세계 최초 기술 개발로 시장을 선도하는 현대로템

많은 기업이 기술을 개발하면서 '국내 최초', '세계 최초' 등 최초라는 타이틀에 사활을 걸곤 합니다. 바로 '최초의 기술'을 지닌 업체가 시장을 선도한다는 믿음이 있기 때문인데요. 실제로도 특정 기술을 최초로 개발한 기업이 선점과 특허 등으로 앞서가는 경우가 많습니다.

현대로템 역시 주요 사업 분야의 R&D에 적극적으로 투자하며 세계적인 기술력을 갖추고 있습니다. 현대로템이 최초로 개발한 기술도 결코 적지 않다는 사실, 알고 계셨나요? 오늘 현대로템 공식 블로그에서는 국내 최초, 세계 최초로 현대로템이 개발해 시장을 선도하고 있는 기술력의 현주소를 전해드립니다.

공항 탑승교를 자동으로 설계한다?

여행을 떠나면서 가장 기분 좋은 순간은 보딩패스를 내밀고 게이트로 들어가 비행기로 향하는 공항 탑승교를 걸을 때가 아닐까요? ‘탑승교’란 공항에서 여객 터미널과 비행기를 연결해 승객들이 편리하게 타고 내릴 수 있도록 하는 터널형 이동식 통로를 말하는데요. 비, 바람 등 악천후뿐만 아니라, 비행기 엔진에서 나오는 풍압 등으로부터 승객을 보호하기 위한 장치입니다. 

하중과 압력 등을 정밀하게 계산해 설계해야 하기 때문에 상당한 기술력을 필요로 하는데요. 현대로템에서는 지난 1986년 김포공항 탑승교를 시작으로 국∙내외 다양한 탑승교 사업을 수주하고 있습니다. 2011년 제주국제공항 탑승교, 2014년 인천국제공항 탑승교 사업을 성공적으로 수행했고, 그보다 앞선 2009년에는 영국 히드로국제공항 탑승교를 제작하면서 국내 최초로 유럽 탑승교 시장에 진출하기도 했습니다. 그리고 지난 2017년 9월 18일, 현대로템이 탑승교 시장에 새로운 도전장을 내밀었습니다. 국내 최초로 공항 탑승교를 자동으로 설계해주는 자동화 프로그램을 개발한 것입니다.

▲현대로템이 제작해 국내 최초로 유럽 탑승교 시장 진출에 성공한 히드로국제공항 탑승교

총 7개월이 걸린 탑승교 설계 자동화 프로그램은 3D 모델링과 연계해 탑승교 통로에 가해지는 하중과 압력을 자동으로 계산하는 프로그램인데요. 계산 값을 설계에 적용하여, 장치별 최적의 위치를 즉각 산출해 낼 수 있는 것이 특징입니다. 기존에 15시간 이상 걸리던 기본 설계 작업을 7.5배 단축해 2시간 이내에 끝낼 수 있으며, 수작업에서 생기는 계산상의 실수도 원천적으로 차단할 수 있습니다. 단순히 설계만 하는 것이 아니라, 설계 결과에 따라 필요한 자재의 종류와 수량도 한 번에 산정해 주기 때문에 원가를 정확히 계산하고 불필요한 재고 없이 자재를 발주할 수 있어 매우 효율적입니다.

▲ 현대로템, 국내 최초 탑승교 설계 자동화 프로그램 개발

국내 최초의 초대형 프레스 소재 공급 장치

자동차 등 외판은 사람이 두드리거나 기계를 통해 가공하는 것이 아닙니다. ‘프레스’라는 금속 가공 기계에 금속판을 넣으면 기계가 자동으로 철판을 구부리고 절단해 외판을 만들어주는데요. 철판이 무게가 나가는 만큼, 프레스 라인 설비에서 철판을 프레스에 공급해주는 프레스 소재 공급 장치가 핵심적인 역할을 합니다.

▲현대로템이 개발한 프레스 소재 공급장치

보통 프레스 소재 공급 장치는 분당 15장(15SPM:Stroke Per Minute, 분당 공급량)의 자재를 프레스에 공급하는데요. 지난 3월 14일, 현대로템은 공급 속도를 혁신적으로 개선한 초대형 프레스 전용 소재 공급 장치를 개발했습니다.

현대로템은 2017년부터 글로벌 시장에서 고성능 초고속 프레스 라인이 필요하리라 예측했습니다. 이후 2년에 걸쳐 초대형 프레스 전용 소재 공급 장치를 개발했는데요. 이번에 새로 개발한 프레스 소재 공급 장치는 최첨단 제어기술 및 관리 시스템을 적용해 분당 최대 18SPM의 자재를 공급할 수 있습니다. 또한, 판넬 이송 장치 구동부에 타이밍 벨트와 능동형 장력 조절 장치를 적용해 소음도 줄였고, 케이블 가이드를 이원화해 고속운전이 반복될 때 케이블이 끊어지는 현상을 방지할 수 있도록 개선하였습니다.

▲현대로템이 납품한 프레스 라인에 이번에 개발한 프레스 소재 공급장치가 적용될 예정이다

이 장비는 기존 독일과 스페인, 일본 등 해외 경쟁사 제품과 같거나 더욱더 빠른 성능을 자랑합니다. 이 덕분에 현대로템은 생산성을 끌어올리는 것이 중요한 자동차 생산 설비 시장에서 연간 5조 원의 글로벌 프레스 시장에 진입해, 글로벌 주자들과 어깨를 나란히 할 수 있게 되었습니다. 프레스 소재 공급 장치 국산화로 인해, 프레스 라인당 약 10%의 비용 절감 효과를 거둘 수 있을 것으로 전망되는데요. 신규 및 개조 수요로 연간 20억 원 이상의 수입 대체 효과는 물론 120억 원 이상의 수출 성과도 기대됩니다.

▲현대로템, 고속 프레스 소재 공급장치 개발

조용하고 효율적인 영구자석 동기전동기

전동차는 일반적으로 전자기유도방식 유도전동기를 이용한 추진 시스템을 적용합니다. 유도전동기는 차량의 구조에 맞게 제작하기 쉬운 장점이 있기 때문입니다. 하지만, 개방형 구조이기 때문에 주기적으로 내부 청소를 해줘야 하고 저속에서 소음이 늘어난다는 단점이 있는데요. 에너지 효율도 낮은 편이라 지속적인 문제가 제기되어 왔습니다.

현대로템은 이러한 문제점을 영구자석으로 해결하고자 했습니다. 그리고 마침내 지난 5월 16일, 전동차에 사용되는 영구자석 동기전동기(PMSM, Permanent Magnet Synchronous Motor)와 이를 제어하는 추진 제어장치(1C1M VVVF 인버터)를 서울교통공사와 함께 국내 최초로 개발했다는 소식을 알렸습니다. 이날 개발된 장치를 적용한 전동차가 서울시 6호선 전동차에서 처음으로 영업 운전을 개시하며, 안정성을 입증했습니다.

▲현대로템이 개발한 영구자석 동기전동기(오른쪽)와 추진제어장치(왼쪽)

이번에 현대로템이 개발한 영구자석 동기전동기는 밀폐형 구조라 별도로 내부를 청소할 필요가 없으며, 기존 장치의 문제로 제기되었던 에너지 효율은 늘리고 소음은 줄이는 성과를 가져왔습니다. 영구자석 동기적용기를 적용한 6호선의 경우, 실내 소음이 기존 유도 전동기 대비 저속에서 10dB, 고속에서 3dB 감소한 것을 확인할 수 있습니다. 전동기 효율 역시 96%로 증가했으며, 에너지 소비는 26%나 감소하였습니다.

현대로템이 개발한 신기술은 올 3월 특허 등록을 마쳤고, 5월 23일 ‘한국철도학회 춘계학술대회’에서 발표될 예정인데요. 이번 신기술 개발에 힘입어, 향후에는 수소연료전지 트램, 고속차량 및 기관차용 영구자석 동기전동기 추진시스템 기술 등 다양한 분야의 특허 기술을 개발할 예정이라고 하니, 현대로템이 보여줄 눈부신 발전을 기대해봐도 좋겠습니다.

▲현대로템, 열차 추진시스템 신기술 상용화

세계 최초 급곡선 주행 열차 시스템

우리가 매일 이용하는 지하철 등 철도 차량은 자동차와 달리 커브 부분에 완화곡선이라는 구간이 필요합니다. 급한 곡선을 운행하면 차량에 충격이 올 뿐만 아니라 원심력에 의해 승객들도 불편을 느끼고, 자칫 안전사고 위험을 높일 수 있기 때문입니다. 

이러한 이유로 철도 차량은 완화곡선 구간을 넣어 차량 충격을 완화하고, 회전 반경 바깥쪽 레일을 높게 만들어 원심력에 의한 부담을 줄입니다. 이러한 부분을 관할하는 곳을 주행 장치라고 합니다. 주행 장치는 열차의 차체를 지지하고 차량의 주행을 담당하는 차륜, 차축 등으로 구성된 장치로, 흔히 대차라고 불립니다. 기존의 열차 주행 장치는 이러한 완화곡선의 반경이 25m 이상은 확보되어야 운행할 수 있어, 대도심을 지나는 노선을 설계할 때 애로사항이 많을 수밖에 없었습니다.

▲세계 최초로 현대로템이 개발한 급곡선 주행 열차시스템 장치

그런데 현대로템이 세계 최초로 복잡하고 굴곡진 도심지역에서도 열차가 다닐 수 있도록 하는 기술을 개발하며 화제를 모았습니다. 2014년부터 국가연구과제인 ‘저심도 도시철도시스템 기술개발’의 일환으로 5년간 노력한 끝에 ‘급 곡선 주행 열차시스템’ 개발에 성공한 것인데요.

현대로템이 개발한 급 곡선 주행 열차시스템은 최대 속도로 곡선을 주행할 때 가해지는 압력과 소음, 마모를 줄여주는 기술로 완화곡선 반경이 15m로 대폭 줄인 것이 특징입니다. 복잡한 도심 교차로에서 보도나 건물 부지를 침범하지 않고 주행 선로를 만들 수 있게 된 것이죠. 이로 인해 철도차량은 거의 버스처럼 도시를 누빌 수 있게 되고, 도심 내 트램 설계작업에 속도를 낼 수 있게 되었습니다. 

▲현대로템, 급곡선 주행 열차시스템 세계 최초 개발

사실 현대로템이 국내∙외에서 최초로 선보여 인정받은 기술력은 오늘 소개한 네 가지 말고도 셀 수 없이 많습니다. 현대로템은 지금 이 시각에도 세계 최고의 엔지니어링 기업으로서 위상을 다져 나가기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 다음에는 또 어떤 기술을 ‘최초’로 선보이게 될지 궁금하지 않으신가요? 앞으로도 최초의 역사를 써 내려갈 현대로템의 기술력에 많은 관심과 응원 부탁드립니다!