1. 서 문

 ■ 본 보고서는 HS2(High Speed 2) 영국 미들랜드와 북부 잉글랜드, 스코틀랜드의 잠재적인 중앙 벨트에서 릴, 브뤼셀, 파리, 런던 히드로 공항과 런던 유스턴 까지 대안 경로를 제공하기 위해 제안된 계획 고속철도
 기술 사양의 주요 이슈사항에 대한 전문가 의견을 분석하여 정부에 보고하기 위해 수행 되었으며, 주로 고속철도 구축을 위한 영국정부의 전략과 런던에서 서미들랜드(West Midlands)까지의 1단계 루트 선형에 대한 내용을 담고 있다.

 ■ 이를 위해 약 55,000명의 전문가를 대상으로 설문조사를 수행하였으며, 이에 대한 분석 결과를 정리하면 아래와 같다.

2. 검증된 기술의 구체화

 ■ 현재 영국 고속철도 기술사양은 국제적으로 검증된 기술과 현재 유럽지역의 기술사양, 향후 몇 년 동안 수행될 연구개발 기술에 기초하고 있다. 하지만, 다수의 전문가들은 몇몇 기술들이 아직 명확히 검증되지 않았음을 지적하고 있다.
 
 ■ HS2 운영을 위한 타임스케줄을 고려할 때 HS2의 운영 및 기술 사양은 선도적인 민간업체와 학계의 조언을 바탕으로 향후 10년 이내에 어느 정도 기술개발이 완료될 것으로 예상 된다. 하지만, 인식된 기술의 어떠한 것도 증명되지 않았고 우리의 사양을 뒷받침하는 핵심 기술현황은 아래와 같다.

  - 열차 제동 능력 : 향후 몇 달안에 상용화 될 것으로 보이는 Alstom AGV 열차는 360km/h의 최고속도를 가지고 있으며, 우리의 참조 열차 이다. (우리는 HS 의 성능특성을 확립하고, 통행시간을 추정하기 위해 참조열차를 활용하고 있다.)

<그림 > 이탈리아의 AGV 열차 - HS2의 참조 모델

  - 열차 제어 (신호 시스템) :  우리는 유럽 철도교통 관리시스템(European Rail Traffic Management System, ERTMS)의 일부분인 유럽 열차제어 시스템(European Train Control System, ETCS)을 기반으로 한 유럽 표준을 분석해 왔다. 유럽 열차제어 시스템은 현재 이태리와 네덜란드, 독일, 프랑스, 벨기에, 스위스 등 유럽 전역에서 사용되고 있다.
  - 자동 열차 운영(Automatic Train Operation, ATO) : 안정적으로 시간당 18대의 열차를 운영하기 위해서, 우리는 자동 열차 운영 시스템을 활용할 것을 계획하고 있다. 이 시스템은 스페인과 일본의 전철이나 주간선 열차 운영에 활용되고 있다. HS2에 실제 적용되기 위해 이것은 최소 10년 이상의 운영경험이 필요할 것으로 판단된다.

3. HS2의 용량 : 18tph (trains per hour)

 ■ 다수의 응답자들은 국제적으로 고속철도가 현재 이를 실현한 사례가 없다는 예시를 들며, Y 네트워크상에서 18tph의 용량을 만족시키기는 것은 실현 불가능하다고 이야기 하고 있다. 게다가, 교통상임위원회에서는 18tph 운영 실현성에 대한 의문을 제시하며, 이를 실현하기 위한 세부적인 기술적 기준 제시를 요구하고 있다.

 ■ 이러한 문제와 HS2를 위해 제안된 높은 수준의 용량을 알아보기 위해 HS2의 용량에 대한 이슈를 좀 더 세부적으로 분석하기 위한 아래와 같이 분석된 프로그램을 개발하였다.
   - 신호 배차 간격과 최대 운영 용량에 대한 내부 연구
   - 용량 및 신뢰성과 관련한 고속철도 운영을 위한 모든 요구사항에 대한 Systra SA의 연구
   - 참조 고속철도 모델의 기술특성, 제안된 신호 시스템 능력을 고려한 용량 평가
   - 신호시스템과 역 디자인 사이의 연구

 ■ 이러한 프로그램을 통해 용량에 영향을 미치는 5가지 중요한 요소를 도출하였으며, 용량을 위한 최적/최악의 시나리오를 수립하여 평가하였다.

 ■ HS2에 적용하기 위한 운영계획 평가값은 시나리오의 가운데 위치하고 있으며, 최악의 가정 시나리오도 현재 18tph를 만족시키는 것으로 나타났다. (이 평가에는 ATO에 의한 잠재적 편익은 고려되지 않았다.)

<그림> 3개 운영시나리오별 철도 용량 분석결과

4. 250mph(400kmh)의 경로 선형을 위한 설계속도

 ■ 전문가들은 비록 HS2의 1단계 목표속도가 225mph 이지만, 경로 선형이 미래 목표속도인 250mph를 만족하기 위한 디자인이 되어야 한다고 제시하고 있다. 

 ■ 전문가들은 최대 설계 속도는 과도한 것이라고 이야기 하며, 저속-고속 선형이 선로 디자인의 유연성을 제공할 수 있어, 고속의 혜택을 제공하면서 관련 영향을 감소시킬 수 있다고 제시하였다.

 ■ 이에 대한 확인을 위해 우리는 저속 최대 설계속도에 대한 고속 선형의 환경적, 공학적 그리고 경제적 영향에 대한 이해를 위해 연구를 수행하였다. 이것은 기존 고속도로와 좀더 근접하게 선형을 최고 설계 속도로 186mph(300kph)로 채택하는 것의 잠재적 효과를 고려하였다.

 ■ 연구결과 현재 목표보다 낮은 설계속도를 채택하는 경우 운영적 위험성을 줄이거나, 민감한 지역에서 철도를 멀리 배치하는 등 얼마간의 잠재적 환경적 편익이 있는 것으로 나타났다. 그러나 선형 변경에 의한 환경적 편익은 전문가 의견을 완화함으로써 성취될 수 있는 것보다 한계를 가진다.

 ■ 또한, 저속 경로는 상당히 긴 통행시간을 초래하고 낮은 편익과 수입을 창출할 것으로 판단된다. 현재 자동차 도로를 따르는 철로선형은 선형길이의 증가와 터널 개발을 수반하기 때문에 상당한 추가적인 구축 비용을 발생시킬 것이다. 우리의 평가 방법론에 의하면 이러한 불리함은 설계속도를 낮추었을 때 발생하는 한계적인 편익을 넘어설 것으로 나타났다.

5. 운영시간

 ■ 상당수 전문가들은 현재 계획되어 있는 HS2의 운영시간이 너무 길다는 의견을 제시했다.

 ■ 기존의 일부 영국 철도노선과 다르게 HS2는 야간운행을 계획하고 있지 않다. HS2는 현재 월요일에서 토요일 간 오전 5시부터 오후 23시 55분 까지, 일요일에는 오전 8시부터 23시 55분 까지 운영 시간이 계획되어 있다. 이 운영시간은 오전 첫차 출발시간과 마지막 열차의 종점 도착시간을 의미한다.

 ■ 우리는 운영시간이 단축될 수 있는지 여부를 고려해 왔다. 전반적인 수요는 피크시간대 보다 낮은 수준에 있을 것으로 파악되지만, 일자리를 확장하고 사회적 기회를 제공하기 위한 초기와 후기 열차 서비스는 HS2와 같은 서비스에서 기대되고 있다. 이에 근거하여, 우리는 서비스 운영의 수준이 오전 두 세시간의 공급을 끌어올리고, 유사하게 마지막 노선을 수요에 따라 감소시키는 한에서 제안된 운영시간을 유지하는 것을 제안한다.

 ■ 일반적인 고속철도 사례에 근거할 때, 철도레일의 유지관리 시간은 오직 자적에서 5시 사이에만 가능하다.

 ■ 유지 보수 작업은 평균적으로 특정 위치에 매년 2~3일 정도 발생 하며, 교차되는 지점은 좀더 많은 검사와 유지관리가 기대된다. 우리는 우리의 낮시간 동안 특정위치에서의 유지관리에 대해 소음과 불빛과 같은 잠재적인 영향을 통합한 비전을 포함하는 인프라 유지관리 계획을 개발할 것이다.

6. HS 2 열차 게이지(폭과 높이)

 ■ “CAPTIVE"라 알려진 오직 HS2 인프라만을 운행하는 열차는 잘 알려진 가격과 성능에 따라 유럽표준규격 고속열차의 기성품이 될 수도 있다. 만약 용량 문제로 필요하다면, 이것은 더블덱 열차의 잠재적인 이용을 포함한다. 그러나 목적지에 대한 넓은 범위의 시간적 편익을 제공하기 위해 어느 정도의 HS2 열차가 기존 철도네트워크를 따라 달린다는 우리의 원칙은 세 개 서비스를 위한 HS2 열차가 기존 영국 철로 네트워크 게이지 보다 반드시 부합해야하는 것을 필요로 한다.

 ■ 이것은 HS2 유럽 표준 게이지 보다 작기 때문에 기존 호환 셋이 작은 게이지를 위해 고속철도 디자인을 변경되어야 합니다. 현재 유로스타 가 영국 호환성 있는 게이지 고속철도를 사용하고 있다.

 ■ 기존 호환성 있는 게이지셋을 제공하기 위한 또다른 대안은 유럽 표준 게이지 열차를 수용하기 위해 관련된 기존 레일 라인의 게이지를 향상시키는 방법이 있으며, 우리는 리버풀과 뉴캐슬에 이러한 개선 가능성과 잠재적 비요을 고려한 연구를 진행하고 있다.

 ■ 기존 요크에서 뉴캐슬까지 연결된 철도레일을 유럽 GC 게이지 열차를 수용할 수 있도록 업그레이드 하는 비용은 열차운행 중단비용을 포함하여 35억 파운드에서 40억 파운드로 추산된다. 이 작업은 매 주말마다 중요한 노선페쇄를 수반하여 약 8년이 걸릴것으로 예상된다. 반면에 요크에서 뉴캐슬까지 완전히 새로운 고속철도 레일을 설치하는 비용은 약 35억 파운드가 소요될 것으로 예상되며, 기존 이용자들의 불편을 초래할 일이 없을 것이다.

 ■ 리버풀과 뉴캐슬과 같은 지역에 서비스를 운영하기 위한 가장 비용-효율적인 해결책은 기존 호환성 있는 기차를 활용하는 것이다. 전체 우？영의 혜택이 기존 호환성 있는 열차의 도입에 따른 비용을 훨씬 뛰어넘는다면, 우리는 HS2 네트워크에 “CAPTIVE"와 기존 호환성 있는 열차를 혼합하여 운영하는 것을 제안한다.

7. 기존 호환 열차의 특성

 ■ 기존 호환열차가 1단계 사업의 맨체스터에서 탑승용량을 감소시키고 북노치필드에서 맨체스터 사이의 여행시간에 영향을 미치는 WCML West Cost Main Line. 영국 서해안 간선 철도.
의 Pendolinos 이탈리아의 고속 틸팅 열차. 현재 여러나라에 도입되어 운행중임.
 보다 느리다는 우려가 제기되었다.

 ■ WCML과 같은 기존 철도의 객차의 최대 길이는 265m로 나타났다. 열차당 좌석의 감소에 대한 우려에 대응하기 위해, 우리는 열차 제조사와 논의를 충분한 논의를 나누었으며, 기존 노선에 고속열차가 제공할 수 있는 최대 길이는 260m로 결론을 내었다.

 ■ 현대의 고속철도 디자인은 객차 수에 유연성을 제공한다. 맨체스터까지 당일 여행을 하는 특정 서비스 그룹을 위해 Pendolinos와 동일하거나 그 이상의 승객용량이 필요하며 이는 실현 가능하다.

 ■ 그러나, Pendolinos 틸팅 열차에 대항하기 위해 WCML의 기존 호환열차의 성능은 좀더 향상될 필요가 있다. Pendolinos는 현재까지 무게와 호환성, 비용측면에서 틸팅기술의 적용이 고려되지 않고 있는 기존 호환 열차보다 WCLM 북쪽지역의 빈번한 커브길을 빠르게 운행할 수 있다.

■ 기존 호환열차의 성능특성을 파악하는데 있어, 우리는 글래스고 까지의 장거리 여행시간이 약 11분 차이가 날것으로 추정하였다. 우리는 이에 대해, Network Rila과의 협업을 통해 WCML의 적절한 스피드 표지판과 같은 기반시설을 조정하여 시간차이를 4분까지 감소시킬 수 있음을 도출하였다.

■ 우리는 이러한 기초연구에 근거하여, 틸팅 기술을 접목시키기 보다는 현재 열차사양 그대로 개발을 진행하고, WCML에 약간의 수정을 가하여 북리치필드까지의 여행시간을 감소시키는 방안을 제시한다.

8. 신뢰성 (Reliability)

■ 일본의 사례와 같이 분리되는 고속철도 네트워크는 매우 높은 수준의 신뢰성을 유지할 수 있다. 다수의 전문가들은 기존 철도 네트워크에서 HS2로 향하는 서비스는 기존 네트워크의 낮은 신뢰성을 HS2 노선에까지 전이시킬 우려가 있다는 의견을 보이고 있다.

■ 런던에서 서 미들랜즈 지역까지 계획된 1단계 서비스를 위해 현재 정의된 최대 서비스 빈도는 첨두 시간대 11tph, 비첨두시간대 10tph를 나타내고 있으며, 1단계 최대 라인 용량을 위한 기술적 한계는 14tph로 알려져 있다. 이러한 낮은 수준의 용량 가동율은 이 단계의 최대 서비스 운영이 전통적인 네트워크로부터 초래되는 것으로 인식되는 신뢰성 버퍼를 제공한다. 열차들이 기존 선로로부터 늦게 나타난다면 전형적인 시간을 통틀어 열차가 운영하도록 할당되지 않은 남는 시간들은 열차를 위한 회복 마진(recovery margin)을 제공한다. 오직 고속열차만이 운영된다면, 경로의 가장 중요한 핵심 요소는 이러한 분리는 거의 모든 유럽의 사례와 다르게 우리의 런던 유스턴 종점으로 지속하며 추가적인 신뢰성을 제공한다.

■ 우리는 전체 Y 네트워크의 신뢰성에 대해서도 고려해 왔다. 이 단계에서 HS2 인프라스트럭쳐를 운영하기 위한 서비스의 핵심은 용량을 18tph로 상승시키기 위한 핵심 부분에 명시된 최대 선형 용량과 함께 네트워크의 포로가 될 것이다.

■ 기존 선로로부터 초래되는 비신뢰성을 완화하기 위해 우리의 기존 선로 네트워크와의 모든 인터페이스는 가장 분주한 HS2 핵심 부분을 버리고, 둘중 하나의 네트워크를 방해하지 않고 열차가 통제될 수 있는 적은 교통량의 완충지를 제공하는 것이다.

■ 대규모 네트워크 분리는 사고가 발생했을 경우 대안경로를 사용하기 위한 가능성을 감소시킬 수 있는 위험성에 대한 일부 의견들이 있다. 일반적인 운영환경에서, 대규모 분리는 고속운영 성능적인 향상을 가져오기 때문에, 이는 우리의 우선순위에 따라 결정되어 질 수 밖에 없다.

■ 우리가 강조하고 싶은 부분은 HS2 시스템의 신뢰성과 회복에 대해 상세히 살펴봄으로써 실패를 회피하기 위해 운영적 실패 위험을 제거하는 것이다. 게다가, 우리는 트랙의 모든 부분의 양방향에서 열차를 운영하기 위해 안전하게 사용할 수 있는 양방향 신호 특성의 상세화 및 예측을 통해 HS2 시스템의 운영적 유연성을 가능하게 할 수 있다.

9. 기존 열차 서비스에 대한 영향 (Impact on other existing rail services)

■ 새로운 HS2 노선 대부분의 장거리 구간 서비스의 우회는 WCML에 대한 상당한 용량의 해소를 가져올 것이다. 이러한 용량은 런던에서 버밍햄까지 더 나은 통근서비스를 제공하거나 철도를 이용한 화물 운송을 가능케 하는등 다양한 방식으로 활용 될 수 있다.
■ 그러나, WCML의 주어진 용량과 함께 기존 서비스가 HS2 노선에 얼마나 경쟁력을 가질 수 있을지에 대한 HS2의 잠재적 영향에 대한 몇몇 문제점들이 지적되고 있다.

■ 이것은 HS2를 비롯한 기존 열차 노선의 경제성과 관련된 것으로, 우리는 이에 대한 추정을 위해 HS2 노선의 운영이 시작될 경우 기존 노선들의 수요에 대한 분석을 실시하였다. 우리는 이를 위해 승객이 너무 많거나 열차의 정차패턴에 따라 열차를 이용할 수 없는 잠재적인 억재 수요를 고려하였다. 우리는 수요에 따른 국가 열차네트워크 차원의 서비스 수준에 대한 예측하였으며, 이를 사업성 분석에 적용하였다. 이에 따라 현재 서비스 용량이 부족한 지점에서 향후 서비스 수요가 낮아질 수 있음을 도출 하였다.

■ 기존 네트워크의 사업성에 대한 문제에 대해 우리는 HS2 1단계 사업 시 맨체스터행과 리치필드 북쪽지역에서 선회하는 WCML의 각 루트에 대한 서비스 용량에 끼치는 영향을 고려하였으며, 노선 용량 분석으로부터 우리는 다른 열차 운영 및 화물운송 회사에 손상 없이 HS2 서비스의 제안된 패턴을 운영하기 위한 충분한 용량이 존재할 것이라는 결론을 도출하였다.

■ 열차역의 확대와 재건축 동안 유스턴에서 기존 열차 서비스에 대한 일정 수준의 영향은 피할 수 없는 것으로 나타났다. 우리의 초기 평가는 현재의 열차운영 계획이 현재 가능한 18개 대신에 14개 플랫폼에서 운영할 수 있다는 것이고 향후 열차운영 계획의 수정에 따라 건축공사가 발생하는 경우 추가적인 플랫폼이 이용 가능할 수 있다.

10. HS2의 화물운송 (Freight on HS2)

■ 우리는 기존 열차 네트워크의 화물운송 용량 확대에 대한 잠재력을 고려하여 HS2 서비스를 고속의 여객운송에 제한할 것을 제안한다. 이것은 혼합 운송에 따른 운영의 위험성을 회피함으로써 HS2에 상당한 안정측면의 편익을 제공할 것이다.

■ 전문가들 HS2 서비스를 낮 운영시간에는 여객운송에 집중하고, 여객수요가 없는 자정부터 새벽시간동안 화물운송에 이용하는 것을 제안하였다. 하지만, 이러한 운영은 인프라스트럭쳐의 필수적인 검사와 유지관리, 재구축에 필요한 시간을 따로 범하는 문제가 발생한다. 낮시간 동안 고속열차의 안정적이고 신뢰성 있는 운영을 위해서는 자정에서 새벽시간 동안 이에 대한 유지관리 활동이 반드시 이루어져야 한다.

■ 제한된 인프라스트럭쳐 유지관리 비용은 화물 접근 비용에 포함시킬 필요가 있다. 추가적으로, 제안된 노선은 터널에서의 소음 완화와 안전 운영을 위한 비용은 오직 제안된 운영시간에 한정에서만 책정 되었다. 우리가 현재 본 보고서에서 제안하고 있는 HS2 운영 시나리오에서 밤시간 동안 화물 운송을 추가하기 위해서는 추가적인 비용과 다른 기타 기술적 작업들이 필요할 것이다.

11. 상호연결성 (Interconnectivity)

■ 새로운 고속철도의 편익은 인터체인지의 잘못된 교통링크에 의해 도시 중심부에서 중심부로의 연결성에 있어 고속철도의 편익이 많이 발생할 수 있는 상당한 시장을 잃어버림으로써 약화될 수 있다.

■ 우리는 고속철도의 필수적인 중요성이 바로 여행자의 door-to-door 통행을 달성하는 것임을 깨달았다. 우리의 고속철도 역사 위치에 대한 선택은 현재 기 존재하고 있는 도시지역의 목적지와 출발지의 높은 연결성을 반영하고 있다.

12. 운영 안전성 (Operational Safety)

■ 고속열차와 관련된 또다른 주요 이슈는 고속에서 발생하는 사고와 테러리즘과 관련된 안전성 부분 이다. 철도는 도로교통과 비교할 때 가장 안전한 교통수단 중 한가지 이다. 지난 40년 간 유럽과 일본에서의 고속철도 사고로 인한 사망은 한건도 발생하지 않았다. HS2 노선은 안전성과 신뢰성을 보장하기 위한 다양한 안전시스템과 특성에 의한 국제적인 경험을 바탕으로 구축되고 있으며, 주요 특성은 아래와 같다.
  - 고속열차 전용 독립적인 2트랙 제공
  - 열차간 충돌 가능성을 예방하기 위한 실시간 지속적인 모니터링 시스템
  - 지속적인 열차와 신호제어기와의 통신시스템
  - 무단침입 및 기물파손에 대한 지속적인 모니터링
  - 주요 물품 저장소에 대한 침입자 감시 시스템
  - 자동차의 철로 침입을 방지하기 위한 철교 설계
  - 열차와 레일시설의 정기적 검사

■ 비록 18tph의 많은 수의 열차를 운영하지만, 많은 서로 다른 속도와 다른 기술적 특성을 가지고 있는 열차를 운행하는 것보다 동일한 급가속 특성을 가지고 있는 균일한 열차를 운영함으로써 노선을 운영하는 것이 더욱 수월해질 것이며, 이는 성능 수준과 신뢰성에 있어 높은 수준을 유지할 수 있게 해준다.