▲ KTX 열차(서울~대전)에서 스마트폰으로 측정하는 승차감 앱 화면 [출처=한국철도기술연구원]

한국철도기술연구원(원장 사공명)은 2026년 8월3일 스마트폰을 활용해 철도 차량의 진동가속도와 승차감을 실시간으로 측정·분석하는 안드로이드 애플리케이션 앱을 개발했다고 밝혔다.

이번 기술은 별도의 고가 계측장비 없이 일반 스마트폰만으로 차량 진동과 승차감 정보를 수집할 수 있어 철도 선로 상태를 보다 쉽고 경제적으로 점검할 수 있는 기반을 마련했다.

기존 철도 승차감 평가는 전문 검측차량이나 고가의 진동가속도계가 필요해 측정 비용이 높고 다양한 노선과 운행 차량에 수시로 적용하기 어려웠다. 개발한 앱은 일반 운행 차량에서도 간편하게 측정할 수 있어 현장 점검의 접근성과 활용성을 크게 높였다.

이번에 개발한 앱은 스마트폰 내장된 센서와 수신기를 이용해 차량의 진동가속도를 측정하고 국제표준에 따라 승차감지수를 실시간으로 산출한다.

스마트폰 내장 IMU(Inertial Measurement Unit, 관성측정장치) 센서는 물체의 움직임(3축 가속도)과 자세 변화(3축 자이로스코프)를 측정하는 센서 모듈이다.

GNSS(Global Navigation Satellite System) 수신기는 위성으로부터 신호를 수신하여 위치, 속도, 시간(PVT: Position, Velocity, Time)을 계산하는 장치. GNSS는 전 세계의 위성항법시스템을 통칭하는 명칭이다.

국제표준은 BS EN 12299:2009 Railway applications - Ride comfort for passengers - Measurement and evaluation을 말한다.

또한 선로 정합 알고리즘을 적용하여 측정 위치를 실제 철도 노선과 일치시키고, 측정 결과를 지도 위에 실시간으로 표시한다.

측정결과는 지리정보시스템(GIS)과 연계할 수 있으며, 노선별 승차감 분포와 선로 상태를 공간정보 기반으로 분석할 수 있다.

이번 기술은 스마트폰 하나만으로도 철도 선로의 상태를 지속적으로 모니터링할 수 있어 유지관리 방식의 디지털 전환을 앞당길 것으로 기대된다.

다수의 일반 운행 차량에서 데이터를 지속적으로 수집하면 노선별 승차감 변화를 분석하여 선로 이상 구간을 조기에 발견할 수 있다.

또한 유지보수 전·후 승차감 변화를 객관적으로 비교하여 유지보수 효과를 정량적으로 평가할 수 있으며, 축적된 데이터를 활용한 예방 유지보수 기반 구축도 가능하다.

▲ KTX 열차(서울~대전)에서 스마트폰으로 측정하는 승차감(7.31(금) 서울~대전 KTX에서의 ‘SMART KRRIAcc’ 측정사진) [출처=한국철도기술연구원]

철도연은 개발한 앱의 성능을 검증하기 위해 운행 중인 KTX 열차(서울~대전)에서 스마트폰과 산업용 데이터로거를 동시에 설치하여 현장시험을 7월 31일 수행했다.

시험 결과 스마트폰으로 측정한 승차감지수는 산업용 계측장비로 측정한 값과 유사한 수준으로 높은 신뢰성을 확인했다. 이 기술은 국가과학기술연구회(이사장 김영식, 이하 NST) 소관 철도연의 기본사업으로 개발되었다.

※관련 연구과제
- 과제명: 철도시설물 지능형 유지관리 기술 개발(철도연 기본사업)
- 연구기간: 2022.1. ~ 2025.12.

철도연은 이번 기술을 도시철도, 일반철도, 고속철도 등 다양한 노선에 적용하여 디지털 기반 스마트 유지관리 플랫폼으로 확대해 나갈 계획이다. 또한 향후 터널 등 위성수신 음영구간에서도 안정적인 위치 추정이 가능한 관성항법 기반 기술을 추가 개발할 예정이다.

김만철 철도연 수석연구원은 “이번에 개발한 스마트폰 기반 승차감 측정 기술은 별도의 고가 계측장비 없이도 철도 선로의 상태를 쉽고 경제적으로 진단할 수 있는 기술이다”며 “앞으로 빅데이터와 AI를 활용한 예방 유지보수 체계를 구축하여 철도 안전성과 유지관리 효율성을 더욱 높여 나가겠다.”고 말했다.

사공명 철도연 원장은 “디지털 기술을 활용한 철도시설 유지관리 혁신은 국민이 안전하고 쾌적한 철도를 이용하기 위한 중요한 기반이다”며 “철도 현장에서 바로 활용할 수 있는 스마트 유지관리 기술 개발을 지속적으로 추진해 세계적인 디지털 철도기술 경쟁력을 확보해 나가겠다.”고 밝혔다.