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과제기본정보

승객여정선택형 대중교통(PRT) 운영기술 개발1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 교통물류연구사업 과제번호 09PTSI-C054270-01
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 달리 분류되지 않는 건설/교통 | 달리 분류되지 않는 건설/교통 적용분야 기타 산업
2순위 None | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 기초
과제명 승객여정선택형 대중교통(PRT) 운영기술 개발
주관연구기관 한국철도기술연구원
총괄연구 책임자 성명 정락교
소속 한국철도기술연구원 직위 수석연구원
기관 대표번호 031-460-5000 FAX 031-460-5814
총 연구기간 2009-12-29 ~ 2011-09-28
당해연도 연구기간 2009-12-29 ~ 2010-10-28

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
1차년도 500,000,000 0 0 0 500,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ㅇ 최근 국제적 이슈가 되고 있는 환경 변화에 대응하기 위한 ‘지속가능한 교통수단’으로서, 환경친화적이고 에너지 소비가 적은 궤도수송수단의 역할이 재조명되고 있음.
ㅇ 기존의 철도교통수단은 개인교통수단으로서 입지가 확고한 자동차에 비해 대중교통은 접근성이 떨어지고 주로 대량수송수단인 점에서 야기되는 불편함으로 인해 활성화에 한계가 있음.
ㅇ 도심 공간의 활용 극대화, 택시 수준의 편의성, 환경친화성을 가진 미래형 대중교통 시스템에 대한 필요성이 제기됨.
ㅇ 새로운 미래형 교통수단 확보로 국민 삶의 질 향상 도모와 승객의 쾌적성, 프라이버시 보장 등의 요구 수용과 교통약자 및 서비스 낙후지역에 대중교통의 Door to Door 서비스 제공이 필요됨.
ㅇ 승객 여정선택형 대중교통수단(PRT: Personal Rapid Transit)은 총연장거리가 1?10㎞, 시간당ㆍ방향당 3,000ㅇ 10,000명 정도를 수송할 수 있는 시스템으로써 승객의 요구에 따른 스케줄과 궤도를 따라 운행되고 수송용량은 대략 차량당 2?20명을 처리할 수 있는 교통수단으로 정의됨.
ㅇ 국가연구개발과제(소형궤도열차시스템, 2006)로 추진도중 국내 적용가능성 및 민간 참여의 불확실성 문제로 보류되었으나, 최근 기술개발의 추세 및 국내외 환경변화에 따른 민간 기업의 참여의지 피력에 따라 정부차원의 사업추진 필요성이 부각됨.
ㅇ 환경 및 적용기술들이 복잡해짐에 따라 단순한 제작 및 유지보수를 위한 차량 위주의 기술보다는 시스템 측면에서 운행과 관련한 네트워크운행제어의 핵심원천기술을 확보하고 운행의 신뢰성을 갖출 수 있도록 체계적인 기술을 확보하고자 함.
ㅇ PRT시스템 운행제어 시스템은 개별 차량의 Local 운행(역 진입, 분기부 통과, 차량간격 제어 등)과 관련한 제어계층인 차량 운행제어 계층과 전체 차량의 전 노선 운행(최적 경로 설정, 차량 관리 등)과 관련한 제어계층인 네트워크 운행제어 계층으로 구분함.
ㅇ 차량 관련 기술은 현재의 기술 성숙도로 보아 어려움이 있겠지만 궁극적으로 완성에 도달할 것으로 보이나, 네트워크 형태의 노선에서의 운영기술은 전세계적으로 앞으로 더욱 더 기술개발이 필요한 분야임이 중론임.
ㅇ 현재 선진국들은 21세기 성장전략산업으로 철도분야를 설정하고 차세대 기술을 선점하기 위해 국가적인 지원과 개발이 진행되고 있으며, 핵심기술에 기반을 세우는데 전력중임.
- UAE의 두바이와 아부다비, 스웨덴 스톡홀름과 알란다공항, 영국의 다벤트리 등 유럽, 중동을 중심으로 PRT시장이 널리 확산될 전망임.
- 영국의 ATS社는 PRT개발의 선두주자로서 세계최초 상용노선 개통을 앞두고 있는 상황에서 전 세계의 잠재적 PRT시장을 석권할 것으로 예상됨.
- 과거 대내외적 공감대 부족과 적용성에 대한 논란으로 인해 국가R&D로 진행된 PRT개발 사업이 유보된 경험이 있으나, 현재의 우호적인 환경에 비추어 R&D 재개가 필연적이며 매우 시의적절함.
ㅇ 네트워크 운영 기술은 일반적으로 그래프 이론을 기반으로 한 최단 경로(Shortest Path) 검색 알고리즘이 알려져 있으나, 승객 여정선택형 대중교통수단(PRT)에 있어서는 목적지 재설정, 합승(Ride-share), 러시아워 우회(Detour) 등의 네트워크 운영에 있어서 고려 사항이 반영된 실시간 최적 경로 검색 알고리즘(Real-time Optimum Path Search Algorithm)의 개발 및 검증이 필요함.
최종목표 ㅇ 기존 도심 및 신도심 등에 있어서 지역계획 수립시 단위지역의 분산된 통행수요를 흡수하는 새로운 교통네트워크의 Collector/Distributor 수단인 승객여정선택형(On-demand journey) 대중교통수단의 운영 가능성 검증

ㅇ 향후 후속연구과제의 실용화 및 상용화 운영 모델의 제시

- PRT 운영기술 개발
- 시스템 요구사항 및 인터페이스 사양(안) 도출
- 2단계 사업(시스템 구축) 기술개발 전략 수립
연구내용 및 범위 ㅇ PRT 네트워크 운행제어 기술 개발
- 네트워크 운행제어 기초자료 조사
- PRT 운영 시나리오 도출
- PRT 통행비용 정의
- 네트워크 운행제어레벨 계층 구조 정의 및 기능요구사항 도출
- 실시간 경로탐색을 위한 요구사항 도출
- 네트워크 운행제어 변수 도출
- 최적 경로탐색 알고리즘 설계
- 네트워크 운행제어 시뮬레이터 개발
- 차량-지상 정보전송 방식 모델링 및 시뮬레이션 반영
- 정상 운행 알고리즘 설계 및 구현
- 예외상황처리 알고리즘 설계 및 구현
- 최적 경로탐색 알고리즘 구현 및 검증

ㅇ 시스템 요구사항 도출
- 차량-지상 통신 요구사항 도출
- 차량 급전 요구사항 도출
- 궤도 인프라 요구사항 도출
- Zone 세분화 방안 도출
- 수요 추정모형 도출
- 운영비용 추정모형 도출
- PRT 도입가능 지역 분석
- 하부시스템별 최상위 인터페이스 사양(안) 도출
- 차량-지상 통신 인터페이스 사양(안) 도출
- 차량-급전 인터페이스 사양(안) 도출
- 궤도-인프라 인터페이스 사양(안) 도출

ㅇ 2단계 사업(시스템 구축) 기술개발 전략 수립
- 시스템 개발목표사양 도출
- 추진체계 및 전략 수립
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 ㅇ 네트워크 운행제어 알고리즘 설계
ㅇ 시스템 요구사항 도출
- 네트워크 운행제어 기초자료 조사
- PRT 운영 시나리오 도출
- PRT 통행비용 정의
- 네트워크 운행제어레벨 계층 구조 정의 및 기능요구사항 도출
- 실시간 경로탐색을 위한 요구사항 도출
- 네트워크 운행제어 변수 도출
- 최적 경로탐색 알고리즘 설계
- 차량-지상 통신 요구사항 도출
- 차량-급전 요구사항 도출
- 차량-궤도 인프라 요구사항 도출
- Zone 세분화 방안 도출
- 수요 추정모형 도출
- 운영비용 추정모형 도출
- PRT 도입가능 지역 분석
연구성과 기술적 기대성과 ㅇ 대중교통수단으로서 최초의 Door-to-door 서비스 기능의 구현을 위한 네트워크 운영제어 기술의 개발?활용을 통한 신교통 및 기존 교통수단의 운영 방식 개선
ㅇ 정보통신 분야에서 국제적으로 선도적 위치에 있는 국내 무선통신기술(WiBro, WCDMA, DMB 등)의 대중교통 정보통신 융합을 통한 통신기술 분야의 새로운 활용처 마련
ㅇ 차체 경량화, 환경 친화적 시스템, 유도 급전 등의 핵심원천기술 확보 및 타교통수단의 기술 적용에 따른 국가 경쟁력 향상
ㅇ 신기술 적용 및 국산화에 따른 관련 국내기업의 기술력 향상 및 해외시장 진출 지원
사회 경제적 파급효과 ㅇ 국제적으로 ‘지속가능한 교통수단’으로서 부각되고 있는 PRT의 해외 시장의 국내 관련 기업의 진출 지원
ㅇ 중심상업지역(CBD: Central Business District)의 교통체증 완화 및 전철, 버스 등 대규모 대중교통시스템의 단점 보완
ㅇ 신교통시스템의 적용은 도심지에서의 개인교통 활용도를 낮추어 환경, 에너지, 문화생활 등에 파급효과를 지님
ㅇ PRT시스템은 타 교통수단에 비해 에너지 소비가 현저히 낮으며, 운영 현장에서 CO2 등의 방출이 없는 장점을 지니고 있음
- 자동차 : 1.9mj, 버스 : 1.2mj, 철도 : 1.3mj, PRT : 0.5mj의 에너지 소비로 철도에 비해 2.6배의 에너지 소비 감소효과가 예상됨(mj: MJoule Per Passenger Per Kilometre)(출처 : Frost&Sullivan영국)
ㅇ 미래형 교통수단에 대한 일본, 독일, 미국 등 선진국과 강력한 후발주자인 중국의 기술선점 및 특허장벽에의 극복
ㅇ 교토의정서 발효 등 외부의 환경부하에 능동적으로 대응이 가능
ㅇ 가능성 확인에 따른 특정업체의 독주 제동과 기술적 기준 체계 수립에 의거한 Global Standard를 창출하여 세계 시장 주도
ㅇ IT시대를 맞이하여 기존의 도시철도 고유기술에 첨단전기전자 기술과 네트워크 기술을 접목시켜 개인 프라이버시를 존중하는 대중교통수단으로 인식
활용방안 ㅇ 도시/지역계획 수립 시 교통네트워크의 Collector/Distributor 수단으로서 기존 교통수단체계 보완을 위한 PRT의 운행제어장치 개발시 활용
ㅇ 기준, 사양, 설계서는 시스템 구축시 건설기준?지침 등으로 활용
ㅇ 한국 환경에 적합한 시제시스템은 국내 시스템 구축시 모델로 활용
ㅇ 네트워크 운행 제어 알고리즘은 기존 열차운행계획 및 최적화에 활용
ㅇ 시스템 모델구축으로 기술선점을 통한 국내 보급 및 수출 기대
ㅇ 국제적으로 ‘지속가능한 교통수단’으로서 부각되고 있는 PRT의 해외 시장의 국내 관련 기업의 진출 지원
ㅇ 운영비 절감 및 도심지 물류비용 절감 기대
ㅇ 현재 우리나라의 경우는 개발도상국으로 자발적 감축대상국이나 2012년 이후에는 의무적 온실가스(CO2)감축 대상국이 될 수 있으므로 자동차 운행억재 정책일환의 대체수단으로 제공하여 활용
ㅇ 후속 시스템 개발 과제의 지침으로 활용
ㅇ 하드웨어의 개발과 관계없이 소프트웨어 개발에 의한 결과를 도출하는 연구내용으로 결과에 대한 평가 절하 의견이 대두되지 않도록 향후 시스템(H/W) 개발과 연계될 수 있도록 요소 및 인자 특성을 반영하여 추진할 수 있도록 활용
ㅇ 적용지역의 특징에 따라 차별점을 정의하여 환경에 부합하는 대중교통수단으로서의 현장적용방안으로 활용
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 승객여정선택 개인교통수단 네트워크 운행 최적경로검색 무정차운행
영문 On-demand journey PRT(Personal Rapid Transit) Network Operation Optimum Path Search Non-stop
최종보고서
최종보고서 파일 다운로드 제공
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