국내 철도운영기관에서는 고속화 무인화에 따른 보다 효율적이고 더욱 스마트한 운영, 유지보수 및 관리를 위한 시스템을 절실히 필요로 하고 있다. 따라서 영상기반 기술을 국내 철도산업에 적용한 지능형 운영, 유지보수 및 관리 시스템 개발을 위한 많은 연구들이 있다. 본 논문에서는 철도안전시스템, 철도차량 유지보수, 그리고 철도시설물 관리를 위한 지능형 시스템을 개발하기 위하여 영상기반 기술을 사용한 국내 연구들을 분석한다. 그리고 딥러닝 기술 등이 사용된 보다 강력한 영상기반 기술을 적용하여 철도운영기관에서 필요한 시스템을 개발하는 연구의 방향을 제시한다.
인공지능(AI), 사물인터넷(IoT)등의 4차 산업기술은 철도안전의 핵심수단으로 부상하고 있으며 차량, 위험관리, 운행관리, 보안관리 등의 점진적인 적용분야 확장을 통해 철도안전에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 방안에 대한 관심이 집중되고 있다. 본 논문에서는 IoT 기반의 다양한 철도인프라 데이터를 활용하여 열차주행상태에 영향을 줄 수 있는 이상상황 인식 모델 및 열차자율주행을 위한 제어기술에 필요한 정보로 인프라 상태를 제공하는 방식을 제안한다. 철도 인프라 상황인지에 필요한 데이터는 레일온도, 선로 지정물, 승객 수, 선로 적설량을 지정하였고, 제안 인식모델의 스게노 퍼지추론 방식을 적용한 후 철도차량 운전관련 취급규정 및 취급세척을 기반으로 퍼지규칙(Fuzzy Rule)을 15개 생성하였다. 인프라데이터셋을 활용하여 제안모델의 인식률 평가에 사용하였으며 인식률 결과는 약 86%의 정확성을 보였다. 퍼지추론 기반 방식의 철도인프라 이상상태 인식모델을 철도분야에 접목시킨다면 기존의 관제기반 방식보다 효율적인 철도인프라 상황인식이 가능할 것으로 판단된다.
철도적용 신뢰성 및 안전성관리에 대한 국제표준 제정과 해당 국제표준에 대한 제3자 적합성평가의 정착으로 철도안전과 밀접한 신호시스템을 중심으로 정량적 위험도평가가 수행되고 있다. 이러한 정량적 지표를 활용한 위험도관리는 사고정의, 허용수준의 정량적 RAMS 목표수립으로부터 시작되어 운영기간 중 위험도가 허용수준으로 유지됨을 확인해야 한다. 본 논문에서는 기존 철도시설물의 5.5년간(2010년 1월~2015년 6월)의 관리장애 정보를 사용하여 국제표준에 따라 위험도 매트릭스를 활용하여 철도시설물 구간에 대한 위험도평가의 사례연구를 수행하였다. 또한, 분석된 데이터를 바탕으로 시설물의 과학적 위험도관리를 위한 방안을 제시한다.
본 연구에서는 무도상 궤도가 부설된 국내 도시철도의 철도 교량상 목침목에 대한 선로검사내규의 점검사항 및 불량판정 기준을 개선하여 목침목의 손상유형에 따른 상태등급체계를 분류하고 침목별 이력관리대장 시스템 도입을 통해 목침목의 유지관리체계를 개선하고자 하였다. 이를 위해 본 연구의 대상 철도교량에 부설되어 있는 목침목의 손상현황을 분석하여 손상별 코드를 구축하였으며, 침목별 손상 및 유지관리이력을 관리할 수 있는 유지관리시스템 도입을 통해 단면형상 및 침목 고정장치가 다양하고 유지관리가 복잡한 무도상 철도교량상 목침목의 체계적인 유지관리가 가능할 것으로 판단되었다.
새 정부는 국민의 행복실현을 위해 안전의 중요성을 강조하고 있다. 이에 해양수산부에서도 해양사고 30% 감소를 목표로 해양안전실천운동본부 발대식 및 해양안전헌장 선포, 선박안전관리자협의회 출범 등 민 관이 함께 해양에서의 안전 확보에 노력하고 있다. 그러나 안전관리의 주체인 해운선사의 안전관리 수준을 객관적으로 평가하기 위한 평가지표 및 안전관리 평가시스템 등은 없는 실정이다. 이에 본 연구에서는 도로, 철도, 항공 등 타 분야의 안전관리 정보시스템 구축 및 운영사례를 조사 분석하여 시사점을 도출하였다. 또한 해운선사의 안전관리 수준을 평가하기 위해 해양사고정보, 항만국통제 점검결과, 안전관리체제 심사결과 데이터를 분석하여 이들 데이터를 통합 관리할 수 있는 데이터베이스의 구축, 평가프로그램을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 안전관리 평가시스템을 이용하여 해양안전 우수사업자 평가업무, 우수 선박관리사업자 인증업무 등에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
최근 구조물의 안전과 관련하여 계측기술에 대한 관심이 고조되고 있으며, 시공중 계측 뿐 아니라 시공후 유지관리를 위한 구조물의 계측 사례가 증대되고 있다. 본 고에서는 영구계측을 위하여 고속철도용 터널에 적용된 유지관리 계측시스템을 소개함으로써 추후 터널의 유지관리 계측시스템을 구축하는데에 기초적인 자료를 제시하고자한다.
철도 분야에서의 최근 수년간의 사고 통계에 의하면, 관련 기술 발전과 안전정보 관리시스템의 구축으로 사고발생 빈도가 현저히 줄고 있다. 그럼에도 불구하고 운영 및 유지보수에서의 오류와 안전설계에서의 결함으로 인한 사고는 지속적으로 발생하고 있다. 이에 따라 철도사고를 예방하기 위해, 철도차량 개발 시 안전성을 고려하는 설계 및 제작을 위한 지침이 작성되었고, 이와 더불어 안전 설계에 대한 독립적인 안전성평가의 수행에 대한 요구가 제시되었다. 이를 충족시키기 위해 철도시스템 개발업체는 안전성 활동 산출물인 Safety Case를 작성해야 한다. 이에 따라 Safety Case의 주요 항목 중 하나인 안전성 적용조건 (SRAC: Safety-Related Application Conditions)의 도출 및 관리에 대한 중요성이 커지고 있다. 지금까지 보고된 SRAC에 관한 연구 결과에서는 도출 절차의 간략성과 설계단계에서의 특정 안전성 활동 분석 방법에만 초점을 맞추고 있다. 이러한 방법은SRAC 항목 들을 빠르게 도출 할 수 있는 장점이 있지만, 안전성 측면에서 고려되어야 할 중요한 항목들이 누락될 위험이 존재한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 시스템 수명주기 전반에 걸쳐 안전성 설계 및 안전성 평가 활동을 수행하고 이를 기반으로 SRAC의 도출방법의 개선 방안을 제안한다. 이렇게 함으로써 SRAC를 보다 체계적으로 도출 및 관리를 수행할 수 있는데, 특히 설계 초기단계에서부터 SRAC를 고려함으로써 안전성 요구사항을 최대한 반영한 안전설계가 가능하다. 또한 철도신호시스템에 대한 적용사례 연구를 통하여 본 논문에서 제시하는 방법이 시스템 수명주기 전체에 걸쳐 SRAC를 고려함으로써 중요한 안전성 관련 항목들의 누락이 줄어들 수 있음을 보여준다.
도시철도 운영기관에서 사용되는 감시카메라 및 센서의 수는 운영기관마다 수천 개 이상에 이르고 있으며, 그 수는 지속적으로 증가하고 있다. 역사 시설뿐만 아니라 현재는 차량 내에도 카메라 및 센서를 설치하고 있거나 설치할 예정이다. 또한 도시철도의 안전에 대한 요구가 증대되면 될수록 이러한 안전설비는 증가할 수밖에 없다. 그러나 현재까지 이렇게 많은 곳에 설치된 카메라 및 센서들과 안전 설비를 효율적으로 관리할 수 있는 방안은 없다. 아직까지 폐쇄회로 텔레비전에 의존한 수동적인 감시체계에서 벗어나지 못하고 있으며, 각종 센서 등도 독립적으로 기능을 수행하고 있어 기능의 중복투자 및 비상시 종합적인 판단을 하기에는 한계를 가지고 있다. 또한 새로운 안전시스템과 기존 시스템과의 호환성 및 확장성 등에 문제를 발생시킬 수 있으며, 종합 관제실 등에서도 종합적인 판단을 실시하고 상황발생시 즉각적인 대응을 하는 데는 많은 문제점을 가지고 있다. 이를 위해 본 논문에서는 도시철도 운영기관별 정보통신시스템 현황 및 종합감시시스템 발주사양서를 비교 분석하여, 도시철도 종합감시시스템에 대한 표준규격을 도출하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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