기술, 중국 고속철도 선두에 올려놓다

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중국 엔지니어들은 인공지능을 탑재한 건설 로봇을 사용하여 전례 없는 속도로 철도를 개발하고 있습니다.

우한 근처를 지나는 고속철도 노선. 사진: 신화통신 — 우한 근처를 지나는 고속철도 노선. 사진: *신화통신*

세계 최대 규모인 중국의 고속철도망이 더욱 확장될 예정입니다. 올해 말, 푸저우-샤먼(277km), 광저우-산터우(203km), 상하이-난징(278km) 등 중국의 대규모 전철망에 여러 개의 새로운 노선이 추가될 예정입니다. SCMP에 따르면, 이 새로운 노선 들이 개통되면 독일 전체 고속철도망의 두 배 이상에 달하게 되며, 각 노선은 최고 시속 350km의 열차를 운행하게 됩니다.

그러나 최신 철도는 특수 설계된 로봇으로 건설된다는 점에서 기존 철도 대부분과 다릅니다. 중국철도건설전기공사(中国鐵道建電電工业公司)의 수석 엔지니어인 왕페이슝(王暴雄)에 따르면, 이 자동화된 건설 방식은 향후 고속철도 프로젝트에 사용하기 위해 시험 및 승인을 받았습니다. 로봇을 활용하여 대규모 전철 고가 철도를 건설하는 것은 업계에 있어 중요한 이정표이며, 고속철도 건설을 포함한 노동 집약적인 작업의 상당 부분을 기계가 수행할 수 있음을 입증합니다.

철도 건설에는 굴착, 평탄화, 선로 부설, 교량 및 터널 건설, 신호 및 통신 시스템 설치 등 다양한 작업이 포함됩니다. 철도 건설은 많은 수작업 근로자뿐만 아니라 자격을 갖춘 숙련된 전문가까지 필요로 하는 값비싼 인프라입니다. 과거 철도 프로젝트는 매우 위험했습니다. 예를 들어, 미국 시에라네바다 산맥을 통과하는 철도 건설에는 1만 명이 넘는 건설 근로자가 필요했습니다.

오늘날 로봇과 기타 첨단 기술이 철도 건설의 고된 작업 대부분을 담당하고 있습니다. 예를 들어, 2018년 중국은 하루 1.5km의 속도로 고속철도를 부설할 수 있는 자동화 기계를 도입했습니다. 2021년에는 정밀도가 향상되고 24시간 연중무휴 작업 가능해지면서 자동화된 철도 건설 기계가 하루 2km의 선로를 부설할 수 있게 되었습니다. 머지않아 로봇은 레일 부설을 넘어 용접, 도장, 검사 등의 작업으로 그 역량을 확장할 것입니다. 자동화 장비는 터널 굴착, 콘크리트 타설 등 다양한 작업에도 사용될 것입니다.

왕과 그의 동료들에 따르면, 로봇은 고속철도의 가공 전철 구조물을 최근에야 건설할 수 있게 되었는데, 이는 한때 기계로는 너무 복잡하다고 여겨졌던 작업이라고 합니다. 전동차에 동력을 공급하는 전선, 철탑, 지지대, 그리고 전봇대를 가공 전력선(OCS)이라고 합니다. 고속철도용 OCS 네트워크 구축에는 철탑과 케이블의 사전 조립, 건설 현장으로 자재 운반, 그리고 철탑과 지지대 설치와 같은 복잡한 공정이 필요합니다.

철탑과 케이블을 설치하는 작업은 특히 위험한 작업으로, 높은 고도의 가압 조건에서 작업해야 합니다. 예를 들어, 전력 시스템 붐을 지지대에 설치하려면 작업자가 기둥 꼭대기에 도르래를 연결한 다음, 로프를 사용하여 붐을 지면에 묶고 위로 당겨 올려야 한다고 왕 팀 엔지니어인 장제화는 말합니다.

이 공정에는 여러 명의 지상 작업자가 지지 기둥 작업자들과 협력해야 합니다. 만약 문제가 발생할 경우, 작업은 치명적일 수 있습니다. 작업의 위험성과 특성상, OCS 네트워크 조립은 고속철도 프로젝트에서 가장 많은 노동력이 투입되는 부분이 됩니다.

이 문제를 해결하기 위해 철도 엔지니어들은 디지털 데이터 관리 플랫폼과 지능형 시스템을 활용하여 저장, 사전 조립, 운송 및 시공하는 자동화 건설 기술을 개발하고 있습니다. 자동화된 센서는 건설 현장에서 실시간 데이터를 수집하여 스마트 창고로 전송합니다. 스마트 창고에서는 자동화된 저장 및 검색 시스템이 철탑, 전봇대, 격납고 및 기타 구성품을 조립하는 데 필요한 자재를 식별하여 공장으로 배송하고, 이를 들어 올려 적절한 위치에 배치합니다.

하지만 엔지니어링 팀에 따르면, 로봇은 OCS를 구축할 때 어려움에 직면합니다. 작업의 가장 복잡한 측면 중 하나는 수많은 케이블, 지지대, 붐, 그리고 기타 여러 구성 요소를 정밀하고 동기화된 방식으로 설치해야 한다는 것입니다. 건설 현장은 또한 고르지 않은 지형, 자연 장애물, 악천후 등 설치 과정을 방해할 수 있는 여러 요인과 같은 어려움에 직면합니다. 로봇은 장애물을 피하거나 환경 변화에 적응하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다. OCS 설치에는 또한 작업을 완료하기 위해 서로 원활하게 작동하는 일련의 로봇 시스템이 필요합니다.

이러한 과제에 대한 해결책은 바로 인공지능입니다. 과학자들은 건설 현장에 로봇을 설치하여 이미지 인식 알고리즘과 목표 특징 추출을 활용하여 1mm 이내의 정확도로 전봇대 설치를 위한 최적의 공정을 계획합니다. AI는 또한 로봇이 악천후 속에서도 서로 나란히 작업할 수 있도록 합니다. AI의 도움으로 로봇은 더욱 유연하게 작업 공간을 이동하고, 나사를 조정하고 조인 후, 다음 지시를 기다리기 위해 기준점으로 복귀합니다.

왕 팀 엔지니어인 가오치에 따르면, 창고에서는 스마트 지게차와 같은 AI 장비가 자재를 픽업하고 운반할 수 있다고 합니다. 이 스마트 머신들은 자체 유지보수 및 24시간 작동하도록 프로그래밍되어 다양한 작업을 높은 정밀도로 수행합니다. 창고의 품질 관리 기능 또한 개선되었습니다. 보관된 자재는 암실에서 분류 및 이송되어 스캐닝됩니다. 30가지 자재에 대해 훈련된 특수 신경망 모델은 자재가 사용되기 전에 결함을 감지할 수 있습니다. 이 기술은 창고의 효율성을 향상시켜 기존 창고보다 프로세스 속도를 10배 향상시킵니다.

로봇은 쉬지 않고 하루 종일 작업해도 정확성이 떨어지지 않을 뿐만 아니라, 숙련된 노동력이 부족하거나 노동 비용이 너무 높은 분야에서도 중요한 역할을 할 수 있습니다.

안캉 ( SCMP 에 따르면)

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