월드파운데이션모델 기반 철도 환경 데이터 증강 및 도메인 변환

가상공간 활용, ‘로봇의 눈’과 ‘로봇의 손·발’ 동시 개발 

한국철도기술연구원(이하 철도연)은 철도 시설물의 상태를 가상공간에서 확인하는 기존 디지털 트윈을 넘어, 자율 점검 로봇이 실제 철도 선로 현장에서 작동할 수 있도록 하는 ‘철도 특화 로봇 기반 선로점검 핵심기술 개발’에 착수했다고 22일 밝혔다.

이번 연구는 자율 점검 로봇이 다양한 선로 환경과 위험 상황을 가상 철도 환경에서 반복 학습하고 경험하도록, 가상 철도 환경 (디지털 트윈)을 ‘동적 학습장’으로 활용하는 것이 핵심이다.

철도 선로 점검은 작업자 안전, 희귀 결함 데이터 부족이라는 문제가 복합적으로 존재하며, 점검자의 숙련도에 따른 차이도 발생하는 분야다. 특히 실제 사고나 결함사례가 드물기 때문에, AI 학습에 필요한 결함사례를 충분히 확보하기 어렵고, 위험 상황을 실제 현장에서 반복 실험하기도 어렵다.

철도연은 이러한 한계를 극복하기 위해 가상공간을 구축한다. 실제 선로와 주변 환경을 드론·카메라·라이다로 수집하여 3차원 가상공간을 만든 후, 로봇의 시각 인지와 이동 제어를 학습시키는 디지털 학습장으로 활용한다.

가상공간에서는 현실세계와 같이 선로 침입·장애물 등 각종 돌발 변수와 폭설·폭우 등 기상, 야간·역광 등 환경 조건, 자갈·비탈면과 같은 지형을 적용할 수 있어 다양한 조건에서의 학습이 가능하다.

가상공간에서 학습된 데이터는 실물 로봇의 움직임에 반영되며, 실제 작동상황에서의 데이터와 함께 지속 보완할 수 있다.

철도연은 이번 기술이 사후 대응 중심의 철도 유지보수를 예방적·자율적 체계로 전환해 현장 작업자의 안전을 확보하는 동시에, 한국형 자율 철도 점검 솔루션의 경쟁력 확보로 이어질 것으로 기대하고 있다.

이 기술은 국가과학기술연구회(이하 NST) 소관 철도연의 기본사업으로 개발 중이다.

사공명 철도연 원장은 “앞으로의 철도 유지보수는 위험을 사전에 발견하고 작업자의 안전을 확보하는 예방적·자율적 체계로 나아가야 한다”며, “철도연은 피지컬 AI와 로봇 기술을 통해 국민이 안심하고 이용할 수 있는 철도 안전 기술 개발에 최선을 다하겠다”고 밝혔다.