예언가처럼 사고날 승강기 알아 맞춘다

예언가처럼 사고날 승강기 알아 맞춘다

빅데이터 분석 플랫폼 ‘SAMBA’ 활용해 지하철 승강기 IoT 시대 연 서울교통공사


영화‘마이너리티리포트(Minority Report, 2002)’ 속에서 인공지능 치안 관리 시스템이 일어날 범죄를 미리 예방했던 것처럼, 승강기 사고도 사전에 차단할 수 있을까? 이 물음에 대한 대답은 ‘YES’다.
최근 승강 IoT 장치를 활용한 에스컬레이터 안전 시스템을 선보인 서울교통공사는 오늘도 승객의 안전을 위해 기술혁신을 거듭하는 중이다.  


주파수 정보 수집하는 멤스(MEMS)센서 가격 인하로 시스템 구축 가속화
서울교통공사가 도입한 승강기 IoT(사물인터넷)기술은 IoT를 기반으로 기계설비 상태를 분석해 감시하는 승강기 안전관리 시스템이다. 모터 과부하 동작센서, 스텝 처짐센서, 역회전 감지 동작센서 등 승강기에 부착된 40여 종의 IoT 부품들이 실시간으로 기계상태를 체크한다. 각 센서가 취합한 정보는 공사가 개발한 지능형 빅데이터 분석 시스템인‘SAMBA(Smart Automatic Mechanical Big data Analysis System)’에 내부망으로 연결된다.
위성수 서울교통공사 기계처 자동제어개량팀장은“승강기 구동시 모터, 베어링 등 각 부품은 각자의 특성에 맞는 고유의 주파수를 지니는데, 감속기와 모터에 멤스센서를 부착해 이 값을 측정하고 문제되는 진동을 캐치하도록 했다”며 “진동센서들이 초단위로 측정한 40여 개의 RTDB(Real-time data Base)를 서버에서는 변화있는 부부만 추출해 압축 저장하고, SAMBA가 이 값을 받아  해당 부품의 수명과 고장예측을 실시간으로 진행한다”고 설명했다.
본래 승강기 안전시스템은 내부적으로 이미 개발돼 있었으나 핵심부품인 IoT센서 가격이 만만치 않아 실행이 어려웠다. 최근 센서 가격이 크게 낮아진 덕분에 기술도입 가능해지면서 대당 약 300만 원의 예산으로 이를 구현할 수 있었다. 오히려 실증화 작업에서 애를 먹었던 부분은 용량 문제였다. 초당 데이터를 전송받아야 하는 시스템 특성상 빅데이터 용량에 한계가 있었고, 필요한 정보만 추출하는 기술이 필요했다.
이를 위해 위성수 팀장은 국가 수리과학연구소와 함께 시스템 구현을 위한 알고리즘을 개발했으며, 진동센서만 분석하는 프로그램 별도로 마련해 SAMBA 모니터링 분석 효율을 높였다. 지난 2월엔 이 진동 분석 시스템을 ‘진동센서를 이용한 에스컬레이터용 안전시스템’이란 이름으로 특허출원했다.


시범 도입 후 성과 입증...향후 타 철도기관에 성과 공유
서울교통공사에 따르면 에스컬레이터에 해당 기술을 적용한 결과 유지보수 시간을 크게 단축한 것으로 나타났다. 작년 10월 7호선 12개역 에스컬레이터 100대에 IoT기술을 시범 도입한 뒤 고장 1건당 수리 시간이 56분에서 37분으로 34% 감소했다.
이상징후가 보이면 SAMBA가 장애코드를 보내 미리 확인할 수 있기 때문에 경보 발생 건수도 1일 평균 20.5건에서 17.4건으로 15% 감소율을 보였다. 지하철은 보안문제로 자체 폐쇄망 안에서만 작용해 직접적인 통신제어는 불가능하지만, IoT 장치와 연동하도록 제작된 제어반에 위험상황을 감지하는 안전보드를 내장함으로써 사고 발생 확률도 크게 떨어뜨렸다.
성과가 증명된 만큼 서울교통공사는 에스컬레이터에 우선적으로 승강 IoT 장치를 추가할 예정이며, 올해 연말까지 412대에 해당 기술을 적용한다고 밝혔다. 개발 로드맵에 따라 내년에 더욱 고도화 된 승강 IoT 장비가 366대에 도입되며, 2020년엔 1,053호기에 승강 IoT 지능화 및 고장예지 지능화 시스템을 구현해 낼 계획이다.
위성수 팀장은 “어느 정도 신뢰성 갖춰지면 같은 지하철 기관에 숭강설비 안전 노하우를 공유하는 방안도 논의되고 있다”며 “이번 사례와 같이 공공 이익을 위한 시스템을 더욱 고도화 시킬 수 있도록 다양한 분야의 기술을 접목시켜 나갈 것”이라고 밝혔다.


*TMB사, 지하철 디지털화 로드맵에 SAMBA 활용
각종 기계설비 상태를 분석할 수 있는 SAMBA는 이번 에스컬레이터 유지보수 외에도 정보통신기술(ICT)을 지하철 설비, 전력, 신호제어, 정보통신 영역에 활용되며 공사 업무 전반의 디지털 혁신을 이끌고 있다.
세계적 교통운영기관인 스페인 바로셀로나 TMB(Transports Metropolitans de Barcelona)사에서 시설물 감시 제어 시스템 업그레이드를 위해 협력을 요청하는 등 그 우수성을 인정받고 있다. 양 기관은 올해 초 만나 서울교통공사는 SAMBA를, TMB사는 무인운전 기술과 전동차 내 승객 혼잡도와 전동차 운영 상태를 모니터링하는 ‘스마트 모터스(Smart Motors)’기술을 서로 제공키로 했다. 실증 과정을 거쳐 미래 지하철에 표준적으로 적용될 수 있는 지하철 디지털화 로드맵을 구상하고 이를 추진할 전략을 세울 계획이다.