| 연구개발개요 |
전 세계적으로 기후변화에 의한 이상기후 등으로 자연재해가 증가하고 있으며, 우리나라에서는 매년 5월부터 10월까지 장마, 태풍, 집중호우 등으로 인해 크고 작은 토사재해가 발생됨○ 재해요인(노후화, 기상 등)에 대한 국가네트워킹 등 미래 고속철도 인프라 환경 변화를 고려한 고속철도 인프라 재해관리 기술 구축이 필요 ？ 실사용자인 End User의 기술수요 및 사용자 편의를 고려한 재해대응체계 구축 필요 ？ 효율적 재해 대응을 위한 고속철도 인프라 통합관리시스템, IT/ST 융합기반 모니터링 시스템, 시설물별 건전도 평가 및 예？경보 시스템 등 필요○ 철도연 주요사업으로 진행한 ‘강우재난 대응시스템(2015~2017)’의 실용화와 상용화로 국가 재난저감에 이바지할 필요가 있음 ？ 연구원 개발 기술을 기술 이전받은 기업이 주관이 되어 상용화를 목표로 과제를 구성하여 추진 ？ 상용화를 위한 다각적인 검토를 추가 연구형태로 수행○ 재난분야 선두연구그룹이 최근 도입하고 있는 실시간 해저드맵을 혁신적으로 개선하여 ‘실시간 재난정보 지도를 이용한 철도운행 지원시스템’의 개발이 필요하며, 철도시설물에 대한 최적 관리기준을 중심으로 위험도 기반 철도운행 지원시스템 개발 요구
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| 연구내용 및 범위 |
○ 재난 대응 형 센서 및 통신 구축 기술 보완 및 확장 필요- 기 개발된 센서 시스템 신뢰성 향상- 재난 유형에 따른 필수 센서 군 추가- 제한적 무선 통신 네트웍 기능 개선 - 사용자 운용 및 편의성 개선- 한시적 국부적 관리에 유연한 센서 시스템 개발(집중 우천 시, 해빙기) ○ 철도시설물의 최적 관리기준을 중심으로 위험도 기반 철도운행 지원시스템 개발 - 강우 재난대응 항목별 철도시설물 관리기준 개발？ 기상정보 연계 분석 체계구축 ？ 재난항목에 따른 관리기준 및 빅데이터 분석 방안개발 - 실시간 위험도(map) 기반 강우재해시 철도시설물 피재위험도 평가기준 개발？ 위험도 관리용 공간정보 표준화？ 철도시설물 위험도 평가방안 정의？ 기상조건에 따른 위험도 연계 분석 방안？ 공간정보 기반 철도시설물 위험지도 개발 및 위험등급 산정？ 강우재난 발생에 따른 철도시설물 영향분석기법 개발 - 철도시설물 실시간 위험도 운용기술 개발？ 센싱기술과 연계한 철도시설물 위험도 평가 기법 개발？ 재난 발생 또는 우려시 DB를 활용한 AI 기반 위험도평가기술 제시？ 실시간 위험도의 정보 전송방안 정의○ 해저드 맵 기반 위험도 관리 및 운영 시스템 개발을 통한 서비스 활용 - 상용망(Lora 등) 및 LTE-R(철도 환경)을 통한 센서 정보 수집 시스템 구축 - 센서 네트웍 시스템의 관리 기준치 설정 및 위험도 표시 시스템 구축 - 맵 기반 재해 위험도 표시 및 철도 운행 관리 연동 ○ 재난 대응 형 센서 통합 시스템- 철도 환경 뿐만 아니라 도로, 국립공원, 교량, 국가 기간 시설물의 환경 및 재난 상황을 감지 할 수 있는 센서 시스템 구축 ○ 철도 운행을 위한 안전 관리 운행 관리 지침 및 시스템 구축○ 맵기반의 위험도 평가 관리 시스템- 맵 기반 철도 재해 위험도 안전관리 시스템 1식- 철도환경에 적합한 센서 네트윅 서버 플랫폼(Plug&Play 방식, 독립운용)- 철도 운영처의 시설물 안전관리 기준치을 반영한 위험도 시스템○ 철도현장에서 발생하는 자연재난을 조기에 검지하여 열차의 운행안전을 위험원으로부터 사전에 회피할 수 있는 기술을 확보 : 철도에서 빈번하게 발생하는 재난은 선로매몰·침수, 교량 홍수위, 비탈면 및 옹벽 붕괴, 교각 및 축대 전도, 레일온도 증가로 인한 궤도변형 등이 있으며, 이러한 재난은 강우량, 레일온도, 레일침수, 대기온도, 홍수위, 지반내 함수비, 지표면 경사 및 가속도, 교각 및 교대 기울기 등을 측정하여 검지와 평가를 시행○ IoT 기반의 표준화 정책을 반영하여 위와 같은 자연재난의 검지와 평가가 가능하도록 개발된 ‘첨단 센서 및 위험도 평가 시스템’은 기존 센서 방식과 IoT 센서 방식을 모두 채용할 수 있으며, 네트워크 확장에 유연하고 독립적 구성이 가능한 SUN (Smart Utility Network) 통신 기반 무선통신기술을 이용한 센서 네트워크를 구축할 수 있도록 개발되었으며, 추가적으로 LTE-R과 상용망으로 확장이 가능하게 개발되어 어떠한 통신상황에서도 명확하게 정보를 전달 ○ 또한, 철도가 갖고 있는 고압선 존재, 온도 및 습도, 먼지 등 열악한 환경조건을 극복함과 동시에 내구성, 신뢰성, 유지보수성, 가격 경쟁력 있는 센싱 및 통신기술을 확보하였으며, 재난 유형에 따라서 여러 종류의 센서를 선택하여 적용할 수 있도록 다목적 일체형(다종의 센서를 일체형 구조로 최적화)으로 구성○ 추가적으로 지표면 정보에 의하여 비탈면 붕괴검지·붕괴형태·붕괴활동면·붕괴규모·붕괴방향을 추정할 수 있는 알고리즘을 탑재하여 철도 비탈면 재난 발생에 따른 의사결정을 지원함과 동시에 최적의 재난대응이 가능하다는 특징을 가지고 있고, 교량 홍수위, 낙석, 교각 및 교대 전도, 레일온도 등의 관리기준도 현재 절대값 기반에서 통계적 예측을 포함한 변화량을 고려할 수 있도록 개발○ 서비스 플랫폼의 재난대응모듈, 웹기반 서비스 프로그램, 스마트폰 앱도 동시에 개발이 완료되어 정보의 유지관리 및 분석이 효율적으로 이뤄질 수 있으며, 위급상황시 센서에서 발생하는 정보를 스마트폰 어플리케이션으로 직접 받아 운행, 작업, 관제 등의 작업분야에서 자연재난에 대한 정보를 사전에 실시간으로 확인하여 안전을 확보○ 자연재난으로부터 철도시스템의 안전을 확보하기 위한 조기경보체계의 구축이 한층 용이해질 것으로 판단되며, 위험 및 재난정보를 실시간으로 확인하면서 열차가 운행될 수 있어 개선된 철도안전이 확보될 것으로 기대○ IoT 표준화를 기반으로 환경적인 악조건을 극복하는데 중점을 두고 개발하여 행정안전부, 도로 등에서 강우로 인하여 빈번하게 발생되는 산사태, 비탈면, 축대 및 옹벽, 제방, 댐 등 다양한 재난분야로 확장할 수 있을 것으로 예상
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