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'더 빠르게 더 안전하게' ICT로 열차 운행 효율성 제고
'더 빠르게 더 안전하게' ICT로 열차 운행 효율성 제고
  • 박광하 기자
  • 승인 2020.11.19 14:35
  • 댓글 0
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■철도 인프라 개량·고도화 사업 분석

철도 인프라 고도화 사업 활발
영상감시설비 디지털·고화소 변화

LTE 기반 철도통합무선망
기존 음성에 데이터 통신 가능

한국형 열차신호시스템 개발
무선 기술로 현장 설비 최소화
국가철도공단은 철도 인프라 개량 및 고도화 사업을 추진하고 있다. [사진=클립아트코리아]
국가철도공단은 철도 인프라 개량 및 고도화 사업을 추진하고 있다. [사진=클립아트코리아]

철도 인프라가 정보통신기술(ICT) 도입·활용을 통해 더 빠르고 더 안전하게 거듭나고 있다. 국가철도공단은 영상감시설비 개량화, 철도무선통신 분야 LTE-R 확산, 열차제어시스템 고도화 등의 사업을 추진 중이다. 이를 통해 안전한 시설물 관리와 효율적인 열차 운행이 기대된다.

 

■영상감시설비 고화소·디지털로 업그레이드

국가철도공단은 영상감시설비 개량화 사업을 지속적으로 추진하고 있다.

공단은 자체 영상감시설비 표준규격서(KRSA-5001-R1)에 의거해 200만화소 이상, 화상 자동조정기능, 주·야간(Day·Night) 관제 지원 등의 기능을 갖춘 설비를 지속적으로 도입한다는 계획이다.

현재 경부고속 및 국가중요시설 212개소의 CCTV 297대를 개량 중(2018~2020년)으로, 철도안전법 관련 의무설치개소의 CCTV 약 3000대 또한 개량 예정(2020~2022년)이다.

사업 예산 총액은 337억원으로 올해 경부1단계 취약개소, 국가중요시설, 철도안전법 관련 의무설치개소를 대상으로 사업을 추진한다.

내년에는 경부1단계 취약개소, 경부고속2단계 취약개소, 철도안전법 관련 의무설치개소 등이 대상이다.

공단은 개량화 사업을 통해 철도 이용객 안전 확보는 물론 시설물 모니터링 효율성·보안성 강화가 이뤄질 것으로 기대하고 있다.

또한 아날로그에서 IP카메라 방식으로 설비를 개량하게 되면 효율적인 통신망 관리 등 유지관리 효율성 향상이 이뤄질 것으로 보고 있다.

개량화 사업을 위해 공단은 최근 △경부선 외 12개 노선 △충북선 외 4개 노선 △호남선 외 10개 노선 등에 대해 '영상감시설비 개량 실시설계 용역'을 발주했다.

이들 설계 용역 예산 총액은 11억1469만원에 이른다.

공단은 설계 용역을 거쳐 향후 사업 대상지에 모니터링 설비, CCTV 카메라, 네트워크설비, 저장장치, 기타(전원, 광케이블 등) 등을 설치할 예정이다.

이번 용역의 과업 기간은 착수일로부터 8개월이다.

설계 업무에 있어서는 '전 단계 성과물 검토'가 반드시 이뤄져야 한다.

공단은 현장조사 및 기존설비 현황 등을 면밀히 분석해 조사·계획 업무의 각 결과를 최대한 활용하고, 향후 정보통신설비의 기술 방향을 감안해 가장 합리적인 통신설비가 구성되도록 시스템을 선정해야 한다고 설계서에서 요구했다.

공단은 '전 단계 실시설계' 예시로 △경부1단계 취약개소 영상감시설비 개량 실시설계 용역 △한강철교 외 12개소 영상감시설비 개량 실시설계 용역 등을 제시했다.

영상감시설비 설계 부문에서는 현재 운용 중인 철도교통관제센터 영상감시설비에 대한 현장 설비와의 인터페이스 관련 사항 및 개량방안 기술 검토·제시가 필요하다.

아울러 설비에 대한 기술기준 개정에 따라 디지털 200만화소 방식 등의 기술검토가 이뤄져야 한다.

공단은 "이번 사업 목적은 철도안전법 개정에 따라 '영상기록장치(CCTV) 설치 의무화 철도시설물'에 대한 영상감시설비 구축을 위한 것"이라며 "사업을 통해 개량 설계에 필요한 공사비 산정 및 그에 관한 설계 도서를 작성할 계획"이라고 설명했다.

철도안전법 제39조의3은 철도운영자가 철도 차량의 운행상황 기록, 교통사고 상황 파악, 안전사고 방지 등을 위해 차량이나 시설에 영상기록장치를 설치·운영하도록 정하고 있다.

구체적으로 살펴보면 △철도차량 중 대통령령으로 정하는 동력차 △승강장 등 대통령령으로 정하는 안전사고의 우려가 있는 역 구내 △대통령령으로 정하는 차량정비기지 △변전소 등 대통령령으로 정하는 안전확보가 필요한 철도시설 등이 설치·운영 대상이다.

 

■LTE-R 확산으로 무선통신 레벨 업

철도무선통신은 열차 출발 전 기관사가 출발가능여부를 관제사에게 확인하고, 열차간, 관제사간, 열차와 관제사간 정보를 신속하게 교환할 수 있는 중요한 수단이다.

현재 철도무선통신은 상용망의 1세대, 2세대 통신기술 방식인 VHF, TRS를 주로 사용한다. VHF를 사용하면 음성통화가 가능하며, TRS를 이용하면 음성통화와 200kbps이하 저용량 데이터 통신을 이용할 수 있다. TRS는 고속철도에서 사용하고, VHF는 일반철도 대부분의 구간에서 사용하고 있다.

철도통합무선망(LTE-R)은 2014년 세월호 참사 발생 당시 소방, 경찰, 해경 등 서로 다른 무선방식 사용으로 골든타임을 허비하게 됨에 따라 무선방식을 일원화하자는 필요성에서 제기됐다. 정부에서는 세월호 참사를 계기로 철도 또한 하나의 통신망에서 관리·운영하도록 방침을 정했다.

지휘통신체계 일원화와 함께 철도무선통신을 둘러싼 대외 여건은 빠르게 변화하고 있다.

지금까지 사용해온 철도무선통신은 음성 통화만 가능한 수준으로 고속화·지능화·첨단화 돼가는 철도서비스 수요변화(무선기반 열차제어, 위치기반 서비스 등) 대응에 한계가 있다.

또한 신규 아날로그(VHF·TRS)통신 사용을 정부에서 제한하고 있고, 이용자들의 통신서비스 수요변화(음성→음성·데이터), 철도무선설비 노후화 등 대내·외 환경이 급속하게 변화하고 있다.

결론적으로, 철도무선통신은 변화하는 시대적 흐름에 따라 변화가 필요한 상황이다.

LTE-R은 4세대 무선통신기술인 LTE를 바탕으로 철도환경에 최적화된 국산 시스템으로, 기존 열차무선 방식(VHF, TRS-ASTRO, TRS-TETRA)을 대체할 전망이다. LTE-R을 이용하면 재난안전통신망과의 상호연동 및 열차제어 정보 제공이 가능하다.

열차운행 및 유지보수 등을 위해 음성, 문자, 영상, 그룹통화 등 통신 서비스 제공도 가능하다. 열차~지상, 열차간, 지상 상호간 통신도 할 수 있다.

철도통합무선망(LTE-R)을 도입하게 됨에 따라 철도인프라는 더욱 스마트해질 전망이다.

4세대 통신기술을 적용하면서 기본적인 음성통화 품질이 개선되고, 음성 및 저속데이터 전송만 가능하던 기존방식에 비해 350배 이상의 대용량 데이터 전송이 가능해진다.

통화 종류도 음성·영상·그룹통화·그룹영상통화 등으로 다양화된다.

기존에는 재난·장애·사고 발생 시 기관사와 유지보수자간, 기관사와 관제사관, 기관사와 기관사간 1:1으로만 통화 가능해 상황 전달에 시간이 지체됐다.

반면 LTE-R을 도입하면 재난·장애 관련 담당자간 그룹통화·그룹영상통화를 할 수 있어 상황공유와 의사결정·전달이 동시에 이뤄지므로 복구시간이 대폭 단축될 것으로 기대된다.

또한 데이터 전송이 가능하기 때문에 통화 주체 간 의사전달·상황공유 외에도 철도시설물에 대한 정보, 열차제어정보, 현장영상 등의 데이터를 활용할 수 있는 기반 마련도 가능하다.

 

[자료=국가철도공단]
[자료=국가철도공단]

■한국형 열차신호시스템 개발 가속

대규모의 승객과 화물을 실어 나르는 열차의 운행 안전은 아무리 강조해도 지나치지 않다.

설치된 궤도를 따라 달리는 열차 특성상 사고 위험 발생 시 즉각적인 감속이나 회피가 어렵기 때문에 주행 중 주변 정보를 파악하는 게 필수다.

열차 산업의 초창기 증기기관차는 말보다 속도가 느렸기 때문에, 말을 탄 기수가 열차보다 앞서 다니며 주변 상황을 열차에 전달해주는 방식이 사용되기도 했다.

이후 기계식 신호 체계가 도입됐다. 우리나라는 1899년 경인선 개통 이후 1969년까지 기계식 신호기가 쓰였다. 당시 열차의 속력은 100㎞/h 정도였다.

전기식 신호체계인 자동열차정지장치(Automatic Train Stop, ATS)는 1969년 경부선에 도입됐으며 이후 1974년 서울 1호선, 1980년 서울 2호선에 도입됐다.

1985년에는 차상신호인 자동열차제어장치(Automatic Train Control system, ATC)가 서울 3·4호선에 적용됐다.

이후 기술개발을 거쳐 한국형 철도신호시스템인 KTCS(Korean Train Control System)-1이 2010년 선보였다. 지난 2018년에는 LTE-R를 활용한 KTCS-2가 등장했다. 현재는 KTCS-3가 2024년 개발 완료를 목표로 연구 중에 있다.

이처럼 열차신호시스템은 기계식과 전기식 체계를 거쳐 정보통신기술을 활용하면서 비약적으로 발전하고 있다.

특히 유선 인프라 기반에서 무선 인프라로 신호시스템 패러다임이 변화하고 있는 점은 눈여겨 볼만하다. 현재 개발 중인 KTCS-3의 경우 궤도회로 없이 LTE-R로 열차 간 통신이 이뤄진다. 이를 통해 선행열차의 위치와 선로정보(위치, 곡선, 구배 등)를 후행열차가 실시간으로 수신할 수 있게 된다.

후행열차는 수신된 정보를 바탕으로 속도프로파일을 자동으로 계산해 허용속도로 운행하게 된다. 이는 자동운전이 가능하게 된다는 뜻이기도 하다.

LTE-R을 이용한 신호시스템은 유선기반 궤도회로 설치가 필수적이던 제약에서 자유로워지는 효과도 낳는다. 철도 인프라 운영면에서 유리한 점이다.

T2T(Train to Train) 기반 자율주행 차세대 열차제어시스템으로 불리는 KTCS-4도 2032년 개발완료 예정이다. KTCS-4가 도입되면 전자연동장치, 신호기, 궤도회로 등 현장 설비를 최소화할 수 있다는 게 공단의 설명이다.



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