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[특집기고] 안전확보 위한 철도종합시험선로 활용

김기환 / 한국철도기술원구원 고속철도연구팀 수석연구원

장병극 기자 | 기사입력 2020/04/21 [14:39]

[특집기고] 안전확보 위한 철도종합시험선로 활용

김기환 / 한국철도기술원구원 고속철도연구팀 수석연구원

장병극 기자 | 입력 : 2020/04/21 [14:39]

시험선로, 철도기술 해외협력 교두보... loop 형태 시험선로 확장 과제

 

▲ 김기환 / 한국철도기술연구원 수석연구원     © 국토매일

[김기환 / 한국철도기술연구원] 2002년 8월 19일 우리나라에서 최초로 개발한 한국형 고속열차인 HSR-350x는 경부고속철도 시험기지였던 오송기지에서 80km/h의 속도로 처음으로 시운전시험을 시작하였다. 

 

시운전시험은 개발한 열차에 대하여 약 200여 항목의 성능을 검증하고, 350km/h까지의 최고속도 시험을 하는 것이 목표였다. 당시 천안에서 신탄진까지는 경부고속철도 시험선이 개통되어 매일같이 경부고속철도의 개통을 준비하고 있는 상황으로, 도입된 KTX도 마찬가지로 성능시험 및 인수시험이 진행되고 있었다. 

 

그러므로 당연히 우선순위에 따라 개발된 열차의 시험은 주말이나 혹은 KTX 시험이 끝나고 선로작업이 없는 야간에만 수행될 수 있었다. 

 

당시 개발에 참여한 50여명의 연구원들은 야간이나 주말시험에 따른 불편함을 토로하는 것보다는, 혹시나 모를 개발 열차의 시운전시험 도중에 발생하는 문제로 인해 다음날 KTX의 운행에 조금이라도 지장이 될까 하는 걱정과, 위험요소의 제거를 위한 준비에 더욱 많은 시간과 노력을 기울였다. 

 

필자는 이러한 어려운 과정을 거쳐서 2004년 1월 29일 광명에서부터 신탄진까지 새로운 고속구간에서 KTX와 같이 주간에 동시 운행할 때의 감격을 아직도 잊지 못하며, 당시 참여 연구원들은 하나같이 마음 놓고 시험할 수 있는 시험 환경이 간절했었다. 

 

철도는 다양한 기술이 유기적으로 작동하는 복합시스템이다. 철도운영자는 철도를 건설할 때에는 선로, 차량, 신호, 전철 및 전력시스템에 대하여 종합적인 기술을 고려하여 결정한다. 

 

개발이나 제작 혹은 개조 후에는 상업적용 및 완료단계 전에 필수적으로 제품의 신뢰성 및 안전성을 검증하고, 운영상에 발생될 수 있는 문제점 등을 사전에 확인하는 과정을 반드시 거쳐야 한다. 

 

그동안 시험운행이 기존 선로에서 이루어짐으로써 영업운행 이후 선로작업이 없는 경우이거나 혹은 유휴시간을 활용하였다. 따라서 항상 기존 열차의 정상운행에 대한 지장 가능성이 상존하기 때문에 철저한 준비가 요구되고, 시험운행 전후에 많은 시간과 노력이 소요되어 전용 시험선로가 필요하였다. 

 

또한, 철도용품이나 시스템의 성능검증을 위해서는 시험기준에 따라 현장부설시험이 필수적임으로 효율적인 수행을 위해 독립적인 시험선로가 꾸준히 요구되어 왔다. 

 

이에 국토교통부는 2012년 철도종합시험선로 구축기본계획을 수립했다. 또한, 지난해 충북 오송 인근에 약 13km의 철도종합시험선로를 완공하였다. 종합시험선로는 기본적으로 전 구간에 AC 25kV 급전이 가능하며, 약 8.2km 구간에는 전동차 시험을 위해 DC 1,500V 급전으로 구성되어 있다. 

 

철도종합시험선로를 활용한 시험은 철도안전법에 의거한 국내 법정시험인 철도차량 및 철도용품 형식승인 검사의 시운전시험과 연구개발을 통하여 제작된 개발품에 대한 현장성능 시험으로 구분되고 있다. 

 

우리나라 철도차량 형식승인·제작자승인·완성검사 시행지침에는 300km/h 이상으로 제작된 고속차량은 최소 35,000km의 시운전시험을 요구하며, 도시철도차량도 최소 1,000km 이상의 시험을 요구한다. 속도별 역행, 제동, 집전, 주행안전성, 보조전원장치 등 각종 기기 시험이 있으며, 소음, 진동, 중련운전 등의 시험이 진행된다. 

 

이러한 시험은 위험하기도 하고, 반복하여 진행됨으로, 이를 영업운행 선로에서 수행하기에는 많은 위험과 제약이 따른다. 

 

철도종합시험선로에서는 차량분야 59개 항목을 비롯하여 궤도, 노반, 전철전력, 신호통신 및 소음분야 등 약 450종의 시험이 가능하다. 2019년 5월 이후 한국철도기술연구원은 이 시험선에서 호주 수출 2층 전동차 주행시험, 활주방지장치 국제인증시험 등을 진행하였다. 

 

또한, 철도용품 현장부설시험은 급속경화궤도, 미기압파저감 후드, 흡음재 등이 시험선로에 적용되어 시험되고 있다. 

 

이에 더하여, 철도종합시험선로에서는 국제규격에 의한 공인시험도 가능하다. 터키, 대만, 싱가포르 및 인도 등 많은 나라에서 열차의 신뢰성과 안전성을 확보하는 기술협력과 기술지원에 대한 요청이 있었다. 따라서, 시험선의 활용 경험을 더하면 우리 철도기술의 해외진출과 기술협력 및 공동연구에도 많은 도움이 될 것이다. 

 

종합시험선로는 아직도 미완성 단계라 할 수 있다. 먼저 시험선의 확장이 요구된다. 시험선로의 활용성과 효율성을 높이기 위해서는 원형(loop) 형태의 시험선이 필요하며, 향후 국내외 경전철 수요에 대비한 DC 750V 급전설비가 요구된다. 기존의 시험선을 보유한 독일, 체코, 중국, 러시아, 미국 등은 모두 원형 형태이다. 

 

그러나 우리의 시험선은 반원 형태로 한 방향으로 운행 후에 운전실을 바꾸어 다시 운행하는 불편함으로 인해 효율성이 현저히 낮다.

 

두 번째로는 시험자들의 안전을 확보하고 보다 유연하게 개발품들의 시험이 될 수 있도록 자율계측 및 분석, 능동적인 의사결정 및 결과 데이터가 공유될 수 있도록 구성해야 한다. 최근 IoT, Big Data, AI 등 최신기술을 철도에 응용하여 더욱 안전한 철도를 위해 노력하고 있다. 

 

이와 같은 기술을 우선적으로 철도종합시험선로에 적용하여 신뢰성과 안전성을 확보하는 것을 기대해 본다. 

마지막으로 국토매일신문 이슈&클로즈업 2019년 철도사고·장애 현황분석에 따르면 지난 5년간 철도사고는 매년 감소하여 왔다. 그러나 2018년에 비하여 지연운행이 50% 증가하였고, 이는 차량고장이 주된 원인이라 한다. 

 

잦은 고장은 열차사고로 발전할 수 있으므로 그 원인을 철저히 분석하고, 철도종합시험선로를 활용하여 고장을 유발하는 철도용품이나 시스템의 신뢰성을 높이는 방안을 찾을 수 있을 것이다. 

 

앞으로 철도 안전의 확보를 위해 얼마나 노력하였는지의 기준은 철도종합시험선로의 활용빈도로도 평가될 것이다.


원본 기사 보기:철도경제신문

 
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