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(주)우진산전, 신기술 대거 탑재한 서울 5·7호선 전동차 주목 … LCC비용 절감

밀폐형 PMSM 탑재, LTE-R망 적극 활용… 에너지 절감·관리비용도 감소

장병극 기자 | 입력 : 2019/10/24 [10:56]

[국토매일-장병극 기자] “제 살 깎아먹기식 저가수주는 철도산업 상생이 아닌 퇴보의 지름길이 될 수 있다.” 현대로템·다원시스·우진산전 등 차량제작사 3사의 국내 철도차량 수주 경쟁이 치열하다. 발주처는 첨단 기술을 갖춘 수준 높은 차량을 구매하기를 원하지만 제작사 입장에서는 적자를 감내하며 차량을 생산해야 하는 경우가 발생한다.


특히, 저가수주로 인해 제작사뿐만 아니라 전장품 생산업체까지도 도미노식으로 타격을 입게 된다. 차량제작은 다양한 철도기술이 집약되어 있고, 무수한 소재·부품이 장착되기 때문에 철도산업 전반에 미치는 영향은 매우 크다. 한국 철도산업의 발전을 위해서는 수주경쟁에 매몰될 것이 아니라, 축적된 기술력을 토대로 우수한 차량을 생산할 수 있도록 관계부처와 운영기관의 정책적 지원이 필요하다는 지적이다.

 

▲ (주)우진산전 김상용 부회장     ©국토매일

 

◆ 서울시의회, ㈜우진산전 전동차 생산 점검해

 

지난 9월 서울시의회 교통위원회는 충북 청주에 소재한 ‘한국철도기술연구원 오송 철도종합시험선로’와 ㈜우진산전의 오창공창을 방문했다. 최근 우진산전이 서울지하철 5·7호선 전동차 336량 발주물량을 수주하면서, 전동차 제작부터 본선 시운전에 이르는 전반적인 계획 및 준비사항에 대한 현장 점검을 실시하기 위함이었다.


㈜우진산전은 ‘서울교통공사 5·7호선 신조 전동차 336칸 구매사업’에 대한 최종 낙찰자로 선정되었다. 올해 5월 7일부터 2022년 11월 20일까지 서울교통공사에 전동차를 제작해 납품하게 된다. 수주금액은  3731억원 규모이다. 초도물량은 내년 11월까지 완성해야만 한다. 수주일을 감안하면 1년 남짓한 기간 내에 초도물량을 제작해야만 하는 상황이다.


서울시의회 교통위원회 위원들은 ㈜우진산전 관계자들에게 중량전철 제작경험이 미흡함을 거론하며, 전동차 전용 제작공장인 증평공장의 신설 진행 현황, 전동차 모터에 적용되는 유도전동기(PMSM) 최초 적용 등 신기술 도입, 전동차 부품·소재 수급, 적정 전동차 제작비용 및 낙찰률 등을 점검한 것으로 알려졌다. 이 자리에서 김상훈 교통위원장은 “우진산전은 5·7호선의 제작 납기를 준수하고 안전한 전동차가 제작될 수 있도록 최선을 다해달라”고 당부했다.

 

◆ 전장품·경전철 생산, 해외수출 실적 불구…이중삼중 검증절차 거쳐야

 

1년 내에 초도물량을 납품해야 하는 우진산전 입장에서는 납기일이 촉박하다. 한 차량제작사 관계자에 따르면, “철도안전법 등 철도관련 법령과 기준에 따라 차량에 들어가는 부품뿐만 아니라 완성차도 검증절차를 밟아야 한다”고 말하며, “물론 안전한 전동차 생산을 위해서 검증절차는 필수적이겠지만, 이미 해외에 수출해 안정적으로 적용·운영 중인 기술이나 부품도 국내에서는 다시 절차에 따라 검증과정을 거쳐야 한다”고 언급했다. “오히려 차량 제작사는 국내·외에서 충분한 신뢰를 확보하고 있음에도 불구하고 때로는 현실에 부합하지 못하는 법령과 기준이 아쉬울 따름”이라고 언급했다.


특히, 관계 기관에 검증절차를 거치는데 있어 대기시간을 포함해 수개월의 기간이 소요될 수 있어 차량 제작기간은 더욱 짧아질 수 있다는 것이 차량 제작사 관계자의 설명이다.

 

▲ (주)우진산전이 제작한 DEMU     © (주)우진산전 제공


이미 철도업계에서는 널리 알려졌지만, 서울지하철 1호선 개통과 함께 전장품 제작사로 출발한 ㈜우진산전의 차량 기술력은 서울시의회의 우려와는 달리 세계적인 수준이다. 한국 도시철도의 역사와 함께 해온 만큼 노하우를 갖추고, 자체적으로 차량에 들어가는 대부분의 전장품을 자체 생산할 수 있는 기업이기도 하다.


우진산전 관계자에 따르면 “고무차륜형 경량전철(K-AGT) 개발에 성공해 부산 4호선·인천 2호선 등에 투입·운영 중에 있고, 신림선·동북선·광주 2호선 등에도 K-AGT가 달릴 예정이다”고 말하며, “오랜 기간 축적된 전장품 생산능력 및 기술력을 기반으로 경량전철을 안정적으로 생산하고 있고, DEMU도 제작해 해외에 수출한 만큼 중량전철 생산능력은 충분히 갖추고 있다”고 설명했다.

 

◆ ㈜우진산전 제작 서울 5·7호선, 전폐형 영구자석동기전동기(PMSM) 탑재


㈜우진산전이 납품하게 될 서울지하철 5·7호선 신조 전동차에는 다양한 신기술이 적용된다. 특히, 우진산전이 자체 개발에 성공한 영구자석동기전동기(PMSM)를 탑재할 예정이다.


국내 전동차량에 적용된 견인전동기 기술은 3단계로 구분된다. 초기에는 직류전동기를 사용했지만, 기술이 발달하면서 유도전동기를 적용하기 시작했다. ㈜우진산전이 개발한 영구자석동기전동기(PMSM)는 기존 유도전동기에 비해 동일 크기로 6% 고효율을 낼 수 있고, 소형·경량화해 부피와 중량을 30% 감소시켰다. 30% 정도 토크를 상승시킬 수 있어 고출력이 가능하다. 이를 통해 기존 전동차와 비교할 때 20~30%정도 에너지 사용을 절감할 수 있다.


무엇보다 눈에 띄는 점은 전동기를 ‘전폐화’시켰다는 점이다. 자기냉각형 구조로 설계했기 때문이다. 전동기를 밀폐화하는 경우 기계적 소음을 저하시킬 수 있고, 외부로부터의 손실 발생 요인에서 안전할 수 있다. 분해점검이나 청소가 필요하지 않기 때문에 유지·관리비용을 상당히 절감시킬 수 있다. 전동차 운영에 있어 전동기 관리를 위해 투입되는 인력·비용이 적지 않음을 감안한다면 핵심적인 신기술을 적용한 부품을 사용하게 되는 것이다.


인버터도 밀폐형으로 설계했다. 인터버는 잘못 분해하면 오히려 고장의 원인이 되는 만큼 세밀한 관리가 필요하다. ㈜우진산전은 인버터도 밀폐화해 유지관리비용의 절감을 실현할 수 있도록 했다.

 

▲ 서울지하철 5,7호선에 탑재하는 영구자석동기전동기(PMSM)     © (주)우진산전 제공

 

◆ 차량 유지·관리 위한 첨단 IT기술 연계, LTE-R 적극 활용하는 선례될 것

 

▲ 서울지하철 5,7호선 신조 전동차 차량 제원     ©(주)우진산전 제공

국내 도시철도에는 대부분의 구간에서 LTE-R망 구축사업이 진행·완료 중에 있다. ㈜우진산전의 전동차가 투입될 5·7호선에는 LTE-R망이 구축되었다. 지난 10일(목) 한국통신학회가 주관한 ‘철도통합무선망 기술 워크샵’에서도 “LTE-R망을 구축하는 것도 중요하지만, 이전보다 훨씬 커진 LTE-R망이라는 그릇에 무엇을 담을지가 더욱 중요하다”고 언급했다.


이번에 제작되는 신조 전동차량은 LTE-R망을 활용해 실시간으로 고장정보를 관제 사령실과 연결할 수 있도록 했다. 또한, 스마트검수시스템과 연계해 인력에 의존해왔던 차량 검수를 자동화할 수 있는 기술도 적용했다. 기존에도 현대로템에서 개발한 TCMS장치를 통해 차량 운행 상태나 고장여부 등을 운전자 모니터를 통해 현시해주고 있지만, LTE-R망을 사용해 전동차로부터 수집되는 방대한 용량의 데이터를 차량기지·관제실 등 지상에 전송할 수 있는 기반이 마련되어 있다. 관련 전문가들은 ㈜우진산전이 신조 제작하는 전동차가 LTE-R망을 가장 적극적으로 활용한 선례를 남길 것으로 기대하고 있다.


특히, LTE-R망은 전송량이 크게 향상되기 때문에 차량 등에서 수집된 영상데이터도 전송 가능하다. 신조 전동차량에는 1량 당 4대의 CCTV를 설치해 객차 내에서 발생하는 각종 위험상황 등을 전달하고, 신속하게 조치할 수 있게 된다. 우진산전 관계자에 따르면 “10량 당 40개의 CCTV가 설치되기 때문에 차량에 저장하는 영상데이터가 방대하다”고 말하며, “평상 시에는 프레임을 줄여서 저장하고, 특정 상황(이벤트)이 발생했을 때만 프레임을 짧게 저장해 좋은 화질로 객차 내부의 상황을 파악하거나 분석할 수 있도록 했다”고 설명했다.  

 

◆ 적정가격 발주된 차량, 첨단 기술 적용 생애주기비용 줄일 수 있어

 

이번에 제작되는 신조 전동차량은 지금까지 서울교통공사에서 발주한 차량 중 가장 고가인 것으로 알려져 있다. ㈜우진산전은 IT와 접목한 차량 운행·관리기술과 각종 신기술을 적용한 핵심 부품을 탑재해 고급화된 차량을 납품할 계획이다.


㈜우진산전의 김상용 부회장은 “엄청난 손실을 감내하고 낮은 수주가격에 차량을 제작하게 되면, 차량의 품질도 저하될 뿐만 아니라 철도산업계 전반에 악영향을 미칠 수밖에 없다”고 언급하며, “우수한 핵심기술들을 국산화해 적극적으로 도입하고, 지속적으로 신기술을 개발할 수 있는 선순환 구조를 만들어 나가기 위해서는 수많은 부품으로 제작되는 완성차에 적정가격을 산정할 필요가 있다”고 강조했다. 그는 “결국 저가 수주된 차량은 차량을 운영하는 과정에서 유지·관리 비용이 증가할 수밖에 없다”며, “차량 내구연한이 20년 이상인 것을 감안하고, IT기술과 접목할 수 있는 기술적 토대로 마련되어 있는 만큼, 생애주기비용을 고려한 전동차를 생산하는 것이 필요하다”고 말했다.

 

▲ 충북 괴산에 소재한 (주)우진산전 본사     © (주)우진산전

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