[공학저널 김하늬 기자] 최근 한국철도기술연구원 첨단인프라융합연구실은 ‘명품 K-디지털 인프라 철도기술’ 확보를 위해 5가지 주제를 구성해 연구를 수행하고 있다.
세계 최고 기술(Cutting Edge), 첨단기술과의 융합(Convergence), 친환경 철도구성품 개발(Carbon Free), 중소기업 애로기술 지원(Cooperation), 지속성 확보(Consistency)의 ‘5C’가 그것이다. 구체적인 내용은 다음과 같다.
세계 최고 기술(Cutting Edge) 분야에서는 ‘InSAR 위성정보 기반의 철도인프라 모니터링 시스템 개발’을 통해 기존 포인트 단위의 철도 인프라 모니터링을 대면적(30×50km) 단위의 자동화 모니터링으로 전환해 위성정보의 데이터 정확도를 검증함과 동시에 철도시설물을 대상으로 최적화 방안을 도출하고 있다.
특히, 오송종합시험선로를 대상으로 테스트베드를 구축·운영해 검증을 진행하고 있으며, 호남고속철도 건설 시 철도노반의 실제 침하데이터와의 비교를 통해 세계 최초로 위성정보와 철도 침하데이터 비교 분석에 의한 정확도 향상 방안을 마련 중이다.
첨단기술과의 융합(Convergence) 분야에서는 ‘철도 인프라 생애주기 관리를 위한 BIM 기반 통합플랫폼 개발’ 연구단을 구성하고, 철도인프라 생애주기 관리를 위한 통합운영시스템의 시제품 제작, IFC 뷰어 및 물량·공사비 산출모듈을 개발해 해외 제품의 의존성을 탈피하기 위한 기술 독립을 추진하고 있다. 현재 월곶-판교 노선 등을 대상으로 시범 적용해 활용 극대화도 도모하고 있다.
친환경 철도구성품 개발(Carbon Free) 분야에서는 ‘저탄소 재활용 소재 활용 친환경 침목 개발’을 통해 저탄소 폐플라스틱 기반 친환경 침목을 개발했으며, 이를 목재 침목의 대체 적용을 검토하고 있다.
특히, 100% 재활용 플라스틱과 제철 공정에서 발생하는 산업 부산물인 제강슬래그를 재활용해 폐플라스틱과 제강슬래그를 활용한 플라스틱 침목 개발을 완료하는 한편, 시제품의 휨·압축성능, 환경 영향성 평가 수행, 관련 국제 기준(AREMA, ISO 12856) 만족을 바탕으로 성능 검증을 통한 연구성과 확산을 도모 중이다.
또한, 중소기업 애로기술 지원(Cooperation) 분야에서는 ‘수서고속철도 에폭시 직결궤도 안전성 검토 및 설계’ 연구를 통해 수서고속철도 율현터널의 노반 융기로 인한 현장 애로기술을 대응 중이며, 수서고속철도 율현터널 융기구간 종단선형 재설계 및 직결궤도 실내 성능시험을 통한 안전성 검증을 진행했다.
최근 새롭게 개발된 궤도의 3D 전산해석을 통한 기존 Rheda 2000 콘크리트 궤도와의 성능이 동등함을 입증했으며 직결궤도 시스템의 철도시설성능검증기술적합성 심의도 통과하는 성과를 얻었다.
마지막으로 지속성 확보(Consistency) 분야에서는 대정부 지원과 신규 과제 연구개발을 지속적으로 추진해 국가가 필요로 하는 정책, 기준, 지침 등 제정 및 개정에 이바지하고 있다.
△ 철도 신공간 창출을 위한 철도인프라 BTS(융합연구) 기술개발 기획 △ DT 기반 철도시설물 안전관리기술 개발 기획, △ 지하물류터널 기반 화물운송체계 구축 기획 연구 등을 통해 연구실의 안정적인 연구개발 재정확보를 위해 노력 중이다.
한국철도기술연구원 첨단인프라융합연구실 김현기 실장(사진)은 “‘명품 K-디지털 인프라 철도기술’은 우리 연구실만의 실력과 성과만으로는 도달하기 어려운 것이 현실”이라며 “한국철도기술연구원은 궤도토목, 전철전력, 신호통신, 물류, 인공지능 등 다양한 분야의 전문가가 있으며 이들과의 협업, 토론 등을 통해 첨단인프라 분야로의 융합을 모색하고 있다”고 설명했다.
그는 이어 “아울러 대학교, 연구기관, 공사 및 공단, 산업체가 보유한 현장, 기술, 요구사항 등을 함께 활용, 고민하며 관문기술로서의 연구개발을 수행할 계획”이라고 덧붙였다.
올해 첨단인프라융합연구실이 융합을 모토로 중점적으로 추진하는 연구는 ‘지진 대응 고도화를 위한 디지털 전환(DX) 기술 기발 시뮬레이터 및 운영 서비스 개발’ 과제다.
DX 기술의 적용을 위해 BIM(Building Information Modeling), 철도시설물 유지관리 DB, 공간정보기술(GIS), 구조물 물리(수치)모델 모델링, 게임엔진 활용 시뮬레이션 기술, 외부 데이터 확보기술(정사영상, PCD 등), 내부 데이터 확보기술(스마트 센서 등), 구조물 실물 시험 데이터, 철도차량 DB, 사용자 편의 시각화 기술의 10대 핵심 요소기술을 정의했다.
이러한 핵심요소기술의 융합을 통한 기술개발, 체계화를 바탕으로 이상기후 극한 자연재해(지진, 폭우)를 가상공간에서 시뮬레이션하고, 재해 상황에서 가상공간 상 철도시설물(오송 종합시험선 대상)의 거동을 분석해 디지털 기반 종합 철도재난 대응체계를 구축하는 것을 최종 목표로 연구를 수행하고 있다.
김 실장은 “‘5C’ 기술분야에 대한 ‘융합’을 기반으로 철도인프라 분야에서 DX 기술 도입의 초석을 마련하고 싶다”며 “철도에 적합한 서비스 레이어를 중심으로 재난안전관리, 유지관리에서 세계적인 기술을 확보할 수 있는 기반을 마련할 것”이라고 말했다.
그는 이어 “철도인프라 자산관리분야에서 표준화된 정보관리표준을 기반으로 철도인프라 유지관리에 대한 의사결정을 명확하게 지원할 수 있는 의사결정체계를 개발해 철도인프라 유지보수 우선순위결정, 유지관리 및 성능개선 의사결정, 투입예산전략 마련 등 유지관리전략 수립의 고도화에 이바지하고 싶다”고 덧붙였다.
현재 첨단인프라융합연구실은 첨단기술의 적극 융합을 통해 철도분야의 적용성을 확보함과 동시에 국가에 기여하는 기술을 개발하기 위해 중소기업에서 해결이 어려운 현장 애로기술을 지원하며 국가 정책적으로 요구되는 상생기술 개발을 지원하고 있다.
다양한 분야 중에서도 철도시설 자산관리 의사결정지원체계 기술개발과 관련해 ㈜유니콘스의 서울시 빅데이터 시스템 구축사업의 경험을 기반으로 국가 철도시설의 유지보수, 성능개선에 대한 의사결정지원체계의 고도화를 진행하고 있으며, DX 기술개발 분야에서는 드론을 이용한 정사영상을 활용해 인공지능 기반으로 3D PCD를 제작하는 기술을 ㈜씨스텍과 함께 개발하고 있다.
김 실장은 “K-디지털 인프라 철도기술 개발을 위한 지속적인 관심과 예산지원이 필요하다고 생각한다”며 “우리 연구실은 국가철도공단 미래전략연구원, 한국철도공사 연구원 협업을 보다 적극적으로 추진해 지속적인 예산을 마련하고자 한다. 정부와 사회에서도 미래를 위한 씨앗을 키운다는 마음으로 연구개발에 대한 적극 지원방안을 마련해주기를 바란다”고 전했다.
