투아이시스(주), 머신비전·ICT 융합으로 철도안전분야 세계적 기업 '우뚝' 

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검측결함검사 자동화시스템·소프트웨어 개발...철도산업 발전 견인

박종국 대표," ICT 접목...세계 최고 예방유지보수 시스템 개발" 확신 

​2020.01.15

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​최근 대만 철도청에 트램라인 고속 검사차량을 대거 수주해 대한민국의 기술력을 전 세계에 널리 알리고 있는 투아이시스(주)가 주목받고 있다.

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​박종국 대표 [사진=투아이시스]

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투아이시스(주)는 고도화된 머신비전 기술과 ICT 기술 적용으로 열차운행 중 선로(터널)의 상태정보를 자동으로 검측·분석해, 도시철도 유지보수 안전관리 체계를 개선하는 '도시철도 선로(터널) 시설물 자동 검사시스템'으로 우리나라 철도산업 발전과 시민의 안전에 기여하고 있다는 평가를 받고 있다.

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투아이시스(주)는 철도시설물 검측·결함검사시스템 개발업체로 철도 유지보수를 위한 검측 자동화 시스템과 소프트웨어를 개발 공급하는 철도산업용 검측·결함검사장비 전문개발기업이다. 철도의 전차선로·궤도·신호·차량·토목·시설분야의 정밀측정과 이미지프로세싱, 데이터 관리시스템 기술개발에 주력해 왔다.

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특히 철도 시설물의 안전관리를 위해 한국철도공사, 한국철도시설공단, 서울교통공사의 시설물 변형을 자동으로 검사해 장애 발생 전 유지보수가 되도록 업무효율을 증진하는 데 최선을 다하고 있다.

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투아이시스(주) 박종국 대표는 LS산전 연구소에서 15년 근무한 경력을 바탕으로 지난 2003년 철도사업에 뛰어들었다.

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그는 재직 중에 철도의 안전과 사고예방·예측과 관련해 꾸준한 관심으로 2003년 투아이시스(주)를 설립하고, 첫 제품인 전차선 높이와 편위 측정시스템을 시작으로 다양한 장비를 개발했다.

머신비전 기반기술을 이용해 전차선의 높이·편위·마모를 측정하는 장치다. 전차선 습동면(운행 시 열차의 팬터그래프가 전차선에 맞닿는 전차선의 접촉면) 결함검사 장치는 전차선의 파상마모·부분마모 등의 결함을 분석한다.

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또 전차선 접촉력 측정시스템은 전차선의 접촉력과 충격력을 측정하는 측정시스템과 분석시스템으로 구성되며, 측정 시스템은 고속열차의 차탑과 차상에 설치돼 고속주행 중인 열차의 팬터그래프와 전차선 간의 집전 성능을 측정해 전차선의 아크발생 모니터링시스템과 연동해 집전 성능분석을 정밀하게 수행한다

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전차선로 시설물 자동 결함검사 시스템은 전차선로 시설물(전차선 가동브래키트 및 조가선, 균압선 등)을 머신비전 기반기술을 이용해 열차나 외부의 요인에 의해 전차선로 시설물의 변형과 파손을 검지하기 위한 시스템으로 드로퍼(행거이어) 변형 또는 단선, 가동브래키트 너트 풀림/탈락, 파이프 각도 변형 등의 결함을 자동으로 판별하는 장치이다.

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◆ 박종국 대표 "열악한 철도시설물 보수 환경이 안전분야 시스템 개발 촉진"

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이 장비는 운행하는 열차에 장착해 각종 시설물의 안전 여부를 초고속 카메라로 촬영하고 알람 데이터를 실시간으로 정비 담당반에 전송하도록 한다.

​특히 "이 장비를 만든 계기는 열악한 철도 시설물 보수 환경에서 출발했다"고 박 대표는 설명한다.

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박 대표는 "하루 시설물 정비시간은 심야 2~3시간에 불과하다"면서 "짧은 점검시간으로는 방대한 철도시설물을 관리하는 데 어려움이 있다고 판단해 좀 더 과학적이고, 효율적인 점검방법을 고민한 결과, 탄생한 것이 열차에 장착하는 선로시설 검측시스템"이라고 설명했다.

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실제로 도시철도관리기관이 유럽처럼 한 달에 한 번 정도 '시설물 점검'의 날을 지정하고, 운행 중단을 고려한 적도 있었다고 박 대표는 전한다

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시민들의 편익과 반발을 고려해 영업 종료 후 하루 2~3시간의 짧은 시간 동안은 시설물 이상 개소에 대해 보수를 하고, 실시간 취약개소 이상 여부 점검은 전동차 운행 중에 점검하는 것이 효율적이라고 판단해 장비를 개발 했다고 박 대표는 배경을 설명했다.

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투아이시스(주) 측은 "각 호선별로 영업차량에 검측 장비를 설치해 운행하면 충분히 이상 개소를 사전에 발견, 심야에 보수가 가능해 안전을 확보할 수 있다"며 장비의 우수성을 피력했다. 

◆ 괘도 시설물 결함 검사 시스템 = 

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레일표면 검사장치는 열차운행횟수 증가와 철도 고속화로 인한 레일두부 표면의 손상여부를 진단하기 위한 비전 검측 시스템으로 레일두부 표면의 파상마모, 자갈충격, 요철 등의 결함부위를 검사한다.

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 레일마모 측정장치는 레이저와 카메라를 이용하여 레일 마모를 정밀하게 측정하는 장치이다. 레일 체결구 결함검사 장치는 체결구의 이탈 등을 검사하며, 침목 균열 검사장치는 0.5mm 이상의 침목 균열을 분석할 수 있다. 

◆ 차량 결함검사 시스템 = 

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

◆ 터널 결함검사 시스템 = 

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

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 ◆ 실시간 알람 처리 = 

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

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◆ 위치정보 시스템 = 

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

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투아이시스(주) 기술의 우수성과 독창성은 영업열차를 이용해 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 수행한다는 점이다.

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자율점검 시스템에 도시철도 운영기관의 유지보수 안전관리 체계 개선과 함께 운행속도는 300km까지 시험검증으로 안전을 입증했다. 

투아이시스(주)가 개발한 전차선로의 시설물 변형 자동 검사시스템은 서울 지하철이 도입된지 40년이 지난 만큼 누수 등 도입 당시엔 생각하지 못한 각종 문제점이 발견되고 있다는 점에 착안해 개발한 장치로 각종 시설물을 자동 검사하는 시스템이다.

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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

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그 동안 도시철도에서 발생하는 시설물 사고는 팬터그래프 파손을 비롯해 터널 벽면 환풍기 탈락과 배수동판 탈락 등 유지보수에 이어 사전인지 문제가 요인으로 확인되면서 이를 개선키 위해 영업운행 전동차량에 검측장비를 설치해 도시철도 선로 시설물의 변형을 자동으로 검사하는 시스템을 개발했다

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

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

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

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투아이시스(주)의 안전관련 분야도 주목받고 있다.

최근 국가적 재난상황(대구지하철참사. 세월호 등 해난사고)에 국가가 국민의 생명과 재산에 대한 보호의무가 강조되고 있다. 항공, 해운, 철도 등에도 국가의 지속적 관심과 안전에 대한 체계적인 방재시스템구축이 필수적이다

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특히 안전 관련 연구기관과의 유기적인 협력의 틀을 만들고 해외 모범사례를 참고해 가장 효율적인 재난대비 예방안전시스템 구축이 필요하다.

IT 강국인 우리나라는 ICT 기술을 접목하면 가장 효과적인 예방유지보수 시스템을 세계 최고 수준으로 만들 수 있다고 확신한다

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투아이시스(주)는 현재 국내 사업인 한국철도공사 KTX 고속열차와 한국철도시설공단 선로점검차, 서울교통공사 2호선, 5호선, 7호선 그리고 민자 9호선 외 대만에 관련 사업을 진행하고 있다. 향후 홍콩, 싱가포르, 중국 진출계획도 있다. 

투아이시스(주) 박종국 대표는 "철도나 도시철도는 열차 운행이 중지된 심야시간대에 각종 유지보수 및 공사를 하고 관제센터에 완료 통보를 하면 관제센터는 승객을 태운 후 첫 영업 열차를 운행하고 있는데, 각종 공사 시작은 실수가 첫 열차 운행 시 장애 및 사고로 발생할 확률이 매우 높고, 2차 사고로 이어질 수 있다"며 "첫 열차는 선로시설물 검측시스템이 탑재된 열차가 영업구간을 운행 후 이상이 없으면 영업열차 투입이 바람직하다"고 강조했다.