• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.604-613
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• 2018

전 세계적으로 철도의 노후화 및 고속화 등으로 인한 열차탈선사고가 증가하고 있으며, 그로인한 인적 물적 피해가 증가하고 있는 실정이다. 특히 철도교량의 경우에는 가드레일 또는 방호벽 등을 설치하고 있으나, 이는 탈선열차차량(train body level)이 방호벽과 충돌함으로써 열차의 탈선운동을 억제하여 정지시키는데 목적이 있다. 이와 같은 차량에 의한 탈선방호는 인명피해 위험성 및 2차 피해발생 가능성이 높다. 그러므로 본 연구에서는 주행레일 사이에 일탈방호시설물(DCP, Derailment Containment Provision)을 설치하여, 차륜 또는 차축(wheel/bogie level)에서 탈선열차를 방호할 수 있는 시설물을 개발하였다. 또한, 기존 철도교량의 일탈방호성능을 확보할 수 있도록 DCP의 급속시공이 가능하도록 설계하였으며, 방호벽에 작용하는 충돌하중과 급곡선부에서의 관성력을 감소시킴으로써 일탈된 열차가 교량 밖으로의 전도 낙하방지 및 반대편 선로의 침입하는 것을 최소화 하고자 하였다. 본 논문에서는 LS-Dyna을 이용하여, 설계한 DCP의 열차 충돌위치 및 콘크리트 궤도 접합조건에 따른 거동에 대하여 해석적으로 변수연구를 수행하였다. 특히 접합조건은 접합재료의 물성치에 따라 끊어짐을 모사하는 Tiebreak contact과 완전 부착되었다고 가정하는 Perfect bond contact으로 나눠 해석적으로 검토하였다. DCP의 변위, 앵커 및 콘크리트의 응력, 변형률을 확인한 결과 Tiebreak contact이 실제 충돌하중에 대한 거동을 보다 유사하게 모사하는 것으로 판단하였다. 또한, 충돌위치에 따른 변위는 접합구간에서 가장 큰 변형이 발생하였으며, DCP 블록의 중앙에 충돌이 가해질 경우, 충돌하중이 가해지는 DCP 배면에서 휨 파괴가 발생하였다. 본 연구에서 수행한 충돌해석은 실제 충돌실험의 어려움에 의해 사전적으로 해석을 수행하였으며, 이를 바탕으로 DCP 앵커 설계변경은 필요할 것으로 판단된다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제17권6호
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• pp.202-210
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• 2018

최근 열차사고 혹은 단전/단선 등의 비상상황 시 방송장치 고장에 따른 객실 안내 방송 불가로 인한 2차사고 발생률이 증가하고 있다. 이에, 철도 운행 경로 상 어떤 비상상황이 발생하여도 편성 단위의 열차에 안내방송을 할 수 있는 시스템 구축의 필요성이 대두되고 있다. 본 논문에서는 터널 등 열악한 철도 운행환경에서 단차, 단선 등의 사고로 열차방송을 사용할 수 없을 경우를 대비하여 기존 통신 중계인프라에 독립된 무선통신방식을 검토하고, 대상 통신장치를 실제 철도 운행 환경(굴신률이 큰 터널 등) 하에서 통신성능 평가를 수행하였으며, 이를 통해 비상방송시스템을 위한 무선통신 기술로써의 적용성을 고찰한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.519-534
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• 2019

최근 국내 터널공사에서 낙반사고의 위험성이 낮고 진동과 소음이 적은 쉴드 TBM을 이용한 기계화 터널공법이 많이 적용되는 추세이며, 이러한 쉴드 TBM으로 터널 굴착 시 적절한 굴착속도를 설계하는 것이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 ${\bigcirc}{\bigcirc}{\sim}{\bigcirc}{\bigcirc}$ 고속철도 쉴드 TBM 공사구간에 대하여 지반조사 결과와 TBM 굴진데이터를 분석하고 이를 기존 연구자들에 의해 제안된 경험적 굴착속도 예측방법에 적용하였다. 또한, 현장 굴진데이터 중 커터 당 추력과 지반 일축압축강도와의 상관관계를 분석하고 이를 통해 TBM 터널 설계 시 커터 당 추력과 일축압축강도를 변수로 굴착속도를 예측할 수 있는 간편 모델을 도출하였다. 기존 해외의 여러 굴착속도 예측 모델들을 해당 TBM 현장에 적용한 결과 예측치와 측정된 굴착속도는 약 50~500%의 비교적 큰 오차를 보인 반면, 본 연구에서 도출된 굴착속도 예측모델은 평균 약 15%의 오차율을 나타내어 추후 유사한 지반조건을 가진 쉴드 TBM 현장에 대해서 적용성이 높을 수 있을 것으로 기대한다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.91-98
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• 2023

오늘날 인공지능 산업이 발전함에 따라 여러 분야에 걸쳐 인공지능을 통한 자동화 및 최적화가 이루어지고 있다. 국내의 철도 분야 또한 지도 학습을 이용한 레일의 결함을 검출하는 연구들을 확인할 수 있다. 그러나 철도에는 레일만이 아닌 다른 구조물들이 존재하며 그중 선로 체결 장치는 레일을 다른 구조물에 결합시켜주는 역할을 하는 장치로 안전사고의 예방을 위해서 주기적인 점검이 필요하다. 본 논문에는 선로 체결 장치의 데이터를 이용하여 준지도 학습(semi-supervised learning)과 전이 학습(transfer learning)을 이용한 분류기를 학습시켜 선로 안전 점검에 사용되는 비용을 줄이는 방안을 제안한다. 사용된 네트워크는 Resnet50이며 imagenet으로 선행 학습된 모델이다. 레이블이 없는 데이터에서 무작위로 데이터를 선정 후 레이블을 부여한 뒤 이를 통해 모델을 학습한다. 학습된 모델의 이용하여 남은 데이터를 예측 후 예측한 데이터 중 클래스 별 확률이 가장 높은 데이터를 정해진 크기만큼 훈련용 데이터에 추가하는 방식을 채택하였다. 추가적으로 초기의 레이블된 데이터의 크기가 끼치는 영향력을 확인해보기 위한 실험을 진행하였다. 실험 결과 최대 92%의 정확도를 얻을 수 있었으며 이는 지도 학습 대비 5% 내외의 성능 차이를 가진다. 이는 제안한 방안을 통해 추가적인 레이블링 과정 없이 비교적 적은 레이블을 이용하여 분류기의 성능을 기존보다 향상시킬 수 있을 것으로 예상된다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.23-31
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• 2020

본 연구는 철도표면상에 발생하는 노후 현상 중 하나인 결함 검출을 위해 학습데이터를 생성함으로써 결함 검출 모델에서 더 높은 점수를 얻기 위해 진행되었다. 철도표면에서 결함은 선로결속장치 및 선로와 차량의 마찰 등 다양한 원인에 의해 발생하고 선로 파손 등의 사고를 유발할 수 있기 때문에 결함에 대한 철도 유지관리가 필요 하다. 그래서 철도 유지관리의 자동화 및 비용절감을 위해 철도 표면 영상에 영상처리 또는 기계학습을 활용한 결함 검출 및 검사에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 일반적으로 영상 처리 분석기법 및 기계학습 기술의 성능은 데이터의 수량과 품질에 의존한다. 그렇기 때문에 일부 연구는 일반적이고 다양한 철도표면영상의 데이터베이스를 확보하기위해 등간격으로 선로표면을 촬영하는 장치 또는 탑재된 차량이 필요로 하였다. 본연구는 이러한 기계적인 영상획득 장치의 운용비용을 감소시키고 보완하기 위해 대표적인 영상생성관련 딥러닝 모델인 생성적 적대적 네트워크의 기본 구성에서 여러 관련연구에서 제시된 방법을 응용, 결함이 있는 철도 표면 재생성모델을 구성하여, 전용 데이터베이스가 구축되지 않은 철도 표면 영상에 대해서도 결함 검출을 진행할 수 있도록 하였다. 구성한 모델은 상이한 철도 표면 텍스처들을 반영한 철도 표면 생성을 학습하고 여러 임의의 결함의 위치에 대한 Ground-Truth들을 만족하는 다양한 결함을 재 생성하도록 설계하였다. 재생성된 철도 표면의 영상들을 결함 검출 딥러닝 모델에 학습데이터로 사용한다. 재생성모델의 유효성을 검증하기 위해 철도표면데이터를 3가지의 하위집합으로 군집화 하여 하나의 집합세트를 원본 영상으로 정의하고, 다른 두개의 나머지 하위집합들의 몇가지의 선로표면영상을 텍스처 영상으로 사용하여 새로운 철도 표면 영상을 생성한다. 그리고 결함 검출 모델에서 학습데이터로 생성된 새로운 철도 표면 영상을 사용하였을 때와, 생성된 철도 표면 영상이 없는 원본 영상을 사용하였을 때를 나누어 검증한다. 앞서 분류했던 하위집합들 중에서 원본영상으로 사용된 집합세트를 제외한 두 개의 하위집합들은 각각의 환경에서 학습된 결함 검출 모델에서 검증하여 출력인 픽셀단위 분류지도 영상을 얻는다. 이 픽셀단위 분류지도영상들과 실제 결함의 위치에 대한 원본결함 지도(Ground-Truth)들의 IoU(Intersection over Union) 및 F1-score로 평가하여 성능을 계산하였다. 결과적으로 두개의 하위집합의 텍스처 영상을 이용한 재생성된 학습데이터를 학습한 결함 검출모델의 점수는 원본 영상만을 학습하였을 때의 점수보다 약 IoU 및 F1-score가 10~15% 증가하였다. 이는 전용 학습 데이터가 구축되지 않은 철도표면 영상에 대해서도 기존 데이터를 이용하여 결함 검출이 상당히 가능함을 증명하는 것이다.

• 항공우주정책ㆍ법학회지
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• 제32권2호
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• pp.101-127
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• 2017

가장 진보된 항공기술의 발전에도 불구하고 항공기사고는 지속적으로 발생하고 있는 반면 승객수송 항공교통량은 향후 15년간 갑절로 증폭할 것으로 예상되고 있다. 항공기사고 발생 후에 안전조치로 수행되는 항공기사고조사만으로는 항공안전을 확보할 수 없기 때문에, 선제적이고 예측적인 사고예방대책의 필요성에 대한 공감대가 형성되었다. 이러한 명목으로 항공안전관리시스템(SMS)이 2008년부터 도입되어 2011년부터 본격적으로 수행되고 있다. SMS는 선제적이고 예측적인 항공기사고 예방대책으로서, 항공안전과 관련된 기술적 요소, 인적요소를 넘어 조직적 요소에 접근함으로써 근원적인 위험요인을 차단할 수 있는 메커니즘이다. 방법론적으로는 항공기운항에 필요한 모든 현장에서 잠재되어 있는 위험요소를 수집하여 데이터베이스를 구축하고, 위험을 분석하여, 위험을 관리함으로써, 위험을 수용가능하거나 그 이하로 유지하는 방법이다. 따라서 SMS의 부적절한 이행은 항공기사고 예방의 미흡함을 나타내며 항공기사고와 직결된다. SMS에 있어 자신의 실수를 포함하여 업무상 발생하는 위험요소의 보고가 필수적이고, 가장 중요한 요소로 간주된다. 이를 위하여 자발적 보고에 대한 공정문화의 정책 하에, 정보제공자의 익명성, 비처벌 및 비문책 보장이 기본적인 것으로 되어있으나, 조직에 대한 신뢰의 부족으로 보고는 미미한 수준으로 정체되어 있는 상황이다. 최고관리자가 고위관리자와 더불어 자신의 조직에 대한 안전과 수익의 균형을 유지할 수 있는 안전의식을 갖고, 공정문화가 주축이 된 안전문화의 주도적 역할이 필요하다. 이에 대한 법적 제도적 근거는 국토교통부 훈령인 "항공안전관리시스템 인 및 운영지침"에 최고관리자가 및 고위관리자가 받아야할 교육이 명시되어있으나, 법적 구속력이 없는 상태이다. 따라서 법적 구속력이 있는 고시인 "국가항공안전프로그램"의 항공안전관리시스템 승인신청서의 구비서류에, 최고관리자 및 고위관리자의 SMS 교육이수증명서가 추가되어야 할 필요가 있다. 또한 항공기사고조사에 SMS항목이 누락되어 있어 안전문화와 관련된 조직적 요소 및 위험관리 부분에 대한 조사가 수행되지 않고 있다. 이는 근원적인 원인에 대한 규명이 불가능하여 향후 사고예방에 장애요소로 작용된다. ICAO가 발행한 항공기사고조사매뉴얼에는 SMS조사가 포함되어 있지만, 국제민간항공조약 부속서 13의 최종보고서 양식에는 포함되어있지 않다. 또한 전 세계적으로 항공기사고조사의 실질적 표본이 되고 미국교통안전위원회가 SMS조사에 미온적인 것으로 나타나고 있다. 이러한 이유들로 부속서 13에 의거 조사를 수행하고 있는 조사기구들은 SMS조사를 조사항목에 포함시키지 않고 있는 상황이며, 항공기사고 조사관들은 SMS 조사방법이나 기법에 노출되어 있지 않다. 이러한 맥락에서 부속서 13의 최종보고서 양식 중 조직 및 관리정보 목에 SMS조사를 포함시킬 필요가 있다. 국내적으로는 항공 철도사고조사위원회의 운영규정 중 최종보고서양식에 동일하게 SMS항목을 추가되어야 한다. 이러한 법적 제도적 개선방법이 보완되면 SMS의 이행이 효율적으로 이행되어 향후 항공안전증진에 기여하리라고 기대한다.