2017 년도한국철도학회춘계학술대회논문집 KSR2017S231 철도시설이력관리종합정보시스템구축에관한연구 A Study on the Implementation of Rail Facilities Information and history System 김인겸 *, 이준석 *, 최일윤 *, 이호룡 **, 이태연 **, 박병주 ** In Kyum Kim *, Jun S. Lee *, Il Yoon Choi *, Ho-Ryong Lee **, Tae Youn Lee **, Byoung Ju Park ** Abstract An implementation procedure on the condition-based preventive maintenance of the railway infrastructures is described in this study. For this, not only the reliability centered maintenance but also the decision support system together with the concept of life cycle cost are introduced and modelled considering local conditions and practice of maintenance and renewal. A linear asset management module is also considered to maximize the asset value of railway infrastructure through the interface of the decision support system. In addition, the condition based maintenance model via IoT and GIS is included and building plan of the data center is proposed. Finally, a step-by-step construction plan of the system is presented. It is anticipated that the total cost of maintenance be save by about 30% once the system is fully implemented and utilized throughout the maintenance procedure. Keywords : Preventive, Reliability Centered, Maintenance, Maintenance History, RCM 초록본연구에서는철도시설물의효율적, 과학적유지보수를수행하기위한상태기반예방유지보수체계개발방향에대하여논의하였다. 이를위하여신뢰성기반유지보수체계의도입과함께생애주기비용을근간으로하는의사결정지원체계구축방안을제시하였으며, 철도시설물의속성및이력정보를함께 DB 화하여철도시설물의자산가치를극대화할수있는선형자산관리체계운영방향에대하여고려하였다. 또한 IoT 및 GIS 등시설물유지관리와관련한정보시스템연계및데이터센터구축방안을함께제시하였으며구상중인종합정보시스템의단계별구축방안에대하여소개하였다. 향후철도시설이력관리종합정보시스템이구축되면철도시설물의대한검측, 유지보수및이력관리등의체계적수행을통하여연간약 30% 정도의유지보수비용절감이가능할것으로예상된다. 주요어 : 예방, 신뢰성기반, 유지보수, 이력관리, RCM 1. 서론 현재철도시설유지보수는고장이발생한경우에유지보수를수행하는사후유지보수 (CM, Corrective Maintenance 또는 BM, Breakdown Maintenance) 와예방유지보수 (Preventive Maintenance) 체계를복합적으로적용하고있으며전기시설은유지관리주기에따른주기적유지보수 (TBM, Time Based Maintenance) 를수행하고있다. 그러나유지보수방법에대한종합적인의사결정체계가미흡하여고장발생에따른피해가당초보다확대될가능성이있으며, 교신저자 : 한국철도기술연구원첨단고속철도연구실 (jslee@krri.re.kr) * 한국철도기술연구원 ** 한국철도시설공단
주기적유지보수의경우주기및방법에대한정보갱신과정이정밀하지못하여필요이상의비용과인력이소요될수있다. 한편해외에서는이러한문제점을해결하기위해신뢰성기반유지보수 (RCM, Reliability Centered Maintenance) 와예방유지보수체계 (PM, Preventive Maintenance) 를도입한후이를기반으로의사결정지원시스템 (DSS, Decision Support System) 을구축하여유지보수정책결정에활용하고있다. 따라서국내에서도효율적인유지보수를위해예방유지보수도입, 체계적인유지보수이력관리, 유지보수정책의사결정과관련한시스템구축의필요성이대두되었다. 이에따라철도시설이력관리종합정보시스템 ( 이하 RAFIS, RAil Facilities Information & history System) 구축이계획되었으며본논문에서는 RAFIS 구축방향에관한연구내용을소개하였다. 2. 이력관리종합정보시스템개발방향 2.1 철도시설유지보수이력관리현황및개선방향현재까지대부분의유지보수관련정보는철도공사의전사적자원관리계획 (ERP, Enterprise Resource Planning) 인 KOVIS 내에생성및보관되고있어외부에서관련정보에접근하기어려우며, 상시 / 주기적인유지보수업무모니터링시사용자편의성이결여되어있다. 또한 ERP 특성상설비관리측면이강조되어실제철도시설의특성인선형자산관리 (LAM, Linear Asset Management) 및위치정보관리등에대한세부적인기능및정보가부족한상황이다. 고속철도자갈궤도의유지관리도구인 KTMSYS 의경우, 궤도틀림및궤도유지보수계획등에적용되고있으나철도시설물전체유지관리도구로적용하기에는한계가있다. 따라서 RAFIS는유지보수이력관리정보의체계적구축을위해 KOVIS의 PM (Plant Module) 모듈을근간으로향후철도시설물의예방보수체계구축을위한의사결정지원체계등을포함한시스템을구상하였다. RAFIS는유지보수이력추적이용이하도록 DB구조를개선할예정이며, 특히 KP 기반의이력정보관리를통하여유지보수구간에대한상세한정보확인기능을추가할계획이다. 철도시설물에대한 GIS 기본계획과 IoT 기본계획 [1] 이확정되면위치기반이력관리계획및 CBM (Condition Based Monitoring) 이포함될것이다. 2.2 RAFIS 구축방향 2.2.1 RAFIS 시스템구성 RAFIS는외부사용자가접근할수있는 Portal, 유지보수이력정보시스템 LAM (Linear Asset Management) 및의사결정지원시스템 DSS (Decision Support System) 로구성되어있다. Portal은시설물정보관리, 유지보수이력관리, 유지보수비용관리, 개량계획현황및통계 / 분석등의모듈로조회기능에집중하여현황및분석자료에대한보고서 / 통계중심으로구성되어있으며 GIS와 DMS를연동하여도면및자료데이터조회를지원한다. LAM은내부시스템으로서시설물대장관리, 유지보수이력관리, 자재관리, GIS/ 도면관리, 통계 / 분석의 5개모듈로유지시설물대장관리, 보수이력관리, 자재관리등을지원하고그이외에마스터
연계, 자재관리, GIS/ 도면관리기능등을같이제공한다. DSS는내부시스템으로서열화모형분석, RCM분석, LCC분석, 시설물상태분석, 예방유지보수의 5개모듈로구성되어시설물에대한상태분석등고도화된분석기능과각기능별분석모델에대한알고리즘관리, 예방유지보수대상선정및예상비용산출등의주요기능으로구성되어있다. 한편, 대용량데이터를관리하는데이터센터를구축하여검측데이터, GIS 데이터, 도면 / 자료데이터등을관리한다. 2.2.2 RAFIS 표준모델 RAFIS 표준모델구축에있어서 ERP내기업에서공개할수없는사항을 RAFIS와연동시킬수없기때문에 RAFIS 개발기간과개발완료이후로아래그림 1, 2와같이구분하여제시할필요가있다. 그림에서알수있는바와같이구축초기에는 KOVIS 및필요시 KTMSYS로부터시설물속성과이력자료및비용정보를주기적으로수신받아 LAM 모듈내에저장하는한편, 데이터센터를설치하여검측차의검측데이터및각종모니터링데이터를수신한후계측데이터및이력정보등을이용한 DSS 체계를구축해야한다. LAM, DSS 모듈로부터유지보수대상시설물에대한예방유지보수방법과주기를예측한후, 그결과를유지보수시행자에게피드백하게된다. 최종적으로유지보수관련업무들이 RAFIS로일원화될경우 KOVIS 및 KTMSYS와의연동은더이상요구되지않으며이력정보입력은현장에서모바일기기에의해실시간입력이가능하도록설계하였다. Fig. 1 RAFIS Standard Model of Buildup Phase Fig. 2 RAFIS Standard Model of Operation Phase 2.2.3 RAFIS 내 RCM 도입및의사결정지원시스템 RCM은대상시스템에데이터수집, 하부구조로분할, 기능분석, 유지보수중요항목선정과고장모드영향분석하고고장모드및원인에대한분류를통해적정한유지보수방식과주기를선정하는과정을말한다. 기존에철도시설에서활용하였던 RCM 모델은 [2] 열차운행빈도, 가용성 (availability), 유지보수수행에따른기술적복잡성및유지보수비용등의요소와각요소에대한가중치 (weighting factor) 를감안하여선로의중요도를선정하지만경우에따라자산관리자혹은
유지보수자의주관적인판단에의해결정되는문제점이있다. 따라서, RAFIS RCM 모델은주관적인요소를최소화하기위해 UIC 714R에따라여객열차하중, 화물열차하중, 기관차하중, 운행속도를변수로하여선로등급을 1~6등급으로분류한후 [3] 이를중요도로간주하였다. 선로별중요도산정후철도구조물 / 설비 (SCRIC, Safety Critical Railway Infrastructure Components) 를선정한다. SCRIC을선정하는과정은기존의선로중요도를선정하는과정과동일하게선정할수있다. 다음단계에서는중요구조물설비 (MSI, Maintenance Significant Items) 에대해 FMECA (Failure Mode and Effect Critical Analysis) 분석을수행하여실제유지보수를수행할대상의우선순위를선정하게된다. 최종적으로는유지보수방법과주기를선정하는의사결정과정이필요하며이부분에대해서는추가적인연구가필요하다. 선로의중요도선정에있어서 CBM을적용할수있다. DSS를위한 CBM 및 RCM 기반구축시 IoT에의한각종모니터링데이터의연계방안을고려하고있다. 3. 결론본연구에서는 RAFIS 개발의기본방향, 구성내용및추가고려사항등을포함하였다. RAFIS는 RCM 도입과함께의사결정지원체계가갖추어질예정이며개발완료시기대효과는다음과같다. 1. 유지보수관련이력정보의체계적인가공 분석이가능하며, 분석결과에따라유지보수현장과의효율적인환류체계가구축될수있을것으로예상된다. 2. 철도시설물의설치, 유지보수및고장등에대한이력정보를실시간으로확인할수있으며구축되는이력정보와 RCM 기법등을통해예방유지보수체계를확립할수있을것으로보인다. 3. 이력자료분석을통해성과평가및유지보수개선대책을수립할수있으며개선대책은다시유지보수시행과연동되어최적유지보수방안을재수립이가능하고유지보수용선로등급체계를적용하여등급별유지보수전략을수립하고관련관리기준도새롭게제정또는개정할수있을것으로기대된다. 후기 본연구는한국철도시설공단 철도시설이력관리종합정보시스템구축기본계획수립 연구의일환으로수행되었으며관련연구비지원에감사드립니다. 참고문헌 [1] 김현기 (2016), IoT기반지능형철도안전관리시스템구축기본계획수립, 철도시설공단 [2] Cotaina, N., et al. (2002), Complete guide of RAIL methodology, The RAIL consortium. [3] In Kyum Kim, Jun S. Lee, Il-Yoon Choi & Jeeha Lee (2016), A Study on Line Classification for
Efficient Maintenance of Railway Infrastructure, Journal of the KSR, 19(5), pp.672-684