- 철도硏, 역사 에너지 효율화 디지털트윈 개발

수서역 에너지 디지털트윈 대시보드.[한국철도기술연구원 제공]
수서역 에너지 디지털트윈 대시보드.[한국철도기술연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 철도역이 사용할 전력량을 가상공간에서 단 몇 초 만에 예측하고, 에너지저장장치(ESS) 등 새로운 설비를 설치했을 때 절감 효과까지 미리 확인할 수 있는 기술이 개발됐다. 수서역에 적용한 결과 연간 최대 전력수요를 약 20% 줄일 수 있는 것으로 나타났다.

한국철도기술연구원은 고속철도 수서역의 구조와 설비를 가상공간에 그대로 구현해 전력 사용량을 예측하는 ‘에너지 디지털트윈’ 모델을 개발했다고 15일 밝혔다.

기존에는 철도역 전체의 전력 사용량을 한국전력 계량값으로 사후 집계하는 방식이어서 개별 설비가 얼마나 많은 에너지를 사용하는지 파악하기 어려웠다.

철도연이 개발한 기술은 실제 역사의 구조와 설비를 가상공간에 구현하고 현장에서 측정한 데이터를 연결한다. 1년간 측정한 실제 전력 사용량으로 모델을 보정해 설비나 운영 조건을 변경했을 때 에너지 사용량이 어떻게 달라지는지 투자에 앞서 확인할 수 있다.

철도연은 수서역 대합실과 환승통로, 라운지 등 10개 구역을 디지털 모델로 구현했다. 이 가운데 3개 구역에는 온도·습도·이산화탄소·미세먼지 센서를 설치해 지난 5월 말부터 실내환경을 실시간으로 측정하고 있다.

특히 설비나 운영 조건을 변경하면 1년간의 예상 에너지 사용량을 수 초 만에 계산할 수 있다. 모델이 계산한 월별 전력 사용량을 실제 한국전력 계량값과 비교한 결과 연간 오차는 2%대에 그쳤다. 건물 에너지 모델 검증을 위한 국제기준도 충족했다.

에너지 절감 효과도 확인됐다. 수서역의 1년간 실측 전력부하를 바탕으로 태양광과 ESS 운영 효과를 분석한 결과 250kWh급 ESS를 사용하면 전기 기본요금 산정 기준이 되는 연간 최대수요를 약 20% 낮출 수 있는 것으로 분석됐다.

지하 역사의 전기효율 저하 원인도 찾아냈다. 모델 분석 결과 전체 전력 사용량의 약 46%를 환기팬이 차지하는 것으로 나타났다. 향후 환기설비 운영을 최적화하면 추가적인 에너지 절감도 가능할 것으로 있다.

철도연은 한국철도공사와 수서역의 에너지 효율화 성과를 체계화하고 이를 서울 영동대로 지하에 건설 중인 삼성역 복합환승센터로 확대 적용하는 방안을 검토하고 있다. 삼성역 복합환승센터는 약 21만㎡ 규모로 철도 5개 노선이 연결되는 대형 환승역사로 2029년 준공이 목표다.

신승권 철도연 책임연구원은 “검증된 모델에서 설비 투자와 운영 대안을 미리 시험할 수 있다는 것이 핵심”이라며 “수서역에서 검증한 센서망과 에너지 모델을 대형 환승역사로 확대해 나가겠다”고 말했다.


nbgkoo@heraldcorp.com