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[기획]LTE-R기반 KRTCS-2 개발 '글로벌 선두 자리매김'
한국형 열차제어시스템 성능검증시험 막바지… 철도신호 세계진출 기반 마련
문기환 기자
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기사입력: 2017/09/15 [12:42]   최종편집: 2017/09/19 [09:55]
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LTE-R기반 열차제어시스템 (KRTCS-2)는 열차의 고속 안전운행에 필요한 시스템으로 그 중 LTE-R은 4세대 이동통신 기술을 철도에 특성화홰 열차와 지상간, 열차와 열차간 등 상호 정보를 무선으로 교환하는 설비로 경강선에 고속철도급 LTE-R을 최초로 구축한 바 있다.

 

안전과 가장 밀접한 철도 신호분야는 국내 철도 선진화를 끊임없이 오랜 시간 추구하지만 외국 기술에 대부분 종속돼 신호분야 국산화 개발이 절실했다. 또한 노선마다 다른 철도신호시스템으로 연계운행의 저해 요인은 현장에서 여러 애로사항으로 표출되고 있다.

 

한편으론 신호등 및 유선설비 설치로 건설비 및 운영 효율성의 주 저하요인이었다. 이에 국내 기술자립과 해외 수출 기반 확보(유럽표준규격 기반)필요성은 국내 철도신호시스템의 표준화 및 단일화(1개 차상장치로 운행)라는 목표이자 기술 수출이라는 목적도 낳았다.

 

이로 인해 과거 고속철도에 사용한 외국기술인 ATC를 KRTCS-2로 변경함으로써 건설비를 27% 절감해 수입절감효과 및 국내 고용창출 효과가 있게 될 것이고, 아울러 열차운행 운영 효율성에서는 약 16%의 증대를 가져온다.

▲고속열차  속도 테스트 장면      © 매일건설신문


호남고속선서 KRTCS 성능검증시험 실시 

 

철도시설공단은 ‘LTE-R(LTE based Railway wireless communication system)기반 한국형 열차제어시스템’ 실용화를 위한 개발제품의 시험 및 성능검증을 본격적으로 시행하기 위해 정읍역(전라북도 정읍역)에 지난해 2월 시험센터 개소식을 열고 현재 실용화 막바지 작업에 박차를 가하고 있다.

 

철도공단은 국토교통부가 지난 2014년 12월말부터 추진하고 있는 KRTCS 2단계 과제의 주관기관으로 한국철도공사, 한국전자통신연구원(ETRI) 등 15개 기관과 3개의 참여기업 컨소시엄 (대표사 : 현대로템, LS산전, 포스코건설)이 함께 사업을 진행하고 있다.

 

이번 사업 상징적인 정읍시에 구축한 ‘일반고속철도 무선제어연구단 정읍시험센터에서 관계자들은 야간의 피로나 겨울 추위, 여름 더위 등의 환경에 굴하지 않고 시간 대비 효율적인 시험 작업에 매진하고 있다.

 

차세대 한국철도산업 선도 기술이자 먹거리인 LTE-R(Long Term Evolution-Railway)기반 한국형 열차제어시스템 KRTCS(Korean Radio-based Train Control System)을 개발 중에 있는 것이다.

 

철도공단은 기존 음성 위주의 열차통신시스템이 LTE-R기반의 무선시스템으로 새롭게 구축되면 300km/h 이상 고속으로 달리는 열차 내에서도 ‘끊김현상’없이 음성통화는 물론 고속대용량의 데이터 통신이 가능해 열차안전운행의 신뢰성 향상 및 고객맞춤정보 제공이 가능해진다고 강조하고 있다.

 

개소된 정읍시험센터는 호남고속철도 일부구간을 시험선로로 선정(익산~정읍, 34.3km)하고 개발제품 성능을 350km/h까지 단계별로 시험하기 위한 연구개발센터이다.

 

250km/h급 LTE-R기반 열차무선시스템의 성능시험을 검증하면서 올해 말 시험 완료 후 개통 예정인 원주~강릉 철도노선부터 이를 도입해 본격적으로 상용화를 준비 중이다.

 

최근에는 호남 고속선 모암IEC~익산(상선) 158㎞~89㎞(69㎞) 구간에서 LTE-R기반 한국형 열차제어시스템인 KRTCS-2의 성능검증시험을 차세대 고속열차 HEMU-430X으로 5월부터 12월까지 계획해 주2~3회 00:30~ 04:30시간대의 야간시험을 하고 있다.

 

시험항목은 1개 시나리오 8개 항목이며 350㎞/h에서 제어시험을 실시하고 있다.

 

시험절차에 의한 시나리오 작동 여부를 점검하는 시험항목은 ETCS Level 1 (ATP) → KRTCS-2 → RBC 전환 → ETCS Level 1 (ATP)의 순서로 진행하고 있다.

 

또한 최고 속도(350㎞/h)에서 철도통합무선망(LTE-R)의 성능을 확인하고 있으며 차상장치(차상 안테나장치, BTM) ↔ 지상장치(발리스) 상호간의 정보전송 성능을 시험하고 있다.

 

아울러 무선폐색제어센터(RBC)간 제어권역 핸드오버 시험을 겸하고 있다.

 

오는 2017년 말 시험을 완료하게 되면 KRTCS-2 시스템은 신설노선 뿐만 아니라 해외 기술에 의존했던 기존 열차제어시스템도 KRTCS-2로 순차적으로 대체해 나갈 계획이다.

 

또한 해외기술에 의존했던 열차제어시스템 역시 2016년 하반기 본격적인 성능시험을 시작, 2017년까지 성능검증을 통해 LTE-R기반 한국형 열차제어시스템으로의 표준사양을 마련할 예정이다.

 

철도공단은 전공준 부장은 "LTE-R기반 한국형 열차제어시스템 개발로 철도 서비스의 질 향상과 체계적 안전 관리가 가능하다"며 "해외에 의존했던 고속철도 무선통신시스템 및 열차제어시스템의 기술독립을 통해 국제경쟁력을 확보할 수 있을 것"이라고 강조했다.

 

현재 공단은 해무차량(HEMU-430X)을 활용해 야간에 350㎞/h로 달리며 한국형 열차제어시스템을 시험하고 있다. 

 

공단 KR연구원 성동일 차장은 연구개발비 331억원을 투자한 한국형 열차제어시스템 개발이 완료되면 사업비 절감은 물론, 수입대체 효과에 따른 국내 철도신호산업 활성화가 전망된다고 전했다.

 

한편 철도공단은 주간의 전파특성을 파악하기 위해 지난 5월 호남고속선에서 해무차량을 이용하여 운행하였고 이 열차에 강영일 이사장이 함께 탑승하여 시험현황과 향후 계획을 점검하고 시험관계자들을 격려한 바 있다.

 

또 호남고속철도사업을 위해 구축한 철도시설공단 호남본부 정읍사무소를 재사용해 건물 신축에 필요한 약 6억원의 예산을 절감할 수 있었다고 밝혔다.

 

2018 평창동계올림픽 수송지원사업은 인천국제공항 제2여객터미널 연결철도 건설사업(6.4㎞), 기존선(수색∼서원주) 고속화 사업(108.4㎞)과 원주∼강릉 철도건설사업(120.7㎞)으로 이뤄진다.

 

내달 24일부터는 인천공항에서 강릉까지 전 구간에 KTX를 투입해 실제 영업상황을 가정한 영업시운전을 할 예정이다.

 

원주~강릉 간 노선에 도입되는 LTE-R은 중앙제어시스템과 현장설비를 모두 국산화함으로써 철도노선에 빅데이터‧영상서비스 등 고품질 통신서비스를 제공하고 있다.

 

유럽 등 철도신호 선진국에서도 LTE 기반의 무선 철도통신망 개발을 선점하기 위해 연구개발에 박차를 가하고 있지만 한국이 원주~강릉 간 복선전철에 세계 최초로 LTE-R 실용화 적용해 아직은 선두를 지키고 있다.

 

KRTCS2 과제 완수는 연간 17조 이상의 세계 신호통신시장에서 수천억대의 수출 유발효과와 사업비 절감을 기대할 수 있다.

 

통합시험실의 유경제어(주)

▲유경제어(주)의 통합시험실에서 관계자들이 점검 회의  중인 모습  © 매일건설신문© 매일건설신문


유경제어(주)는 이번 과제에서 지상설비(호남고속선 및 원강선 시험선구간) 구축 및 지/차상 ATP장비 검증설비에 의한 성능평가와 안전전송유닛(STU:지상 및 차상ATP장치의 정보를 암·복호화하여 신뢰성 및 보안성를 확보하기 위한 장치)과 DL4400 현차시험을 위한 차량개조 등 업무를 담당하고 있다.

 

유경제어(주)의 통합시험실은 2017년 2월부터 현재까지 열차제어시스템 제작사로 참여하고 있는 현대로템·LS산전·포스코건설 컨소시엄사의 각각 개발한 지상ATP 및 차상ATP시스템의 성능검증을 수행하고 있다.

 

개발기힉팀 지정근 팀장은 “통합시험실에 구축된 검증설비는 EU에서 공인한 벨기에 멀티텔社의 검증장비와 인터페이스장비를 활용해 ERTMS/ETCS ETCS SUBSET 시험절차와 동일하게 시험할 수 있는 설비를 활용, 성능평가(통합시험실 시나리오 시험·호남고속선 시험·원주~강릉 시험 운행 등 총 3회의 테스트)를 수행하고 있다”고 말했다.

 

KR연구원 김영하 원장 미니 인터뷰

KR연구원 김영하 원장    © 매일건설신문

 이번 연구사업의 사령관 역할을 하며 과제 막바지에 총력을 기울이고 있는 철도공단 KR연구원 김영하 원장을 일반 및 고속철도용 무선통신 및 제어시스템 실용화 현장에서 만나 짧게 소감을 들었다.

 

김 원장은 “그동안 열차제어시스템은 열차위치를 검지하고 이를 제어키 위해 신호등 및 지상설비를 사용했다”며 “국내 철도 역사 가운데 현재까지 국내기술을 확보하지 못해 외산기술에 의존하는 문제점이 많았다”고 국내철도신호 고충을 드러냈다.

 

덧붙여서 “하지만 LTE-R기반 열차제어시스템(KRTCS-2) 개발사업을 통해 국산화 개발된 철도무선통신(KR-LTE) 및 제어시스템을 사용, 열차위치를 검지하고 이를 제어하도록 해 수입 의존적인 신호시스템의 수입대체 및 지상설비 최소화를 추진하고 있다”고 설명했다.

 

또 “국내 운영중인 열차제어시스템과도 호환 가능토록 개발해 국가철도망의 열차제어시스템이 단일화 및 표준화되는 성과를 나타내게 될 것이다”고 전했다.

 

아울러 “공단은 2017년 12월까지 한국형 열차제어시스템 개발을 완료 후 2018년부터 신규 철도건설 및 내구연한이 도래한 기존 철도개량사업에 적용할 계획이다”며 “총 1조7000억원의 건설사업 비용 및 연간 30%의 유지보수 비용 절감과 열차운행효율 향상으로 약 16%의 수송용량 증대를 기대할 수 있다”고 말했다.

 

인터뷰를 마치며 “유럽시스템(ETCS)과 호환 운행도 가능하게 함으로써 국산화 제품의 해외철도사업 진출도 적극 추진할 계획”이라고 밝혔다.

 

 

 

 /문기환 기자

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