글로벌 철도교통 기술 및 정책 동향(2/13)

- (중국) 피지컬 AI(Physical AI) 기반 고속철도 지능형 자율 유지보수 체계 혁신 -



연구전략본부 연구정책실 장성순 선임연구원

연구전략본부 연구정책실 양유진 연구원

연구전략본부 연구정책실 문국현 책임연구원



○ [기술 배경: 철도 유지보수의 패러다임 전환] 전 세계에서 가장 긴 45,000km의 고속철도망을 운영하는 중국은 노후화된 인프라의 급증과 인력 기반 점검의 한계를 극복하기 위해 피지컬 AI(Physical AI)를 도입함. 이는 디지털 공간의 AI가 로봇, 센서 등 물리적 하드웨어와 결합하여 현장에서 직접 판단하고 실행하는 기술로, 유지보수 패러다임을 '사후 정비'에서 '실시간 선제적 대응'으로 전환하고 있음.

○ [핵심 기술: AI 기반 예측 유지보수(PHM) 시스템] 고속철도 차량과 궤도 전반에 설치된 수만 개의 지능형 센서가 진동, 온도, 마모도 데이터를 실시간으로 수집함. 수집된 빅데이터는 중앙 AI 관제 시스템에서 디지털 트윈(Digital Twin) 모델과 동기화되며, 딥러닝 알고리즘을 통해 결함 징후를 약 89% 이상의 정확도로 사전에 식별함. 이상 징후 발견 시 정비팀이 현장에 도착하기 전, 시스템이 고장 발생 예상 시간을 40분 이내에 예보하는 초정밀 예측 체계를 가동함.

○ [자율 주행 검측 로봇의 현장 투입] 기존 작업자가 직접 선로를 걷거나 육안으로 점검하던 방식에서 벗어나, LiDAR와 고해상도 시각 센서를 탑재한 사족 보행 로봇(Physical AI Agent)이 터널, 교량 등 고위험 구간을 자율 순찰함. 이 로봇들은 인간이 감지하기 어려운 미세 균열이나 전차선(Catenary)의 미세 변형을 스스로 인지하며, 머신러닝을 통해 학습된 데이터를 바탕으로 정상 범위를 벗어난 물리적 변화를 실시간으로 보고함.


○ [지능형 시설물 관리 및 자동 조치] 피지컬 AI는 단순히 상태를 감시하는 수준을 넘어, 물리적 조치까지 수행하는 단계로 진화함. 예를 들어, 인공지능 로봇팔이 장착된 검측 차량은 전차선에 걸린 이물질을 스스로 식별하고 자동으로 제거하거나, 궤도 틀림을 정밀 측정하여 즉각적인 보수 필요 구간을 GPS 좌표와 함께 전송함. 이를 통해 선로 결함 발생 건수를 전년 대비 약 80% 감소시키는 성과를 거둠.

○ [운영 효율성 및 경제적 성과] 피지컬 AI 기반의 유지보수 시스템 도입으로 인적 오류(Human Error)로 인한 사고 위험을 획기적으로 낮춤과 동시에, 부품의 잔존 수명을 정밀하게 예측함으로써 불필요한 조기 교체를 방지함. 결과적으로 고속철도 전체 유지보수 비용의 약 30%를 절감하였으며, 선로 점검을 위한 운행 중단 시간을 최소화하여 전체 네트워크의 가동률과 정시성을 대폭 향상함.

○ [시사점 및 정책 제언] 중국의 사례는 피지컬 AI가 철도 산업의 지속 가능성을 결정짓는 핵심 기술임을 입증함. 인구 고령화에 따른 숙련 인력 감소와 고속철도 노후화에 대비하여, 단순 데이터 수집을 넘어 '스스로 판단하고 움직이는 물리적 AI'를 유지보수 현장에 적극 도입해야 함. 특히 차세대 철도망 구축 시, 로봇 친화적 인프라 설계와 독자적인 예측 알고리즘 확보를 통해 지능형 유지보수 분야의 글로벌 주도권을 선점할 필요가 있음.

※ 사진 및 내용 출처 :

- Xinhua News (2025.05.23), "China's high-speed railway: Embracing the AI era for smarter maintenance" https://english.news.cn/20250523/5ee0ef05a35c48c39d419a70f300e19d/c.html

- ResearchGate (2025.08), "A review on artificial intelligence in high-speed rail: Planning, control, and maintenance" https://www.researchgate.net/publication/343921051_A_review_on_artificial_intelligence_in_high-speed_rail

- Vietnam.vn (2024.03), "중국, AI 활용해 세계 최대 고속철도 시스템 관리" https://www.vietnam.vn/ko/trung-quoc-su-dung-ai-quan-ly-he-thong-duong-sat-cao-toc-lon-nhat-the-gioi

- SunSirs (2025.12), "중국 교통부 2026 의제 설정: 물류 효율성 및 AI 통합" https://www.sunsirs.com/kr/detail_news-29180.html