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[철도안전기업을 찾아서] 투아이시스 박종국대표
ICT기술 적용한 도시철도 시설물 자동검사시스템으로 안전 잡아낸다.
박찬호 기자   |   2020-11-12

 

 

  투이이시스 자료 © 국토매일


[국토매일=박찬호기자] 2023
년 철도차량 스마트 유지보수장치 개발

 

투아이시스()는 최근 고도화된 머신비전 기술과 ICT 기술을 적용하여, 열차 주행 중에 도시철도 선로(터널) 시설물 상태 정보를 자동으로 검측 및 분석하여, 도시철도 운영기관의 유지보수 안전관리 체계를 개선할 수 있는 도시철도 선로(터널) 시설물 자동 검사시스템개발로 우리나라의 철도산업 발전과 시민의 안전에 기여하고 있다.

 

2003년 설립 이후 철도의 전차선로·선로(궤도신호·차량·토목·시설분야의 철도설비 상태 정밀 검사와 이미지프로세싱, 데이터 관리시스템 기술개발에 주력하며 지속적으로 발전해왔다.

철도 유지보수를 위한 검측 자동화시스템 및 소프트웨어를 개발 공급하고 있다. 구체적으로는 철도산업용 검측 및 결함검사 장비 전문 개발기업이다.

 

철도의 전차선로, 궤도, 신호, 차량, 토목/시설 분야의 정밀 측정 및 이미지 프로세싱, 데이터 관리 시스템 개술 개발에 주력하는 기업이다. 철도 시설물의 안전관리를 위하여 한국철도공사, 한국철도시설공단과 서울교통공사의 시설물 변형을 자동으로 검사하여 장애 발생 전 유지보수가 되도록 첨단 과학화하여 업무효율을 증진하는데 역할에 총력을 기울이고 있는 투아이시스() 박종국 대표를 만났다.

 

전차선로 시설물 자동 결함검사 시스템

 

전차선 측정 시스템은 머신비전 기반기술을 이용하여 전차선의 높이, 편위, 마모를 측정하는 장치이며, 전차선 습동면(운행 시 열차의 팬터그래프가 전차선에 맞닿는 전차선의 접촉면) 결함검사 장치는 전차선의 파상마모, 부분마모 등의 결함을 분석할 수 있는 장치이다.

 

전차선 접촉력 측정시스템은 전차선의 접촉력과 충격력을 측정하는 측정시스템과 분석시스템으로 구성되며, 측정 시스템은 고속열차의 차탑과 차상에 설치되어 고속주행중인 열차의 팬터그래프와 전차선 간의 집전 성능을 측정하며, 측정된 데이터는 분석실로 옮겨져 분석 시스템에 의해 분석되어진다.

 

또한 전차선의 아크발생 모니터링시스템과도 연동하여 집전 성능분석을 정밀하게 수행한다.

전차선로 시설물 자동 결함검사 시스템은 전차선로 시설물(전차선 가동브래키트 및 조가선, 균압선 등)을 머신비전 기반기술을 이용하여 열차나 외부의 요인에 의해 전차선로 시설물의 변형 및 파손을 검지하기 위한 시스템으로 드로퍼(행거이어) 변형 또는 단선, 가동브래키트 너트 풀림/탈락, 파이프 각도 변형 등의 결함을 자동으로 판별하는 장치이다. 이 장비는 운행하는 열차에 장착해 각종 시설물의 안전 여부를 초고속 카메라로 촬영하고 알람데이터를 실시간으로 정비 담당반에게 전송하도록 하는 것이 목적이다.

 

박종국 대표는 심야에 시설물 정비 시간은 하루 2~3시간에 불과하다면서 짧은 점검시간으로는 방대한 철도시설물을 관리하는데 어려움이 있을거라고 판단되어 좀 더 과학적이고, 효율적인 점검방법을 고민했고, 그 결과 나온 것이 열차에 장착하는 선로시설 검측시스템이라고 설명했다.

 

투아이시스의 대표적인 기술들

 

대표적인 기술들로는 궤도 시설물 결함 검사 시스템레일표면 검사장치는 열차 운행 회수 증가와 철도 고속화로 인한 레일두부 표면의 손상여부를 진단하기 위한 비전 검측 시스템으로 레일두부 표면의 파상마모, 자갈충격, 요철 등의 결함부위를 검사한다. 레일마모 측정장치는 레이저와 카메라를 이용하여 레일 마모를 정밀하게 측정하는 장치이며, 레일 체결구 결함검사 장치는 체결구의 이탈 등을 검사하며, 침목 균열 검사장치는 0.5mm 이상의 침목의 균열을 분석할 수 있다.

 

차량 결함검사 시스템차량 결함검사 시스템은 차량 운행 노선의 레일하부에 설치하여 운행하는 차량 하부의 부품 이탈 및 자갈충격에 의한 변형 등을 자동으로 분석하는 장치이다.

 

터널 결함검사 시스템터널결함검사 시스템은 고속영상처리 및 변형검사 알고리즘을 이용한 장치를 운행차량에 설치하여 T-Bar 볼트 너트 이탈검사, 애자 파손, 지지금구 부품 이탈, 터널벽면 균열, 누수, 부착시설물 변형 등을 자동 검사하는 시스템이다.

 

실시간 알람 처리실시간 알람 처리 장치는 운행에 장애를 줄 수 있는 시설물의 변형은 실시간으로 변형을 인지하여 무선통신으로 즉시 관제센터 및 유지보수센터에 변형내용, 위치 등을 알람으로 전송한다.

 

위치정보 시스템위치정보 시스템은 고속 운행 중에 전철주를 인지하여 전철주번호를 고속 영상 분석하여 인지하고, 열차의 타코미터, GPS등의 정보를 조합하여 정밀한 위치정보를 실시간 생성한다.

 

 

영업열차를 이용한 도시철도 시설물(터널시설, 전차선로 및 궤도)의 상태정보 취득 및 분석, 실시간 알람 보고 기능을 갖춘 도시철도 선로(터널) 시설물 자율점검 솔루션을 개발했다.

 

영업열차를 이용하여 열차 운행 안전설비(강체 전차선로, 터널시설, 궤도, 신호)를 주간에 자율점검(Auto Scanning)하고, 화상 및 검측데이터 분석 결과를 바탕으로 야간에 포인트 유지보수 정비 등 집중적 보수를 수행함으로써, 자율점검 시스템에 도시철도 운영기관의 유지보수 안전관리 체계를 개선할 수 있다. 운행속도는 300km까지 시험검증으로 안전을 입증했다.

 

전차선로(터널)시설물 변형 자동 검사시스템

 

투아이시스()에서 개발한 전차선로의 시설물 변형 자동 검사시스템이다. 서울 지하철이 도입 된지 40년이 지난만큼 누수 등 도입당시엔 생각하지 못한 각종 문제점이 발견되고 있다는 점에 착안해 각종 시설물을 자동 검사하는 시스템이다.

 

전차선로의 시설물 위험요소가 증가하고 유지보수 방식도 과거와 달라야 하는 과제를 맞은 만큼 새로운 해결책을 들고 나와 선보였다. 차량이 운행하며 전차선로 및 궤도 시설물의 영상을 취득하고, 그 결과물을 검측데이터가 수집하고 실시간 전송해 지상 분석서버에 전달하는 시스템이다.

 

그 동안 도시철도에서 시설물 사고는 팬터그래프 파손을 비롯해서 터널 벽면 환풍기 탈락과 배수동판 탈락 등 유지보수에 이어 사전 인지의 문제로 번지기 시작했다.

 

따라서 투아이시스()는 문제 해결을 위해 영업운행 전동차량에 검측장비를 설치하여 도시철도 선로 시설물의 변형을 자동으로 검사하는 시스템을 개발했다.

 

 

대표적 적용 사례는 서울교통공사 2호선 전동차 1편성에 설치하여 전차선로 시설물 T-Bar검사, 지지금구 시설물 검사, 지하부 터널 천장면 부착 시설물 등의 자동 결함 검사를 진행한다.

 

강체 전차선로 시설물 검사로 각종 금구류 볼트 및 너트 변형 및 탈락, 애자파손 등을 실시간 이상여부를 알람 처리할 수 있다. 또한 터널 천장면 검사로는 터널 천장면 콘크리트 표면의 유도배수동판 탈락 여부 검사와 누수, 균열 발생 여부 등을 검사할 수 있고, 팬터그래프 상태도 모니터링이 가능하다.

 

전동차량이 운행하며 발생한 충격 위치를 검측하여 변화 상태를 유지보수 자에게 알려주고 유지보수를 완료하는 구조로 사전 검지까지 가능하도록 만들었다. 따라서 이 시스템으로 예방보수, 예측보수가 가능하여, 안전한 열차 운행을 진행할 수 있도록 했다.

 

투아이시스() 검측 장비의 도입 후 인공지능을 이용한 정책적/과학적 결함분석, ICT 기술 접목으로 실시간 결함정보 알람 서비스 등 예방적 유지보수를 할 수 있다고 한다. 박종국대표의 궁극적 목표는 철도의 예방적 유지보수를 통해 시설물의 결함과 정확한 측정을 통해 국민의 안전을 최우선으로 하고 있다.

 

2023년 철도차량 이상상태 자동검지 및 통합 운영체계 개발

 

투아이시스는 철도차량 이상상태 자동검지를 위한 스마트 유지보수 장치를 공동으로 연구 하고 있다. 이 연구는 철도 차량의 자동검지(팬터그래프, 차체외형) 및 통합 운영체계는 올 4월부터 연구해 202312월까지 39개월에 걸쳐 공동으로 연구개발하고 있다.

 

주관연구기관으로는 한국철도공사와 공동연구기관으로는 투아이시스와 우진전기, 메트로틱, 한국교통대, 한국산업기술시험원이 연구에 참여하고 있다.

 

이 연구의 기술적 성과로는 철도차량의 이상 상태를 자동검지. 자가 진단기술을 통한진단 유지보수. 소요시간 20% 단축 및 인력위주의 과도한 유지보수 업무탈피하고 인정오류방지를 통하여 승객안전을 확보하고 운행 중 안정성 향상이 최우선이라고 박 대표는 말한다.

 

또한 고장예측을 통해 부품고장 40-50%감소와 선진 유지보수 시스템 시범구축을 통한 구축비용 약 40억 정도 절감. 국산화 기술 및 경쟁력 향상. 효율화 자동화된 유지보수를 기술적으로 가능케 함으로써 국내철도기술의 해외 경쟁력 확보로 해외 시장 진출로 기술료 수익기대가 있다. 활용방안으로는 철도의 유지보수를 통해 노후화가 심각하게 진행되고 있는 도시. 일반철도에 우선적으로 적용하고 점차 고속철도에 적용 확대할 계획이다. 자동검수 시스템으로 철도의 고장원인과 예측 결과의 정확성 향상이 될 것이다.

 

목표로는 도시철도 차량 주요부품에 대한 유지보수 분야의 사업화로 목표시장의 산정하여 검측데이터 통합관리 및 공유를 통한 빅 데이터 기반 철도차량 유지보수 인프라구축. 유지보수 시기 예측으로 철도 운영 사 테스트베드를 통한 성능검증 후 해외진출 기반까지 구축하는 일을 하고 있다.

 

 

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