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[기고] 철도차량기술의 지능화 과제

홍용기 / (사)한국철도차량기술사회 회장

국토매일 | 입력 : 2019/11/19 [09:10]

차량 1량에 3~4만개의 부품 구성 / 열차 고속화, 자율 주행… 안전성 향상 필요
센서·컴퓨터 기술 응용한 차량 지능화 시스템 구축

 

▲ 홍용기 (사)한국철도차량기술사회 회장     ©국토매일

[국토매일] 2019년에는 철도차량분야에서 차량정비사제도 및 철도차량안전전문가제도 도입 등의 큰 변화가 있었다. 철도차량기술이 한 단계 더 발전할 수 있는 환경이 이루어진 것이다.


이러한 변화에 대응하고 국제적 기술동향과 첨단 철도차량기술의 지식을 공유하기 위한 정보교류의 장을 지난 11월 1일 코레일 인재개발원에서 ‘철도차량의 기술과 안전정책’의 주제로 개최하였다.


이 철도차량기술세미나는 철도운영기관과 차량제작사에서 협조하고, 사단법인 한국철도차량기술사회가 주관하였으며, 철도차량의 핵심기술발전과 안전·시험인증에 대한 내용을 발표하여 참석한 300여명의 철도차량기술인들로부터 많은 호응을 얻었다.


철도차량은 동력차(디젤기관차, 전동차, 트램, 고속차 등), 객화차, 특수차 등이 있으며, 이를 소형, 중형, 대형으로 세분하면 그 형식이 30가지가 넘게 다양하다. 국내에서 가장 많이 운행되고 있는 동력차인 전동차는 차체, 대차, 동력·추진장치, 제어장치, 제동 및 차내설비 등 6가지로 구성되어 있다. 철도차량은 철도의 선로와 전기신호 기술보다 설계, 제작, 정비 기술들이 복잡하고 부품 수도 많다. 1차량이 3~4만개의 부품으로 이루어져 하드웨어나 소프트웨어가 복잡하며, 운행속도도 점점 높아져서 주행과 안전을 담보하기 위해서는 첨단기술들이 더욱 요구되어지고 있다.


철도차량기술은 전동차의 경우 제어방식이 저항식→초퍼식→GTO방식→IGBT방식으로 발전해왔다. 운전방식은 기관사에 의한 수동운전에서 기관사가 없는 자율주행(무인운전)방식으로 바뀌고 있다.


열차가 고속화되고 자율주행을 함에 따라 안전도 향상도 더욱 요구되고 있어서 열차를 실시간으로 감시하고 제어하는 기술들의 개발이 필요하다. 열차의 탈선, 충돌 및 화재 등으로 일어나는 철도사고를 예방하기 위해 철도차량의 탈선, 차체구조강화 및 철도용 에어백 설치에 의한 차내 승객을 충돌충격에서 지키는 기술, 보다 안전한 신호, 열차제어기술, 소프트웨어, 인간에 잠재되어 있는 사고요인의 추출기술 등을 개발함으로써 궁극적으로는 철도의 안전성을 높일 수 있다. 센서기술과 컴퓨터 기술을 응용해 철도차량을 고도로 지능화함으로써, 열차의 주행 안전성과 상태를 열차가 스스로 확인하고 판단해서 운행하는 완전히 새로운 시스템을 구축하는 것이다.


이러한 디지털기술과 센서기술의 발달로 실시간으로 제어하는 틸팅기술이나 차륜능동제어기술들이 개발되어 일부 사용되고 있지만 차량 전체를 지능화하기에는 시간과 기술개발 투자가 필요하다.


중국에서는 고속차량에 센서기술을 적용한 기기감시를 인터넷망을 이용하여 실시간으로 제어하고 감시하는 기술들을 개발하고 있다. 국내에서도 세계 철도기술을 선도할 수 있는 ‘실시간 안전감시시스템’을 개발하여 현장 부설시험까지 마친 것으로 알고 있다. 이 연구개발의 후속 대형연구과제가 아직 시작을 하지않고 있어 많은 아쉬움을 남긴다. 세계 철도기술을 리드해 나아갈 절호의 기회를 놓치고 있는 느낌이 든다.


고지능화 된 차량은 기관사의 건강상태와 의식수준이 조금만 변화해도 차량이 스스로 판단하여 지원하는 한편, 선로의 상태와 방재에 관한 정보를 스스로 판단하고 자율적으로 운행함으로써, 안전성 향상에도 한층 기여할 수 있는 가능성이 있다. 유지·보수 면에서는 고지능화 된 차량이 주행하는 동안에 스스로 자신의 상태와 고장유무를 자각해 감시한다. 선로와 구조물 등의 인프라 설비도 자동으로 열차의 이상 징후를 발견해 경우에 따라 보수까지 하게 될지도 모른다. 앞으로 등장할 지능형 열차는 고장이나 사고의 염려는 불필요할지 모른다. 차량이 직접 자연재해나 이상 현상을 감지하고 스스로 판단해 고장 또는 사고를 피할 수 있게 되기 때문이다. 여객의 다양한 요구에 따라 유연하며 경제적으로 미래에 대비할 경우 이러한 지능형 철도가 현실 속에서 이루어질 수도 있을 것이다.


국내 철도차량기술발전이 세계화로 도약하는데 기여하기 위해 (사)한국철도차량기술사회에서는 앞으로도 철도차량기술인들이 한 곳에 모여 첨단 지식정보의 공유는 물론 인적네트워크를 구축해 나아가는 철도차량기술 세미나를 매년 개최해 나아갈 계획이다.

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