시간 조위 정보	조위에 따라 S-102 수심을 보정
S-111	해류 정보	해류와 수심을 함께 고려한 항로 계획

특히 S-104와의 조합이 중요합니다. 바다의 수심은 조석(밀물/썰물)에 따라 계속 변하기 때문에, 고정된 S-102 수심에 실시간 조위 데이터를 더해야 “지금 이 순간”의 실제 수심을 알 수 있습니다.

비유로 이해하기: 평면도 vs 3D 모델

S-101과 S-102의 관계를 건축에 비유하면 이렇습니다:

구분	S-101 (전자해도)	S-102 (수심 표면)
건축 비유	평면도	3D 스캔 모델
표현 방식	벽의 위치, 기둥 위치 표시	모든 표면의 높낮이 표현
정밀도	주요 지점만	전체 영역 연속적
데이터 형태	벡터 (점, 선, 면)	격자 (픽셀처럼)
용량	상대적으로 작음	상대적으로 큼

평면도만 있어도 건물의 구조는 파악할 수 있지만, 천장 높이의 미세한 변화나 바닥의 경사는 알 수 없죠. 3D 스캔 모델이 있으면 모든 곳의 높이를 밀리미터 단위로 알 수 있습니다.

S-102는 바로 이 “3D 스캔”에 해당합니다. 해저면의 모든 지점에 대해 정확한 깊이를 제공하는 것이죠.

마무리

S-102는 단순히 “더 정밀한 수심 데이터”가 아닙니다. 이건 항해 패러다임의 전환입니다.

핵심을 정리하면:

• 격자 기반 표현: 점과 선이 아닌, 연속적인 해저면 모델
• HDF5 포맷: 대용량 격자 데이터에 최적화된 저장 형식
• 셀 단위 품질 관리: 각 위치마다 개별적인 정확도 정보 제공
• 불확실성 포함: 깊이 값과 함께 오차 범위도 제공

대형 선박의 정밀 접안, 해상 풍력 발전소 건설, 해저 케이블 설치 등 해저 지형을 정확히 알아야 하는 모든 분야에서 S-102는 필수적인 데이터가 될 것입니다.

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참고 자료 다운로드

이 글에서 참조한 IHO 공식 문서를 아래에서 다운로드할 수 있습니다:

• S-102 Bathymetric Surface Product Specification Ed 3.0.0 (수심 표면 제품 사양서)
  • S-102_Bathymetric_Surface_Ed_3.0.0.pdf

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