열차의 운전 간격을 30% 이상 단축할 수 있는 자율주행제어시스템이 개발됐다.

한국철도기술연구원은 자율주행 및 인공지능(AI)을 열차제어기술과 융합한 '열차자율주행제어시스템' 주행시험을 성공했다고 최근 밝혔다.

철도연은 지난 7월 원주 시험현장에서 실물 축소열차를 활용해 자율주행제어를 위한 추진·제동 제어기와 자율주행 차상장치의 인터페이스를 검증했다.

실물 축소열차는 열차자율주행제어시스템의 핵심기능인 자동열차보호장치(Automatic Train Protection, ATP) 성능을 확인하기 위해 4m 길이로 제작된 시험용 열차이며, 자동열차보호장치는 열차가 일정 속도를 초과하면 자동으로 감속·제어하는 핵심 안전장치다.

시스템은 △열차간격제어기술 △동적경로설정기술 △초저지연 통신기술 등의 기술이 핵심이다.

열차상태정보기반의 간격제어기술과 차상분산형 분기제어기술이 결합된 열차간격제어기술로 주행 중인 열차들의 간격을 효율적으로 조정할 수 있다.

또한 동적경로설정기술을 통해 선행 열차의 고장 등이 발생했을 때 후속 열차의 경로를 동적으로 재설정할 수 있으며, 열차의 경로 경합이 발생할 경우 우선순위 최적화 또한 가능하다.

이 밖에도 5G 이동통신을 기반으로 시스템의 통신 지연을 획기적으로 줄일 수 있었다. 

이와 같은 기술들이 결합된 열차자율주행제어기술은 열차와 열차가 직접 통신하여 열차 경로, 정차역, 주행속도 등의 정보를 공유하고, 이를 통해 열차 스스로 가·감속, 정지 등 운행 상황을 실시간으로 판단하고 제어하는 자동 열차제어시스템이다.

현재의 열차제어시스템은 중앙집중형 지상 장치를 통한 이동 명령으로 열차가 운행되고 있어 열차의 간격 제어, 설비 투자 및 유지보수 등 열차 운영 효율성을 높이는 데에 한계가 있다.

철도연은 열차자율주행기술을 적용한 축소열차 시험으로 열차 간 통신을 통한 차량이동 결정, 속도 프로필 생성, 속도 감시 등의 기능을 구현하고 차량의 추진·제동 성능 테스트를 완료했다.

이와 함께, 차륜의 속도센서, 위치 검지 수신기, 추진·제동제어기, 열차자율주행 차상장치와의 인터페이스를 확인했다.

철도연이 개발 중인 열차자율주행제어 기술은 열차의 운전 간격을 지금보다 30% 이상 단축할 수 있어 출퇴근 시간 등 열차운행이 집중되는 시간에 열차를 좀 더 효율적으로 운영할 수 있다.

또한, 선로 및 분기기 등을 열차 스스로 최적 상태로 제어하고, 설비 투자 비용 절감, 인적 오류 감소, 유지보수 효율화 등이 가능하다.

철도연은 개발된 열차자율주행제어 기술 검증을 위해 시뮬레이터를 개발하고 다양한 운영 조건에서 기술 검증을 진행하고 있으며, 향후 선로 용량 증대, 열차의 운전 간격 단축 효과 등을 분석 중이며, 향후 철도종합시험선로에서 실제 열차를 활용한 기술 검증을 수행할 계획이다.

나희승 철도연 원장은 "열차자율주행제어기술은 열차 차량들이 스스로 통신을 통해 간격과 속도를 제어하여 효율성과 안전성을 획기적으로 제고하는 미래기술"이라며 "앞으로 철도기술과 4차산업혁명 기술의 융합을 통해 국민이 체감하는 안전하고 편리한 철도교통 스마트혁신을 위해 더욱 노력하겠다"고 전했다.

열차자율주행시스템 기술 개발은 열차운행의 효율성과 안전성을 획기적으로 개선하는 미래 원천기술 확보를 위해 과학기술정보통신부 국가과학기술연구회의 BIG(Big Issue Group) 사업으로 진행 중이다.

박광하 기자 다른기사 보기