출처 : SONOW
**실시간 센서 모니터링**으로 **철도 자산관리 패러다임** 전환
전국 철도와 지하철 시설에 디지털 트윈 기반 예지정비 시스템이 도입되면서 철도 운영의 신뢰성이 크게 향상되고 있다. 이 시스템은 열차 차량, 궤도, 전력설비, 스크린도어(PSD) 등 핵심 인프라에 설치된 수천 개의 센서를 통해 실시간 상태 데이터를 수집하고 분석한다.
서울교통공사는 2024년부터 지하철 2호선 전 구간에 이 시스템을 적용하고 있다. 차량 대차의 베어링, 모터, 브레이크 패드부터 궤도의 레일 마모도, 전차선 상태, 역사 내 PSD와 에스컬레이터까지 총 15만여 개 지점에서 진동, 온도, 전류, 압력 등의 데이터가 초당 100회 이상 수집된다.
특히 차량 운행 중에도 지속적인 모니터링이 가능하도록 무선 센서 네트워크와 5G 통신을 활용한다. 열차가 역에 정차할 때마다 축적된 운행 데이터가 실시간으로 중앙 시스템에 전송되어 즉시 분석된다.
**베어링 이상징후 72시간 전 감지**로 **돌발고장 95% 예방**
디지털 트윈 예지정비의 핵심은 고장 전 이상징후 조기 감지에 있다. AI 알고리즘이 수집된 센서 데이터를 실시간으로 분석하여 정상 범위를 벗어나는 패턴을 감지하고 고장 발생 시점을 예측한다.
베어링 상태 모니터링의 경우, 진동 주파수 분석을 통해 마모나 윤활 상태 이상을 72시간 전에 감지할 수 있다. 정상 베어링의 진동 패턴과 비교하여 특정 주파수 대역에서 0.5dB 이상의 변화가 감지되면 즉시 정비팀에 알림이 전송된다.
부산교통공사에서 운영 중인 시스템은 지난 1년간 베어링 관련 돌발고장을 95% 예방하는 성과를 거두었다. 기존에는 베어링 고장으로 인한 열차 운행 중단이 월평균 3.2회 발생했지만, 예지정비 도입 후 0.2회로 줄어들었다.
궤도 상태 모니터링도 혁신적 성과를 보이고 있다. 레일 마모도, 체결장치 느슨함, 자갈도상 침하 등을 실시간으로 감지하여 적절한 정비 시점을 알려준다. 이를 통해 궤도 관련 장애가 80% 이상 감소했고, 승차감도 크게 개선되었다.
**운행패턴 시뮬레이션**으로 **피크시간 지연 60% 완화**
디지털 트윈은 단순한 상태 모니터링을 넘어 운행 패턴 최적화에도 활용되고 있다. 승객 수요 예측, 열차 배차 간격 조정, 정비 작업 스케줄링을 통합적으로 시뮬레이션하여 최적의 운영 방안을 도출한다.
대구도시철도공사는 출퇴근 시간대 승객 집중으로 인한 지연을 해결하기 위해 운행패턴 시뮬레이션을 적극 활용하고 있다. 과거 3년간의 승객 이용 패턴과 실시간 승객 밀도 데이터를 분석하여 최적의 배차 간격과 열차 편성을 결정한다.
시뮬레이션 결과를 바탕으로 출근 시간대 2분 30초 간격 운행을 2분 15초로 단축하고, 특정 구간에서는 8량 편성 대신 10량 편성을 투입하여 승객 대기시간을 평균 1분 20초 줄였다. 이는 피크시간 지연을 60% 완화하는 효과로 이어졌다.
정비 작업 스케줄링도 최적화되었다. 야간 정비 시간 동안 여러 작업을 효율적으로 배치하고, 정비 우선순위를 동적으로 조정하여 정비 시간을 30% 단축했다. 이를 통해 첫차 운행 시작 시간을 앞당기고 막차 운행 시간을 연장할 수 있었다.
**ROI 실현**: **고장 예방 72억원**, **부품 수명 35% 연장** 달성
디지털 트윈 기반 예지정비의 경제적 효과는 명확하게 측정되고 있다. 투자수익률(ROI) 실현의 핵심은 고장 예방을 통한 비용 절감과 부품 수명 연장에 있다.
서울교통공사의 경우 지난 1년간 예지정비를 통해 72억원의 비용을 절감했다. 돌발고장으로 인한 운행 중단 비용, 긴급 정비 비용, 승객 불편 보상 비용 등이 대폭 줄어든 결과다. 특히 주요 부품의 예방 교체를 통해 2차 피해를 방지하는 효과가 컸다.
부품 수명 연장 효과도 뚜렷하다. 기존에는 정기 교체 주기에 맞춰 부품을 교체했지만, 실제 상태 기반 정비로 전환하면서 부품 수명이 평균 35% 연장되었다. 베어링의 경우 기존 6개월 교체 주기가 8개월로, 브레이크 패드는 4개월에서 5.5개월로 늘어났다.
예비부품 재고 최적화도 큰 효과를 보이고 있다. 정확한 부품 교체 시점 예측을 통해 재고 보유량을 25% 줄이면서도 부품 부족 사태는 발생하지 않았다. 이는 연간 15억원의 재고 비용 절감으로 이어졌다.
무엇보다 승객 만족도 향상이 가장 큰 성과로 평가받고 있다. 정시성이 98.7%로 향상되고 운행 중단 횟수가 90% 감소하면서 대중교통에 대한 신뢰도가 크게 높아졌다. 향후 이 시스템은 전국 모든 철도 노선으로 확대 적용될 예정이며, KTX와 일반철도에도 도입이 추진되고 있다.