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철도차량과 안전을 되돌아 보다

김기환 한국철도기술연구원 수석연구원

국토매일 | 입력 : 2018/09/20 [21:10]


[국토매일] 대형 참사가 남긴 교훈은 ‘안전’이 우리 사회에서 얼마나 중요한지를 일깨워 준다. 철도는 타 교통수단에 비하여 가장 안전한 교통수단이다. 특히, 우리나라는 지난 10년간 열차의 운행 증가에도 불구하고 철도의 사고 사망자는 지속적으로 감소하고 있다.

 

국토교통부의 발표에 따르면 2017년도 1억km 당 주요 철도사고건수와 사망자수는 3.5건과 7.2명으로 2016년에 비해 약 40% 감소되었다. 이는 유럽의 철도선진국 수준이다. 이러한 결과는 모든 철도 종사자 들이 모범적으로 노력한 결과라고 할 수 있다.

 

뿐만 아니라 정부의 철도안전법에 근거한 철도안전종합계획, 열차 탈선사고 재발방지 대책 등 제도적 개선과 시설투자 및 관리에 역점을 둔 것이기도 한다. 그럼에도 불구하고 오늘날 세월호 참사와 같이 한 번의 대형 참사는 온 최첨단 기기로 이루어진 가장 안전한 교통수단일지라도 그동안의 노력을 짓밟아 버릴 수 있다. 따라서 더욱 안전한 철도차량을 만들기 위해서는 다음과 같은 노력이 필요하다. 

 

안전의 반대말은 ‘위험’이다. 오늘날 홍수, 가뭄, 지진, 폭염, 폭설 등 자연적 위험은 기후변화에 따라 더욱 위협적으로 다가 오고 있다. 이러한 자연 위험에 대처하기 위해서 고속철도가 도입 될 때는 환경조건을 영하 35도~45도로 주었으나 최근에는 영하 35도∼45도로 주고 있다.

 

최근 겨울철의 혹한과 지난여름의 폭염에 대처할 환경설정의 적정성에 대한 논의가 필요하다. 특히, 열차운행이 선로의 상태에 밀접한 관계가 있다. 따라서, 레일의 온도나 선로의 상태를 실시간으로 측정하고 제어할 수 있는 방법도 고려되어야 할 것이다.

 

뿐만 아니라 승객들이 직접 접하는 냉난방 문제는 IoT 등 최근의 기술을 접목하여 최적의 온도 제어가 이루어져야 한다. 또한, 어떠한 순간에도 작동 될 수 있도록 설계용량이나 기기의 투입 과정 등을 재점검하여야 한다.

 

우리는 고속철도가 도입된 초창기에 겨울철 온도 변화에 따라 Air-Bag 스프링의 특성이 20%이상 차이가 남으로 인해 열차의 흔들림 현상을 경험한바 있다. 따라서, 이러한 환경조건의 변화에 민감한 고무류나, 엔지니어링 플라스틱, 윤활유 등이 사용된 철도차량 부품의 적절한 선택과 철저한 시험이 필요하다.    

 

철도사고는 철도차량운행으로 인해 발생하는 ‘철도교통사고’와 직접관련이 없는 ‘철도안전사고’로 구분된다. 철도 운행자는 철도를 이용하는 국민 모두의 안전을 최우선적으로 생각하고 있다. 철도사고는 지난 수년간 계속해서 감소하였으나, 열차 운행에 지장을 주는 운행장애는 개선되지 못하고 있다. 특히 차량고장이 운행장애 원인 중 50% 이상을 차지하고 있다.

 

이를 위해서는 사후 대처만이 아니라 사전 예방에도 주력해야 한다. 고속철도는 약 200여개의 부품에 대해 TBO(Time Between Overhaul)를 설정하여 유지보수 신뢰성을 확보하고 있다. 그러나 오늘날 철도선진국은 4차 산업혁명의 기술인 IoT, Big Data, AI 기술 등을 이용하여 주요장치에 상태기반 유지보수 기법인 CBM(condition based maintenance)을 적용하기 위해 노력하고 있다.

 

미국은 1980년대부터 미 해군 및 보잉 항공기 엔진에 센서를 탑재하여 실시간 고장 및 진단을 통하여 유지보수 및 엔진설계에 활용하였으며, GE는 철도차량 디젤엔진에 약 200개의 센서를 부착하여 실시간 고장 진단을 함으로써 운영회사인 AMTRACK 보다도 더 빠른 정보를 보유하고 있다고 한다. 우리도 2011년 철도공사의 철도안전위원회에서도 시간계획정비에서 상태감시정비를 제안된바 있다.

 

현재 우리나라도 ‘철도차량 주요부품 차·지상 조기검출 모듈 및 운영기술개발’, ‘상태기반 스마트 유지보수 핵심기술개발’ 등 연구개발이 진행되고 있다. 이러한 실시간 상태기반 유지보수 기술을 접목하여 철도차량 고장의 사전예방과 신뢰성을 확보하기 위한 노력이 더욱 필요하다.

 

최근 정부는 내년부터 시행될 ‘철도종합시험운행 시행지침’을 새로이 발표하였다. 철도시설관리자와 철도운영자의 역할과 책임을 구분하고, 장애원인을 면밀히 분석하도록 의무화 하는 등 안전성과 신뢰성 강화방안을 담고 있다.

 

그동안 대부분 개통시기가 미리 정해져 있거나 건설이 지연되어 개통일자에 맞추기 위해 개통 초기에 발생 수 있는 사고·장애를 예방하기 어려웠다. 특히, 지난해 서울∼강릉 고속철도 개통 초기단계의 운행장애는 대부분이 차량고장이 원인이었다고 한다.

 

이와 같이 철도차량의 운행장애는 많은 부분이 제작 후  운행개시 초기에 발생한다. 내년부터는 시설검증과 영업시운전을 구분하여 최소한의 일정을 확보하게 되었다. 이러한 제도를 극대화하기 위해서는 먼저 시설물 검증을 주어진 최소한의 기일내에 마치고 영업시운전을 실시하는 것이 필요하다.

 

시행 초기에는 전체적인 일정에 어려움이 예상되지만 안전을 최우선적으로 고려한다면 반드시 지켜야 할 문제이다. 금년 말에는 충북 오송의 종합시험선로가 준공될 예정이다. 오송의 시험선과 철도차량 완성차 시험시설과 연계하면 차량에 대한 초기 고장을 줄 일수 있고, 일정 단축에도 많은 도움이 될 것이다.

 

우리 사회는 안전한 대한민국이라는 새로운 시대적 요구 앞에 서 있다. 철도의 안전을 확보하기 위해서는 장비·시설, 제도 및 교육이 뒷받침되어야 한다. 이를 뒷받침할 수 있는 도구는 끝임 없는 기술개발을 통하여 이루어질 수 있다. IoT, Big Data, AI 기술 등 최신기술을 철도에 응용하여 더욱 안전한 철도를 위해 노력하여야 한다.

 

또한, 정부와 시민사회, 그리고 철도에 종사하는 모든 사람들이 함께 노력을 기울이는 동시에 안전한 사회로 나아가기 위한 우리들의 인식도 새로운 패러다임의 전환을 모색할 필요가 있다.

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