[서울=뉴스핌] 정영희 기자 = 고속철도 수서역의 구조와 설비를 가상공간에 구현해 에너지 사용량을 사전에 계산하는 디지털트윈 모델이 개발됐다. 설비 투자나 운영 방식을 바꾸기 전에 전력 절감 효과를 검증할 수 있어 향후 대형 철도역사의 에너지 효율화에 활용될 전망이다.

15일 한국철도기술연구원(이하 '철도연')은 고속철도 수서역의 구조를 에너지 디지털트윈으로 구현해 전력 사용량을 계산할 수 있는 모델을 개발했다고 밝혔다.

디지털트윈은 실제 건물의 구조와 설비를 가상공간에 구현하고 현장에서 측정한 데이터를 연결하는 기술이다. 기존에는 한국전력 계량값을 통해 역사 전체의 전력 사용량을 사후 집계하는 방식이어서 설비별 사용량을 구분하기 어려웠다.

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

개발 모델은 1년간 실제 측정한 전력 사용량을 바탕으로 보정했다. 설비나 운영 조건을 변경할 경우 1년치 에너지 사용량을 수초 안에 계산할 수 있다.

모델이 산출한 월별 전력 사용량과 한국전력 계량값을 비교한 결과 연간 오차는 2%대로 나타났다. 건물 에너지 모델 검증에 사용되는 미국공조냉동공학회(ASHRAE) 가이드라인14 기준도 충족했다.

실제 에너지 절감 가능성도 확인했다. 수서역의 1년간 실측 부하를 활용해 태양광과 에너지저장장치(ESS) 운영을 분석한 결과 250kWh 규모 ESS를 사용하면 전기 기본요금 산정 기준이 되는 연간 최대수요를 약 20% 줄일 수 있는 것으로 나타났다.

지하 역사에서 사용하는 전력 가운데 환기팬 비중은 46%로 약 절반에 달했다. 이 같은 분석을 활용해 설비 투자 전 에너지 절감 효과와 운영 대안을 비교할 수 있다.

철도연은 한국철도공사(코레일) 수서역 에너지 효율화 실적을 체계화하고 삼성역 복합환승센터로 기술을 확대하는 방안도 검토하고 있다. 삼성역 복합환승센터는 서울 영동대로 지하에 약 21만㎡ 규모로 건설 중이다. 철도 5개 노선이 만나는 시설로 2029년 준공이 목표다.

사공명 철도연 원장은 "철도역사의 에너지 절감과 운영 효율을 높이는 기술 개발을 지속해 에너지를 절감하고 탄소중립 철도를 실현하는 데 기여하겠다"고 말했다.

Q. 철도연이 개발한 수서역 에너지 디지털트윈은 어떤 기술인가요?

A. 실제 수서역의 구조와 설비를 가상공간에 구현하고 현장에서 측정한 데이터를 연결해 전력 사용량을 계산하는 기술입니다. 기존에는 한국전력 계량값으로 역사 전체 전력 사용량을 사후 집계해 설비별 사용량을 구분하기 어려웠지만, 디지털트윈을 활용하면 설비와 운영 조건별 에너지 사용량을 분석할 수 있습니다.

Q. 수서역은 디지털트윈으로 어떻게 구현했나요?

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

Q. 개발한 모델의 정확도는 어느 정도인가요?

A. 모델이 산출한 월별 전력 사용량과 한국전력 계량값을 비교한 결과 연간 오차가 2%대로 나타났습니다. 건물 에너지 모델 검증에 사용되는 미국공조냉동공학회(ASHRAE) 가이드라인14 기준도 충족했습니다.

Q. 에너지 절감 효과는 얼마나 기대할 수 있나요?

A. 수서역의 1년간 실측 부하를 바탕으로 태양광과 에너지저장장치(ESS) 운영을 분석한 결과, 250kWh 규모 ESS를 사용하면 전기 기본요금 산정 기준이 되는 연간 최대수요를 약 20% 줄일 수 있는 것으로 나타났습니다. 지하 역사 전력 사용량 가운데 환기팬 비중은 46%로 약 절반에 달했습니다.

Q. 이 기술은 앞으로 어디에 활용될 예정인가요?

A. 철도연은 코레일 수서역의 에너지 효율화 실적을 체계화하고 삼성역 복합환승센터로 기술을 확대하는 방안을 검토하고 있습니다. 삼성역 복합환승센터는 서울 영동대로 지하에 약 21만㎡ 규모로 건설 중이며 2029년 준공이 목표입니다.

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