[공학저널 김하늬 기자] 철도 신호 기술의 고도화를 바탕으로 한 철도 수송 능력 향상은 국내 산업의 발전을 견인했다고 해도 과언이 아니다.
최근 철도 신호 기술은 더욱 효율적이고 빠른 철도 수송 능력을 갖추기 위해 무선통신을 통한 데이터 고속화를 이루고 있다. 이와 함께 정확도와 안전성을 높여 차상 신호 중심의 이동 폐색과 이동 권한 기술을 기반으로 한 데이터 연산의 첨단화도 이루고 있다.
특히 열차제어시스템은 안전성에 기반해 최대의 수송 효율을 확보하는 운영을 목표로 한다. 즉, 수송 효율의 증대는 안전이 확보되는 만큼 더 많이 이루어낼 수 있으므로 철도 신호는 사람이 인지하는 시스템에서 데이터를 기반으로 시스템이 인지하는 시스템으로 진화하고 있다.
이를 통해 유선통신 등 기존 열차제어시스템의 한계를 극복하고, 신속·정확한 데이터의 송수신을 위한 무선통신 기반 국산 열차제어시스템(KTCS-M, KTCS-2)의 등장은 국내 철도산업에 기여하는 바가 매우 크다.
기존 국내 노선에 설치된 열차제어시스템은 외산 제품이 대부분이었다. 이러한 외산 제품은 높은 유지보수·운영비용으로 인한 어려움이 있었기 때문에 국산화가 절실했다. 그에 비해 국산 표준을 통해 제조사 간 호환성을 입증한 제품인 KTCS-M과 KTCS-2의 개발은 외산 제품 사용의 모든 어려움을 극복하기에 충분했다.
국산 열차제어시스템 기술을 개발한 국내 기업 중 LS일렉트릭㈜은 2000년 초반부터 철도 신호가 열차제어시스템의 방향으로 발전할 것을 예측하고 기술력을 확보하기 위한 노력을 수행해왔다.
한국철도기술연구원을 중심으로 국가철도공단과 LS일렉트릭을 포함한 국내 신호 제조사들이 무선통신기반 열차제어시스템을 국산 표준화하고 국제 안전 규격에 맞게 제조해 상호호환성을 갖추기 위한 국책과제에 참여했으며, 그것이 당시 과제명으로 KRTCS(Korea Radio based Train Control System)였고, 지금은 KTCS-M으로 명명하고 있는 것이다.
LS일렉트릭은 KTCS-M 기술을 바탕으로 국내 최초로 신림경전철에 열차제어시스템을 구축했으며, 2022년 5월 개통 이후 현재까지 1년 이상 영업 운행을 하고 있다. 주목할 점은 LS일렉트릭이 신림경전철에 구축한 모든 신호 시스템을 자체 기술로 개발했다는 점이다.
타 KTCS-M 신호 제조사들과 달리 LS일렉트릭은 KTCS-M의 핵심 기술인 ATP의 차상 신호 시스템과 지상 신호 시스템을 모두 자체 개발해 공급하며 차별화를 모색했다.
ATO(ATO: Automatic Train Operation) 차상 신호 시스템 또한, 무인 UTO(Unmaned Train Operation)에 적합하게 자체 개발해 공급했으며, 국내 최초로 국제 안전 규격을 준수하는 인증(GA: Generic Application)을 획득한 전자연동장치(CBI: Computer Based Interlocking)를 함께 개발해 공급하는 등 뛰어난 기술력을 보유하고 있다.
이뿐만 아니라 LS일렉트릭은 ATP, ATO, CBI 제품을 중심으로 ATS, 무선통신시스템 등의 신림경전철에 공급한 모든 신호 시스템들을 통합해 국제 안전 규격을 준수하는 인증(SA: Specific Application)을 획득해 1년이 넘도록 안전하고 효율적인 운영을 이어나가는 중이다.
특히 무인 UTO로 운영하기 위해서는 선로 전압 투입 시 자동 열차 위치 등록, 자동 열차 출발 전 검사, 자동 원격 비상 상황 복구, 자동 원격 무인 운전 재개, 장소 제약 없는 자동 원격 무인 회차 운행, 원격 실시간 열차 감시 및 유지보수 등의 표준을 상회하는 기능이 요구되는데, LS일렉트릭은 신림경전철 구축·영업 운영을 통해 무인 UTO를 구축했으며 상용 운영이 가능함을 입증하기도 했다.
게다가, LS일렉트릭은 무선통신기반 열차제어시스템의 일반철도, 고속철도 버전인 KTCS-2를 자체 기술 기반으로 제품 개발을 완료한 상태로, 국제 안전 규격인 SIL4를 획득해 상용화를 눈앞에 두고 있다.
LS일렉트릭 김형훈 부장(사진)은 “무선통신기반 열차제어시스템은 높은 운영 효율을 통해 수송 용량을 높였다. 이것을 가능하게 한 미디어는 무선통신이지만, 핵심은 무선통신이라는 미디어를 통해 전송되는 디지털화 된 데이터, 즉 디지털 전환(DT: Digital Transformation)”이라고 강조했다.
그는 이어 “최근 철도 분야 인프라는 사람이 아닌 시스템이 이해하는 언어인 디지털로 구축해 나아가고 있으며, 이를 기반으로 더욱 안전하고 효율적인 운영을 가능하게 만드는 기술이 바로 철도 신호 기술이다. 그중 국산 기술로 표준화해 제품으로 개발한 결과가 바로 KTCS-M”이라며, “LS일렉트릭은 KTCS-M을 국내 최초로 신림경전철에 상용화해 영업 운영함으로써 시스템의 안전과 상호운용성 모두를 입증했다”고 덧붙였다.
이밖에도 LS일렉트릭은 ATO 분야 기술력을 한 단계 끌어올렸다는 점에서 주목받고 있다.
ATO의 추진/제동 제어에 대한 열차의 반응을 통해 다음 제어를 수행하는 feedback 제어 방식(half A.I.)을 적용하면서 어떠한 선로 상황과 열차 성능의 변화에도 무인 자동 운전을 완성하도록 디지털화해 제작한 것이다.
현재 신림경전철에 적용된 LS일렉트릭의 ATO 기술은 디지털 데이터를 대량으로 축적해 향후 머신러닝을 통한 full A.I. 무인 자동 운전이 가능하도록 연구 개발을 이어나갈 계획이다.
김 부장은 “LS일렉트릭은 축적된 자체 기술력을 기반으로 더 높은 안전을 확보하고 더 효율적인 무인 UTO를 이룩해 나아갈 것”이라며 “이러한 기술력은 디지털 전환을 안정적으로 가속화 할 것이며, 기술 초 융합의 시대에 모든 교통 체계로의 진출뿐만 아니라 스마트 시티, 스마트 그리드, 스마트 워터 등 핵심 기술로 응용되면서 더 높은 기술의 가치를 이루어낼 것이라고 자신한다”고 전했다.
그는 이어 “국내 철도 신호 제조사의 선두 그룹에 선 LS일렉트릭은 자체 기술력으로 국내뿐만 아니라 해외 철도 시장인 태국, 방글라데시, 대만 등으로 진출하여 매우 활발하게 철도 시장을 개척해 왔다”며 “이제는 KTCS-M(과 KTCS-2)의 국내 수요가 발생해야 더 나은 미래의 가치를 국산 기술로 준비하는 것이 가능할 것이므로, 국내 산업 발전을 통한 국가 경쟁력 확보와 더불어 보다 가격 경쟁력 있는 국산 제품 생산으로 이어지는 선순환 효과를 가져올 수 있도록 함께 노력해야 할 것”이라고 덧붙였다.
