국토부, 철도 R&D 투자 작년대비 70%↑… 2330억 달성

차세대 신호·유지보수 시스템 전환 등…철도 산업 혁신 가속화

▲ LTE-R 기반 KTCS-2 차상-지상장치간 정보전송 개념도

[하비엔=문기환 기자] 국토교통부가 철도 R&D에 대한 지속적인 투자와 상용화 촉진 노력 등으로 올해는 작년 1400억 대비 약 70% 증가한 2330억원 규모의 실용화 성과가 있었다고 21일 밝혔다.

세계적인 경쟁무대에서 우리나라 철도산업의 경쟁력을 키우기 위해서는 기술력확보를 위한 연구개발뿐만 아니라 실제 현장에의 적용이 매우 중요하나 신기술 안전성에 대한 우려와 연구개발 성과물 홍보 부족 등으로 실용화까지 이어지기에 많은 어려움이 있었다.

이에 국토부는 실용화 방안을 논의하고 연구기관이 개발한 철도 분야 우수성과를 철도 수요기관과 공유하는 ‘철도 건설·운영기관 협의체’를 지난 2019년 9월부터 발족해 운영 중에 있다.

‘철도 건설·운영기관 협의체’의 구성은 국토부, 국토교통진흥원, 한국철도공사, 국가철도공단, 각 지자체 및 도시철도기관이다.

또한, 성능검증·인증 등을 지원해 R&D 성과물의 실용화를 지원하는 ‘철도 실용화 문턱과제(2017~2020)’ 프로그램을 운영하는 등 연구개발이 현장 적용으로까지 이어질 수 있도록 추진해왔다.

국토부는 이러한 노력의 결과 올해 국가 R&D로 개발된 총 15종류의 철도 신기술이 현장에 적용돼 빛을 보게 됐다고 전했다.

‘철도통합무선통신서비스(LTE-R)’ 관련 통신 설비 구축과 LTE-R 기반 ‘한국형 열차제어시스템(KTCS-2)’의 지상장치 설치에만 올해 국가철도공단에서 약 2000억원 정도 규모의 계약을 체결해 차세대 철도 신호·통신시스템으로의 전환에 박차를 가하고 있다.

‘철도통합무선통신서비스(LTE-R)’는 LTE 기술을 철도에 적용해 개발한 무선통신시스템(2014∼2018, 국토부 R&D)을 이며 ‘한국형 열차제어시스템(KTCS-2)’은 LTE-R을 활용해 열차를 실시간으로 제어하는 시스템(동일 R&D 진행)을 말한다.

국토부는 국산화된 한국형 열차제어시스템(KTCS-2)가 본격적으로 운영된다면 LTE-R 무선통신을 기반으로 운행정보를 열차에 수시로 전달해 위험상황에 신속하게 대응이 가능하며 운행에 있어 승객의 안전성을 획기적으로 높일 것이라고 기대하고 있다.

또한 철도 시설물 검측을 자동화한 ‘영업열차 시설물 자동검측시스템’과 선로의 세부결함을 검측하는 ‘위상배열 초음파 레일탐상장비’ 관련 물품도 한국철도공사 등에서 115억원 규모의 계약을 체결해 철도 유지보수체계의 혁신도 앞당길 것으로 예상된다.

‘영업열차 시설물 자동검측시스템’은 운행 중인 열차 외부에 검측장치를 설치해 실시간으로 철도 시설물의 이상 상태를 감지하는 기술로 현장에 인력이 없이도 상시 검측이 가능하기 때문에 현장 근로자의 사고 위험을 현저히 줄일 수 있다.

‘위상배열 초음파 레일탐상장비’는 의료분야에서 쓰이는 초음파 기술을 활용해 철도 레일내부의 세부결함까지 정밀하게 계측하는 장비로 기존 외국산 장비에 비해 검측정확도를 50%까지 향상시켜 선로장애 등을 사전에 방지하는데 기여할 것으로 기대된다.

그동안 주로 연구개발 대상이 돼왔던 철도 부품·장비와 같은 하드웨어부문 뿐만 아니라 철도분야 소프트웨어부문에 대해서도 R&D 성과물이 기관·업계 등에 약 25억원 규모로 활용됐다.

기존에는 ‘열차주행시뮬레이션(TPS : Train Performance Simulation)’과 이를 기반으로 열차 운행시간표와 열차 승무원 근무시간표 등을 계획하는 프로그램을 각 기관별로 운영했지만 범용성을 확대해 기관 특성에 맞게 사용할 수 있도록 한 ‘열차운행계획 통합시스템’이 지난 2018년부터 R&D로 연구개발 됐다. 지난 2019년부터 국가철도공단 용역 등에 직·간접적으로 활용되고 있다.

‘열차주행시뮬레이션은 시뮬레이션을 통해 속도·지형조건 등에 따라 거점별 열차운행 시간을 계산하는 프로그램으로 열차 운행시간표, 승무원 근무시간표 등에 사용한다.

특히, 철도 R&D 성과는 해외수출로도 이어졌다. 승강장 스크린도어의 안전성을 강화한 ‘승강장안전문(PSD : Platform Screen Door) 제어시스템’의 경우 지난 2019년에 이어 올해에도 브라질 상파울루 1, 2, 3호선 4개역에 시스템을 설치하는 계약을 약 30억원 가량 체결해 해외진출의 가능성을 보여주었다.

이외에도 전압 변환 과정에서의 손실 에너지를 감소시켜 발열량을 줄이고 무게를 경량화한 ‘공진형 보조전원장치’, 전동차의 정지과정에서 소실되는 전기에너지를 재활용하는 ‘양방향 전력변환장치(더블컨버터)’ 등 다수의 신제품들이 실용화에 성공했다.

국토교통부 김선태 철도국장은 “그동안 지속적으로 투자해온 철도부문 R&D 성과물들이 본격적으로 산업현장에 적용되기 시작해 빛을 보게 된 한 해”라며 “앞으로도 현장이 필요로 하는 수요를 발굴하고 연구개발 이후에도 성과물들의 사업화가 이뤄질 수 있도록 적극 지원해 철도산업이 도약할 수 있는 발판 마련에 최선을 다하겠다”고 밝혔다.