초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
효율적 레일 유지보수를 위한 AI기반 ±0.05mm이하 고정밀 레일 프로파일 탐지 핵심기술 개발

◼ 전체 내용
○ 고정밀 레일 프로파일 탐지 핵심기술 개발
- 운행선 궤도 레일의 직마모 및 편마모 변형량의 형상 분석
- ±0,05mm이하 고정밀 레일 프로파일 검측 메커니즘 개발
- 프로파일 검측 메커니즘을 적용한 시험용 탐지 장치 초도품 제작
○ 궤도 레일 프로파일 기반 마모 분석 및 예측 기술 개발
- 레일 프로파일의 직마모 및 편마모

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
효율적 레일 유지보수를 위한 AI기반 ±0.05mm이하 고정밀 레일 프로파일 탐지 핵심기술 개발

◼ 전체 내용
○ 고정밀 레일 프로파일 탐지 핵심기술 개발
- 운행선 궤도 레일의 직마모 및 편마모 변형량의 형상 분석
- ±0,05mm이하 고정밀 레일 프로파일 검측 메커니즘 개발
- 프로파일 검측 메커니즘을 적용한 시험용 탐지 장치 초도품 제작
○ 궤도 레일 프로파일 기반 마모 분석 및 예측 기술 개발
- 레일 프로파일의 직마모 및 편마모 검출 핵심로직 개발
- 기계학습을 통한 레일 상태 프로파일 형성 및 마모량 예측 기술 개발

◼ 1차년
ㅇ 목표
-고정밀 레일 프로파일 측정 기술 개발을 위한 기존 궤도 선로의 레일 마모량 및 형상 분석과 이를 토대로 한 프로파일 검측 메커니즘 개발
ㅇ 내용
∘ 효율적 레일 유지보수를 위한 고정밀 레일 프로파일 탐지 핵심기술 개발
- 운행선 궤도 레일의 직마모 및 편마모 변형량의 형상분석
- 고정밀 레일 프로파일 탐지 기술의 국내외 기술 분석
- KR60레일 대상으로 주요 마모 상태 조사 (그외 국내 표준 레일도 동일 기준 적용)
- 고정밀 레일 프로파일 검측 메커니즘 개발(1차년 설계 목표 ±0,1mm): 직마모 측정 메커니즘 설계, 편마모 측정 메커니즘 설계를 포함
- 접촉식 측정 메커니즘과 비접촉식(점측정 방식)을 동시 고려한 설계
- 현장 검측을 고려한 측정기술의 레퍼런스 설정 및 설계
∘ 궤도 레일 프로파일 기반 마모 분석 및 예측 기술
- 레일 프로파일의 직마모 및 편마모 검출 기준 및 기초 로직 검토
- 레일 형상 합성을 위한 기초 로직 검토
- 프로파일 기반 측정 오차 도출 시험
※ 레일 상태 검지를 위해 해외에서 사용되고 있는 다수의 2D 레이져 스캔너를 사용한 레일의 프로파일 검지 시스템은 하나의 레일에 대해서 2개 이상의 2D Line scanner 방식을 사용하고 있는 것이 특징이며 다수의 레이져 스캐너를 사용함으로써 장비가격 및 유지보수 비용의 상승하고 측정 정밀도가 상대적으로 낮다는 단점을 지님.
※ 제안된 Single Point Scan 방식의 측정 메커니즘을 적용하여, 측정장치의 현장 적용성을 높이고 정밀도를 향상시킬 수 있는 방법임(접촉식 스캔 방식을 추가로 고려하여 메커니즘을 개발)

◼ 2차년
ㅇ 목표
- 고정밀 레일 프로파일 측정 핵심기술의 시험실 성능 검증을 위한 초도 시험제품을 제작함. 특히 마모 레일의 최종 형상 합성을 위하여 Single Point 측정 메커니즘을 기초로 기계학습과정을 적용하여 최종 마모 형상을 합성함
ㅇ 내용
∘ 효율적 레일 유지보수를 위한 고정밀 레일 프로파일 탐지 핵심기술 개발
- 운행선 궤도 레일의 직마모 및 편마모 변형량의 형상분석 (현장궤도 지속 분석)
- UIC60 레일 대상으로 주요 마모 상태 조사 (그외 국내 표준 레일도 동일 기준 적용)
- 고정밀 레일 프로파일 검측 메커니즘 개발(1차년 설계 목표 ±0,05mm)
- 프로파일 검측 메커니즘을 적용한 시험용 탐지 장치 초도품 제작
- 레일 프로파일 검측 핵심기술의 시험실 성능 검증(시험실 초도품 활용)
∘ 궤도 레일 프로파일 기반 마모 분석 및 예측 기술
- 레일 프로파일의 직마모 및 편마모 검출 핵심로직 개발
- AI를 이용한 레일 프로파일 학습 구조 개발
- 기계학습을 통한 상태 프로파일 형성 및 마모량 예측
※ Single Point Scan 방식의 메커니즘을 적용하여 측정된 레일 프로파일을 완성하기 위하여 기계학습을 이용하여 최종 레일 프로파일을 합성하는 과정을 나타냄

□ 연구개발성과
- 새로운 방식의 고정밀 레일 프로파일 측정 장치 및 기술 확보(시제품 포함)
- 다수의 지식재산권 확보(출원 5건, 등록 2건, PCT출원 1건) 및 논문
- 기술 실용화를 위한 기술이전 완료(2건)

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ 레일 상태 검측을 위한 국내 순수기술 확보
- 국외 기술에 모두 의존적인 레일 검측의 기초 기술을 확보하여 관련 장비에 대한 국내 순수기술 적용
- 기술 자립화를 통한 파생 제품의 국산화에 동시 적용
- 증대되는 궤도 레일 검측 시장 진출을 위한 핵심기초 기술로 활용
○ 고정밀 레일검측 기술을 통한 효율적 유지보수 기초기술로 활용
- 고가의 외산장비를 대체할 경제적 레일 검측기술 제공으로 궤도 유지보수에 적극적으로 활용
- 열악한 궤도 유지보수 시장에 경제성있는 검측기술 제공
○ 예방적 레일검측을 통한 안전사고 예방
- 진보된 레일 프로파일의 검측을 통한 레일 결함 예측
- 결함의 예방적 보수를 통한 철도 안전사고의 예방효과 달성
○ 후속 연구로 고정밀 레일 프로파일 검측 정보를 궤도 유지보수 자동화 장비 개발 및 실용화를 통해 궤도 현장 작업환경 개선에 활용가능하도록 함
- 궤도 자동 검측차 적용, 궤도 선로 연마차 및 연마장치에 정보 공유 등

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 1) 연구배경 ... 7
• 2) 연구 동향 ... 11
• 3) 연구 필요성 ... 15
• 4) 정부 정책과의 부합성 ... 16
• 5) 연구개발 목표 및 내용 ... 17
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 20
• 1) 연구수행 항목별 수행 내용 ... 20
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 42
• 1) 연구수행 결과 ... 42
• 2) 목표 달성 수준 ... 66
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 67
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 67
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용계획 ... 69
• 1) 연구성과 총괄 ... 69
• 2) 연구개발성과의 향후 5년간(활용보고서 제출기간) 성과활용 목표·계획 ... 71
• 3) 실용화 전략 및 계획 ... 72
• 끝페이지 ... 76