| 초록 |
Ⅱ. 기술의 정의 및 필요성 열차제어시스템은 열차의 위치를 검지하고 이를 바탕으로 열차를 안전하고 효율적으로 운행하도록 하는 안전설비이다. 기존의 궤도회로 대신 무선통신 방식으로 열차의 위치를 정밀하게 검지함으로써 열차간 안전간격을 단축하여 열차수송용량을 높일수 있고, 지상설비를 최소화하여 유지관리비용 절감 등을 기대할 수 있다. 이러한 무궤도회로 방식의 고속철도용 열차제어시스템을 개발하기 위해서는 열차위치검지기술, 이동폐색기반의 열차안전간격제어기술, 열차진로 제어기술, 열차자동운전제어기술 및 열차운행관제기술 등의 개발이 요구된다. 최근 유럽은 철도산업혁신전략을 추진하고 있는데, 이는 고속철도에도 자동(무인)운전과 이동폐색기술을 적용하고, 철도노선간 상호운영성을 지원하여 철도신호시장을 단일화하는 것이다. 이를 통해서 유럽의 철도신호시스템의 시장규모를 확대할 수 있고, 이 같은 철도신호시장을 바탕으로 유럽이 철도산업주도권을 계속 유지하는 것을 목적으로 한다. 국내의 열차제어시스템 연구는 철도교통에 있어서 열차제어의 중요성을 인식하고'철도 신호시스템 표준화방안(국토부, 2010.11)'의 KRTCS개발 및 실용화 전략을 수립한 이후 체계적으로 진행되었고, 이에 맞추어 무선통신을 이용하는 도시철도용 열차제어시스템(KRTCS 1, 무인운전지원, 이동폐색 적용)과 일반·고속철도용 열차제어시스템(KRTCS 2, 수동운전지원, 고정폐색적용)을 개발을 완료하였다. KRTCS 1은 신림경전철 및 동북경전철에 적용되어 2022년부터 영업운행을 개시할 계획이고, KRTCS 2는 단계적으로 일반철도와 고속철도에 구축될 예정이다. 따라서 KRTCS 개발 및 실용화 전략은 성공적으로 완료될 것이며, 이를 통해서 국내·외에서 해외선진국과 경쟁할 수 있는 경쟁력을 확보하였다. KRTCS 상용화가 진행되는 상황에서 차세대 열차제어시스템 개발을 연속적으로 추진하는 것이 관련 기관에 많은 어려움이 있을 수 있으나, 대외환경변화에 능동적으로 대응하여 국내 철도신호산업의 경쟁력을 높이기 위해서는 선제적 연구개발전략을 마련하여 시행하는 것이 필요하다. Ⅲ. 국내외 동향 및 환경분석 유럽, 중국, 일본에서 경쟁력 강화 및 글로벌 철도산업 선도를 위해 각각 연구개발 및 혁신로드맵을 수립하고 차세대 신호통신시스템(열차제어시스템)의 연구개발을 추진하고 있다. 철도의 열차제어시스템 시장(약16조원, 2011~2013)은 연평균 3.1% 성장하고 있으며, 이를 세부화하면 신규노선 및 개량시장은 연평균 3.5%, 개수 및 유지보수시장은 연평균 3.0% 으로 성장이 예상된다. 현재 국내기업의 세계시장 점유율은 매우 미미하며, 지멘스 등 5개 기업이 시장의 70%를 과점한 상태이다. 이러한 차세대 신호통신시스템과 관련되어 이동폐색, 가상폐색, 열차위치검지, 차상제어장치 분야에서 다양한 특허와 논문이 산출되고 있으며, 특히 이동폐색, 가상폐색은 유럽과 일본의 다국적 기업에서 보유한 기술이 많고, 열차위치검지는 중국과 일본에서 대부분의 기술을 보유하고 있다. 한국의 경우 출원 건수는 많으나 피인용 건수가 부족하여 양질의 기술을 시급히 확보할 필요가 있다. 유럽은 일반·고속철도의 상호운영을 확보하기 위해서 열차제어시스템개발을 체계적으로 진행하여 ETCS L1, ETCS L2를 상용화하고 있고, Shift2Rail프로젝트에서 CBTC시스템과 ETCS시스템을 통합한 NGTC시스템개발을 진행하고 있다. 국내는 한국형 철도신호시스템(KRTCS) 구축계획을 통해서 KRTCS1과 KRTCS2개발을 완료하였으나, 차세대열차제어시스템개발은 기획단계에 머무르고 있다. 철도신호분야에 대한 지속적인 연구개발을 통해서 연구경험이 풍부한 연구인력을 확보하였으나, 열차제어시스템의 완성도를 높일 수 있는 인프라는 부족한 것으로 판단된다. 철도형식승인 실시로 고속철도차량기술에 의한 형식승인을 고려해야 할 것으로 판단되나, 연구개발성과를 상용화하기 위한 제도마련은 아직 미비한 것으로 판단된다. Ⅳ. 연구개발과제 구성 및 추진전략 연구단 과제로 구성하며 연구단과 3개의 세부과제로 구성하는 것이 적절할 것으로 판단하며, 궤도회로를 사용하지 않는 고속철도용 열차제어시스템 개발의 비전, 목표, 핵심기술은 다음과 같이 정의하였다. - 비전 : 차세대 열차제어시스템 개발을 통한 국내 철도산업 경쟁력 강화 및 세계시장 선도 - 목표 : 수송능력, 경제성, 서비스, 안전성 향상 - 핵심기술 : 이동폐색, 자동운전, 위치검지, 철도무선통신, 무결성 열차제어시스템의 목표와 핵심기술을 개발하기 위해서 연구개발과제(주제)는 열차운행 실시간 제어관리기술, 열차위치검지기술, 이동폐색제어기술을 토대로 하는 열차안전간격제어기술, 기존 연동로직을 사용하는 열차진로제어기술, (무인)자동운전을 지원하는 자동열차운전기술, 도시철도를 포함한 기존 신호시스템의 지상설비와 연계하는 상호운영성기술, 통신망의 신뢰성을 높이는 기술, 시험현장 및 인프라구축, 안전성인증, 실용화 지원을 포함하고 있다. 본 기획과제의 열차제어시스템을 개발하고 이를 상용화하기 위해서 추진전략을 2단계로 제안하였다. 1단계는 4년(299억원, 상호운영성기술 개발비용 60억원 미포함)동안 진행되며 오송종합시험선을 포함하여 시험인프라를 구축하여 열차제어시스템의 성능, 기능 및 안전성을 검증한다. LTE-R통신망과 단말(휴대, 차상)는 KRTCS2에서 개발한 것을 활용한다. 2단계에서는 2년간 시범노선을 운영하면서 시스템의 완성도를 높인 후 영업운전으로 전환하고 상호운영기술개발을 추진한다. 2단계 사업은 1단계에서 차상ATP/ATO장치를 개발한 참여기관을 중심으로 진행을 한다. - 1세부 : 열차제어시스템 통합 및 보완기술 개발 ·시스템통합 및 규격 개발 ·열차무결성검지장치 개발 ·레일절손검지장치 개발 ·무선통신망 안정성 및 가용성 향상 ·실용화 지원 - 2세부 : 이동폐색기반 ATP/ATO기수 및 장치 개발 ·ATP/ATO규격 개발 및 차상-지상통합 ·이동폐색용 지상ATP개발 ·자동운전을 지원하는 차상ATP/ATO개발 - 3세부 : 종합성능시험인프라 구축 및 시험 ·종합성능시험인프라 구축 및 시험 ·실시간 열차운행관리기술 개발 ·열차진로제어기술 개발 - 열차제어시스템 상호운영기술 개발 Ⅴ. 자원투입 계획 본 기획과제의 목표를 달성하기 위해서 2개의 사업을 분리하여 추진하는 것을 제안한다. 즉 먼저 시스템 개발을 수행하고 다음 일반철도 및 도시철도로의 확장성을 구현한다. 1단계 사업인 궤도회로를 사용하지 않는 차세대 고속철도용 열차제어시스템 개발에는 299억원의 예산을 투입하고 총 228명이 참여하며, 2단계 사업인 고속·일반·도시철도 간 직결운행을 위한 열차제어기술개발(공간통합)에는 60억원의 예산을 투입하고 30명이 참여한다. 시스템기술개발을 담당하는 1세부에는 97억원, 핵심장치개발 및 통합을 담당하는 2세부는 84억원, 인프라구축 및 종합시험을 담당하는 3세부는 118억원을 투입한다. 공간통합을 위한 열차제어기술 개발에서는 세부과제를 나누지 않고 별도의 단일과제로 수행한다. Ⅵ. 과제공모 방안 본 연구개발은 우선적으로 1단계 기술개발(4년)과제를 수행하고, 후속으로 2단계 시범운영(2년)을 진행하는 것이 적절한 것으로 사료된다. 본 보고서에는 1단계의 과제제안요구서와 시범운영을 위한 제언을 제시하였다. 1단계는 궤도회로를 사용하지 않고 무선통신을 적용한 고속철도용 열차제어시스템을 개발하는 것으로서 과제의 참여기관은 전문연구원, 철도운영기관 및 신호전문기업이 참여하는 연구추진체계를 구성하는 것이 바람직하다. 1단계를 성공적으로 수행하기 위해서는 실수요자인 운영기관의 사용자 요구사항을 반영하여 기술 개발을 수행하고, 운영기관에서 개발된 성과물을 시험하고 현장하는 것이 바람직하다. 세부과제 1과 세부과제 2의 참여기업은 해당 세부과제에 책정된 출연금에 대한 매칭을 부담한다. 세부과제는 열차제어시스템의 핵심장치인 ATP/ATO장치를 개발하는 것이며 안전성인증과 관련된 연구내용이 포함되며 참여기업도 관련 비용을 부담한다. 세부과제 2에 포함된 '열차제어시스템 상호운영성개발'은 상호운영에 필요한 차상ATP/ATO장치의 개발규격서 및 기본설계를 수행하하며, 2단계(시범운영단계)에서 차상ATP/ATO장치 개발, 시험인프라 구축 및 종합성능시험현장을 실시한다. 세부과제 3은 종합성능시험인프라를 구축하고 시험현장계획의 수립과 시험평가를 수행하는 것으로, 운영기관이 |
