① 동향정보의 개요

기술이 발전함에 따라, 더욱 많은 도시가 완전자동과 무인운전 도시철도시스템을 선호한다. 아래 연구 자료는 사람으로 인해 발생되는 오류를 제거하는 것이 얼마나 안전과 고객서비스를 향상시키는 데 도움이 되는지에 대한 검토이다.

무인운전 열차가 원격 제어실에 있는 컴퓨터 시스템에 의해 움직이고, 레이저 검지 장치가 궤도상의 가장 작은 움직임도 잡아내며 최상의 성능 발휘를 위한 발전한 제어 알고리즘을 사용하는 것! 이것은 대중교통의 미래가 될 것인가?

오늘날, 건설되거나 운영되는 새로운 도시철도 시스템은 적어도 일정수준의 자동화 기능을 가지고 있으며, 많은 현대의 대중교통 허브는 새로운 완전한 무인운전기술에까지 그 영역을 넓히고 있다.

쿠알라룸푸르, 두바이, 동경과 코펜하겐의 완전자동 시스템은 몇 년 동안 운행 중이다. 유럽과 북미 그리고 아시아의 다른 중요 도시들도 그 본보기를 따르고 있으며 부분적으로 그들의 시스템을 자동화시켰다.

무인운전 도시철도시스템의 이득은 명확해 보인다. 그것은 더욱 예상 가능한 운행시간, 에너지 최적화, 자동화되고 컴퓨터화된 고장 검지 및 그에 대한 반응이 그 일부이다.

그렇지만, 고객서비스와 안전 분야에서의 향상을 목적으로 하는 경쟁 산업계 일부에서는, 누군가가 열차에서 직원들을 없애는 것이 무슨 의미가 있으며 그것이 정당화되는지 여부를 질문할 수 있을 것이다.

② 현황 및 세부내용

자동열차운행시스템(ATO, Automatic Train Operation)

모든 도시철도 운송시스템의 의무는 승객들에게 안전하고 연속적이며 효율적인 고품질 서비스를 제공하는 것이다. 많은 도시철도 운영회사가 그들의 용량 제한이나 그 근처에서 운행됨에 따라, 자동화는 종종 도시철도 시스템의 운행 성능을 최대화시키는 유일한 방법이 되기도 한다. 기존 선에 설치되어, 자동화는 많은 경우에 새로운 노선을 건설하거나 플랫폼을 확장하는 것보다 더욱더 비용 효율적이다.

자동열차운행시스템(ATO, Automatic train operation)은 자동화 전체 수준 범위를 포괄하며, 반자동 운행(STO, semi-automatic train operation)과 기관사 없는 자동 운행(DTO, driverless train operation) 그리고 완전자동 무인운행(UTO, unattended train operation)에서도 광범위하게 차별화될 수 있다.

인프라시설 시스템에 따라, 운영자들은 기존 선이나 신규 선에 어떠한 운행 레벨 하나를 도입할 수 있다. 모든 운행에서, 기본적인 원칙은 열차를 안전속도 이하에서 운행되도록 하는 것이며, 열차가 안전속도를 초과할 경우 비상제동을 걸어 강제로 속도를 제한하는 것이다.

예를 들어, 영국의 런던 빅토리아 선과 센트럴 선(Central line)에 설치된 반자동 운행(STO)시스템에서는, 열차의 구동제어와 제동이 자동화되어 더욱더 연속적인 운전형태를 제공한다.

그러나 운전자는 열차 운전실에서 출입문을 작동시키고 역을 출발할 때 신호를 시작하고 열차와 앞선 궤도의 성능을 모니터링한다.

기관사 없는 자동 운행(DTO) 시스템은, 운전자가 운전실을 떠나서 자유로운 상태이지만 승객 서비스를 위해 열차에 남아 있는 좀 더 수준 높은 시스템을 말한다. 자동열차운행시스템(ATO)이 실패할 경우, 그들은 열차를 제어해야 한다. 보안과 플랫폼 관리에 대한 수요가 이 경우에는 더 높아져서, 운전자는 더는 열차 맨 앞의 운전실에 있지 않는다.

완전자동 무인운행(UTO) 시스템은 열차에 탑승한 직원이 없이 운전사도 없는 자동열차운행시스템(ATO) 방식이다. 이 경우에는, 시스템 고장이 발생할 경우에는 원격 컴퓨터시스템이 열차를 운영해야만 한다.

일단 운영자가 그들의 노선에 적절한 콘셉트를 발견하기만 하면, 자동화로 인한 장점은 매우 많다. "자동화 시스템이 초 단위로 움직이는 스케줄에 따라 열차를 제어함으로써, 열차 운행이 더욱 정확하고 시간에 맞는 적절한 운행 가능하다."라고 지멘스 Mass Transit 분야 최고책임자인 Frank Gerken씨는 말했다.

"열차의 운행 주기가 특히 차량흐름이 적은 시간대에 향상되며, 더욱 많고 짧은 주기의 열차가 운영직원 추가 없이 차량흐름에 투입될 수 있다."

추가로, 자동화는 열차 추진 및 제동시스템의 마모를 감소시킴으로써, 에너지 소비량을 최적화시키고 잠재적으로는 더욱 효과적이고 정시적인 열차 운행을 통해 운영비용을 감소시킬 수 있다.

정교한 안전시스템

어떠한 도시철도 시스템이라도 자동화를 위한 첫 번째 단계는 지속적인 자동 열차 보호 기능을 통한 기본 안전 기능을 자동화하는 것이다.

완전 자동화된 도시철도를 위한 열차 자동제어시스템(ATC, automatic train control systems)이 1980년 이후로 이용되어 오고 있지만, 최초의 완전 무인운전 시스템은 2003년 싱가포르에서 처음으로 구현되었다.

"온-보드 CCTV, 플랫폼 감시, 온-보드 비상전화 그리고 원격 열차 진단을 포함한 온-보드 텔레메트리 기술과 같은 승객의 안전을 위한 환경적 시스템을 당시에는 경제적으로 이용할 수 없는 상황이었다. 그러나 오늘날, 컴퓨터화된 시스템이 열차 이동을 사람보다 더욱 정밀하고 신뢰성 있게 제어함에 따라, 향상된 자동화와 함께 안전성이 더욱 발전하고 있다."라고 Frank Gerken씨는 설명했다. 완전자동 무인운행(UTO) 방식은, 유인 제어센터에 연결되는 더욱 많은 CCTV를 필요로 할 뿐 아니라 궤도에 있는 사람들을 감지하고 비상시에는 승객들이 정거장과 플랫폼에서 비상 플런저를 작동시킬 수 있는 방해물 검지 시스템이나 자동 플랫폼 감시시스템이 있어야 한다.

"무인운전 시스템을 운영하는 가장 큰 이익은 안전이다. 이것은 사람을 통해 발생되는 오류들이 완전히 제거되는 것을 의미한다."라고 코펜하겐 메트로(Copenhagen Metro)의 CEO인 Piero Marotta씨는 이미 2009년에 말한 바 있다. 덴마크 수도에서 21km 길이의 최신식 도시철도인 이 도시철도시스템은 유럽 최초의 무인운전 시스템 중의 하나이다. 모든 움직임과 추적 스위치는 하나의 제어센터에서 제어되며, 가장 정교한 철도보안시스템 중의 하나를 구성한다.

자동화된 시스템은, 열차 온-보드 상의 안전만이 개선되는 것이 아니다. 코펜하겐에서, 누군가가 열차 앞쪽으로 뛰어들거나 밀어 떨어뜨림으로써 사람을 죽이는 것은 불가능하다. 플랫폼 에지 출입문(Platform edge doors)이 궤도로 출입하는 가능한 모든 경로를 차단한다. 도시의 외곽 정거장에서는, 촘촘하게 연결된 적외선 광선이나 레이저 빔 스캐너 장치가 제어시스템과 직접 연결되어 누군가가 궤도에 진입하게 되면 즉시 반응하게 된다.

직원들이 없는데도 소비자서비스가 향상되는가?

정치가인 Tory 상원의원과 Boris Johnson 시장이 무인운행 열차 도입에 대해 토론을 진행한 런던에서는, 관심 분야 중의 하나가 직원들의 잠재적인 감원과 해고 문제였다. 시장과 철도 노조 간의 격렬한 논쟁 과정에서, Johnson 시장은 노동자의 마찰과 파업을 통한 운행 방해를 감소시키기 위해 무인 열차를 적용하기를 원한다고 선언하면서 자동화된 열차가 성공적으로 시험되었다고 공개했다.

그런데 철도 운영회사인 TfL(Transport for London)은, 이것을 비용을 감소시키고 열차 성능을 향상시키며 파업하는 열차 운전자에 의한 방해를 피하고 노동자들이 잠재적인 해고 두려움을 없앨 기회로 보고 있다. Frank Gerken씨는 기존 도시철도시스템에 자동화를 도입함으로써 생기는 인원감축의 두려움이 일반적으로 정당화되지 않는다고 믿고 있다. "운전자의 업무는 대부분 승객서비스 업무로 전환되고, 그리하여 도시철도 직원의 존재는 플랫폼과 열차 기내에서 개선되는 것이다."

더욱 예측 가능하고 정기적인 시간표의 열차 운행을 통해, 도시철도나 지하철을 이용하는 승객들에게는 실제로 즐거운 경험이 제공될 수 있다. "승객들에게 돌아갈 수 있는 많은 장점이 존재한다. 경험에 의하면, 승객들은 자동화와 함께 더욱 높아진 서비스 품질에 대해 고맙게 생각하며 전체 승객 차량흐름은 자동화의 정도와 더불어 증가한다."라고 Gerken씨는 말했다.

③ 향후 추진 계획

미래는 자동화이다

Frank Gerken씨는 철도의 미래가 자동화와 무인 열차에 있다고 믿는 유일한 사람은 아니다. "모든 다른 분야에서처럼, 생산성은 계속 향상되어야 할 필요가 있다."라고 그는 말했다.

아직, 전체 자동화 시스템의 기능과 열차의 성능을 더욱 향상시킬수 있는 기술이 발전할 수 있는 많은 가능성이 존재한다.

"이것은 예를 들어, 궤도-열차 간 통신을 위한 더 넓은 대역폭, 열차 위치나 플랫폼 감시를 위한 새로운 센서뿐 아니라 더욱 프로세싱 능력이 향상되는 컴퓨터 등과 같은 분야에 적용된다."라고 Gerken씨는 설명했다.

다른 것들은, 특별한 도시철도시스템에 적절한 수준의 자동화를 결정하기 위해서 일반적으로 받아들여지는 방법론을 요구한다. 최근에 들어서, 기술은 대단한 발전을 이루었고 다양한 종류의 최신식 자동화 시스템을 공급할 수 있는 많은 공급회사가 존재한다. 그러나 특정 시스템으로 가는 결정은 여전히 시스템적인 비즈니스 분석에 기반을 두는 것이 아니라 부차적인 요소로 치부되고 있다.

그럼에도, 도시철도 시스템에 자동화 수준을 높임으로써 발생하는 편익이 주 간선 노선이나 고속철도 노선에 현실화되는 것은 시간문제일 것이다. 그것은 운영회사들이 안전과 보안을 향상시키고 철도 여행의 편안함과 품질을 향상시키려고 하기 때문이다. "사람은 기술적인 시스템보다 오류를 범하기가 더 쉽다."라고 Gerken씨는 말했다. 그리고 안전은 모든 것 전부이다.

④ 참고자료

1. http://www.railway-technology.com/features/feature127703/

▣ 원문제목 : Justifying Automation