프랑크푸르트/마인과 만하임 사이를 잇는 Riedbahn 철도는 Deutsche Bahn(DB)에서 가장 이용량이 많은 노선 중 하나이며, 대대적인 수리가 필요한 상태입니다.
이를 위해 DB는 70킬로미터 구간 전체를 5개월간 폐쇄해 한꺼번에 정비하는 급진적인 건설 전략을 추진하고 있습니다.
주요 과제는 다음과 같습니다.
- 기존 철도 및 시스템 인프라에 대한 철저하고 상세한 감사 완료
- 필요한 수리 및 업그레이드를 분석하고 할당된 5개월 이내에 모든 작업을 완료할 수 있는 계획 수립
- 불편을 겪는 이용 고객에게 중단이 필요한 이유를 납득시키기
공중에서 제공되는 지상 솔루션
Deutsche Bahn의 자회사인 DB E&C(DB Engineering and Consulting)는 DJI 매빅 3 Enterprise 드론을 사용하여 디지털 조사를 수행하고 인프라 및 지형의 정확도가 높은 3D 포인트 클라우드 및 정사 사진을 생성합니다.
이렇게 하면 기존 방법에 비해 조사 시간을 10분의 1로 줄이는 동시에 비용이 많이 드는 오류를 방지하는 데 도움이 되는 데이터 도구를 생산할 수 있습니다.
뛰어난 결과로 향상된 ROI
- 고속 열차 근처에서 작업하는 인간 측량기사보다 뛰어난 성능 및 향상된 안전성
- 더 빨라진 드론 운영으로 비용 절감, 강력한 데이터 수집 결과를 통한 계획 수립 개선
- 스마트 경사 촬영(Smart Oblique Capture) 기능을 지원하는 우수한 온보드 센서로 센티미터 단위까지 향상되는 정확도
- 인프라 감사, 필요한 혁신의 분석 및 계획 오류를 감지하는 시뮬레이션 결과를 위한 고품질 3D 포인트 클라우드 및 정사 사진
붐비는 철도 노선
프랑크푸르트/마인과 만하임 사이를 잇는 70km 길이의 Riedbahn 철도는 Deutsche Bahn에서 가장 이용량이 많은 노선 중 하나로, 매일 수천 명을 수송합니다. 그러나 포화 상태가 심각하며, 매일 300편씩 통행하는 장거리 및 지역 열차는 지상 인프라에 큰 부담이 되었습니다.
이를 수리하기 위해 DB는 2022년 12월부터 Riedbahn의 대규모 정비를 시작했으며, 2024년 중반에서 후반까지 중단이 이어질 예정입니다.
기존의 철도 전략에서는 열차 교통량이 감소한 구간의 짧은 트랙에서 순차적으로 작업을 진행해야 했습니다. 이러한 단편적인 접근 방식으로 인해 지연과 혼란이 발생했으며 이는 곧 승객 불만으로 이어졌습니다.
따라서 Deutsche Bahn은 Riedbahn을 수리하기 위해 5개월 동안 전체 구간을 폐쇄하고 필요한 모든 공사를 한 번에 수행하는 급진적인 계획을 채택했습니다.
DB E&C는 드론이 뒷받침하는 계획 서비스를 통해 이 엄청난 프로젝트가 성공을 거둘 수 있도록 노력하고 있습니다.
대규모 프로젝트를 위한 어려운 과제
2024년 7월부터 그해 말까지 DB는 Riedbahn의 전체 철도 및 밸러스트 네트워크에서 필요한 모든 부분을 수정할 예정입니다. 이 구간의 모든 제어 및 안전 기술에 대한 수리 또는 교체 작업도 진행됩니다.
또한 150개 이상의 스위치, 4단계 교차, 10km 이상의 소음 차단장치도 정비될 예정입니다. 또한 20여 개 역의 현대화도 계획되어 있습니다.
Deutsche Bahn은 기존과 다른 방식으로 Riedbahn을 일괄 수리하는 전략이야말로 목표를 제때 달성해 사용자가 이 철도편을 다시 이용할 수 있게 만드는 방식이라 생각하며, 이 덕분에 향후 10년 동안 수리가 필요하지 않을 것이라고 확신합니다. 이 프로젝트를 준비하면서 회사는 다음과 같은 문제를 계획하고 극복하기 위해 총체적인 접근 방식을 취하고 있습니다.
- 연결편의 보안 및 안정성 향상
- 이동객의 이용을 중단하는 작업의 수행 방식 재정의
- 정밀한 분석과 사전 건설 계획을 통한 선행 노력
- 기존 방법 대비 프로젝트에 소요되는 시간과 비용 대폭 절감
- 독일의 엄격한 공중 활동 규제 체계에 대한 능숙한 대처
- 철도 인프라를 보수하는 작업자의 안전 개선
- Deutsche Bahn의 전략이 향후 사용을 위한 보다 빠르고 효과적인 모델임을 확인
항공 드론 데이터 + 지속적인 처리 = 프로젝트 성과 향상
DB Engineering & Consulting은 Riedbahn 프로젝트에서 매빅 3 Enterprise 드론을 세 가지 일반적인 단계로 구성하여 사용합니다.
이제는 대부분 완료된 초기 단계에서 드론은 철도의 모든 영역과 자산 위를 날아다니며 카메라와 센서로 이미지와 데이터를 캡처했습니다. 이를 통해 개별 구역에 대한 자세한 정보를 수집할 수 있었고, 하나로 취합하여 건설 구역 전체의 3D 지도를 생성할 수 있었습니다.
이 프로세스에서 사용할 수 있는 기능과 실제로 활용한 몇 가시 기능은 다음과 같습니다.
- 모든 철도 네트워크 하드웨어에 대한 정확한 재고 정립
- 해당 정보를 사용하여 프로젝트 완료 후 오래된 장비 맵 업데이트
- 현재 시설의 3D 포인트 클라우드 및 정사 사진을 생성하기 위한 데이터 처리
- 필요한 작업을 결정한 후 최적화된 건설 일정 계획
개선된 드론, 향상된 성능
이 작업에 사용된 매빅 3 Enterprise 드론은 이전에 이 회사에서 사용했던 팬텀 4 모델이 대대적으로 업그레이드된 것입니다.
DB Engineering & Consulting 드론 사업부의 멀티콥터 컨설턴트인 Tim Dippel에 따르면 이 새로운 기체는 더 빠르게 비행하기 때문에 임무당 커버하는 영역이 더 커졌습니다.
또한 더 강력해진 센서로 수집하는 데이터는 기존 기술보다 더 개선되고 깊이가 있으며, 2.5초마다 캡처하던 팬텀 4와 달리 0.7초마다 이미지를 캡처합니다. 한편, 드론의 Smart Oblique Capture 기능은 센티미터 단위까지 정밀하게 여러 각도에서 이미지를 한 번에 촬영합니다.
또 다른 주요 개선 사항은 배터리 수명이 50% 향상되어 45분 동안 비행할 수 있다는 점입니다.
Dippel에 따르면 매빅 3E는 크고 강력한 DJI의 M300 드론에 필적할 성능을 자랑했으며, Deutsche Bahn은 이 모델을 매우 까다로운 측량, 매핑 및 모델링 작업에 자주 사용했습니다.
매빅 3E는 크기가 훨씬 작고 접이식이며 운반이 용이하기 때문에 크고 비싼 기체에 비해 장점이 있으며, 적은 수의 배터리로도 하루 종일 작업을 수행할 수 있었습니다.
정밀 매핑 및 모델: 최종 성공의 열쇠
특수 소프트웨어에 의해 처리된 드론의 항공 데이터로 3D 지도와 정확한 자산 모델이 생성되었습니다. Deutsche Bahn 엔지니어는 컴퓨터 화된 도구를 통해 인프라, 상태 및 주변 지형을 매우 상세하게 확인한 다음 화면에서 상호 작용할 수 있었습니다.
이를 통해 기술자는 수행해야 할 작업을 결정하고 계획할 수 있었으며 Riedbahn 프로젝트 전반에 걸쳐 조율된 건설 일정과 비축 전략을 수립하여 효율성을 극대화할 수 있었습니다.
측량 및 계획의 초기 단계가 대부분 완료되었으니 이제 두 번째 단계는 원래 모델과 비교하기 위해 만든 개조 시뮬레이션을 사용하는 것입니다.
어려운 작업 이후의 미세 조정
어떤 경우에는 검토를 통해 Deutsche Bahn 엔지니어가 계획된 건설과 주변 인프라 또는 지형 간의 오류 또는 비호환성을 이미 파악하고 있었습니다. 그 결과, 수정을 빠르게 적용하여 정비 활동이 이미 진행된 이후에는 조정하는 데 드는 막대한 비용과 시간 손실을 방지할 수 있었습니다.
계획 검증 및 작업 현장 구성의 두 번째 단계는 2024년 재건축 착수가 가까워짐에 따라 계속될 예정입니다.
Riedbahn의 대대적인 정비 과정 전반에서 원래의 시뮬레이션 모델과 및 궁극적인 작업 진화 모델은 실용적이고 지속적인 사용을 위해 작업을 지시하는 데 관여하는 모든 사람들에게 제공될 것입니다.
규제 준수 및 작업자의 안전 유지
다양한 종류의 작업에 드론을 자주 사용하면서 Deutsche Bahn은 당국의 건별 승인을 얻지 않고도 상대적으로 자유롭게 항공기를 사용할 수 있었습니다.
그러나 Riedbahn 프로젝트의 규모를 감안하면 프로젝트의 과정에서 비행에 대한 규제 당국의 우려를 해결할 필요가 있었습니다.
매빅 3E의 매우 정교한 온보드 장애물 회피 기술과 예기치 않은 상황이나 비정상적인 상황에서 자동으로 대체되는 안전 기능은 규제 당국의 우려를 해결하는 데 큰 도움이 되었습니다.
또한 철도 인프라 위의 데이터를 수집하기 위해 기차 속도에 맞춰 몇백 피트 공중에 떠다니는 무인 항공기가 인간이 땅에서 같은 작업을 수행하는 것보다 훨씬 안전한 측량 옵션이라는 것을 다시 한번 입증했습니다.
결과
Dippel에 따르면 매빅 3E의 향상된 성능과 탁월한 데이터 수집 기술 덕분에 팬텀 4에 비해 3~4배 빠른 속도로 측량 및 모델링 결과를 얻을 수 있었습니다. 또한 기존의 인간 측량사보다 작업 속도가 10배 더 빨랐습니다. 인간 측량사는 밀리미터까지 정확도를 제공할 수 있다는 장점이 있지만 Riedbahn 프로젝트에서는 드론이 제공하는 센티미터 수준의 정밀도도 충분했습니다.
이렇게 작업이 빨라지자 측량 및 계획 프로세스에 드는 비용도 절감되었으며, 이미 공사가 시작된 후 수정했다면 많은 비용이 들었을 계획 오류도 발견할 수 있었습니다.
또한 조달 지출도 크게 절감되었습니다.
"휴대성이 훨씬 더 뛰어나고 사용하기도 쉬워졌다는 점에서 매빅 3E의 가치는 충분했으며, 센서 또한 저조도 환경에서 놀라운 디테일을 표현하기 때문에 사용할 수 있는 시간도 길어졌습니다. 속도도 더 빠르고 데이터도 더 나으면서 매우 다재다능하기까지 한 매빅 3E는 모든 면에서 우수합니다.” - DB Engineering & Consulting 팀 디펠(Tim Dippel), 드론 사업부 멀티콥터 컨설턴트
드론 기능을 활용해 만드는 미래의 DB 철도 프로젝트
DB는 Riedbahn 건설 계획을 미세 조정하기 위해 매빅 3E 드론의 지속적인 사용을 고려하고 있습니다. 프로젝트의 일정과 예산을 맞추기 위한 공동의 노력은 불편을 겪는 고객을 상대로 5개월간 이용을 중단할 가치가 있었다고 설득하는 데 매우 중요하게 작용할 것입니다.
이는 결국 Deutsche Bahn이 향후 철도망 정비의 표준 절차 중 하나로 전면적인 수리를 실시하는 급진적인 전략을 다시 시행할지 여부에 영향을 미치게 됩니다.
"향후 10년은 Riedbahn을 추가로 정비하지 않겠다는 Deutsche Bahn의 목표를 위해 노력하고 있습니다." 디펠은 프로젝트의 이례적인 접근 방식에 대해 이렇게 말합니다. "이 경우 추후 10년까지 소규모 건설 공사도 더 이상 필요하지 않을 것입니다. Riedbahn의 중요성으로 인해 이 프로젝트는 회사의 전체 철도 네트워크에 긍정적인 영향을 미칩니다. 이 프로젝트가 성공을 거둔다면 Deutsche Bahn은 앞으로 국가 네트워크를 정비하는 방식을 다양화할 수 있을 것입니다."
Deutsche Bahn E&C의 드론 사업에 활기를 불어넣는 Riedbahn의 성공
Riedbahn 프로젝트는 2017년부터 드론 서비스를 이미 제공해 오고 있는 DB Engineering & Consulting의 전문성을 입증한 또 하나의 사례입니다.
이미지 캡처 항공기, 측량 및 데이터 수집 작업과 함께 이러한 활동에는 회사의 Drones2BIM Cloud Platform이 포함됩니다. 이 자산을 통해 다양한 프로젝트에 참여하는 모든 개인과 팀은 건설 중인 인프라의 정보와 정확한 모델에 액세스할 수 있습니다.
DB E&C 자회사 infrastView에서 개발 및 운영하는 Drones2BIM 플랫폼은 통합 도면과 다양한 측정 도구를 사용하여 웹 브라우저에서 자동으로 처리된 정사 사진 및 3D 포인트 클라우드를 생성합니다. 이를 통해 이 자산은 드론으로 수집된 데이터와 함께 회사의 디지털 작업의 중심을 이루며 프로젝트 비용을 절감하는 동시에 효율성과 품질을 지속적으로 향상시킵니다.
Drones2BIM은 현재 전 세계에서 액세스 가능한 수천 개의 데이터 세트를 제공합니다. 이 수치는 시간이 지남에 따라 계속 증가하고 있으며, DB E&C가 고객에게 제공하는 건설, 감독, 설계 및 환경 서비스의 기둥입니다.
