무인 열차 우리 기술로 달린다
- 무인운전용 열차제어시스템 상용화를 위한 성능시험 인프라 구축 -
“무선통신 기반 무인운전용 열차제어시스템으로
세계 철도신호의 표준을 제시한다”
[연구자 레터]
이로 인해 추진력을 크게 할 수 있기 때문에 곡선과 경사가 많은 노선 등 높은 가·감속 성능이 필요한 노선에 적합한 시스템이다.
열차제어시스템은 열차 이동의 안정성과 철도 운영의 효율성을 위한 기술로 현재 국내 모든 철도 노선에 적용된 열차제어 시스템은 모두 해외에서 도입된 제품이다. 이로 인해 노선확장, 개량, 운영 및 유지보수 시 기술적 제약조건이 발생함으로서 이를 극복하기 위한 국산화 기술개발이 매우 시급하다. 향후 수도권 노후신호설비 교체사업, 도시철도 사업, 기존선 고속화 사업 등으로 증가하고 있는 국내 시장 수요 대응과 세계 시장 선점을 위하여 본 연구팀은 무선통신을 이용한 무인운전용 열차제어시스템을 국내 기술로 개발하고 종합성능평가를 거쳐 국산화에 성공했다.
01 개발배경 및 현황
신분당선은 무인운전시스템의 적용으로 열차의 앞과 뒤에 기관실이 없어 시원하게 쭉 뻗은 선로를 따라 기존 열차에서는 볼 수 없었던 지하 선로를 볼 수 있다. 무인운전 시스템은 차량 출발, 정지, 차량 출입문 작동 등을 기관사 없이 종합관제실의 원격 시스템에 의해 자동으로 조정, 제어하는 기술로, 열차제어시스템이 관련 핵심기술이다.
열차제어시스템은 열차 이동의 안정성과 철도 운영의 효율성을 위한 기술로 현재 국내 철도 노선에 적용된 열차제어 시스템은 모두 해외에서 도입된 제품이다. 이로 인해 노선확장, 개량, 운영 및 유지보수 시 기술적 제약조건이 발생하므로 국산화 기술개발이 매우 시급하다.
또한 수도권 노후신호설비 교체사업, 도시철도 사업, 기존선 고속화 사업 등 충분한 국내 시장 수요가 예상되지만 이에 대응할 수 있는 국내 기술이 없어 해외에서도 철도건설 확대 등으로 열차제어시스템 시장이 급속히 증대되고 있음에도 불구하고, 국내 기술개발 및 국산화율이 낮아 경쟁국의 열차제어시스템을 구매하여 입찰에 참여하고 있는 실정이다. 해외에서도 무선통신을 기반으로 하는 열차제어시스템이 시작 단계임을 고려한다면, 세계적으로 인정받는 국내 IT 및 무선통신 기술을 접목한 열차제어시스템의 개발 및 국산화는 향후 철도산업을 고도화할 수 있는 핵심 요소로 부각될 수 있을 것이다.
02 기술 개발의 특징
무인운전 열차제어시스템 종합시험을 위한 인프라 구축
철도공사의 영업선인 대불선 약 12km 길이의 선로에 무인운전 열차제어시스템의 시험을 위한 인프라를 구축했다. 시험 역사는 총 4개로 일로역, 남악역(임시역), 영산역(임시역), 대불종점역으로 명명 하였으며, 시험 열차는 총 2편성으로 현재 운영 중인 경의선 임대열차 4량 1편성과 차세대 전동차 6량 1편성으로 구성했다.
지상과 차상 인프라로 열차의 위치 추적과 속도 제어까지
열차의 위치를 실시간으로 파악하고, 열차간의 안전 간격과 열차 진로를 제어할 수 있는 기술을 개발하기 위하여 12km의 시험선로 지상에 자동 열차보호 장치, 정보전송용 무선 AP(Access Point, 유선랜과 무선랜을 연결해주는 장치), 열차운행 감시용 CCTV, 선로변 광케이블 등 지상 인프라를 적용했다. 또한 열차의 무인 자동운전이 가능하도록 하기 위해 열차제어시스템(ATP/ATO)과 차상장치, 무선랜용 안테나 등 차상 인프라를 개발해 설치하였으며, 열차 내부 상황을 감시하기 위한 차내 영상감시장치도 추가로 장착했다.본 연구는 열차제어시스템의 국산화는 물론 시스템의 표준화를 통한 독점 방지 및 국내기술 활성화를 목적으로 하기에 현대로템, LS산전, POSCO ICT-삼성SDS 등 3개 컨소시엄이 참여하여, 각각 컨소시엄별 열차제어시스템을 개발·구축했다. 이들 모두 무인자동운전을 구현해 도시철도법의 성능시험 기준을 적용하여 정위치 정차 등 주요 기능의 안정화에 주력한 종합시험평가에 합격했다.
03 기술개발 효과
세계 열차제어시스템 시장에 우리 기술로 도전한다
현재 열차제어시스템 시장은 Alstom Transport, Ansaldo Signal, Bombardier Transportation, Invensys, Siemens mobility, Thales Rail Signalling solutions 등 6대 메이저기업이 국내외 철도시장을 과점하고 있다. 그러나 무선통신 기반의 무인운전용 열차제어시스템은 세계적으로도 아직까지 초기 단계이므로, 세계적으로 인정받는 국내 ICT(Information & Communication Technology) 기술을 철도산업에 적용함으로써 세계 철도신호 표준 주도가 가능하며, 세계 시장을 선점하여 국가 위상을 향상시킬 수 있을 것으로 기대하고 있다. 또한 무선통신기반 열차제어시스템의 핵심 기술을 일반철도(250km/h 이하)와 고속철도(450km/h 이하) 모두에 적용할 경우, 철도 전반에 대한 지능형 철도 시스템 구축을 실현할 수 있을 것이다.
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