앞으로는 사물인터넷을 통해 열차 상태를 실시간으로 점검하여 열차고장을 사전에 방지하고, 드론을 활용하여 교량, 송전철탑 등 위험한 구간의 시설을 관리하는 등 철도 분야의 안전관리가 첨단화·과학화될 전망이다.

국토교통부는 17일, 4차 산업혁명 기술을 철도안전 분야에 선제적으로 도입하여 철도안전 수준을 향상하기 위한 ‘스마트(SMART:Smart & Safe Management System for Advanced Rail Transport) 철도안전관리체계 구축 기본계획(2018∼2027)’을 수립하였다.

철도 안전 분야의 사고·사망자 수는 감소하여 왔으나, 감소율이 한계에 도달하여 기존의 안전관리 방식만으로는 안전개선이 쉽지 않았다. 이에 따라, 첨단기술을 활용하여 안전관리 방법을 향상시키기 위하여 이번 계획을 수립하였다.

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 마련되었다.

▲ 스마트 레일시스템

스마트 철도안전관리 구축 기본계획의 주요 내용은 다음과 같다.

① 차량관리 분야

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

올해 철도차량 주요 부품과 선로에 센서를 설치하여 차량 부품의 균열·마모·발열 등 이상 상태에 대한 실시간 모니터링 시범 사업을 시행하고, 주요 부품별 센서 장착을 통해 단계적으로 관리 대상을 확대해 나간다. 하반기부터는 센싱·인공지능 기술 기반으로 차량이 정비고에 들어오는 경우 정비·교체 품목을 실시간으로 판단하여 자동정비 및 부품 교체를 시행하고, 3D 프린팅 기술을 적용한 유지관리 부품의 자동 제조기술도 적용해 나갈 계획이다. 또한, 차량·부품 단위로 고장 이력을 기록·관리하여 데이터 분석을 통해 최적화된 점검·교체 주기·방법을 설정하고 제품 성능개선에 활용하는 차량 이력관리시스템도 올해 정보화 계획을 수립하여 단계적으로 구축해 나갈 계획이다.

② 시설관리 분야

사물인터넷·드론 등을 활용하여 시설물 상태를 실시간으로 파악하여 첨단 장비들을 통해 유지보수를 시행하고, 각종 센서로부터 수집된 빅데이터를 분석하여 예방적인 시설관리를 구현한다.

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

열차가 운행되는 선로에 사람이 직접 투입되어 작업을 하고, 이로 인해 추돌사고가 발생하던 선로 보수도 올해부터 단계적으로 소형 다짐장비 등 보수장비를 도입하고 노후장비도 현대화하여 사고를 감축할 계획이다. 또한 시설 유지보수·개량 이력, 점검결과 등의 정보를 관리하고, 보수계획 수립 등의 의사결정을 지원하는 시설 이력관리시스템도 올해 시스템을 설계하여 2020년까지 구축해 나간다.

③ 인적관리 분야

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

철도의 구간별 제한속도와 기관사의 열차의 실제 운행속도 관련 빅데이터를 비교·분석하여 위험 구간, 기관사 위험습관 등을 찾아내어 사전에 개선하는 사업을 올해부터 시범실시하고, 운전자의 생체 신호를 인지하여 졸음·피로 등에 따른 위험을 실시간으로 확인·경고하는 기술도 단계적으로 개발해 나갈 계획이다.

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

④ 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 수집하여 분석함으로써 사고가 발생할 수 있는 위험요인을 예측하는 시스템을 올해 시범적용하고, 빅데이터 분석을 통해 효과적인 예방대책을 제안해 줄 수 있는 시스템을 단계적으로 개발해 나간다. 차량·부품·설비의 제작에서부터 유지보수, 개량·폐기에 이르기까지 RAMS 등 과학적 기법을 토대로 모든 단계의 데이터를 활용·분석하여 개량·유지보수 방법과 절차 등을 지원하는 시스템을 `18년 말까지 개발하는 등 유지관리를 과학화해 나간다.

⑤ 운행관리 분야

관제에서 사물인터넷, LTE 기반으로 선로·차량·설비 등의 상태를 실시간으로 감지하여 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 전송하여 실시간으로 긴급보수 및 열차운행 중지 등의 관리가 가능하게 된다. 이를 위해 올해부터 시범사업을 시행하고, 성과평가를 통해 확대할 계획이다.

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

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

⑥ 보안관리 분야

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

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

올해 하반기에는 주요 철도역의 공간정보를 3D 지도를 제작하여 보안인력, 탐지견 등의 위치를 표시하고 철도보안정보센터에서 이를 통합적으로 모니터링하고 의사결정을 지원하여 테러, 범죄 상황 등이 발생한 경우 실시간으로 대응할 수 있는 기반도 마련한다.

국토부는 스마트 철도안전관리 기본계획의 내실있는 추진을 위하여 국토부 철도안전정책관을 단장으로 철도운영기관, 철도관련 학계 및 연구기관, 4차 산업혁명 전문가 그룹 등이 참여하는 T/F 팀을 구성하고 주기적인 회의를 통해 이행실적을 관리할 계획이다.

이를 통해 국토부는 철도사고·장애를 2027년까지 현재의 절반 수준으로 감축해 나가는 것을 목표로 삼고 기술개발과 제도 개선 등을 속도감 있게 추진하기로 했다.

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