[공학저널 전찬민 기자] 최근 도심지 개발에 따른 철도의 건설과 철도보호지구 내 운행선 인접공사가 증가함에 따라 열차운행에 지장을 주는 사고 또는 장애 발생으로 인한 피해가 반복적으로 발생하고 있어 이에 대한 대책마련이 시급한 상황이다.
철도보호지구 내 운행선 인접공사의 경우, 궤도나 터널 같은 철도구조물에 기준치 이상의 변형이 발생하게 되면 심각한 중대재해가 발생할 수 있다. 이로 인해 중대재해를 방지하고 열차의 안전운행 확보하고자 철도 시설물의 변형을 실시간 동적으로 모니터링이 가능한 기술개발의 필요성이 대두되고 있다.
이에 한국철도공사와 국가철도공단에서는 열차의 안전운행 확보를 위해 운행선 인접공사 현장의 안전관리에 특별 대책을 수립·시행해 열차의 안전운행 확보와 무사고, 무재해 기여에 많은 노력을 기울이고 있다. 특히, 철도 시설물의 변형에 대한 모니터링 기술이 개발될 경우, 운행선 인접공사 기간의 단축과 계측비용 절감, 열차와 고객의 안전확보가 가능할 것으로 판단해 기술개발 구매의향서 제출과 함께 국토교통부 국가R&D사업에 공동 연구개발 기관으로 참여했다.
이번 국토부 R&D사업의 주관연구개발 기관은 ㈜세이프웍스가 맡았으며, 공동연구개발 기관은 한국철도공사, 국가철도공단, ㈜에이치이엔지, 동양대학교 등이 참여해 2022년 1월부터 연구개발을 수행했다. 그 결과, 올해 3월 ‘IoT 기반의 철도 구조물 다차원 형상관리 모니터링 시스템’ 기술 개발을 성공적으로 완료해 현재 사업화를 추진 중에 있다.
이 다차원 형상관리 시스템은 궤도 다차원 형상관리 시스템과 터널 다차원 형상관리 시스템으로 구분할 수 있으며, 궤도 다차원 형상관리 시스템의 경우, 레일변위(좌), 레일변위(우), 고저틀림, 종단선형, 뒤틀림 항목의 실시간 동적 계측이 가능하다는 것이 특징이다. 터널 다차원 형상관리 시스템은 터널의 내공면 3차원 변위와 3차원 진동가속도 항목에 대한 동적 계측이 가능하도록 개발됐다.
또한, 철도 구조물의 상태를 직관적으로 판단할 수 있는 전용 소프트웨어를 제공해 관리 기준치 도달 시 관리자에게 모바일앱을 통해 알람과 시각화 앱을 통해 정보를 전송하고 즉시 대응이 가능토록 했다.
세이프웍스의 연구책임자인 김형규 연구소장은 “세이프웍스와 한국철도공사, 국가철도공단이 공동으로 소유한 다차원 형상관리 시스템의 핵심기술은 철도 구조물의 실시간 동적 계측정보를 수집·전송하는 다기능 통합 센서모듈, 통신 음영지역 내 공용 회선 통신을 위한 메시네트워크 통신기술”이라며 “또한, 철도 구조물에 최적화된 플랫폼 서비스 구현을 통한 다양한 형태의 정보를 제공하는 것 또한 다차원 형상관리 시스템의 핵심적인 기술요소”라고 말했다.
현재 한국철도공사 등과 함께 철도관련 공동연구를 진행해 온 세이프웍스는 다차원 형상관리 시스템의 활용범위를 확대해 고속철도 분기기 구간의 실시간 동적 모니터링, 사면 모니터링, 가시설 자동화 모니터링 분야 등으로의 확대적용을 위한 연구개발에 박차를 가하고 있다. 이러한 다차원 형상관리 시스템의 우수성은 세이프웍스가 최근 국토교통부의 ‘2024 스마트건설 강소기업’으로 선정되며 다시 한 번 인정받게 됐으며, 이는 세이프웍스의 기술력과 철도 안전에 기여한 그간의 노력이 만들어낸 결과라고 볼 수 있다.
스마트건설 강소기업 선정·지원사업은 스마트건설 기술개발 역량을 보유하고 있는 성장 잠재력이 높은 중소기업을 선정해 경쟁력 있는 기업으로의 성장을 집중 지원하는 사업이다. 스마트건설 강소기업으로 선정된 기업은 건설산업의 혁신을 이끌 수 있는 기업으로 성장할 수 있도록 향후 3년간 역량강화, 금융지원, 시장진입 등을 전방위적으로 지원을 받게 되며, 세이프웍스는 이러한 지원과 그간의 꾸준한 연구 개발 노하우를 더해 더욱 안전한 철도를 만들기 위한 혁신적인 기술개발에 더욱 매진할 계획이다.
김 연구소장은 “철도의 고속화와 도심지 개발확대에 따른 위험요인의 증가로 즉각 탐지가능한 철도구조물의 안전 시스템 구축과 운영은 필수불가결한 상황으로 철도를 이용하는 국민의 안전과 철도건설 시장의 발전을 위해 지속적으로 관련 연구개발을 수행할 것”이라며 “또한 국내 도시철도 운영기관, 국외 철도 운영기관에 개발기술의 적용이 가능함에 따라 사업화 확대를 위해 적극적인 기술홍보와 설명회를 통해 이번 연구개발 성과를 활용할 계획”이라고 전했다.
