| 1차년도 |
○ 최종성과물1: On-Board 센서를 활용한 열차 진동하중 및 지진하중 DB1. 선행 연구 사례 조사2. On-board 용 동적하중 계측 센서 연구3. 열차 진동하중 계측기술 개발4. 기계학습용 DB 구축방안 수립 및 분석연구 (1)○ 최종성과물2: 열차 진동하중과 지진진동 하중을 구분하는 실용화 단계 기계학습 알고리즘1. 선행 연구 사례 조사2. 진동 하중 피처 추출 기술 개발3. 지진-열차 진동 하중 판별 기계학습 베이스라인 모델 구현○ 최종성과물3: 주행열차의 지진 위험 여부를 판별하는 위험 모델1. 선행 연구 사례 조사2. 철도 주행 안전 기준 파악3. 지진 유발 열차 피해 유형 분석○ 최종성과물4: 진동 감지 후 10초 이내 경보 가능한 열차 서행/정지 경보 시스템1. 선행 연구 사례 조사2. 데이터 수집 프로세스 설계3. 데이터베이스 설계○ 최종성과물5: 주행 의사판단 가상현실 시뮬레이션1. 선행연구 사례조사2. 열차 주행 평상시 360도 영상 편집 및 완성 클립 데이터베이스 구축3. 열차 주행 진동시 360도 촬영 영상 편집 및 완성 클립 데이터베이스 구축
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○ 최종성과물1: On-Board 센서를 활용한 열차 진동하중 및 지진하중 DB- On-board용 계측 센서 사례 조사- 열차 진동 하중 및 지진 하중에 대한 DB 구축 사례 조사- 기존 계측 센서를 활용하여, 열차 진동 하중 및 지진 하중을 계측할 수 있는 저비용 On-board 계측 센서 연구- On-board 용 센서를 활용한 열차 진동 하중의 시간이력 계측 기술 개발- 기계학습용 DB 구축에 대한 기본계획 수립- 열차하중 및 지진하중에 대한 스펙트럼 분석○ 최종성과물2: 열차 진동하중과 지진진동 하중을 구분하는 실용화 단계 기계학습 알고리즘- 진동 데이터 처리 기술 사례 조사- 지진 진동 분석 사례 조사- 기계학습 모델 학습에 사용하기 위한 피처들을 진동 데이터에서 추출하는 기술 개발- Snapshot 데이터를 처리하는 지진-열차 진동 하중 판별 기계학습 모델 구현- Logistic Regression, SVM, Random Forest, XGBoost, LightGBM 등 다양한 기계학습 모델을 고려○ 최종성과물3: 주행열차의 지진 위험 여부를 판별하는 위험 모델- 움직이는 이동수단에서 지진파 계측 사례 조사- 지진유발 철도피해 및 취약도 모델 선행 연구 조사- 주행 안전을 위해 제안되어 있는 기준 및 연구 파악- 지반 붕괴, 구조물 붕괴, 산사태, 철로 변형, 열차 전복 등 열차의 주행을 불가능하게 하는 피해 원인 유형별 분석○ 최종성과물4: 진동 감지 후 10초 이내 경보 가능한 열차 서행/정지 경보 시스템- On-board 센서 계측 데이터베이스 사례 조사- Online/Offline 계측데이터 수집사례 조사- 데이터 전송 프로토콜 정의- 무선통신을 활용한 데이터 수집방안 개발- 데이터베이스 체계 설계- On-board 계측데이터의 적재 양을 고려○ 최종성과물5: 주행 의사판단 가상현실 시뮬레이션- 국내 자동차 운전시뮬레이터 시스템에서 가상현실을 활용한 선행연구 사례조사 및 분석- 해외 철도차량 운행 가상현실 시뮬레이션 시스템 선행연구 사례조사 및 분석- 가상현실 평상시 철도 운행 시뮬레이션 시스템 콘텐츠로 사용될 360도 영상 촬영 편집 및 데이터베이스 구축- 실제 기관차 운전석에 탑승하여 360도 카메라를 사용하여 영상 데이터수집- 가상현실 지진 방생시 철도 운행 시뮬레이션 시스템 콘텐츠로 사용될 360도 영상 촬영 편집 및 데이터베이스 구축- 6 자유도 진동대 시험기를 활용하여 영상 데이터 촬영 및 편집
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
- 본 연구는 기계학습과 빅데이터 기술을 활용하여, 움직이고 있는 철도 차량 안에서 On-board 센서를 이용하여 지진 발생 여부를 파악하고 운행 위험 여부를 파악하는 시스템 개발을 제안- 이는 비용과 지진 경보 발생의 신속성 면에서, 특수한 목적의 지진 검진 시스템의 추가 설치 없이도 저비용의 센서를 활용하여 지진을 탐지하고 위험을 예측한다는 점에서 효율적이며 관련 기술발전의 가능성이 기대됨- 기존의 지진 경보 시스템에 더불어 고속열차의 센서를 활용한 클라우드 서비스를 보완적으로 운영함으로써 국가재난안전경보시스템 정밀화 구축- 가상현실 시뮬레이션으로 지진 시 기관사대응행동특성 분석 및 열차 운행에의 영향 분석, 더 다양한 환경에서 데이터 수집, 그리고 현업에서 쓰기 위해 서버 구축 등의 효과 기대
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| 사회 경제적 파급효과 |
- 최근 몇 년간 국내 지진 발생 횟수 증가 추이를 보이고 있고, 지진으로 인한 피해는 언제 어디서 발생할지 전혀 모르는 상황- 지진 발생시, 갑작스런 산사태, 지반 붕괴, 철로 변형 등 고속열차의 탈선으로 인한 2차 피해가 더 크게 작용할 수 있다는 우려- 이런 문제점들을 해결하기 위해 열차 내 On-board 센서들을 이용하여, 지진 발생 시 신속하게 경보를 생성하여 각종 산업 및 사회의 지진으로 인한 2차적 피해 및 위험을 미리 대비하는 효과 기대- 구조물, 자동차 등 다른 대상물의 지진조기경보 시스템과 연계하여 재해예방 관련 시장의 발전을 도모하는 효과 기대
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| 활용방안 |
○ 미래원천기술 확보- 신속하고 정확한 On-board 센서 기반 지진조기경보시스템을 개발하고 고속열차 내에 도입○ 실용화, 사업화 방안- 연구 성과 창출과 더불어 특허 출원을 함께 준비함으로써 연구 성과를 경제적인 가치와 연결- 학술발표회 등에 참석하여 본 연구결과를 객관적으로 검증 받음？- 대학 본부 차원의 국제 특허 출원 및 사업화 지원 시스템을 적극적으로 활용？○ 기술이전 방안 - 본 과제에서 독자적으로 개발한 기술특허와 기술이전을 통하여 관련 산업체에게 장기적인 비전과 신뢰 제공 기회 마련- 연구 분야에 부합하는 산업체들에게 정기적인 사업 내용 및 성과에 대한 설명회를 개최하여, 개발 기술의 역량 및 활용방안을 대외적으로 홍보함으로써 새로운 산업체의 참여 유도- 관련 산업체와의 산학협력방안을 모색하여 연구 참여 대학원 인력의 인턴쉽 지원 및 이를 통해 학생들에게 실무 경험의 기회를 제공하여 연구 역량뿐만 아니라 실무 역량까지 갖춘 인재를 양성할 수 있도록 함
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