▲ 수서역 에너지 디지털트윈 대시보드 - 형상 모델 위에 센서 위치와 온도 분포를 겹쳐 보인 3D 화면 [출처=한국철도기술연구원]

한국철도기술연구원(원장 사공명)은 2026년 9월15일 고속철도 수서역의 구조를 에너지 디지털트윈(Digital Twin)으로 만들어 전력 사용량을 계산할 수 있는 모델을 개발했다고 밝혔다.

디지털트윈은 실제 건물의 구조와 설비를 컴퓨터상의 가상공간으로 만든 후 현장에서 측정한 값을 연결한 모델이다. 기존에는 역사 전체 전력을 한국전력 계량값으로 사후 집계하는 데 그쳐 어느 설비가 얼마를 쓰는지 구분하기 어려웠다.

개발모델은 역사의 형상과 설비를 가상모델로 구현한 뒤 1년 간의 실측 전력으로 보정해 계산값이 실제와 얼마나 맞는지 확인한 상태에서 대안을 비교할 수 있다.

철도연은 수서역의 대합실·환승통로·라운지 등 10개 구역을 디지털 모델로 만들고 그중 3개 구역에 온도·습도·이산화탄소·미세먼지 센서를 달아 2026년 5월 말부터 실내환경을 실시간 측정 중이다.

개발모델은 설비나 운영 조건을 바꿀 때마다 1년간의 에너지 사용량을 수 초 만에 계산할 수 있다.

개발모델이 계산한 1년간 월별 전력 사용량을 한국전력 계량값과 비교한 결과 연간 오차는 2%대였고, 이 계산값은 건물 에너지 모델을 검증하는 국제기준을 충족했다.

국제기준은 미국공조냉동공학회(ASHRAE Guideline 14)으로 건물의 에너지, 전력 등을 신뢰성 있게 측정하고 검증하기 위한 표준 절차와 기준을 말한다.

개발모델은 철도역사에서의 설비나 운영 방식을 바꿨을 때 향후 에너지 사용량의 변화를 투자 전에 미리 계산하는 데 활용할 수 있다.

수서역의 1년간 실측 부하로 태양광·에너지저장장치(ESS) 운영을 분석한 결과, 소용량(250kWh) ESS 사용으로 전기 기본요금의 기준이 되는 연간 최대수요를 약 20% 저감 가능했다. 또한 모델 분석에서 지하 역사 전력의 약 절반(46%)을 환기팬이 차지하는 것도 확인했다.

▲ 수서역 에너지 디지털트윈 대시보드 - 구역 센서의 24시간 온도 추이 [출처=한국철도기술연구원]

철도연은 한국철도공사와 함께 수서역 에너지 효율화 실적을 체계화하여 대형 환승역사인 삼성역 복합환승센터로 확장하는 방안도 검토하고 있다. 향후 철도역사 설계 시 효율적인 에너지 설비 방안이 기대된다.

삼성역 복합환승센터는 서울 영동대로 지하에 건설 중인 시설면적 약 21만 m², 철도 5개 노선이 만나는 대형 환승역사로 2029년 준공 목표다. 

이 기술은 국가과학기술연구회(이사장 김영식, 이하 NST) 소관 철도연의 기본사업으로 개발됐다.

※ 관련 연구과제
- 과제명 : 가상화 기반 에너지 통합형 철도역사 스마트 운영기술 개발
- 연구기간 : 2024. 1. 1 ~ 2026. 12. 31.
- 연구참여기관 : 한국철도기술연구원, EAN technology