2025 스마트건설 챌린지 [철도 분야 스마트 기술]

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2025 스마트 건설 챌린지: 철도 분야 스마트 기술 경연 브리핑

요약

본 문서는 국토교통부와 건설동행위원회가 주최하고 국가철도공단이 주관하는 '2025 스마트 건설 챌린지'의 철도 분야 기술 경연대회에서 발표된 핵심 내용과 기술 동향을 종합적으로 분석한 브리핑 자료이다. 이번 경연의 핵심은 철도 산업의 고질적인 안전 문제를 해결하고, 생산성과 효율성을 극대화하기 위해 인공지능(AI), 디지털 트윈, 사물인터넷(IoT), 빅데이터 등 첨단 스마트 기술을 현장에 적용하는 방안을 모색하는 것이었다.

8개 참가팀의 발표를 통해 도출된 주요 기술 동향은 다음과 같다.

1. 디지털 트윈의 고도화: 단순 3D 시각화를 넘어, 실시간 데이터를 연동한 관제(메이사/HDC, 수성엔지니어링)와 미래 상황을 예측하고 최적의 대응 방안을 도출하는 시뮬레이션(한국철도기술연구원, 톰스) 단계로 기술이 진화하고 있다. 위성, 드론, 로봇 등 다양한 데이터 수집 장치를 활용하여 지상과 지하를 아우르는 통합적인 디지털 트윈 구축이 핵심 과제로 부상했다.
2. AI 기반 데이터 분석 및 자동화: 현장에서 생성되는 방대한 데이터를 수작업으로 처리하던 기존 방식의 한계를 극복하기 위해 AI를 적극적으로 활용하고 있다. 계측·발파 데이터 분석 자동화(포스코이앤씨), 시설물 균열 탐지(수성엔지니어링), 다국어 번역 및 위험성 평가(계룡건설) 등 AI는 반복적인 업무를 자동화하고, 인간이 놓치기 쉬운 잠재적 위험을 예측하는 데 핵심적인 역할을 수행한다.
3. 통합 플랫폼 중심의 현장 관리: 개별적으로 운영되던 기술들을 단일 플랫폼으로 통합하여 데이터의 파편화를 막고, 현장 전체의 상황을 일목요연하게 파악하려는 시도가 두드러졌다. 이는 발주처, 시공사, 감리단 등 다양한 이해관계자 간의 원활한 소통과 신속한 의사결정을 지원하는 기반이 된다.
4. 작업자 중심의 안전관리 패러다임 전환: 기술을 통해 근로자를 단순한 '보호의 객체'에서 '안전 예방의 주체'로 전환시키려는 노력이 강조되었다. 스마트 안전 장비 지급, 모바일 앱을 통한 위험성 평가 참여 및 작업중지권 행사(계룡건설) 등은 근로자가 스스로 안전을 확보할 수 있는 환경을 조성하는 데 중점을 둔다.
5. 특수 환경(터널) 극복 기술: 통신 두절, 협소 공간 등 터널 공사의 특수성을 극복하기 위한 맞춤형 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있다. TV 유휴 주파수 대역(TVWS)을 활용한 무선 통신망 구축(현대건설), 광케이블 링 방식을 통한 재난 대응 시스템(서전기전) 등이 대표적인 사례다.

결론적으로, 이번 경연은 철도 건설 분야가 전통적인 인력 중심의 산업에서 데이터와 AI가 주도하는 첨단 기술 산업으로 빠르게 전환하고 있음을 명확히 보여주었다. 각 팀이 제시한 기술들은 철도 인프라의 전 생애주기에 걸쳐 안전성, 효율성, 경제성을 획기적으로 향상시킬 잠재력을 지니고 있다.

 

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경연 개요

• 행사명: 2025 스마트 건설 챌린지 - 철도 분야 스마트 기술 경연대회
• 목적:
  • 건설 산업 전반의 안전 인식 확산
  • 스마트 기술을 통한 생산성 및 효율성 증대
  • 첨단 스마트 건설 기술의 개발 및 적용 활성화
  • 국민이 일상에서 체감할 수 있는 스마트 건설 기술 발굴
• 주최/주관:
  • 주최: 국토교통부, 건설동행위원회
  • 철도 분야 주관: 국가철도공단
• 진행 방식:
  • 사전 신청한 21개 팀 중 서류 심사를 통과한 8개 팀이 본선 진출
  • 각 팀별 발표 12분, 질의응답 3분으로 총 15분 진행
• 심사 기준: 기술성, 혁신성, 적용성, 경제성을 종합적으로 평가
• 심사위원단 (총 9인):
  • 외부위원 (5인): 박용기(한국교통대학교 교수), 서정호(서울교통공사 부장), 오택은(동서울대학교 교수), 최상균(김포대학교 교수), 황종수(LIG넥스원 수석연구원)
  • 내부위원 (4인): 우기하(건설계획처장), 전공준(에너지인프라처장), 박지하(스마트제어처장), 양영민(철도ICT처장)

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원본영상: 

https://www.youtube.com/watch?v=5M5WiKIrTdI&t=9201s

 

 

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참가팀별 발표 요약 및 주요 내용

1. 계룡건설산업

• 발표 주제: 스마트 안전보건관리 기반 철도 현장 구축
• 핵심 기술: 근로자가 안전 예방의 주체가 되도록 지원하는 스마트 안전보건관리 체계
• 주요 내용:
  • 문제 인식: 건설 현장 사고의 근본 원인인 '개인적 결함'과 '불안전한 상태 및 행동'을 스마트 기술로 제어해야 한다는 인식에서 출발.
  • 근로자 개인 결함 보완:
    • AI 실시간 통역기, QR코드, TTS(Text-to-Speech)를 활용하여 외국인 및 고령 근로자의 교육 이해도 향상.
    • 스마트 밴드를 통해 고령 및 심혈관 질환 근로자 건강 상태 추적 관리.
    • 스마트 에어백 조끼와 귀마개를 지급하여 추락 및 소음 환경으로부터 근로자 보호.
  • 불안전한 상태 및 행동 제거:
    • 모바일 앱 기반의 스마트 위험성 평가 시스템을 구축하여 근로자가 직접 위험 요소를 발굴하고 TBM(Tool Box Meeting)에 참여.
    • 앱을 통해 작업중지권을 간편하게 행사할 수 있도록 하여 실효성 증대.
    • BIM 시뮬레이션과 AI 정보를 활용하여 사전에 공정 간섭 및 위험 요소를 검토.
  • 통합 관제 시스템: 파편화된 정보(스마트 안전모, 지능형 CCTV 등)를 통합하여 현장 전체 안전 현황을 한눈에 파악하고 잠재적 위험을 예측.
  • 기대 효과: 근로자를 '보호의 객체'에서 '사고 예방의 주체'로 전환하여 근본적인 사고 예방 환경 구축.

2. 메이사 & HDC 현대산업개발

• 발표 주제: 철도 지하공사 통합 공사 현장 관리 시스템
• 핵심 기술: 위성, 드론, 360도 카메라 등 다양한 소스로부터 취득한 디지털 트윈 데이터를 단일 플랫폼에서 통합 관리 및 분석하는 기술.
• 주요 내용:
  • 대상 현장: 도심 간선도로 하부에서 터널 공사를 진행하는 '인덕원-동탄 복선전철 12공구' (지상과 지하 동시 관리 필요).
  • 데이터 소스 통합:
    • SAR 위성: 주기적인 데이터 분석을 통해 지반 침하 및 싱크홀 발생 가능성을 조기에 탐지. 야간이나 악천후에도 데이터 취득 가능.
    • 드론: 공사 현장 상부(복공판 등)의 3D 모델을 생성하고, 설계 도면과 중첩하여 시공 정확도 검증.
    • 360도 카메라: 드론 활용이 어려운 지하 터널 공간의 디지털 트윈 데이터를 생성. 향후 로봇을 활용한 데이터 수집 자동화 계획.
    • 모바일 및 CCTV: 근로자가 촬영한 사진과 현장 CCTV 영상을 플랫폼에 실시간으로 통합하여 원격 현장 관리 및 안전 관리 강화.
  • 플랫폼 기능: 지상부터 지하까지 모든 데이터를 단일 플랫폼에서 관리하여 시공사-협력사 간의 복잡한 커뮤니케이션을 효율화하고, 보고서 자동 생성 기능 제공.
  • 기대 효과: 데이터 기반의 조기 위험 감지(지반 침하), 데이터 수집 자동화를 통한 비용 및 시간 절감, 실시간 협업을 통한 커뮤니케이션 비용 절감.

3. 서전기전

• 발표 주제: 터널 재난 안전 확보를 위한 혁신적인 광코어 링 방식의 통합 스마트 제어 시스템
• 핵심 기술: 터널 내 '피난 유도 시스템'과 '조명 시스템'을 광케이블 링 방식으로 통합하여 신뢰성과 안정성을 극대화한 제어 시스템.
• 주요 내용:
  • 기존 시스템의 문제점:
    • 피난 유도등: 무선 통신 방식의 한계(전파 난반사, 장애물 간섭)로 인한 오작동 및 제어 불능 문제 발생.
    • 조명 시스템: 직렬(Serial) 유선 통신 방식이어서 중간 장비 고장 시 하위 장비 전체가 통신 두절되는 치명적 결함.
    • 두 시스템이 분리 구축되어 사업비 및 유지보수 비용 증가.
  • 개선 솔루션:
    • 광코어 링 방식 채택: 통신 케이블 일부가 단선되어도 양방향 통신을 통해 전체 시스템이 중단 없이 정상 작동.
    • 시스템 통합: 피난 유도등과 조명 제어 시스템을 하나로 통합하여 구축 및 유지보수 비용 절감. 인덕원-동탄선 39km 구간 적용 시 약 12억 원(25.4%)의 비용 절감 효과 예상.
    • 성능 향상: 원격 제어 응답 시간을 대폭 단축하고, 신뢰도를 100%로 향상 (공인시험성적서 확보).
  • 특허: 국가철도공단과 공동 특허 등록 완료.

4. 수성엔지니어링

• 발표 주제: AI 활용 공간 빅데이터 기반 철도 인프라 자산 관리를 위한 웹 플랫폼
• 핵심 기술: 철도 인프라의 설계, 시공, 유지관리 등 전주기 데이터를 통합 관리하는 클라우드 기반 웹 플랫폼.
• 주요 내용:
  • 문제 인식: 인력 중심의 조사 및 평면도 위주 자료 관리 방식은 데이터의 정밀성, 최신성, 연속성 확보에 근본적인 한계를 가짐.
  • 플랫폼 기능:
    • 공간 빅데이터 통합: 드론 등 다종 센서로 취득한 고정밀 시계열 데이터를 프로젝트 단위로 체계적으로 구축 및 관리.
    • AI 기반 분석:
      • 고해상도 이미지와 3D 모델을 연계하여 시설물 세부 점검.
      • 콘크리트 구조물의 균열과 같은 결함을 자동으로 탐지하고 심각도를 분류하여 유지보수 우선순위 선정 지원.
      • 3D 포인트 클라우드 데이터로부터 철도 선로 벡터를 자동으로 추출하여 궤도의 기하학적 변형을 신속하게 분석.
    • BIM-to-GIS 기술: 딥러닝 기반으로 IFC(BIM) 모델의 위치를 자동으로 보정(Georeferencing)하고, 도시 공간정보 표준(CityGML)으로 변환하여 타 플랫폼과의 호환성 확보.
  • 활용 분야: 설계 단계의 리스크 최소화, 시공 단계의 공정 관리 효율화, 유지관리 단계의 정밀 점검 및 이력 관리 등 철도 인프라 전주기에 적용 가능.

5. YMX & 한국철도기술연구원

• 발표 주제: 차세대 스마트 스테이션 - 디지털 트윈 시뮬레이션 기반 혼잡 예측 기술
• 핵심 기술: 단순 관제를 넘어 미래 상황을 예측하는 고도화된 디지털 트윈(ISO/IEC 표준 3~4단계) 시뮬레이션 기술.
• 주요 내용:
  • 차별점: 기존의 3D 모델링 및 실시간 데이터 연계(1~2단계)를 넘어, 시뮬레이션을 통해 철도 역사 내 혼잡 및 안전사고를 '예측'하고 '예방'하는 기술.
  • 핵심 기술 요소:
    • 현실적인 보행자 모델: 한국인 특성, 교통약자(장애인, 노약자)의 이동 특성을 반영하고, 예측 회피력 개념을 도입하여 자연스러운 보행 모델 개발. 교통카드 및 이동통신 데이터를 융합하여 실제 이동량과 유사하게 구현.
    • 고정밀 실내 측위: 스마트폰 기반으로 평균 오차 1.1m 수준의 고정밀 실내 위치 측정 기술을 개발하여 실제 이용자 위치를 디지털 트윈에 연동.
    • 시나리오 기반 시뮬레이션: 특정 이벤트(공연, 집회 등)나 시설 고장 시 발생할 수 있는 혼잡 상황을 맞춤형으로 시뮬레이션하여 사전 대응 전략 수립 지원.
  • 대국민 서비스: 이용자가 스마트폰 앱을 통해 방문할 역사의 시간대별 혼잡도를 미리 체험하고 최적의 이동 계획을 수립할 수 있도록 지원.
  • 기대 효과: 데이터 기반의 과학적 검증을 통해 최적의 시설 배치, 설계 변경 최소화, 투자 효율 극대화.

6. 톰스(TOMS)

• 발표 주제: 디지털 트윈 기반 철도 시설의 최적화 방안 기술
• 핵심 기술: BIM, 디지털 트윈, 시뮬레이션을 융합하여 철도 시설의 공간 배치를 최적화하고, 특히 재난 상황에서의 대피 계획을 사전에 수립하는 기술.
• 주요 내용:
  • 적용 사례: GTX-B 여의도역사의 최적 공간 배치, 인천시청역사의 지하 공간 및 터널 대피 계획 수립.
  • 시뮬레이션 모델:
    • 소셜 포스 모델(Social Force Model): 보행자의 상호작용을 분석하여 평상시 혼잡도 및 병목 지점 예측.
    • 화재 확산 시뮬레이터(FDS): 화재 발생 시 연기 확산, 열 전도 등을 보행자 대피 시뮬레이션과 연계하여 골든타임 내 대피 가능 여부 및 대피로의 안전성 검증.
  • 분석 및 최적화:
    • 다양한 시나리오(열차 동시 도착, 특정 시설 폐쇄 등) 분석을 통해 엘리베이터 증설, 대기 공간 확보 등 설계 개선 방안 도출.
    • 시뮬레이션 결과를 통해 정량적 지표(지체 시간, 밀도 등)와 시각적 자료를 제공하여 이해관계자들의 의사결정 지원.
  • 제안: 시뮬레이션 결과를 바탕으로 실제 현장에서 즉각적으로 활용할 수 있는 '살아있는 현장 조치 매뉴얼' 개발 필요성 강조.

7. 포스코이앤씨

• 발표 주제: 현장 데이터 기반 리스크 예방 시스템
• 핵심 기술: 현장에서 매일 발생하는 데이터를 자동으로 분석하여 리스크를 사전에 예방하는 현장 주도형 데이터 자동화 솔루션.
• 주요 내용:
  • 솔루션 구성:
    • 계측 데이터 분석 자동화: 매일 계측 데이터를 자동으로 다운로드하고, 변화가 큰 센서 순으로 정렬. AI가 이상치 발생 시 발파 데이터와 상관관계를 분석하고 안전 관리 방안까지 제안.
    • 발파 데이터 분석 자동화: 발파 작업일지와 계측 보고서를 업로드하면 AI가 데이터를 추출·통합하고 이격거리를 자동 계산. 축적된 데이터로 현장 맞춤형 진동 추정식을 만들어 사전 예측 시뮬레이션에 활용.
    • 작업일보 작성 자동화: SNS 보고 내용을 AI가 분석하여 표준화된 양식의 작업일보를 자동으로 생성. 반복적인 수작업을 90% 가까이 제거.
  • AI 챗봇: 현장 데이터를 학습한 AI 챗봇이 자연어 질문에 대해 필요한 데이터를 즉시 분석하여 답변. (예: "지난주 특정 공정의 투입 인원 현황 알려줘") SQL-RAG 기술을 활용하여 할루시네이션(환각) 오류 없이 정확한 답변 제공.
  • 기대 효과: 수작업으로 인한 시간 낭비 및 휴먼 에러 제거, 데이터 기반의 객관적 의사결정 지원, 축적된 데이터를 디지털 자산으로 전환.

8. 현대건설·이노넷·아이브스

• 발표 주제: AI 스마트 안전 시스템 (HIoS - Hyundai IoT Safety System)
• 핵심 기술: TV 유휴 주파수 대역(TVWS)을 활용하여 터널 등 통신 음영 지역에 안정적인 무선 통신 인프라를 구축하고, 이를 기반으로 한 통합 안전 관리 플랫폼.
• 주요 내용:
  • TVWS 통신 기술: 별도의 통신망 공사 없이 터널 전 구간에 무선 통신(Wi-Fi) 환경을 신속하게 구축. 2021년 별내선 3공구 현장에 국내 최초로 적용.
  • 통합 안전 장비: CCTV, IoT 가스 센서, 비상 방송 스피커, 근로자 위치 모니터링 안테나를 일체화한 이동형 장비를 통해 막장면까지 실시간 안전 관리.
  • AI 영상 분석: 다수의 CCTV 영상을 AI가 실시간으로 분석하여 비상 상황(쓰러짐, 침입 등) 발생 시 안전 관리자에게 즉시 알람 전송.
  • 로보틱스 및 드론 연계: 구축된 무선 통신망을 활용하여 4족 보행 로봇(스팟)의 원격 안전 순찰 및 실내 드론을 이용한 위험 구역 무인 점검 수행.
  • 기타 기능:
    • 휴대폰을 이용한 원격 비상 방송 및 다국어(중국어, 베트남어 등) 자동 번역 방송.
    • 드론 취득 영상과 AI 분석을 통한 디지털 페이스맵핑 보고서 자동 작성.
  • 기대 효과: 터널 전 구간의 선제적 안전사고 예방 및 신속한 재난 대응, 로봇·드론 등 스마트 건설 기술 활성화 기반 마련.

 

 

 

 

 

 

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