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철도망에 ICT 접목…열차운행 실시간 제어
철도망에 ICT 접목…열차운행 실시간 제어
  • 이민규 기자
  • 승인 2020.10.27 07:35
  • 댓글 0
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한국형 열차제어시스템 활기
2032년까지 전국 철도망에
‘KTCS-2’ 순차적 적용하기로

‘KTCS-3’ 개발도 본격 착수
5G 자율주행시스템 시험 성공
한국철도기술연구원은 최근 5G기반 열차자율주행시스템 기술 시험에 성공했다. [사진=철도기술연구원]
한국철도기술연구원은 최근 5G기반 열차자율주행시스템 기술 시험에 성공했다. [사진=철도기술연구원]

한국형 열차제어시스템(KTCS) 개발사업이 활기를 띠고 있다. 첨단 정보통신기술(ICT)을 철도교통체계에 적용해 열차의 안전운행을 도모하고 사고를 예방할 수 있도록 하는 게 사업의 핵심이다.

최근 LTE-R 기반의 ‘KTCS-2’ 상용화 작업이 속도를 내고 있고, 이보다 한 단계 진화한 ‘KTCS-3’ 기술 개발도 본격화하고 있다. 이로써 내년에는 철도와 ICT와의 융합을 통한 교통체계 고도화 사업에 더욱 탄력이 붙을 것으로 전망된다.

 

LTE-R 기반 ‘KTCS-2’ 개발

기본적으로, TCS(Train Control System)는 열차가 달리는 위치를 감지하고 열차 사이의 적정 간격을 확보하는 기능을 한다. 이를 통해 철도사고를 방지하고 안전운행을 할 수 있게 도와준다.

국가철도공단 등 철도분야 산·학·연 연구기관은 국가철도망의 신호시스템 표준화와 철도무선망의 단일화를 위해 10여 년 전부터 한국형 열차제어시스템(KTCS) 개발에 힘을 쏟아 왔다.

이러한 노력의 결실로 지난해 6월 세계 최초로 ‘KTCS-2’를 개발하는 성과를 거뒀다. 순수 국내 기술로 개발된 ‘KTCS-2’는 4세대 무선통신 기반 철도 통신망(LTE-R)을 적용해 열차를 실시간으로 제어하는 시스템이다.

‘LTE-R’은 LTE를 철도환경에 최적화한 무선통신시스템이다. 철도구간에 ‘LTE-R’이 구축되면 시속 250km 이상 고속으로 달리는 열차 내에서도 안정적으로 대용량·초고속 데이터를 전송할 수 있게 된다.

특히 열차와 관제센터, 유지보수업무 담당자, 나아가 철도 운영기관과 정부기관 간에 필요한 정보를 초고속 무선통신으로 주고받아 열차운행의 안전성과 편리성을 한층 높일 수 있다. 이뿐만 아니라 지능형 철도서비스를 효과적으로 제공하고 경찰·소방 등 국가 재난망과도 연계하는 게 가능해진다.

현재 운영 중인 철도신호시스템이 ‘KTCS-2’로 표준화되면 신호시스템 제약 없이 철도차량을 다양한 노선에 투입할 수 있게 된다. 이에 따라 열차운행의 효율성이 높아지고 기관사의 인적실수를 예방해 안전성도 한층 향상될 것으로 기대된다.

철도공단은 ‘KTCS-2’의 상용화를 위해 내년까지 전라선(익산~여수엑스포) 180km 구간에서 시범운영을 시행할 계획이다. 여기에는 총 440억원이 사업비가 투입된다.

나아가, 시범운영 결과를 바탕으로 오는 2032년까지 전국의 국가철도망에 ‘KTCS-2’를 순차적으로 확대 설치할 예정이다. 전국 철도망은 지난해를 기준으로 4848km에 이른다. 철도공단은 관련사업에 약 2조2000원을 투입키로 했다.

‘KTCS-2’의 근간이 되는 ‘LTE-R’ 구축사업도 눈여겨 볼 필요가 있다.

철도공단은 원주~강릉 고속철도에 ‘LTE-R’을 성공적으로 도입해 운영하고 있으며, 오는 2022년 6월까지 전라선 외에 △군장산업단지 인입철도 △익산~대야 구간 △진접선 당고개~진접 구간 등 4개 노선에 ‘LTE-R’을 구축할 계획이다.

 

‘KTCS-3’, 지상장치 불필요

‘KTCS-2’ 보다 한 단계 더 진화한 차세대 열차제어시스템 ‘KTCS-3’ 개발에도 관심이 모아진다.

철도공단은 지난 21일 국가 연구·개발(R&D) 연구사업으로 개발 중인 ‘KTCS-3’에 대한 연구성과 보고회를 개최했다. 이 사업에는 철도공단 외에 한국철도공사와 한국철도기술연구원, 현대로템 등이 공동으로 참여하고 있다.

‘KTCS-3’은 열차를 감지하는 궤도회로 등 지상장치를 사용하지 않고 무선통신망으로 열차를 제어하는 기능을 한다. 이는 국제적으로 널리 사용되고 있는 유럽 열차제어시스템보다 한발 앞선 기술이다.

‘KTCS-3’가 도입되면 기관사의 조작 없이 열차의 속도를 자동으로 높이거나 줄이고, 열차를 바른 위치에 세우는 게 가능해 진다.이로써 열차운행 시간의 간격을 줄이고 운행횟수를 늘리는 등 열차의 운행의 효율성이 크게 향상될 것으로 기대된다.

이번 보고회에서 철도공단은 새롭게 개발하는 차상 신호제어장치 등 핵심기술 개발내용을 공개했다. 이를 토대로 관련 전문가들은 ‘KTCS-3’ 개발 마스터플랜 및 실용화 방안에 대해 폭넓게 논의했다.

김상균 철도공단 이사장은 “KTCS-3가 개발되면 4차 산업혁명을 선도하는 철도신호시스템 기술을 선점할 수 있게 될 것”이라며 “이는 철도기술 경쟁력 강화의 원동력으로서 해외철도시장 진출에 큰 도움을 줄 것으로 기대한다”고 말했다.

 

정밀 제어로 열차 운행간격 단축

5G에 바탕을 둔 열차자율주행시스템 기술개발에도 시선이 쏠린다. 한국철도기술연구원은 최근 5G 통신기반의 열차자율주행시스템 핵심 제어기술에 대한 시험에 성공했다.

열차자율주행시스템은 열차와 열차가 직접 통신해 열차의 경로와 정차역, 주행속도 등의 정보를 공유할 수 있게 도와준다. 특히 열차자율주행시스템은 열차의 위치와 방향을 열차 스스로 결정하고 제어한다. 이로써 지상신호 설비를 최소화하고, 수송력을 최대 30% 이상 늘릴 수 있다.

또한 정밀 제어기술로 열차의 운행간격을 지금보다 30% 이상 단축할 수 있다. 이에 따라 출·퇴근 시간 등 열차운행이 집중되는 시간에는 더 많은 열차를 효율적으로 운영할 수 있게 된다.

철도기술연구원은 지난 1월, SK텔레콤과 기술협력을 위한 협약을 맺고 세계 최초의 5G 통신기반 스마트 테스트 베드를 함께 구축해 협력하고 있다.

정락교 철도기술연구원 열차자율주행연구팀장은 “열차의 주행경로 재설정 등에 대한 추가시험을 진행하고, 차상 중심의 간격 및 분기제어 고도화에도 힘을 쏟고 있다”며 “이를 통해 주행 중 열차 분리·결합기술을 구현함으로써 열차자율주행 기술을 완성할 것”이라고 말했다. 


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