KTX 차량 컴퓨터 제어장치(OBCS) 국산화 개발
"OBCS는 한국형 고속철도를 위한 비밀병기이다"
[연구진 인터뷰]
● 국내 고속철도 기술은 나날이 괄목할 만한 성과를 보이고 있다. 그 일환인 ‘KTX OBCS 국산화’ 연구에 대해 소개한다면?
‘KTX 차량제어컴퓨터장치(OBCS) 국산화’ 개발은 고속차량의 안전운행과 신속한 유지보수를 위해 탑재된 차량 컴퓨터제어 장치의 하드웨어와 소프트웨어 그리고 각종 시험기의 개발에 이르는 시스템엔지니어링을 다루는 연구로 4년 7개월간 진행된 국가 R&D사업이다. ‘OBCS’는 미래철도 즉, 고속철도의 핵심인만큼 KTX의 국내 도입 당시 기술이전 대상에서 제외되어 유지·보수제품 전량을 프랑스에서 수입해 왔다. 따라서 이번 KTX ‘OBCS’ 국산화 연구는 기술이전이 되지 않은 차량컴퓨터시스템에 대한 접근이며, 연구를 위한 다양한 자료의 분석과 실용화를 위한 시스템의 개발로서 큰 의미를 가지고 있다.
● ‘OBCS’의 첫 번째 성과가 KTXⅡ라고. 국내에서 처음 시도한 만큼 어려움이 많았을 텐데.
‘OBCS’ 개발 초창기에는 메인 시스템과 연결된 수천 개의 제어라인 정보 및 수많은 하부장치까지 모두 암호화되어 있었다. 이 때문에 데이터를 해독하고, 수많은 시험을 통해 하나하나 분석해야 했다. 완성된 후에도 시연 과정에 어려움이 많았다. 시험가동에도 실제와 같은 고속운행을 해야 하는 위험부담이 있었기 때문이다. 하지만 300km/h의 시험주행을 성공적으로 마쳤고, 지금은 안정화와 신뢰성 확보를 통해 실제 운행시스템으로 본격 가동을 준비 중이다.
● 전량 수입되던 기술을 독자적으로 개발한 만큼 국익창출 등 앞으로 거는 기대가 클 것 같다.
‘한국철도공사’가 추정한 것에 따르면 연구의 성공만으로 16억 원의 비용절감 효과를 거두게 됐다. 지난 2004년 프랑스로부터 도입된 KTX 46편의 20년간 교체주기 및 수량까지 감안하여 모두 1200억 원 이상을 절감할 것으로 기대하고 있다. 비용절감 외에도 고속 차량의 안전 운행은 물론 새로운 신호장치에 따른 능동적인 차량제어가 가능해져 차량의 입체적인 고장감시와 기술지원이 가능하게 될 것이다. 더불어 신속한 고장조치 및 컴퓨터화된 안내시스템으로 신개념 차량 유지보수 기술을 제공하게 될 것이며, 사용자에게 운행정보의 제공과 위치 정보를 통한 다양한 교통 연계서비스의 제공 등이 가능해질 것이다. 이제 막 시작단계인 만큼 우리나라의 OBCS 연구가 세계시장에 나아가 기술력을 인정받고 기술 선도를 위하여 다양한 인프라의 구축과 철도 기술개발을 통한 시장 확대가 필요하다고 생각한다.
2011년 4월 1일이면 KTX 개통 7주년을 맞는다. 개통 당시 한국도 ‘고속철도 시대에 접어들었다’며 떠들썩하기는 했지만 진정한 의미를 체감하는 사람은 거의 없었을 것이다. 어지간하면 장거리 열차이동은 KTX를 이용하는 현재, 서울에서 대전 갔다 오는정도는 서울 시내에서 지하철로 강북에서 강남가는 정도의 느낌이다. 전국의 거리감을 확 좁힌, 그야말로 운송시장의 속도혁명인 셈이다.
속도혁명의 원동력은 KTX가 내는 엄청난 속도다. KTX는 고속도로에서는 꿈도 꾸기 힘든 시속 300km로 달린다. 초속으로 환산하면 83m고, 만약 한참 달리는 KTX에서 창문을 연다면 초속83m의 바람이 몰아쳐 들어온다는 얘기다. 보통 바람의 속도가 초속 20m면 사람이 걸을 수 없고 30m면 숨을 쉬기도 곤란할 정도라고 한다. 초속 24m 정도의 바람만 불어도 폭풍경보가 발령된다는 점을 생각해 보면 초속83m의 바람이 어느 정도인지 짐작도 가지 않는다. 이 정도의 속도면 바람이 가하는 압력인 풍압이 면적 1m2당 861kg에 이른다고 한다. KTX는 근 1톤 정도의 압력을 받으면서 서울과 부산 사이를 왕복하는 셈이다.
이 정도의 빠르기로 움직이려면 당연히 정교한 제어능력이 필요하다. 경험자의 이야기에 따르면, 시속 300km로 달리는 자동차는 도로의 작은 요철에도 크게 요동치는가 하면 핸들을 실수로 살짝 틀어도 전복될 위험이 있다고 한다. 게다가 KTX라면 탈선의 위험도 존재한다. 하나로 연결된 각각의 차량들이 아무 이상 없이 정확한 속도 제어에 따라야 안전하게 주행할 수 있다. 열차의 동력차는 물론, 각각의 객차도 정교한 제어를 따라야 하고 문제가 생겼을 때 즉각 조치할 수 있어야 한다는 뜻이다. 이러한 일을 하는 장치가 바로 차량컴퓨터제어장치(OBCS : On Board Computer System)다.
OBCS는 말 그대로 차량에 탑승한 컴퓨터 장치다. 각 차량에 설치되어 열차를 제어하고 고장을 진단하여 기록하는 등 사람이 일일이 챙기기 어려운 일을 도맡아 한다. 네트워크를 통한 통신도 가능하여 동력차에서 각 객차의 상태를 손쉽게 실시간으로 점검하고 제어할 수 있다. 그야말로 KTX의 안전을 책임지는 핵심장치라고 할만하다.
OBCS가 매우 중요한 장치임에도 아직까지 전적으로 수입에 의존해야만 했다. KTX를 프랑스의 알스톰 사에서 도입할 당시 기술이전 대상에서 제외되었기 때문이다. 게다가 현재KTX는 TORNAD라는 네트워크 통신방식을 사용하는데 이 기술은 개발된 지 20년도 더 지난 낡은 기술이다. 더욱 문제는 현재는 더 이상 사용하지 않는 방식이라 TORNAD 방식 OBCS를 더 구입할 수 없다는 뜻이다. 이러면 OBCS를 수입에 전량 의존하던 KTX로서는 지속적인 운행이 곤란할 수도 있다.
이 때문에 한국형 고속철도 사업으로 탄생하여2010년부터 본격 운행하기 시작한 KTX-산천에는 프랑스 독자표준인 TORNAD 대신 국제표준인 TCN(Train Communication Network, 열차통신 네트워크)을 이용한 OBCS를 탑재했다. 무엇보다 새로 탑재된 OBCS가 한국철도공사와 현대로템이 5년간 노력한 끝에 개발한 순수 국산 부품이다. 문제는 기존 KTX와는 여전히 호환되지 않아 KTX의 대부분을 차지하는 옛 KTX의 OBCS 개발도 절실했다.
다행히 KTX에 사용할 수 있는OBCS도 성공적으로 국산화할 수 있었다. 이번 국산화를 통해 보드 하나당 가격이 800~1500만원에 육박하는OBCS 수입비용을 크게 절감할 수 있었을 뿐 아니라 최신 기술을 적용하여 신뢰성과 기능성을 향상시킬 수 있었다고 한다. 또한 국산 부품을 사용했기에 조달이 수월하여 유지보수도 매우 쉬워졌다.
개통한 지 6년 만에 명실공히 대한민국의 핵심 교통망으로 자리잡은 KTX. KTX-산천 개발로 우리나라의 고속철도 기술이 한 단계 도약할 수 있었다. 차근차근 국산화한 핵심 부품들이 국내 고속철도망의 품질을 개선하는 것은 물론, 향후 크게 성장할 시장인 국제 고속철도 수출시장에서 든든한 자산이 될 수 있을 것이다.
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