철도 교통시스템은 최근 들어 각 구성 요소의 자동화 단계를 넘어 지능화를 추구하는 스마트 철도로 발전하고 있다. IoT(: Internet of Things), 빅데이터, 딥러닝, AI(: Artificial Intelligence), 블록체인 등 ICT(: Information & Communications Technology) 기술에 기반한 스마트 철도는 국내외 철도 기술에 많은 발전적 변화를 일으킬 것으로 예상된다. 본 논문에서는 이와 같은 스마트 철도 시스템(SRS: Smart Railway System)의 근간을 이루는 철도 통신 기술의 국내외 표준화 동향에 대해서 살펴보고 향후 우리나라 철도교통시스템에서의 열차제어 기술(CBTC)이 세계 철도산업에서의 선도 기술이 되기 위한 지향점(UBTC)에 관하여 논한다.
대량 운송 수단인 철도 시스템은 고속화 및 자동화 시대를 넘어 이를 통합한 스마트 철도 시스템으로 진화하고 있다. 이와 같은 스마트 철도 시스템을 구축 및 운용하기 위해서는 5G-R과 같은 모바일 통신 기술과 빅데이터, 딥러닝, 인공지능 및 블록체인과 같은 융복합 정보기술 등이 포괄되는 통신 네트워크 기술이 활용되어야 한다. 본 논문에서는 이와 같은 스마트 철도 시스템을 위한 통신 네트워크 구조를 제안한다. 본 논문에서 제안하는 스마트 철도 통신 네트워크 구조는 고속철도의 안전 운행, 철도 관리, 고객 서비스를 포괄하는 평면단위의 계층구조로 구성되며 필요에 따라 이를 평면간 혼합한 기능을 가질 수도 있다. 본 연구의 결과는 스마트 철도 통신 네트워크의 구축, 운영 및 유지 관리와 철도통신 시스템 표준화 연구 등에 활용될 수 있다.
최근 들어 활발하게 연구되고 있는 스마트 철도 시스템은 통신기술과 정보기술 등 ICT(: Information & Communication Technology) 기반으로 자동화 단계를 넘어 지능화 단계로 진입하고 있다. 스마트 철도에 사용되고 있는 ICT 기술은 일반적으로 정보침해에 취약한 특성을 보여 다양한 정보보호 기술의 지원을 받고 있다. 고속/대량 운송 수단으로서 철도 시스템의 스마트화에는 그 기반을 이루는 ICT 기술을 위한 정보보호 방안의 강구가 필수적이다. 따라서 본 논문에서는 스마트 철도 통신기반의 잠재적 위험 요인을 살펴보고 이에 대응할 수 있는 정보보호 요소를 고찰하여 스마트 철도 통신을 위한 단계별 정보보호 방안의 필요성을 제시한다.
고속화 되고 있는 철도 시스템은 각 구성 요소의 자동화를 넘어 이를 통합한 스마트 철도 네트워크로 진화되고 있다. 이와 같은 스마트 철도 네트워크를 구축하기 위해서는 LTE-R이나 5G-R과 같은 모바일 통신 기술 뿐만 아니라 AI, 빅데이터, 딥러닝과 같은 융복합 정보기술의 활용이 필수적이다. 본 연구에서는 이와 같이 스마트 철도 네트워크를 위한 철도 통신의 구조를 제안하고자 한다. 본 연구에서 제안하는 스마트 철도 네트워크 통신 구조는 고속철도의 안전 운행, 철도 관리 및 고객 서비스를 포괄하는 구조로 구성되며 필요에 따라 이를 혼합한 기능을 가질 수도 있다. 본 연구의 결과는 스마트 철도 네트워크의 구축과 운영 및 유지 관리, 철도통신 시스템 표준의 개발 등에 도움을 줄 수 있을 것으로 생각한다.
최근에는 딥러닝 기술 등을 활용한 영상기반 기술들이 많이 연구되고 있다. 또한 영상기반 기술을 철도역사 시스템에 적용한 지능형 운영 및 관리 시스템 개발을 위한 많은 연구들이 있다. 따라서 본 논문에서는 철도역사 승객 및 시설 감시, 철도승강장 감시, 철도역사 화재 감시, 그리고 철도역사 운용 및 설계를 더욱 효율적으로 할 수 있는 스마트 철도역사시스템 구축을 위하여 영상기반 기술을 활용한 국내외 연구들을 분석한다. 그리고 앞으로 새로운 영상기반 기술을 적용하여 스마트 철도역사시스템 구축에 필요한 시스템을 개발하는 연구의 방향을 제시한다.
스마트 양식 기술은 스마트 양식 솔루션 개발, 양식생산 자동화, 양식 사육수 처리 분야 등에서 점차적으로 발전하고 있으나, 세계 양식 시장의 확대로 인해 양식 생산 기술과 ICT 기술과의 융합이 가속화 될 전망이다. 본 논문에서는 스마트 양식 기술 특허 분석과 국내외 기술 동향 분석을 통해 스마트 양식 시스템의 기술 발전 방향을 소개한다.
스마트 안테나는 한정된 채널을 최대한 효율적으로 이용하여 용량(capacity)을 최대화시킬 수 있는 기술이다. 본 논문은 스마트 안테나의 원리와 기술을 설명하고 한양대학교 통신신호처리 연구실에서 연구·개발 중인 동기식 CDMA 스마트 안테나 시스템을 사용하여 이동통신 시스템의 주된 관심사인 용량을 최대화하는 방법을 제시한다. 스마트 안테나 시스템의 전체적인 성능 증가를 위해서는 핑거(finger)뿐 아니라 탐색기(searcher), 추적기(tracker) 각각의 성능도 우수해야 하므로, 본 논문에서는 현재까지 활발히 연구가 이루어지지 않은 탐색기, 추적기의 성능을 분석하고 BER(Bit Error Rate), FER(Frame Error Rate) 및 검출 확률 (detection probability)등의 모의 실험 결과를 바탕으로 스마트 안테나의 우수성을 분석한다.
철도는 다양한 분야에서 이용되며, 현재 많은 인원과 물류를 운송할 수 있는 효과적이고 친환경적인 교통수단이다. 근래에 들어 지하철을 비롯한 철도에 사고는 인명피해 및 물적 사고로 대부분 인재에 속하며, 이를 방지하기위한 안전 대책을 강구하는 방안이 추진 중이다. 본 논문에서는 철도 건널목 사고 예방을 위한 시스템의 개발을 목적으로 열차의 상황정보를 기반으로 기본적인 철도 건널목 안전관리시스템의 확장뿐만 아니라, 시스템 측면에서도 유연성을 제공할 수 있는 OSGi 프레임워크 기반 상황인지형 스마트 철도 건널목 안전 관리시스템을 구현하는 것을 목적으로 한다.
본 연구에서는 압전소자를 이용한 철도차량용 스마트 좌석 기술에 대한 적용성을 검토하였다. 이를 위해 스마트 좌석 기술에 대한 개념을 정립하였고, 실제 철도차량용 좌석을 단순화한 축소 모형을 제작하여 압전소자를 적용한 후 스마트 좌석의 기능에 대한 시뮬레이션 시험을 수행하였다. 시험을 통해, 본 연구에서 제안한 실시간 착석 확인 및 도착알림기능이 포함된 압전소자기반 스마트 좌석 시스템의 실현 가능성을 검증하였다. 본 연구 결과는 향후 실용화를 통해 검토 업무 효율화를 통한 고소철도 서비스의 질적 향상에 기여할 수 있을 것이다.
철도차량에 RFID 시스템을 도입함으로써 철도 부품관리 등을 포함한 철도차량의 스마트한 운영관리가 가능하도록 하는 것은 경제적, 산업적 뿐 아니라 사회적으로도 많은 필요성이 대두되고 있다. 본 논문에서는 해외의 RFID 연구 및 개발 활용사례를 조사 분석하였다. 철도 뿐 아니라 다양한 산업분야에 RFID 기술이 적용된 사례에 관해서도 조사하였다. 철도분야에서는 주로 차량위치 검지, 차량인식 등에 RFID 시스템이 사용된 경우가 거의 대부분이었고 부품의 단순이력 관리 등에 응용한 사례도 있었다. 본 연구를 통해, 세계적으로 이미 여러 산업분야에서 RFID 기술이 활용되고 있고 철도분야에서도 여러 국가에서 RFID 기술을 활용한 운영이 활성화되어 있으나 이러한 기술 활용은 주로 차량운행과 관련된 분야에 국한되어 있고 철도부품의 유지보수 등의 분야에서는 RFID 기술개발 및 활용이 미흡하다는 것을 알 수 있었다. 따라서 국내의 철도차량의 스마트한 운영관리를 위해서는 RFID 기술을 철도부품의 유지보수 및 이력관리에 적용할 수 있는 시스템이 반드시 필요하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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