2021.02.05 현대로템
한국형 열차신호시스템 상용화 첫발 내디딘 현대로템
현대로템이 세계 최초로 LTE-R을 활용한 한국형 열차신호시스템 상용화에 나섭니다.
도로 교통 질서를 원활하게 유지하기 위해선 신호등이 반드시 필요합니다. 신호등의 중요성은 철도 운행에서도 마찬가지인데요. 열차신호시스템은 철도차량의 ‘두뇌’ 역할을 도맡으며 승객의 안전을 지킵니다. 현대로템은 3년에 걸쳐 개발한 KTCS-2(한국형 차상신호장치)* 기술을 통해 한국형 열차신호시스템 상용화에 나섭니다. KTCS-2는 세계 최초로 4세대 무선통신 기반의 철도 통신망(LTE-R)*을 활용해 열차를 실시간으로 제어하는 신호시스템입니다. 한국철도공사가 발주한 KTCS-2 시범사업을 현대로템이 수주하면서, 현대로템은 세계 최초로 LTE-R을 이용한 열차신호시스템의 상용화 첫발을 떼게 됐습니다.
* 한국형 열차신호시스템은 KTCS(Korean Train Control System)라고 부르며, 적용되는 노선에 따라 도시철도용은 KTCS-M(Metro), 일반철도와 고속철도용은 KTCS-2로 부릅니다.
* 철도전용 무선통신시스템(LTE-R)은 LTE 기반의 철도 통합 무선 통신망입니다. 국내 LTE 기술을 활용해 음성과 데이터와 영상 송수신이 가능합니다. 기존 철도 무선망은 음성 및 단순 메시지만 전송할 수 있으며, 주요 장비를 해외 제품에 의존한 터라 유지 및 보수에 제약이 있습니다.
지금껏 우리나라에서 운행하는 고속철도와 광역철도에 적용된 열차신호시스템은 노선마다 각기 다른 방식의 신호시스템이 적용되고 있었습니다. 따라서 서로 호환이 되지 않아 운영상 비효율이 발생했죠. 이를테면 KTX열차가 고속노선이 아닌 일반 노선이나 화물 노선으로 달리기 위해선 각 노선에 해당하는 신호장치를 열차에 추가로 설치해야만 했습니다. 앞으로 KTCS-2를 통해 열차신호시스템이 표준화되면, 아무런 제약 없이 열차를 다양한 노선에 투입할 수 있습니다. 또한, 실시간으로 열차와 관제실 간 양방향 통신이 가능해 운행 효율성이 향상될 것으로 기대됩니다.
오는 2022년 완료를 목표로 현대로템이 진행하는 이번 사업은 전라선 익산~여수 엑스포 180km 구간에 시범적으로 적용됩니다. 현대로템 신호시스템팀 김경식 팀장에게 KTCS-2란 앞으로 우리의 철도 생활은 어떻게 달라질지 들어봤습니다.
“KTCS-2 통해 열차신호시스템 혁신을 꿈꿉니다” 신호시스템팀 김경식 팀장 인터뷰
Q. 현대로템이 개발해 시범 사업을 앞둔 KTCS-2는 무엇인가요?
KTCS-2는 일반, 고속철도용으로 개발된 한국형 열차제어시스템입니다. LTE-R을 이용해 양방향 무선통신을 통한 열차제어가 가능한 신호시스템이지요. 정부 주도 국책과제로 2015년부터 약 3년 동안 개발이 이뤄졌습니다. KTCS-2 개발로 국내 열차신호시스템의 표준화 모델이 개발됐다는 데 의의가 있습니다.
Q. 이 열차신호시스템은 열차를 운행할 때 어떤 역할을 하는지 궁금합니다.
열차신호시스템을 인체와 비교하면 두뇌에 해당합니다. 열차신호시스템은 선행 열차와 후속 열차 사이 안전거리를 유지하여 열차 운행의 안전을 최종적으로 보장하는 시스템이지요. 안전과 직결되는 열차의 운행과 멈춤을 담당하기 때문입니다. 열차신호시스템은 안전한 상황에서만 열차를 이동시키고, 사고 위험이 있는 상황에선 멈추게 하는 장치입니다.
Q. 현대로템은 3년 동안 KTCS-2 개발에 매진했는데요. 이게 우리 말로는 ‘KTX 국산화 차상신호장치’이지요. ‘차상신호장치’란 정확히 무엇을 뜻하나요?
차상신호장치는 열차에서도 안전을 책임지는 핵심설비로, 열차의 이동을 최종적으로 결정하는 장치입니다. 운행 중 차량의 추돌이나 과속을 방지하기 위한 중요 장치이며, 높은 신뢰성이 요구됩니다.
Q. 지금 우리나라에 적용된 열차시스템이나 해외 시스템과 비교해, KTCS-2만의 강점은 무엇인가요?
가장 큰 장점은 우리나라 철도전용 무선통신시스템인 LTE-R로 통합할 수 있다는 점입니다. 이를 통해 양방향 무선통신을 이용하여 실시간으로 열차 위치 확인 및 열차 제어가 가능합니다. 또한, 열차시스템 국산화를 통해 국내 기술로 수입 장비를 대체할 수 있습니다. 지금껏 여러 해외 시스템이 설치돼 노선 간 상호운영이 어려웠지만, 이젠 표준화된 KTCS-2의 설치로 전국 어디든 호환되는 국내 신호시스템을 구축할 수 있습니다. 비상 상황에도 신속하게 대응할 수 있고요.
Q. KTCS-2 개발이 필요했던 이유가 궁금합니다.
가장 큰 이유는 국내 열차신호시스템의 표준화를 이루기 위해서입니다. 국내 신호시스템은 대부분 외국사 제품으로 노선별 신호방식이 각기 제각각이다 보니, 고장이 나거나 사고가 발생하면 대응이 늦어지고 사고원인을 규명하는 데 많은 시간이 소요됐습니다. 뿐만 아니라 노선을 증설하는 구간에는 터무니없는 기술 비용을 요구하는 등의 부작용이 많았습니다. 하지만 KTCS-2 차상신호장치 개발을 통해 국내 국산화 장치를 설치할 수 있게 됐고, 국내 신호시스템 표준화를 통해 신호시스템 제약 없이 철도 차량을 다양한 노선에 투입할 수 있게 됩니다.
Q. 현대로템이 개발한 KTCS-2를 통해 철도 운행이 어떻게 혁신적으로 달라지는지 궁금합니다.
실시간으로 열차와 관제실 간 양방향 통신이 가능해 운행 효율성이 향상될 뿐 아니라 긴급상황에 신속한 대응도 가능하게 됩니다. 국산화의 장점 가운데 또 하나는 고객 요구사항을 신속히 파악해 고객 친화적인 시스템을 구축할 수 있다는 점입니다.
Q. KTCS-2 기술은 국제안전평가기관인 독일 TUV-SUD*로부터 안전무결성 기준 최고 등급인 SIL* 4 인증을 획득했다고 들었습니다. KTCS-2 기술의 안전성을 높이기 위해 어떤 노력을 기울였는지 궁금합니다.
신호장치는 승객의 안전을 책임지므로 시스템의 안전성 검증이 가장 최우선입니다. SIL 인증은 철도, 원자력 발전, 의학용 기기 등 산업분야 장비의 안전성과 신뢰성 등급을 측정하는 것으로 레벨 4가 최고 수준인데요. KTCS-2 기술의 안전성을 높이기 위해 SIL 인증 프로세스를 철저히 수행하였으며, 외부 안전성 독립기관으로부터 컨설팅 및 감사(Audit)를 여러 차례 수행하여 기술의 안전성을 입증하였습니다.
* TUV-SUD는 독일 뮌헨에 본사를 둔 국제안전평가기관입니다. 기술 발전 과정에서 일어나는 부작용으로부터 사람과 환경, 재산을 보호한다는 창립 원칙에 따라 시험, 인증, 검사, 교육 등 종합 기술 서비스를 제공합니다.
* TUV-SUD의 SIL(Safety Integrity Level)은 철도를 비롯해 원자력 발전소, 의학용 기기 등 산업 장비의 안전성과 신뢰성 등급을 측정하는 것으로, 레벨 4는 최고 등급을 나타냅니다.
Q. 현재 우리나라 고속철도와 광역철도에 적용된 열차신호시스템은 노선마다 각기 다른 방식의 신호시스템이 사용돼 상호 호환이 되지 않는다고 하던데요. 어떤 뜻인가요?
상호 호환이 안된다는 것은 하나의 신호시스템으로 다른 신호시스템의 노선에 진입할 수 없다는 의미입니다. 노선별로 정보 송수신 방법도 다르고, 지상신호장치와 차상신호장치 간 약속된 전송 데이터 양식도 다르기 때문입니다.
예를 들어 KTX가 운행하는 노선에는 3가지의 신호시스템이 설치돼 있습니다. 그래서 열차에는 3종류의 차상신호시스템이 설치돼 있습니다. 유럽처럼 여러 나라를 운행하는 열차의 경우는 저마다 신호시스템이 달라 차상신호장치를 7종류씩 설치하고 다니는 경우도 있습니다.
Q. 지금껏 왜 다른 방식의 시스템이 사용되고 있었는지, 앞으로 KTCS-2를 통해 어떻게 해결될지도 궁금합니다.
지금껏 다른 방식의 시스템이 사용된 이유는 국내에 표준화된 시스템이 없었기 때문입니다. 철도노선이 신설될 때마다 그 당시 기술 수준과 차량의 속도 등의 기준에 따라 신호시스템이 선택됐습니다. 게다가 유럽, 일본 등의 해외 시스템이 도입되어서 지금껏 우리나라 독자적인 신호시스템 기술은 없었습니다. 앞으로 신호시스템을 KTCS-2로 통일하면, 하나의 신호시스템으로 모든 노선의 운행이 가능해집니다.
Q. 곧 이 기술은 전라선 익산~여수엑스포 180km 구간에 시범적으로 적용될 예정인데요. 적용을 앞두고 어떤 부분을 가장 고려하며, 어떤 노력을 기울이고 있으신가요?
KTCS-2 시범사업은 2020년부터 2022년까지 전라선 약 180km 구간에 시범 적용됩니다. 이 시범 사업을 통해 철도전용 무선통신시스템(LTE-R) 및 무선기반 열차제어시스템을 실용화하고 성능을 검증할 계획입니다. 일반, 고속철도에 단계적으로 적용할 예정이며, 모든 경우의 테스트 시나리오를 시험해 시스템의 안전성을 검증할 예정입니다.
Q. KTCS-2가 상용화되면, 지금 우리나라에 적용된 열차신호시스템은 앞으로 어떻게 개선될까요? 미래 시민의 교통 일상이 어떻게 달라질지 궁금합니다.
KTCS-2를 앞으로 다가올 열차신호시스템 혁신의 시작이라고 보시면 될 것 같습니다. 실시간 대용량 정보 송수신 덕분에, 관제실은 열차의 모든 상황을 모니터링하고 제어할 수 있게 됩니다. 이를 통해 관제실에서 원격으로 열차를 제어하는 무인운전도 가능해질 것입니다.
또한, 머지않은 미래에는 승객의 이동량을 실시간으로 분석하고 동선을 파악해, 열차의 운행 간격을 조정하고 운행 정보를 승객에게 제공하게 될 것입니다. 열차의 출발, 도착 시간에 대한 여유율을 계산해 에너지 저감모드로 열차를 운행할 수도 있겠지요. 이러한 기술의 첫단계가 KTCS-2에서 시작합니다.
Q. 앞으로 열차신호시스템에서 어떤 부분을 더 발전시키거나 기여하고 싶은지 들려주세요.
지금까지는 해외 기술에 의존하던 것에서 탈피하기 위한 개발이 진행됐습니다. 앞으로는 국내뿐 아니라 해외 시장에 진출하기 위해 노력할 것입니다. 또한, 철도 자율주행 등 미래기술에 대한 준비를 통해 ‘선구자(First Mover)’ 역할을 하기 위해 노력할 것입니다.
현대로템이 개발한 KTCS-2 차상신호시스템의 시장 규모는 오는 2024년까지 약 4,000억 원에 달할 것으로 예상됩니다. 국가철도공단은 이 시범 운영 결과를 바탕으로 전국 모든 노선에 KTCS-2를 순차적으로 확대 설치하겠다고 밝혔습니다. 한발 앞서 미래를 준비하는 현대로템의 기술. 앞으로 철도 생활이 어떻게 달라질지 함께 예측해 보세요.
