“험지라도 걱정 없다” 위성으로 설계하는 철도 인프라

해외 인프라 구축 부문은 대한민국 기업들의 주요 사업 중 하나다. 산업화 시대 이후, 국내 인프라 구축 경험을 바탕으로 해외 진출을 적극적으로 행했기 때문이다. 특히 건설이나 교통 인프라 부분에서 한국 기업들이 이룬 성과는 세계 곳곳에서 적잖게 확인할 수 있다.

다만, 중국을 비롯한 경쟁자가 점차 늘고 있는 데다 상당수 국가의 인프라 구축이 이미 마무리됨에 따라 시장 상황은 점차 어려워지고 있다. 생소한 지역이나 오지∙험지를 가리지 않고 적극적으로 도전해야 겨우 성과를 기대할 수 있을 정도다.

이런 와중에 지난달 25일, 현대로템은 아프리카 북부의 모로코에서 대규모 철도 인프라 사업의 수주에 성공했다. 이번 건을 통해 현대로템은 모로코 철도청을 상대로 2층 전동차를 공급하게 되었으며 금액 규모는 약 2조 2027억 원에 이른다. 모로코는 2030년 스페인∙포르투갈과 함께 월드컵 공동 개최를 앞두고 있는 가운데, 교통 인프라 강화에 나서고 있다. 이번 모로코 철도청 사업도 그 일환이다.

현대로템이 호주 시드니에 납품한 바 있는 2층 전동차 / 출처=현대로템

이러한 대규모 인프라 사업은 천문학적인 금액이 투입되는 만큼, 수주 및 발주, 그리고 실제 제작에 이르기까지 수많은 데이터의 수집 및 분석이 필수다. 특히 철도∙교통 인프라의 경우, 대규모 지역을 대상으로 진행되기 때문에 지형 분석, 환경 보호, 재해 예방 등 다양한 요소를 종합적으로 고려해야 한다. 전동차뿐만 아니라 선로, 역사 등 철도에 관한 모든 인프라는 현지의 특성에 최적화해야 하기 때문이다.

다만, 생소한 데다 접근이 취약하면서도 방대한 지역의 데이터를 수집∙조사하는 것은 보통 어려운 일이 아니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 인공위성을 이용한 데이터 수집 및 분석 기법이 각국에서 주목받고 있다.

실례로, 독일 도이치반(DB)은 AI 기반의 위성 데이터 분석을 통해 선로 유지보수와 장애물 탐지를 수행하고 있으며, 프랑스 SNCF는 위성 영상과 머신러닝을 활용하여 생태환경 분석을 진행하고 있다.

또한, 미국의 노픽 서던(Norfolk Southern) 철도는 디지털 고도 모델(DEM)을 활용한 최적 경로 설계를 수행하고 있으며, 중국의 쓰촨-티베트 철도는 위성 영상을 통해 빙하와 지형 안정성 평가를 진행하고 있다.한국의 경우, SAR(Synthetic Aperture Radar) 위성 데이터 분석 전문 기술을 갖춘 기업인 스텔라비전(Stellarvision)이 주목받고 있다. SAR는 전자기파를 이용하는 레이다로, 구름 등의 장애물이 있는 환경이나 깜깜한 어둠 속에서도 정밀하고 선명한 데이터를 얻을 수 있다. 특히 스텔라비전은 철도 인프라 구축에 유효한 솔루션을 이미 보유하고 있다.

구체적으로는 ‘SAR 기반 지반 변위 감지 솔루션’을 통해 우주공간에서 mm 단위의 측정이 가능해 지반 침하, 산사태 등을 사전에 정밀 탐지하여 안전한 노선 설계를 할 수 있다. 또한, ‘SAR 기반 홍수 위험 예측 솔루션’을 통해 철도 인프라에 발생할 수 있는 피해를 최소화하는 것도 가능하다.

아래 참고 이미지는 여러 장의 SAR 영상을 활용한 인도네시아 자카르타 인근 하천 영역의 시계열 변위(2023년 11월~2024년 10월) 분석 자료다. 빨간색 계열은 지반의 융기를, 파란색 계열은 지반의 침하를 의미하며, 대부분의 영역에서 변위 속도가 0에 가까웠으나, 일부 영역(P1, P3)에서는 지반 침하를 관측할 수 있었다.

SAR 위성을 통해 분석한 지반 변위 분석 자료 / 출처=스텔라비전

위와 같이 자연재해에 취약한 지역의 경우, 안전 관리를 위해 지속적인 지표 변위 모니터링이 필요하다. 또한 이렇게 지반 안정성을 가늠할 수 있는 기술은 철도 및 도로 등 인프라 구축을 위한 안전성 평가에도 활용이 가능하다.

참고로 이러한 데이터는 개발 및 유지보수 계획을 사전에 수립할 수 있는 기초 자료로도 활용할 수 있다. 현재 유럽 및 캐나다에서는 철도 노선 부지 선정에 인공위성 기술을 사용하여 산림 벌채 최소화 및 산사태 예방에 나서고 있다. 또한 미국에서는 텍사스 고속도로를 SAR 변위탐지 기술로 모니터링하고 있다. 이를 통해 얻은 데이터는 잠재적인 문제를 사전에 파악하고 예방 조치를 취하는 데 활용되고 있다.

스텔라비전의 이승철 대표는 취재진과의 인터뷰에서 “철도 인프라 구축과 같은 사업에 있어 가장 중요한 것은 현지 데이터 수집이고, 이를 위한 SAR 위성 데이터 분석 기술은 우리가 독보적”이라며 “해외 인프라 구축 사업에 나서고 있는 대기업, 그리고 특화 기술을 갖춘 중소∙스타트업 간의 협력이 활성화된다면 관련 시장에서 대한민국의 위상이 한층 커질 것으로 기대된다”라고 의견을 밝혔다.

IT동아 김영우 기자 (pengo@itdonga.com)