연구비 119억원 투입… 지능형 철도차량 전장시스템 개발
‘이더넷 기반 원격기술’ 적용… ‘무인자동화 운영’ 가능

▲ 이강미 단장은 “철도 차량을 제작할 때 이번 기술이 적용돼 운영사에서는 운영 효율화를 제고하면서 승객들에게는 보다 안전한 여행 환경을 제공할 수 있도록 열차 시스템 기술들을 개발해나가고 싶다”고 말했다.         © 매일건설신문

철도기술연구원은 최근 철도차량의 주요 장치들을 무선으로 통신해 배선을 획기적으로 줄인 ‘무선통신 기반 철도차량 배선 절감 기술’ 개발에 성공했다.

이번 과제를 이끈 철도기술연구원 이강미 연구단장은 “세계적으로 철도 차량 제어 방식이 IP 통신 기본으로 바뀌고 있는 추세”라며 “전체 시스템의 통합이 굉장히 어려운 부분이었다”고 말했다.

기존 국내 차량 운영사에서는 철도차량 내 기계식 전기장치로 구성된 제어회로에 대한 반복적인 유지보수 및 사후 유지보수에 대한 비효율 개선해야한다는 필요성이 제기돼왔다. 특히 해외 신규 철도차량 발주사양에는 차량의 실시간 상태감시를 위한 국제표준기반 전장제어기·통신 기술이 요구되고 있는 상황이다.

이번 과제는 철도차량 운영·유지보수 효율성 향상을 위해 실시간 상태감시 및 제어가 가능한 지능형 철도차량 전장시스템 기술을 개발하는 내용이다. 지난 2015년 시작돼 119억여원의 연구비가 투입됐다.

주요 연구로는 ▲차량 로직제어회로 기술 ▲All IP 철도차량 네트워크 기술 ▲통신기반 MASCON(주간 제어기) ▲차량 간 무선전송 기술 등이다. 연구진은 전기통신 국제규격(IEC 61375)기반 All IP(Internet Protocal) 철도차량네트워크, 차량 제어회로 전자화 기술개발 및 현차 검증을 수행했다.

개발된 철도차량 배선 절감 기술은 열차 운행 제어를 위한 기존의 복잡한 배선을 제거하고, IoT(사물인터넷) 기술을 융합한 근거리 통신방식을 국내 최초로 열차에 적용한 것이다. 국내 최초 IP기반 철도차량 시스템으로, ‘차량 진단 원격기술’이다.

“이더넷(근거리통신망) ip가 차량의 편성이 변경돼도 그것을 실시간으로 인식해 독립적인 차량으로 운영할 수 있어요. 유럽 등의 철도 선진국에서 많이 쓰는 방식이에요. 별도의 설정이 필요 없는 것이죠.” 이강미 단장은 “IP 통신 방식으로 열차 운영 장비의 추가가 자유롭다”고 강조했다.

연구단은 개발된 IoT 기반의 근거리 통신방식 차량을 운영하기 위해 열차 내부의 주요 장치들도 새롭게 개발했다. 차량의 추진·제동·제어를 위한 ‘스마트 원격제어장치’와 차량 내부 주요 장치들의 전원공급과 모니터링을 위한 ‘스마트 배전반’을 개발한 것이다.

이강미 단장은 “배전반은 신호를 분배해주는 심장 같은 곳으로, 스마트 배전반은 통신으로 관제에서 상태를 모니터링하고 보수를 할 수 있게 개발된 것”이라고 설명했다.

연구단은 기술개발 후 지난해 12월 기술검증 시연회를 시행했다. 앞서 3호선 전동차를 대상으로 10월부터 지축역~오금역 구간에서 성능검증을 완료한 것이다. 이강미 단장은 “서울교통공사 지축차량기지의 협조를 받아 3500km 구간에서 승객을 태우지 않고 3개월간 검증을 거쳤다”고 설명했다.

이번 기술개발로 철도차량제어시스템 실시간 모니터링에 따른 운행 안전 확보 및 유지보수성이 향상될 것으로 전망된다.

기존에는 10칸 1편성 열차 기준으로 20m의 차량 1칸마다 배전반 1개를 설치하고 사람이 이동하면서 수천 가닥의 배선을 하나하나 점검해왔지만, 관제에서 차량의 전장제어장치 상태 모니터링 및 원격제어가 가능해 완전무인자동화 차량시스템 운영이 가능해졌다. 또한 국외 신규차량 발주사양을 만족하는 기술(이더넷 기반 철도차량네트워크·차량) 확보를 통한 수출경쟁력을 확보할 수 있게 됐다.

철도차량 배선 절감 기술은 국내 전동차 신규차량에 발주사양 적용이 추진되고 있다. 서울교통공사 214량에는 IEC(국제규격) 기반 이더넷 TCMS(열차제어감시장치) 소프트웨어가 적용됐다. 연구단은 오는 5월까지 신규전동차 시스템 설계 및 검증을 진행한다는 계획이다.

이강미 단장은 “철도 차량을 제작할 때 이번 기술이 적용돼 운영사에서는 운영 효율화를 제고하면서, 승객들에게는 보다 안전한 여행 환경을 제공할 수 있도록 열차 시스템 기술들을 개발해나가고 싶다”고 말했다.

/조영관 기자