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IoT·빅데이터·드론 등 스마트기술로 철도 안전 높인다국토교통부, ‘스마트 철도안전관리체계 기본계획’ 수립

[아이티데일리] 사물인터넷으로 열차 상태를 실시간으로 점검해 열차고장을 사전에 방지하고, 드론을 활용해 교량 및 송전철탑 등 위험한 구간의 시설을 관리하는 등 앞으로 철도 분야의 안전관리가 첨단화·과학화될 전망이다.

16일 국토교통부(장관 김현미)는 4차 산업혁명 기술을 철도안전 분야에 선제적으로 도입해 철도안전 수준을 향상하기 위한 ‘스마트(SMART; Smart & Safe Management System for Advanced Rail Transport) 철도안전관리체계 구축 기본계획(2018∼2027)’을 수립했다고 밝혔다.

그간 철도 안전 분야의 사고·사망자 수는 지속적으로 감소해 왔으나, 감소율이 한계에 도달해 기존의 안전관리 방식만으로는 안전개선이 쉽지 않았다. 이에 국토교통부는 첨단기술을 활용, 안전관리 방법을 향상시키기 위해 이번 계획을 수립했다고 설명했다.

이번 계획은 미래 철도안전 관리의 청사진을 제시하기 위해 차량·시설·운행 등 6대 분야 24개 과제를 담은 중장기 계획으로, 대국민 공모전, 4차 산업혁명 전문가·철도 운영기관·연구기관 등의 지속적인 토론과 연구를 거쳐 마련됐다. 스마트 철도안전관리 구축 기본계획의 주요 내용은 다음과 같다.


차량관리 분야

사물인터넷(IoT)·센서를 활용, 차량부품 상태를 실시간으로 감시해 이상 발생 시 실시간으로 경고하고, 3D 프린팅·로봇 제어설비 등 스마트 팩토리를 통해 자동 정비를 시행하게 된다.

먼저 올해에는 철도차량 주요 부품과 선로에 센서를 설치해 차량 부품의 균열·마모·발열 등 이상 상태에 대한 실시간 모니터링 시범 사업을 시행하고, 주요 부품별 센서 장착을 통해 단계적으로 관리 대상을 확대해 나간다.

   
▲ 차량관리 분야 활용 예

하반기부터는 센싱·인공지능 기술을 기반으로 차량이 정비고에 들어오는 경우 정비·교체 품목을 실시간으로 판단해 자동정비 및 부품 교체를 시행하고, 3D프린팅 기술을 적용한 유지관리 부품의 자동 제조기술도 적용해나갈 계획이다.

또한, 차량·부품 단위로 고장 이력을 기록·관리하고 데이터 분석을 통해 최적화된 점검·교체 주기·방법을 설정하며, 올해 제품 성능개선에 활용하는 차량 이력관리시스템도 정보화 계획을 수립해 단계적으로 구축해나갈 계획이다.


시설관리 분야

사물인터넷·드론 등을 활용해 시설물 상태를 실시간으로 파악, 첨단 장비들을 통해 유지보수를 시행하고 각종 센서로부터 수집된 빅데이터를 분석해 예방적인 시설관리를 구현한다.

이를 위해 현재 시범 운영 중인 드론을 활용한 시설물 점검 활동을 2022년까지 지속 확대하고, 사물인터넷을 활용한 시설물상태 점검도 올해 연구개발 추진을 검토, 향후 시범사업을 통해 이상 상태를 사전에 발견하는 예방적 유지보수를 시행할 수 있도록 개선할 예정이다.

   
▲ 시설관리 분야 활용 예

사물인터넷을 활용한 시설물상태 점검에는 교량·터널·옹벽 등에 센서를 설치해 균열·손상·파손 등을 실시간 감지하고, 변압기·장력조정장치 등에 원격진단·제어 가능한 설비를 설치해 실시간 측정·분석·진단 등을 하는 것이 포함된다.

또한 열차가 운행되는 선로에 사람이 직접 투입돼 작업하고, 이로 인해 추돌사고가 발생하던 선로 보수도 올해부터 단계적으로 소형 다짐장비 등 보수장비를 도입한다. 이를 통해 노후장비를 현대화해 사고를 감축할 계획이다.

이와 함께 시설 유지보수·개량 이력, 점검결과 등의 정보를 관리하고, 보수계획 수립 등의 의사결정을 지원하는 시설 이력관리시스템도 올해 설계해 2020년까지 구축해 나간다.

   
▲ 철도시설 이력관리 시스템 개요


인적관리 분야

인공지능 센서를 통해 운전자의 졸음·피로 등을 인지, 위험을 실시간으로 확인·경고해주고, 가상현실(VR)과 증강현실(AR)을 활용한 비상대응 훈련을 통해 철도종사자들의 재난대응 역량을 강화한다.

   
▲ 인적관리 분야 활용 예

이를 위해 철도의 구간별 제한속도와 기관사의 열차의 실제 운행속도 관련 빅데이터를 비교·분석하고 이로부터 위험구간, 기관사 위험습관 등을 찾아내 사전에 개선하는 사업을 올해부터 시범실시한다. 더불어 운전자의 생체 신호를 인지해 졸음·피로 등에 따른 위험을 실시간으로 확인·경고하는 기술도 단계적으로 개발해 나갈 계획이다.

또한, 올해 하반기에 가상현실(VR)과 증강현실(AR)을 활용한 체험형 교육 인프라를 개발하고, 시범사업을 통해 종사자 교육훈련에 활용하면서 현장 종사자의 비상대응 역량과 협업 능력도 강화해 나간다.


위험관리 분야

사고 사례, 유지관리 정보 등에 대한 빅데이터 분석을 통해 사고위험을 예측하고, 사고예방을 위한 최적 솔루션을 제공하는 등 안전을 위해 가장 효과적인 의사결정을 할 수 있도록 지원한다.

사고·장애 통계와 차량·부품·시설물 등의 유지관리 이력정보 등을 수집해 분석함으로써 사고가 발생할 수 있는 위험요인을 예측하는 시스템을 올해 시범적용하고, 빅데이터 분석을 통해 효과적인 예방대책을 제안해 줄 수 있는 시스템을 단계적으로 개발해 나간다.

   
▲ 위험관리 분야 활용 예와 RAMS 기반 유지관리 시스템 개요

차량·부품·설비의 제작에서부터 유지보수, 개량·폐기에 이르는 전 단계에서 생성되는 데이터를 RAMS 등의 과학적 기법에 기반해 활용·분석하고, 개량·유지보수 방법과 절차 등을 지원하는 시스템을 2018년 말까지 개발하는 등 유지관리를 과학화해 나간다.


운행관리 분야

관제 단계에서 사물인터넷, LTE를 기반으로 선로·차량·설비 등의 상태를 실시간으로 감지해 긴급복구·경로 변경 등의 의사결정을 지원하고, 실시간 정보 공유를 통해 운전자·작업자 등의 위험을 최소화한다.

2022년까지 사물인터넷 기반 센서를 통해 차량 주요 부품, 선로, 신호장치 등 각종 장치의 열차발열, 열차하부 끌림 선로상태, 지진 발생, 터널 무단침입 등의 이상 상황을 관제로 전송하고 실시간으로 긴급보수 및 열차운행 중지 등의 관리가 가능하게 된다. 이를 위해 올해부터 시범사업을 시행하고, 성과평가를 통해 확대할 계획이다.

   
▲ 운행관리 분야 활용 예

올해부터 스마트폰 앱서비스 등을 통해 열차운행·작업 정보를 관제사·기관사·작업자 등이 실시간 공유함으로써 위험을 사전에 방지하는 시스템을 이용, 선로 작업자의 위험을 최소화할 계획이다.

또한, 사고 발생 시 신속하고 체계적인 대응을 위해 LTE 무선통신을 활용, 관제사·기관사·승무원·승객 등이 비상 의사소통할 수 있는 재난방송시스템을 시범운영하고 확대해 나간다.


보안관리 분야

지능형 CCTV, 인공지능 등을 활용한 스마트 철도보안체계를 구축해 테러 등의 위험을 사전에 감지하여 대응하게 된다.

360° 회전하면서 인물 추적이 가능한 CCTV와 지능형 소프트웨어를 결합한 지능형 CCTV로 위험인물, 이상행동 등을 파악해 선제적으로 대응하는 체계를 구축하고, 위험물을 자동으로 검색하는 인공지능(AI) 기반 자동판독시스템 도입도 추진한다.

올해 하반기에는 주요 철도역의 공간정보를 3D 지도로 제작해 보안인력, 탐지견 등의 위치를 표시하고 철도보안정보센터에서 이를 통합적으로 모니터링하며 의사결정을 지원해 테러, 범죄 상황 등이 발생한 경우 실시간으로 대응할 수 있는 기반도 마련한다.

   
▲ 보안관리 분야 활용 예


국토부는 이와 같은 스마트 철도안전관리 기본계획의 내실 있는 추진을 위해 국토부 철도안전정책관을 단장으로 철도운영기관, 철도관련 학계 및 연구기관, 4차 산업혁명 전문가 그룹 등이 참여하는 TF 팀을 구성하고 주기적인 회의를 통해 이행실적을 관리할 계획이다. 이를 통해 국토부는 철도사고·장애를 2027년까지 현재의 절반 수준으로 감축해나가는 것을 목표로 삼고, 기술개발과 제도 개선 등을 속도감 있게 추진하기로 했다.

국토교통부 관계자는 “4차 산업혁명의 기술을 선도적으로 철도 분야에 적용해 모두가 더욱 안전하고 편리하게 철도를 이용할 수 있도록 지속적으로 지원하고 관리할 계획”이라고 밝혔다.

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