미래에는 무인 기술이 대세! 현대로템의 무인 기술 총정리

1980년대 말에 유행했던 미드 ‘전격 Z작전’을 아시나요? 위험에 빠진 비밀요원 마이클이 시계에 대고 ‘빨리 와!’라고 외치면 어디서든 달려오는 무인 자동차 키트는 추억 속 무인차량의 선두주자였습니다. 약 30년이 지난 2019년에는 인공지능과 빅데이터, 클라우드를 앞세운 4차 산업혁명 시대가 다가오면서 무인 자동차가 더는 우리에게 먼 일이 아니게 됐죠. 

가까운 미래에는 사람이 직접 컨트롤하지 않는 무인차량으로 대부분의 교통수단이 대체될 가능성이 큰데요. 현대로템 역시 무인 기술 트렌드를 선도하며 현실화에 앞장서고 있습니다. 오늘은 4차 산업혁명 시대를 선도하는 현대로템의 무인 기술을 소개해 드리도록 하겠습니다.

기관사 없이 세계를 누비는 현대로템 무인 전동차 

현대로템의 대표적인 무인 기술은 이미 서울과 수도권을 질주하고 있는 ‘무인 전동차’로 상용화되었습니다. 지난 2011년 10월 개통해 운행 2700일을 훌쩍 넘어선 신분당선 지하철과 2017년 9월 운행에 돌입해 매일 13개 역을 누비며 수많은 고객과 만나는 우이신설 경전철이 대표적입니다. 이 밖에도 캐나다 벤쿠버, 브라질 상파울로 등의 세계 곳곳에서 현대로템의 무인 전동차가 달리고 있습니다. 

무인 전동차에 탑승하면 생경한 광경을 볼 수 있습니다. 차량 앞칸과 뒤 칸의 컨트롤 룸 자리에는 조종석 대신 일반 좌석이 마련되어 있기 때문이지요. 차량이 달려가는 모습과 터널 내부 등을 관찰할 수 있는 이 자리는 승객들에게 ‘명당’으로 통합니다. 그렇다면 무인 철도차량은 어떻게 기관사도 없이 운행할 수 있는 걸까요?

▲ 철도차량의 운전 자동화 등급 (출처: UITP, 세계대중교통협회)

철도차량의 운행 자동화 레벨은 총 4개의 등급으로 나뉩니다. 신분당선 지하철, 우이신설 경전철, 부산-김해 경전철, 인천도시철도 2호선 도시철도 등 현대로템이 제작해 운행 중인 노선은 열차의 출발과 도착, 출입문 컨트롤과 비상상황 대처 등이 모두 승무원 없이 완전무인으로 이루어지는 GOA(Grade of Automation) 레벨 4, 즉 UTO(Unmanned Train Operation) 시스템으로 가장 높은 단계의 자동화 시스템을 자랑합니다.

동종업계 최고의 현대로템 열차 무인운전 시스템 

현대로템은 다년간 성공적으로 시스템을 운용한 데이터를 바탕으로 신뢰할 수 있는 열차 무인운전 시스템을 공급하고 있습니다. 열차 무인운전 시스템이 소수의 다국적 기업에 점유된 가운데, 현대로템은 열차 무인운전 시스템의 핵심기술을 보유한 국내 유일의 기업입니다. 

▲현대로템이 개발한 자동/무인운전 방식의 지상 ATP/ATO 장치(좌)와 차상 ATP/ATO 장치(우)

현대로템은 2011년부터 2014년까지 국토교통부, 국토교통과학진흥원, 한국철도기술연구원 주관으로 진행된 국책과제인 ‘도시철도용 무선통신기반 열차제어시스템 표준체계구축 및 성능평가’에 참여해 독자적인 열차 및 지상 열차 제어 신호시스템 소프트웨어를 설계하고 제작했습니다. 이 소프트웨어는 영국 로이드 인증원(Lloyd’s Register)이 인증하는 열차 제어 및 신호에 대한 국제 철도 안전 규격 SIL4 인증을 획득한 바 있죠.

이를 통해 현대로템은 열차의 자동 무인운전을 제어하는 핵심 설비 중 하나인 ATP/ATO등 차상 신호 장치와 지상 ATP를 개발하는 동시에, 차상 신호 장치에 실시간 고장 기록 및 분석 기능을 탑재해 차량 유지보수 능력을 높였습니다. 또한 열차 제어시스템에 초고속 LTE-R 무선통신 방식을 도입하는 기반을 마련하기도 했습니다.

안전을 위해 개발된 무인운전 시스템 

이렇게 세계적으로 인정받은 현대로템의 열차 무인운전 시스템이지만, 전문 기술 요원 없이 자동으로 운행하는 전동차에 불안을 느끼실 분들도 계실 겁니다. 하지만 무인 전동차는 오히려 승객의 안전과 배차의 정확성을 높이기 위해 기획된 첨단 시스템입니다. 사람이 직접 컨트롤하는 전동차의 경우 열차의 흐름을 관제실에서 모니터링하며 열차 기관사에게 명령하고, 기관사 재량으로 상황에 맞춰 운전해 플랫폼에 멈추면 육안으로 확인한 후 열차의 문을 여닫는 시스템입니다. 이 때문에 승객이 많이 몰리는 등 시야를 확보하지 못하면 안전사고로 이어지는 경우가 있었습니다. 

▲ 우이신설 경전철 종합상황실의 전경. 열차 무인운전 시스템은 차량과 관제실 컴퓨터가 직접 상호간 정보를 주고받는다(출처: 우이신설 경전철 홈페이지)

무인 전동차 역시 관제실의 컨트롤을 받아 차량을 운행한다는 점은 같지만, 가장 큰 차이는 기관사와 관제사가 모두 사람이 아니라는 점입니다. 무인 전동차에 탑재된 각종 센서를 바탕으로 한 컨트롤 장치는 관제실의 기기들과 통신하며 전동차 간의 위치와 운행 간격, 속도 등을 자동으로 통제합니다. 열차 운행은 미리 프로그램된 알고리즘에 따라 자동으로 움직이고 정차 후 자동으로 출입문을 여닫습니다. 열차 출입문에 장애물이 있을 경우 애초에 문이 닫히지 않는 데다 열차가 출발하지도 않습니다. 이 경우 시스템에 있는 모든 열차의 속도 또한 이에 맞춰 조정되기 때문에 사고의 위험이 줄어드는 것입니다. 

현대로템의 무인 전동차를 통제하는 종합관제센터(OCC, Operation Control Center)에는 원활한 열차 소통을 위해 이중화된 시스템을 채용하고 있습니다. 이렇게 운행 통제 시스템을 이중화하면 하나의 시스템 컴퓨터에 문제가 생기더라도 다른 시스템이 즉각 이어받아 사고 없이 열차를 운행할 수 있습니다. 

▲ 올해 3월 4일부터 운행을 시작한 인도 아메다바드의 무인 전동차

이렇듯 발전한 현대로템의 열차 무인운전 시스템은 세계적으로 인정받고 있습니다. 인도 구자라트 주 아메다바드에서는 지난 3월 4일부터 무인 전동차가 운행을 시작했습니다. 현대로템이 설계하고 제작한 열차 무인운전 시스템을 바탕으로 운용되는 총 1771억 원 규모의 무인 전동차 96량은 2020년까지 모두 납품 완료되어, 아메다바드를 가로지르는 2개의 노선에서 인도 국민들을 편리하게 실어나를 것입니다. 이 뿐 아니라 홍콩 MTR 샤틴-센트럴선 전동차, 터키 이스탄불 전동차, 말레이시아 MRT 2호선 완전무인 전동차 등이 납품될 예정으로, 현대로템의 무인차량은 전세계에 더욱 확대되어 운행될 예정입니다. 

미래의 전장을 누빌 현대로템 자율주행 전투 차량

4차 산업혁명 시대를 맞이한 현대로템은 철길 뿐 아니라 전장의 모습도 바꿔 나가고 있습니다. 지금까지 전장을 누비며 물자와 병력을 공급하던 전투 차량을 조종하는 데에는 반드시 사람이 필요했습니다. 하지만 미래 전투차량, 위험물 탐지로봇, 웨어러블 로봇, 로보틱 모빌리티 등 현대로템이 그리고 있는 미래의 전장에서 사람은 서서히 사라지고 있습니다. 

▲ 방산 전시회 IDEX 2019에서 선보인 HR-셰르파는 전 세계의 주목을 받았다

현대로템은 2005년부터 산업통상자원부 실외화재진압로봇 개발 과제를 수주한 이후 0.5톤에서 7톤에 이르는 다양한 무인차량의 개발을 진행해오고 있습니다. 또한 기하급수적으로 발전하는 인공지능 시대에 발맞춰 AI 기반의 자율주행 기술 연구도 진행 중입니다.

대표적인 HR-셰르파는 현대로템이 개발 중인 미래 전투차량으로 보병을 지원하는 소형 무인차량입니다. 지난해 처음 공개되어 방산 시장을 떠들썩하게 했던 HR-셰르파는 최대 속도 30km/h, 1.8톤의 작은 경차 정도 크기로 보병 지원 로봇 차량 중 가장 빠른 속도를 자랑합니다. 

수냉식 배터리 시스템과 통합 열관리 기술을 적용해 사계절 전천후로 운용 가능한 HR-셰르파는 TMU(Twin Motor drive Unit, 현대트랜시스 개발)기술을 적용해 배치 효율도 극대화했습니다. 차량 내에 장착된 OCB(On Board Charger)를 통해 에너지를 충전할 수도 있지만 별도로 마련된 외부 장치를 이용한 배터리 고속 충전도 가능합니다. 

위험한 작전지역에서도 끄떡없는 HR-셰르파

▲ HR-셰르파 예상도. HR-셰르파는 전장 곳곳을 누비며 사람이 하기 힘든 임무를 대신할 것입니다

HR-셰르파에서 가장 중요한 것은 종속 주행 및 자율주행 기술입니다. HR-셰르파에는 현대로템에서 개발 중인 자율주행 기술이 탑재될 예정인데요. 긴급제동, 차선 유지 등을 세계적인 기술로 끌어올려 경제성 및 신뢰성을 확보할 예정입니다. 이러한 기술 개발이 완료된다면 네트워크 기반의 유/무인 복합전투체계들이 서로 협업해 보다 효율적인 전투지휘체계를 구축할 수 있습니다. 미확인 지역이나 위험 지역에는 병력 대신 무인차량과 로봇을 먼저 투입해 인명 피해를 최소화하는 동시에 수송 등 반복되는 작업에서 병력 효율을 극대화할 것입니다. 

2018 로보월드와 IDEX 2019에서는 HR-셰르파에 무장 장치를 탑재한 화력 지원용 무인차량이 소개되었습니다. 이를 이용하면 추가 병력을 투입하지 않고도 아군의 화력을 증대시킬 수도 있는데요. 무장 장치를 설치하지 않은 HR-셰르파의 내부에는 전투 중에 필요한 다양한 물자를 싣는 등 군수 지원 작전에도 효율적으로 활용 가능합니다. 또한 현대위아 등 계열사와의 협업을 통해 원격 무장 장치와 감시 장비 등 다양한 기능도 추가로 탑재할 예정입니다.

철도에서 방위사업, 플랜트에 이르기까지 글로벌 종합 중공업 기업으로서 저변을 넓혀 온 현대로템! 현대로템은 지속적인 연구개발과 협업을 통해 국내 무인 기술을 한 단계 더 높은 곳으로 끌어올렸습니다. 이제 코앞으로 다가온 4차 산업혁명 시대, 현대로템은 고도화된 기술 개발과 제품을 통해 무인 시장을 선도하는 리더로 성장해 나가겠습니다. 삶을 더욱 편리하게 할 현대로템의 무인 기술에 많은 응원 부탁드려요!