[세종=뉴스핌] 정영희 기자 = 사람이 직접 선로에 들어가 수행하던 철도 점검을 드론과 로봇이 대신하는 기술이 공개됐다. 선로 작업자의 사고 위험을 줄이고 인력 부족을 보완할 수 있을 것으로 기대된다. 실제 현장 도입을 위한 상용화 일정과 예산 구체화가 관건이다.

◆ 네 발로 걷다가 레일 위로…말로 지시하자 점검·복귀

"미션 시작."

27일 충북 청주시 한국철도기술연구원(이하 '철도연') 오송분원 시험선로. 지시를 받은 소형 드론이 선로를 따라 날기 시작했다. 선로에는 낙석을 가정한 돌이 놓여 있었다. 드론이 비행하는 동안 관제 화면에는 선로 영상과 지장물 정보가 들어왔다. 하늘에서 시작한 점검은 이제 땅 위 로봇의 차례로 넘어갔다.

임무를 받은 로봇은 사람의 승인을 기다린 뒤 "출발합니다"라는 응답과 함께 발을 옮겼다. 몸체 위에 카메라와 센서 등 장비를 얹은 로봇이 자갈이 깔린 구간을 지나 점검 지점으로 다가갔다. 드론이 위에서 발견한 물체를 로봇이 가까이에서 확인하는 모습이 관제 화면으로 전달됐다.

이날 철도연은 드론과 로봇, 관제를 하나로 연결한 선로 점검·유지관리 체계인 'DREAM(Drone-Robot Ensemble for Autonomous Maintenance)'을 공개했다. 하늘에서 선로를 훑는 드론과 땅에서 네발로 움직이는 사족보행 로봇이다.

먼저 드론이 넓은 구간을 빠르게 살펴 이상이 있는 곳을 찾으면 로봇이 출동해 해당 지점을 정밀 점검한다. 사람이 선로에 들어가 직접 확인해야 했던 일을 두 기계가 나눠 맡는 셈이다.  

드론 시연 이후 진행된 레일 표면 결함 검사에서는 네발로 걷던 로봇이 레일에 올랐다. 몸체 아래 주행 모듈을 붙이자 빠른 속도로 레일을 달리며 점검에 나섰다. 연구진이 제시한 레일 위 최고속도는 시속 20㎞다.

로봇이 달리는 동안 관제 화면에는 하부 카메라가 촬영한 레일 표면이 찍혔다. AI는 이를 통해 마모와 균열, 표면이 벗겨지는 박리 등을 찾아낸다. 로봇이 현장을 돌아다니는 동안 사람은 선로 밖에서 점검 영상을 확인할 수 있다.

기존에도 기능 점검에 로봇이 쓰였지만 이번 로봇은 다르다. 사람이 선로에 올려놓고 회수해야 했던 종전 방식과 달리 대기 위치에서 스스로 이동해 레일에 올라갔다가 내려오도록 개발됐다. 분기기처럼 레일 주행으로 통과하기 어려운 구간은 걸어서 넘는 구조다.

작업 지시는 말로 내린다. 현장 작업자가 복잡한 조작법을 익히지 않고도 로봇을 활용하도록 했다. 이상덕 철도연 철도피지컬AI연구실장은 "현장 작업자는 로봇 분야의 전문가가 아니어서 장비를 다루려면 긴 교육 기간이 필요하다"며 "작업자의 음성을 문자로 변환하면 대규모 언어모델이 작업 계획을 세우고 로봇이 수행할 수 있는 동작과 연결한다"고 말했다.

비상 상황 가정 시연도 진행됐다. 비상 상황이라는 말에 선로 밖으로 대피했던 로봇은 작업장으로 복귀하라는 지시에 다시 철로로 돌아왔다. 이 실장은 "로봇은 자율주행 중 위험한 지역과 탈출할 수 있는 지역을 인식한다"며 "레일과 열차가 차지하는 공간을 바탕으로 위험 영역을 계산하고, 주변에서 대피할 수 있는 안전한 지형을 찾는다"고 말했다.

◆ 사고 위험 줄일 기술…현장 투입까지 남은 과제는

DREAM의 개발은 사람에게 의존해온 선로 점검·유지보수의 한계에서 출발했다. 작업자가 직접 선로에 들어가면 사고 위험을 피하기 어렵고 열차 운행을 멈춘 야간의 제한된 시간에 작업을 마쳐야 한다.

고령화와 인구 감소로 전문인력 확보가 어려워지는 데다 숙련자의 퇴직으로 점검 경험과 기술이 사라지는 문제도 있다. 이 실장은 "선로의 문제를 조치하고 검증까지 잇는 순환 체계를 개발하면 사람이 직접 선로에 들어가 수행해야 했던 점검 업무를 크게 줄일 수 있을 것"이라고 말했다.

철도연은 드론과 로봇으로 점검을 자동화해 작업자의 위험 노출을 줄이고 같은 비용이나 더 적은 비용으로 점검 빈도를 높이는 방안을 추진하고 있다. 점검 결과를 디지털 정보로 축적해 결함의 발생 위치와 변화 이력을 관리하고 숙련자의 경험을 학습 데이터로 남기겠다는 구상이다.

김현기 철도교통AX본부장은 "향후에는 이상을 발견하는 데서 나아가 직접 조치하는 기능까지 확대할 계획"이라며 "2028년 이후 로봇팔과 작업 도구 등을 추가해 유지보수를 자동화할 것"이라고 말했다.

다만 상용화 로드맵은 아직 마련되지 않았다. 실제 공급과 도입 시점도 미정이다. 실제 열차가 운행하는 환경에서 안정적으로 작동하는지는 추가로 검증해야 한다.

기존 점검 방식과 역할을 나누는 일도 필요하다. 이미 운행 열차에 장비를 달아 레일을 점검하는 만큼 사람이 접근하기 어려운 사면 등으로 활용 범위를 넓혀야 한다는 의견도 있다. 

비용도 현장 도입을 좌우할 요소다. 이 실장은 "시판 중인 사족보행 로봇 시스템 가격이 3억~5억원 수준인데, 자체 개발 기술을 활용하면 1억원 미만으로 제작할 수 있다"며 "현재까지 로봇과 관련 시스템 개발 투입비는 약 6억원"이라고 말했다. 국내 사족보행 로봇 제조사들과도 협의하고 있지만 개발을 이어가려면 예산이 뒷받침돼야 한다.

중국산 로봇 본체의 국산화와 학습 데이터 확보도 남은 과제다. 우선 운영기관이 축적한 영상과 이미지 등을 확보하기 위한 협의를 확대하기로 했다. 야간과 터널, 우천 환경에서 검증을 거쳐 시험선·유치선·측선으로 적용 범위를 넓힐 전망이다. 

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