비전기반 철도승강장 자동감시 시스템
"똑똑한 비전기반 철도승강장 자동감시 시스템으로 철도승강장 안전 UP"
[연구진 인터뷰]
●‘비전기반 철도승강장 자동감시시스템’은 철도승강장의 승객을 위한 새로운 안전시스템이라고 하던데?
쉽게 말하자면, 승객의 승강장 추락 감시 시스템이다. 최근 철도승강장의 ‘스크린도어’ 설치로 인해 인명사고가 많이 줄었지만 스크린도어만으로는 수많은 승객의 안전을 보장할 수 없으며, 일부 구간의 경우 스크린도어 설치가 어렵다. 또한 현재 철도 승강장 감시는 역무실 및 관제실의 CCTV를 통해 이루어지고 있어 수십 대의 화면을 응시하며 승강장의 위험상황을 신속하게 검지·대응하는 것은 현실적으로 불가능하다. 이에 사람의 눈과 비슷한 구조의 스테레오카메라 및 스테레오 기반 영상처리기술을 개발하여 안전선 침범과 같은 승·하차 상황 감시 및 자동안내방송, 승강장 내 비상상황 시 진입열차 자동정지 등이 가
능하도록 연구하였다.
●스테레오카메라 영상처리기술의 역할과 장점에 대해 설명해달라.
스테레오카메라 영상처리기술은 사람의 눈과 같이 좌우 두 개의 렌즈를 통해 얻어진 스테레오 영상으로부터 물체까지의 거리 및 물체 높이를 계산하는 3차원 인식을 수행한다. 이에 승강장 환경에서 발생할 수 있는 다양한 그림자나 바닥표면의 반사광 등의 영향을 최소화할 수 있는 최신의 검지기술이다. 스테레오카메라를 승강장 상단에 약 30m 간격으로 설치하면 해당 검지구간의 선로영역을 감시하게 되어, 승객이 선로에 떨어졌을 경우 해당 역사 진입열차를 정지 시키고 종합관제소, 역무실 및 진입열차에 검지된 영상과 함께 경보를 알려 즉시 구조가 가능하다. 또한 스크린도어에 비해 설치비 및 유지보수비용이 약 1/5이상 저렴해 승객의 안전과 더불어 철도 경제성 향상에 크게 기여할 것이다.
● 연구 개발 및 시연작업이 꽤 어려웠을 것 같다. 대구 1호선을 시작으로 최근 개통된 경춘선에도 적용되었는데, 앞으로의 계획은 어떠한가?
시연작업의 경우 실제 선로추락과 같은 상황을 연출하기 위해 영업운행시간이 아닌 새벽시간에 수행해야 했고, 피실험자는 수십 회씩 선로낙하를 시도하는 어려운 작업이었다. 하지만 이 과정을 통해 연구에 성공했으며, 2009년 대구역 1호선을 시작으로 도시철도가 70개 시 정도 운행되고 있는 유럽을 비롯한 북·남미, 일본에 수출이 가능할 것이다. 이외에도 철도승강장 자동감시시스템은 향후 철도차량의 무인운전을 대비하여 스크린도어와 함께 승강장 안전시스템으로 기본이 될 것이며, 더 나아가 간선급행버스(BRT)와 같은 다양한 승강장 안전관리 시스템 등 우리 생활 곳곳에 활용될 것이다.
서울지하철은 2011년 운행을 제법 산뜻하게 시작했다. 2011년 1월 한달간 서울지하철의 승강장 사고가 1건도 없었던 것. 역설적으로, 이는 ‘승강장 사고 없는 달’이 뉴스거리가 될만큼 지하철 승강장 사고가 많다는 뜻이기도 하다.
서울시의 모든 지하철역에는 스크린도어가 설치되어 있다. 덕분에 승강장에서 선로로 떨어지는 사고는 많이 줄었다고 한다. 그러나 여전히 지하철 승강장은 안전사고가 언제고 일어날 수 있는 공간이다. 2010년 11월 18일 한국소비자원의 서울 및 수도권 도시철도 역내 승강구 113곳의 안전상태를 조사한 결과에 따르면 객차 탑승 시 승강장과 열차의 간격이 넓어 발이 빠지거나 문 틈에 끼는 사고가 일어날 가능성이 많다고 한다. 2008년부터 2010년 7월까지의 조사에서 전국 도시철도 승객 안전사고 중 승하차 사고만 8.7%에 달한다.
승강장에서의 불상사를 막는 것은 탑승객의 몫이기도 하지만 기관사의 역할도 크다. 국내 모든 지하철역에는 CCTV가 설치되어 있다. 기관사가 승객들의 상태와 주변 위험요소를 한 눈에 파악하여 안전사고를 미연에 방지하기 위한 장치다. 기관사들의 노력으로 예전보다 안전사고가 많이 줄어들기는 했지만 아무래도 사람의 눈으로만 상황을 판단하기에는 어려운 점이 있기 마련이다. 실제로 승강장 사고는 CCTV로 커버하지 못하는 사각지대나 짧은 시간에 상황 파악이 어려운 흑백화면 탓에 일어나는, 다소 불가항력적인 원인으로 일어날 때도 많다. 아주 짧은 정차와 발차 동안 수십대의 CCTV 화면을 둘러보며 상황을 파악하기에는 현실적으로 무리가 따르기 때문이다.
이러한 상황은 똑똑한 CCTV가 도입됨으로써 대폭 개선될 것으로 보인다. 한국철도기술연구원(원장 최성규, 이하 철도연)은 ‘차세대 첨단 도시철도시스템 기술개발사업’을 통해 ‘화상처리식 검지시스템’을 개발하여 2009년 12월부터 대구역에 설치했다. 화상처리식 검지시스템은 비전기반 철도승강장 자동감시시스템의 일종으로 기존 CCTV를 이용하여 사람이 직접 수행하던 감시업무를 지능형 컴퓨터가 대신하도록 한 시스템을 말한다. 비전기반 감시시스템을 이용하면 사람의 눈으로 포착하기 어렵던 위험상황을 즉각 알아낼 수 있을 뿐 아니라 동시에 여러 곳에서 발생한 상황에도 대처할 수 있다. 역내 방송이나 전동차 제어시스템과 연동하면 위험상황에 대한 보고와 안내, 후속대처를 유기적으로 연계하여 안전성을 대폭 높일 수 있다.
덴마크, 독일, 프랑스나 일본 등 선진국에서는 레어더나 적외선, 레이저 센서 등을 활용한 승강장 안전시스템을 각 공간의 특성에 맞게 개발하여 적용하고 있다. 이번에 대구역에 적용한 시스템은 사람의 눈과 비슷한 구조의 스테레오카메라와 스테레오 기반 영상처리기술을 활용했다. 이 시스템은 사람의 눈처럼 두 대의 카메라를 일정한 간격으로 설치하여 한 곳을 비춤으로써 사물을 입체적으로 파악할 수 있다. 이를 통해 승강장 내 승객의 안전선 침범, 선로 추락, 승하차시 완전히 탑승했는지의 여부 등을 자동으로 판단하여 열차를 제어하고 운영자에게 통보해준다.
예를 들어보면 이렇다. 스크린도어가 없는 역에서 열차를 기다리다 꾸벅꾸벅 졸던 승객이 쓰러져서 선로에 추락한다. 마침 열차가 역으로 들어오려던 중이다. 스테레오카메라는 승객이 쓰러지면서 안전선을 넘는 순간 역내에 위험상황을 방송하는 동시에 선로 추락사고 정보를 관제실과 역무원실로 보낸다. 이와 함께 역에 진입하던 열차를 자동으로 정지시켜 추락한 승객이 열차에 치이지 않도록 조치한다. 이 모든 일이 선로에 추락하는 사고가 나는 동시에 이루어지는 것이다.
실제로 대구역에 화상처리식 검지시스템을 설치하면서 사람의 선로추락 상황을 수십번씩 재현했다고 한다. 이 때문에 모든 시험을 영업운행시간이 아닌 새벽시간에 수행해야 했으며, 연구자들이 선로에 실험할 때마다 수십번씩 선로에 떨어졌다고 한다.
연구진은 화상처리식 검지시스템 실용화로 스크린도어가 없는 역들의 승객 안전성을 대폭 향상시킬 수 있을 것으로 기대하고 있다. 또한 승강장 상황 감시와 같은, 깊은 주의력을 요하면서도 지루한 단순업무를 자동으로 처리할 수 있어 기관사들의 업무를 크게 줄일 수 있다. 스크린도어를 설치하는 비용 대비 20% 정도에 불과하다는 것도 장점이다. 스크린도어가 설치되지 않은 역사가 총 130개 정도 되는데, 이들 역사에 스크린도어 대신 화상처리식 검지시스템을 설치하면 설치비용 약 1500억 원과 유지보수비용 연간 150억 원을 절감할 수 있다. 대구역을 시작으로 차츰 적용 역사를 확대해 나가면 지하철 환경을 선진화하는 데 크게 기여할 것으로 기대된다.
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