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[기고] 철도차량 네트워크, 디지털기술..스마트 철도를 위한 기반기술

한국철도기술연구원 이강미 박사

장병극 기자 | 입력 : 2019/08/27 [08:44]

▲ 한국철도기술연구원 이강미 박사     ©국토매일

[국토매일] 스마트 열차는 차량의 주요 장치가 네트워크로 연결되어 실시간으로 동작상태를 모니터링하고, 각종 센서와 카메라로부터 수집된 데이터를 분석하여 운행시 이상징후를 예측함으로써  열차의 안전을 확보한다. 열차가 이와 같은 다양한 서비스를 제공하기 위해서는 열차내 대용량 정보전송을 위한 네트워크 기술 및 주요 장치의 디지털기술이 확보되어야한다.

 

과거에는 기관사가 신호등 색을 통하여 허용된 속도를 인지하고 열차를 운행하였지만, 최근에는 지상과 차상에 설치된 센서와 무선통신장치를 이용하여 무인자동으로 열차를 운행하고 있다. 국내에는 대표적으로 신분당선, 의정부경전철, 용인경전철이 그러하다.

 

그러나 최첨단 열차운행에도 불구하고 아직까지 철도차량은 릴레이 등 전기소자로 구성된 전기회로와, 저속·다종의 네트워크를 통하여 제어되고 있다. 전기소자의 열화, 전기회로의 물리적 불량은 예측이 불가능하므로, 정기적인 점검이나 고장이후에 숙련된 유지보수자의 점검만이 유일한 해결방안이다. 또한, 수십 kbps의 저속·다종 통신방식은 주요장치의 입출력데이터 감시 및 고장정보 수집에만 활용되고 있다. 예방 유지보수를 위한 전차선, 차축 베어링 등의 계측정보 및 객차내 상태감시용 CCTV 영상전송을 지원하기 위하여, 별도의 모니터링 망을 설치하여 운영하고 있다.

 

유럽의 철도운영사, 차량제작사 등을 중심으로 한 Shift2rail프로젝트를 통하여 차량 기능 표준화, 장치의 모듈화 및 차/지상간, 차량내 네트워크 기술에 대한 연구가 진행되고 있다. 국내에서도 R&D 프로젝트를 통하여 차량 전기회로의 디지털 기술 및 국제규격(IEC, International Electronical Commission)을 만족하는 100Mbps급 이더넷 차량 네트워크 기술에 대한 연구가 수행되었다. 이를 통하여, 기존의 전기소자로 구현된 제어로직을 제어기와 소프트웨어로 디지털화하여 실시간으로 제어회로의 이상징후를 예측하여 차량의 안전을 확보하였고, 기존 시리얼 통신 대비 수 천배이상의 전송성능을 갖는 단일 이더넷 네트워크로 차량내 장치간 제어정보 및 실시간 감시정보 전송이 가능해졌다.

 

이로써 국내 철도차량은 스마트 철도 운영을 위한 기반을 마련했다고 볼 수 있다. 하지만, 국내 철도차량은 성능에 대한 최소 요구사항 부재로 인하여 기능중심의 디지털 전장장치가 제작되고 있으며, 노선별, 제작사별로 상이한 장치간 통신규격으로 인하여 차량의 호환성과 확장성이 보장되지 않는 문제점을 갖고 있다.

 

실시간으로 차량/인프라의 열화상태, 객차 내 상황을 감시하는 관제시스템, 무인자동으로 운행하는 초고속 열차에서 끊김 없는 고화질 영상을 시청하며, AI로봇으로부터 목적지 정보를 안내받는 스마트 열차를 타고 여행하는 날은 멀지 않았다.

 

이를 위해서는 철도차량 제어기 성능고도화, 차량내 /차지상간 네트워크 기술의 안정성과 보안성 확보, 차량 부품간 호환성을 위한 인터페이스 표준화와 같은 기반기술에 대한 관심과 연구가 지속되어야한다.

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