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과제기본정보

철도분야 신호시스템 상세기획연구1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 철도기술연구사업 과제번호 10PURT-C054809-01
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 철도교통기술 | 철도신호통신기술 적용분야 기타 공공목적
2순위 None | None | None 실용화대상여부 비실용화
3순위 None | None | None 과제유형 기초
과제명 철도분야 신호시스템 상세기획연구
주관연구기관 서울대학교 산학협력단
총괄연구 책임자 성명 이성모
소속 서울대학교산학협력단 직위 교수
기관 대표번호 02-880-9083 FAX 02-887-2662
총 연구기간 2010-05-12 ~ 2010-08-11
당해연도 연구기간 2010-05-12 ~ 2010-08-11

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
1차년도 96,000,000 0 0 0 96,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 1. 연구의 개요
철도시스템은 타 교통시스템과 비교해서 높은 수송능력을 갖고 있으면서도 온실가스발생량이 적은 대표적인 저탄소 녹색성장이다. 이러한 장점을 극대화하기 위해서 국가교통정책을 철도교통을 중심으로 하는 교통체계로 전환하고 있다. 또한 철도신호시스템이 전체사업비에서 차지하는 비율은 철도의 안전한 운행보장과 철도운영효율 향상을 지원하면서 기존 3%에서 최근 10%로 높아지고 있다.
철도중심의 교통정책 전환과 철도신호시스템 구축비용의 증가를 대비하여 철도신호시스템기술, 열차제어기술, 무선통신기술 등을 개발하였다. 그러나 국내 철도건설운영기관에서 요구하는 신뢰성, 안전성 등 성능요구사항에 대한 객관적인 검증과 인증을 만족하지 못한 결과 개발한 기술과 시스템의 상용화 실적이 전무한 상황이다.
철도신호시스템은 안전성 중심의 시스템엔지니어링기술, 자동제어기술, Vital S/W & H/W기술, 정보통신기술 등으로 구성되고 있기 때문에 철도신호시스템의 상용화는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
- 국내 철도산업고도화 및 선순환 경제체제 구축
- 국내 철도건설운영기관의 경영개선
- 국가 신성장동력산업 창출 등
따라서 철도신호시스템의 고도화된 기술을 개발하고 상용화하기 위해서는 기존의 연구개발경험을 토대로 추진전략과 연구내용을 체계적으로 도출하기 위한 상세기획연구를 수행하여야 한다.

2. 연구의 중요성
2.1 기술적 측면
철도신호시스템은 철도인프라설비, 승객서비스설비, 안전설비 및 차량과 긴밀하게 연계되어 있기 때문에, 신호시스템을 개발하고 상용화하는 것은 종합적인 추진전략과 추진체계 하에서 수행되어야 한다. 그러나 철도신호시스템과 관련된 연구개발을 다음과 같이 수행하였기 때문에 상용화가 이루어지지 않고 있다.
- 철도차량개발을 지원하는 보조적인 연구개발
- 개발시스템한 시스템의 신뢰성과 안전성 검증체계 미비 등
무선통신기술과 기존의 열차제어기술을 융합한 새로운 시스템을 개발하여 도시철도, 일반철도 및 고속철도에 적용하고 있다. 국내의 경우 경량전철과 도시철도에 무선LAN기술을 적용한 신호시스템을 도입설치하고 있다.
국내 철도건설운영기관에서 사용하고 있는 신호시스템은 해외시스템이기 때문에 유지보수, 개량 및 노선확장 시 기술적인 부분을 해외신호업체에 의존하고 있어 많은 시간을 비용을 낭비하고 있다.

2.2 경제, 산업적 측면
국가경제 및 국내 철도산업에 직접적으로 영향을 줄수 있는 다음과 같은 정책을 추진하고 있다.
- 녹색성장 국가전략에 의한 철도여객수송분담율 30%(2050년)로 확대,
- 철도부문 투자비중 50%(20220년)로 확대하여 KTX의 서비스 권역확대
- 광역철도망 및 도시철도망을 확충하여 급행중심의 광역철도서비스 확대
- 철도산업기본법을 산업육성과 지원체계중심으로 개정(민간투자유도)
최근에 브라질, 미국, 아시아 및 중동에서 향후 10년간 1140조원의 고속철도 시장이 형성될 것으로 전망하고 있다. 또한 기존 열차제어기술에 IT기술을 융합하여 무인자동운전이 가능한 신호시스템의 사업비 비중이 10%대로 계속 증가할 것으로 보인다.

2.3 사회, 문화적 측면
철도가 고에너지효율, 저탄소 교통수단으로서 국가 온실가스감축목표를 2020년까지 달성하는데 선도적인 역할을 할 것으로 기대된다. 정부는 철도안전법을 토대로 유럽의 철도선진국과 같은 수준의 철도안전을 확보하기 위해서 각종 법령과 기준을 제정하고 있다. 이러한 정부정책을 지원할 수 있는 안전성활동과 관련된 연구개발이 요구된다.
최종목표 철도신호시스템의 상용화에 필요한 연구개발내용을 도출하고, 이를 체계적으로 수행하는데 필요한 추진전략과 방법을 수립한다.

1. 철도신호시스템 상용화에 필요한 연구개발내용 도출
철도건설운영기관에서 요구하고 있는 객관적으로 성능이 검증된 신호시스템을 확보하고, 국내철도시장에 진출하기 위해 기술력 미확보분야에 대한 연구개발 및 기존 기술에 대한 고도화 연구를 수행한다.
- 신호 및 제어시스템 관련 국내외 기술동향과 시장 분석
- 타 분야(도로, 항공, 항만 등) 신호 및 제어시스템 조사 및 분석
- 철도신호시스템 연구개발을 위한 유관기관 의견수렴
- 철도신호시스템 연구개발 대상분야 설정을 위한 조사 및 분석 및 종합평가
- 철도신호시스템 연구개발 대상분야 설정
- 기술적, 경제적 타당성 검토분석 및 종합평가
- 연구개발 대상분야의 최종목표 및 범위 설정

2.철도신호시스템을 성공적으로 상용화하기 위한 추진전략 및 추진체계 수립
본격적인 연구 과제의 추진에 앞서 대규모 예산 투입에 따른 예산 효율성과 연구개발 성공 가능성을 높이기 위해서 연구과제의 추진전략과 실행방안을 제시한다.
- 연구목표 달성을 위한 추진전략 및 추진체계 수립
- 소요예산 및 일정 계획 수립
- 본 과제 공모를 위한 RFP 도출
연구내용 및 범위 ○ 국내에서 현재 운행중이거나 향후 개통예정인 철도의 신호시스템 자료 수집 및 분석
○ 국내외 철도신호시스템 개발현황
- 국내 철도신호관련 R&D 프로젝트 자료 수집
- 국내 철도운영기관의 구매조건부사업 등 개발지원정책관련 자료 조사/분석
- 미국의 CBTC프로젝트, 유럽의 ETCS 및 중국고속철도 관련 자료 조사/분석
○ 국내 철도건설사업 또는 신호개량사업에 적용된 신호기술 상용화 현황 조사/분석
○ 국내외 철도신호시장 현황 및 전망
- 세계 5대 신호기업의 프로젝트 수행현황 및 표준화활동 신호시스템 조사/분석
- 국내외 철도시장예측기관의 철도시장전망 및 정부의 중장기 철도건설계획관련 자료 조사/분석
○ NYCT의 신호시스템(도시철도용 CBTC) 및 EU의 신호시스템(간선철도용 ETCS) 구축전략 및 추진실적 등에 관한 자료 수집
○ 타분야(도로, 항공, 항만 등) 신호 및 제어 시스템의 기술개발현황, 수준 및 동향
- 현재 국내외에서 운영되고 있거나 또는 향후 운영 예정인 기술 조사/분석
- 연계개발(활용) 분야 및 통합 가능성 조사/분석 및 개발전략 수립
○ 경량전철 신호시스템, 자기부상철도, 고속철도 및 기존선의 상용화 추진시 요구사항 및 문제점 조사/분석
○ 철도신호시스템 관련 기관에 대한 설문조사/분석
○ 철도신호시스템 기술분야별 조사？분석
- 국내 철도신호기업이 개발확보중인 H/W & S/W 조사/분석
: 성능시험결과, SIL (Safety Integrity Level)적용 및 RAMS활동 유무
- 표준화의 필요성, 방향 및 범위
- 국내외 법령체계, 검증대상, 소요인프라 및 활용 가능한 인프라 조사/분석
: 상업운영선(목포 대불선), 폐선(중앙선 폐선), 전용시험선(200km/h급 루프형)
- 지속적인 인증 인프라 활용 방안 및 성능인증 관련 시험 항목 도출
- 소요 주파수대역, 최소한의 채널 수, 철도전용통신망구축방안
○ 철도신호시스템 분야별 연구개발내용 설정
- 철도신호관련 국가연구개발사업 조사/분석
: 연구목표, 연구내용 및 연구결과, 기존 성과의 문제점
: 확보된 기술 및 확보해야 할 기술 및 미흡한 기술
- 기존 성과물의 활용 가능성, 활용 방안 및 연계성 도출
- 무선통신기반 열차제어시스템 국가연구개발사업 추진
: 국가연구개발사업의 필요성, 목표
: 단계별 추진 방안 및 범위 설정
○ 철도신호시스템 분야별 개발목표 및 범위 설정
- 속도단계별로 구분하여 목표 및 범위 도출
: 정량적, 정성적 성과목표, 성과지표, 측정방법 및 근거 제시
- 정부의 철도교통 투자계획 조사/분석
○ 철도신호시스템 기술적 문제 해결 가능성 및 해결방안 검토
- 분야별 국내 연구개발역량의 조사/분석
- 산학연 협력체계 및 해외전문가 활용방안 도출
○ 철도신호시스템 상용화의 기술적, 경제적 파급효과 분석
- 향후 25년간 국내 및 해외 철도시장 분석
- 신호시스템 상용화가 국내신호기업에 미치는 긍정적인 효과를 점유율별로 분석
○ 철도신호시스템 연구개발 시나리오 제시
○ 철도신호시스템 개발전략 및 추진체계 제시
○ 철도신호시스템 미확보기술개발 및 기존기술 고도화전략 제시
○ 철도신호시스템 상용화 방안 제시
- 정부의 지원정책, 신호기업의 중장기전략 조사/분석
- 철도신호전문가 및 정책담당자와의 협의를 통해서 최적의 시나리오 및 전략 선정
: 인프라 확보방안, 기업 및 철도유관기관의 참여형태
- 연구개발추진체계
: 세부과제체계, 개발컨소시엄구성, 각 기관별 참여연구인력 및 인프라 등 제시
- 적용 가능한 상용화 대상노선 선정 및 설치방안
○ 철도신호시스템 연구개발 소요예산 및 일정 수립
- 인프라 구축 및 운용비용, 시스템구축(개발)비용
- 단계별 일정, 연차별 추진 일정
○ 철도신호시스템 연구개발과제 RFP 작성
- 연구개발 목표, 연구개발의 필요성, 연구개발 내용, 연구개발 추진방법 제시
- 기간과 예산 등 제시
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 1. 철도신호시스템 관련 국내외 기술동향과 시장 분석
2. 연구개발을 위한 유관기관 의견수렴
3. 연구개발 대상분야 설정을 위한 조사 및 분석
4. 연구개발 대상분야 설정
5. 연구개발 대상분야의 최종목표 및 범위 설정
6. 연구목표 달성을 위한 추진전략 및 추진체계 수립
7. 소요예산 및 일정 계획 수립
8. 기술적, 경제적 타당성 검토
9. 본 과제 공모를 위한 RFP 도출
10. 타 분야(도로, 항공, 항만 등) 신호 및 제어시스템 조사 및 분석 		1.1 기술개발내용, 상용화현황 및 기술수준 분석
- 국내 철도신호기업의 개발내용 조사
- 철도운영기관의 구매조건부사업 등 지원정책 조사
- NASA의 TRL 등 평가방법 활용
1.2 국내 운영 중인 노선 및 개통예정인 노선의 신호시스템 조사
1.3 국토부, 지경부, 교과부의 국가연구개발사업, 실용화사업, 시범구축사업 조사
1.4 국내외 기술개발 동향 조사 및 분석
- CBTC프로젝트, ETCS프로젝트 및 중국 고속철도건설
- IEC, IEEE 등 국제표준화기구의 표준화내용 조사
1.5 국내외 철도신호시장 현황 및 전망 조사
- SCI Verkehr 등 해외기관의 전망자료 조사 및 정부의 중장기 철도건설계획관련 자료 조사
- 국내 철도정책기관의 인터뷰 및 보고서 조사
1.6 해외 신호시스템 실용화/상용화 사례 및 추진체계 조사분석
- 유럽의 법령체계 및 지원체계 조사

2.1 상용화 제약사항 및 운영애로사항 조사
- 철도운영기관의 국산화 추진사례 및 해외신호시스템 도입 시 발생되는 문제점 조사
- 경량전철, 자기부상철도 상용화 추진 시 애로사항 조사
2.2 유관기관의 철도신호시스템 개발 및 상용화를 위한 요구사항 조사(설문조사 및 인터뷰)

3.1 바이탈 H/W & S/W 개발요구사항조사(IEC, EN 규격)
3.2 시스템 표준화분야 조사분석(필요성, 범위, 방향)
- 도시철도 표준화 및 TSI(배경, 목적, 내용) 조사
3.3 시스템 성능검증을 위한 테스트베드분야 조사분석
- 유럽의 ETCS시험선 및 설비 조사
- 대불선의 시험선 활용방안 도출
3.4 철도전용주파수 확보방안 도출
3.5 신뢰성인증체계구축 조사
- 유럽의 인증체계
- 신호시스템 RAMS와 관련된 EN, IEC 등 규격 분석
3.6 국토부, 건교평, 전문가자문그룹 등의 의견수렴 및 종합정리

4.1 연구개발 필요성, 목표 및 범위 설정
- "3"의 종합평가결과를 토대로 연구개발 대상분야를 속도단계별로 분류
4.2 연구개발의 중복성 조사분석
4.3 기존 성과물과 연구개발 대상분야와의 연계성 분석

5.1 연구개발대상분야의 최종목표 및 범위 도출
- "4"의 결과를 토대로 최종목표 및 연구개발범위 도출
5.2 연구개발 성과물 제시
- 연구성과물을 최종성과물 및 연차별 성과물로 구분하여 작성
5.3 연구개발 평가방법 제시
- "건설교통R&D성과지표 설정안내" 자료 활용
5.4 연구개발 적용대상 및 방안 제시
- 철도노선건설계획
- 국토부 및 관련기관과 협의를 토대로 최적 대상노선 선정

6.1 연구개발시나리오 제시
- "2"의 내용을 토대로 상용화 시나리오 작성
6.2 연구개발 추진체계 제시
- "4"의 연구목표를 토대로 연구내용 도출
- 세부과제구성, 개발컨소시엄 구성, 연구역량 활용체계 도출
6.3 기술확보전략 제시
- 미확보기술 개발 및 확보기술의 고도화 전략 방안 제시
6.4 연구개발후 연계방안 제시
- "2"의 관계기관 의견수렴을 토대로 연계방안 제시
- 상용화, 표준화의 지원제도

7.1 연구개발 소요예산 도출
- "4"와 "5"의 내용을 토대로 소요예산 도출
7.2 연구일정 도출
- "4"와 "5"의 내용을 토대로 연구일정 도출

8.1 기술수준 및 보완사항 분석
- 국내철도신호기업의 R&D역량 조사 분석
8.2 연구개발효과 분석
- 국내 철도신호기업, 철도건설운영기관 및 산업에 미치는 영향 분석
8.3 국토해양부, 건교평, 전문가자문그룹 등의 의견수렴 및 종합정리

9.1 국토해양부, 건교평과 협의

10.1 기술개발 현황, 수준 및 동향
10.2 연계개발 분야 및 가능성 조사분석
10.3 분야별 전문가를 활용하여 연계개발을 위한 전략계획 수립
연구성과 기술적 기대성과 본 기획연구결과를 토대로 철도신호시스템을 개발하고 이를 상용화하면 100% 국산화된 도시철도시스템, 일반철도시스템 및 고속철도시스템을 확보하게 된다. 특히 철도신호시스템 구축비용이 전체 사업비의 10%를 차지하고 있기 때문에, 이를 구성하는 제어기술, 하드웨어와 소프트웨어기술, 무선통신기술, 시스템엔지니어링기술의 R&D에 투자할 수 있는 기반을 구축할 수 있다. 이같은 선순환구조에 의해서 철도신호시스템을 고도화하고, 해외신호업체와 같이 철도신호시스템 표준화작업을 주도할 것으로 기대된다.

철도신호시스템이 지원 또는 담당하는 관제기술과 도로, 항만 및 항공분야의 관제기술의 상호연계가 가능할 경우에는 국방부분에서 구축해서 사용하고 있는 C4I와 같은 새로운 관제시스템이 만들어질 것으로 기대된다.
사회 경제적 파급효과 상용화된 철도신호시스템의 확보는 정부의 녹색성장 국가전략에 의해서 건설되는 고속철도, 광역철도에 100% 국산 철도시스템을 적용할 수 있기 때문에 국내 경기부양에 많은 기여를 할 것이다. 또한 1140조원의 해외 고속철도건설시장을 어느 정도 확보할 수 있어 새로운 국가성장동력이 될 것이다.

국내 철도건설운영기관이 요구하는 시스템을 적기에 공급을 하고, 유지보수에 필요한 기술을 바로 제공할 수 있어 철도건설운영기관의 운영개선에 많은 기여를 할 것으로 기대된다.
활용방안 본 기획 연구결과는 철도신호시스템을 개발하기 위한 과제목표 설정, 세부연구과제의 구성, 연구개발추진체계 구성, 연차별 연구목표 및 연구내용 설정, 연차별 연구성과목표 설정 등 본 과제의 연구개발계획서를 작성하는데 활용한다.

정부의 철도교통중심의 교통정책을 추진하기 위해서는 이에 맞는 철도인프라, 철도차량, 철도신호 등 철도설비를 필요한 시기에 확보할 수 있어야 한다. 특히 상용화할 수 있는 철도신호시스템을 미리 선정하고 확보하는 것은 매우 중요한 사항이 될 것이다. 따라서 정부의 철도중심정책과 연계하여 철도신호시스템을 상용화하는데 필요한 여건을 구축하는데 활용한다.

또한 본 기획연구결과와 본 과제를 수행하는데 국내 철도건설운영기관을 전문가자문 및 참여기업으로 참여를 유도하고, 주기적인 세미나를 개최하여 개발진행상황을 전파하는데 활용한다.
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 철도 신호 열차제어시스템 검증 상용화
영문 railway signaling train control system verification commercialization
최종보고서
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