알아두면 쓸데있는 열차 무인운전 시스템 상식!

지하철 신분당선이나 우이신설 경전철에 탑승하면 이채로운 광경을 볼 수 있습니다. 차량의 맨 앞칸과 뒷칸, 운전실이 자리잡고 있어야 할 곳이 시원스레 개방되어 있는 모습인데요. 이곳은 유리창을 통해 차량이 달려가는 터널 내부를 볼 수 있어 많은 승객들에게 인기 만점인 ‘핫 스팟’이죠. 운전사 없이 달리는 차량이 가능한 까닭은 바로 무인운전 시스템이 있기 때문입니다. 현대로템이 소개하는 ‘알아두면 쓸데있는 열차 상식’! 오늘은 무인운전에 대해 알려 드리겠습니다.

더 많은 이용자의 안전과 편리를 위하여 개발된 무인운전

세계대중교통협회(UITP)는 철도차량의 운행 자동화를 총 4단계로 구별합니다. 최고 등급인 GOA (Grade of Automation) 4단계는 열차의 출발과 도착, 출입문의 개폐, 비상상황에 대한 방호 등이 모두 자동으로 이루어지며, 운전사와 승무원이 탑승하지 않는 단계인데요. 국내에서는 현대로템이 제작하여 현재 운행중인 신분당선 지하철, 우이신설 경전철, 부산-김해 경전철, 인천도시철도 2호선 도시철도 차량이 운행되는 노선은 GOA 4단계 자동화 시스템을 갖춘 완전 무인운전 노선입니다 (신호는 해외업체 공급). 이외에도 용인 경전철, 의정부 경전철 등 수도권 지역에서 완전 무인운전 노선이 운행되고 있죠.

▲열차 무인운전 시스템이 적용된 김포 도시철도 경전철

이렇게 빠른 속도로 국내 도입 중인 열차 무인운전 시스템에 대한 이용자의 반응은 ‘신기하지만 불안하기도 하다’는 것이 대부분입니다. 무인운전으로 운행되는 인천도시철도 2호선 이용자 2035명을 대상으로 한 이용실태 설문 조사(2016년 시행)에서 이용자의 21.7%가 무인운전에 대한 불안감을 나타내기도 했는데요.

사실 열차 무인운전 시스템은 우리가 생각하는 것보다 훨씬 더 안전하고 정확한 시스템입니다. 1980년대 열차 무인운전 시스템이 처음 개발된 배경 또한 ‘안전과 정확성’을 강화하기 위해서였습니다. 도시가 확장되고 인구가 급격히 팽창함에 따라 더 많은 승객이 열차를 이용하게 되었고, 이에 따라 열차 이용 시 안전사고 위험도 높아지고 정시성이 떨어지는 등 많은 불편이 생겨나게 되었습니다. 이를 개선하기 위하여 달리는 열차와 지상 관제센터 간 통신을 이용한 신호시스템이 필요하게 된 것입니다.

무인운전, 열차와 관제실이 신호를 통해 실시간 상호 통신하는 것이 핵심

유인운전의 경우, 관제실에서 열차의 흐름을 실시간 모니터링하며 각 열차의 운전사에게 운행 명령을 내렸습니다. 열차 운전사는 관제실과 통신을 주고받으며 상황에 맞추어 열차를 운전했죠. 열차가 정차역에 멈추면 운전사가 육안을 통해 승강장의 상황을 확인하며 열차의 문을 열고 닫았습니다. 승객이 너무 많이 몰리면 미처 눈으로 확인하지 못한 돌발상황이 발생할 수도 있고, 이는 종종 안전사고의 원인이 되곤 했습니다.

▲가장 널리 알려진 열차 무인운전 전동차인 신분당선 전동차

열차 무인운전 시스템은 기관사와 관제사를 거치지 않고 차량 스스로 지상에 설치되어 있는 장치와 상호 통신하며 열차의 운행 간격과 속도, 위치 등을 자동으로 통제합니다. 열차 운행은 미리 프로그램된 알고리즘에 따라 움직이죠. 또한 안전사고 위험이 존재하는 열차 출입문 개폐를 자동으로 통제하는 시스템도 갖추어져 있는데요. 열차 출입문에 장애물이 감지되면 출입문은 닫히지 않고 열차 또한 출발하지 않습니다. 열차가 정차해 있는 동안 뒤따라 오는 다른 열차들의 속도 또한 자동으로 통제됩니다.

무인운전의 장점과 단점에는 어떤 것이 있나

열차 무인운전 시스템은 안전성과 비용 절감, 수익 증대라는 장점을 갖고 있습니다. 열차 기관사 홀로 몇 천 명의 승객이 이용하는 열차를 운행한다면 필연적으로 사고의 위험은 항상 존재할 수밖에 없습니다. 그렇다고 지하철(전철)에 여객 열차처럼 승무원을 배치하여 사고 예방에 나선다면 그만큼 비용이 상승되고, 이는 고스란히 승객의 부담으로 돌아오게 되겠죠.

▲최근 개통한 우이신설 경전철에도 무인운전 시스템이 도입되었다

열차 무인운전 시스템은 이러한 딜레마를 해결할 수 있는 방법입니다. 초기 시스템 개발과 구축에는 비용이 들지만, 이후 운영비용을 절감할 수 있는 시스템입니다. 또한 소위 ‘휴먼 에러’라고 하는 인간의 실수에 따른 사고 위험을 낮출 수 있습니다. 승무원의 휴식 등에 소요되는 시간이 필요 없고, 프로그램에 따라 열차가 지연되면 알아서 속도를 더 내거나 출입문 개폐 시간을 조절하는 등의 자동회복운동 기능으로 정시운행성이 높아짐에 따라 열차 운행 빈도를 더욱 높일 수도 있습니다. 이는 곧 수송능력 향상과 더 많은 수익으로 이어지게 되죠.

그러나 열차 무인운전 시스템에도 단점은 있습니다. 혹시 발생할지도 모르는 소프트웨어 버그나 해킹 및 바이러스 침투로 인한 시스템 다운의 위험이 그것입니다. 해킹으로 인한 전세계 인터넷망 마비, 바이러스 침투로 인한 금융전산망 다운 등 우리 사회를 혼란에 빠뜨리는 문제가 무인운전 시스템에도 일어나지 말란 법은 없습니다. 이를 대비하여 시스템 구축 시 보안 장비, 방화벽 등을 구축하며 정기적인 보안 검사로 운영 시 보안 유지에 각별히 유의하고 있습니다. 이 밖에도 완전 자동화의 이면에 놓여진 인간 소외의 문제, 일자리 감소 등의 단점도 간과할 수는 없는 부분입니다.

열차 무인운전을 위한 신호시스템 핵심기술 개발에 나선 현대로템

현대로템은 2011년부터 2014년까지 국토교통부, 국토교통과학진흥원, 한국철도기술연구원 주관으로 진행된 국책과제인 ‘도시철도용 무선통신기반 열차제어시스템 표준체계구축 및 성능평가’에 참여했습니다. 열차 무인운전시스템의 핵심이 되는 신호시스템 기술을 개발하고 평가하기 위한 이번 국책과제에서 현대로템은 독자적인 열차 및 지상 열차제어 신호시스템 소프트웨어를 설계•제작하여 설치 및 성능시험을 완료했으며, 영국 로이드레지스터사(Lloyd’s Register)가 인증하는 열차 제어•신호에 대한 국제 철도 안전규격인 SIL 4 인증을 획득하는 등 성공적으로 과제를 수행했습니다.

▲현대로템이 개발하여 카자흐스탄 알마티 지하철에 수출한 자동/무인운전 방식의 지상 ATP/ATO 장치(좌)와 차상 ATP/ATO 장치(우)

이러한 과정을 통해 현대로템은 열차 무인운전 시스템의 핵심기술인 차상 ATP/ATO 장치와 지상 ATP 장치 등을 개발하였습니다. 차상 ATP/ATO 장치는 열차의 자동 무인운전을 제어하는 핵심 설비 중 하나이며, 현대로템은 이 장치에 실시간 고장기록 및 분석 기능을 탑재해 차량의 유지보수성을 향상시켰습니다. 또한 차상 신호장치뿐 아니라 선로 및 관제실 등 지상에 설치되는 지상 ATP 장치도 있는데요. 이 장치는 열차 간의 안전거리(이격)를 제어하고 열차의 위치 추적과 진로 감시, 스크린도어 연동 제어가 가능합니다. 이렇게 개발된 현대로템의 신호시스템은 전남 대불선(무안~영암)에서 성능시험을 성공적으로 완료하였고, Wi-Fi 및 LTE-R 무선통신방식을 이용한 성능입증으로 열차제어시스템에 LTE-R 무선통신 방식 도입의 기반을 마련하기도 했습니다.

▲카자흐스탄 알마티 지하철 종합사령설비 전경

현대로템이 열차 무인운전 신호시스템의 핵심기술을 개발한 데는 ‘기술의 국산화’라는 큰 의의가 있습니다. 현재 세계적으로 열차 무인운전 신호시스템 분야는 소수의 다국적 기업에 점유되어 있습니다. 그렇지만 현대로템은 핵심기술 국산화를 통해 우리 손으로 직접 열차 무인운전 시스템을 구축할 수 있게 되어 건설비용 절감, 고객사 기술지원의 질 향상 등에 기여를 할 수 있게 되었으며, 아울러 열차 무인운전 시스템을 해외로 수출할 수 있는 길도 열리게 되었습니다.

오늘의 알아두면 쓸데있는 열차 상식, 열차 무인운전 시스템! 재미있게 보셨나요? 편리하고 안전한 열차 이용을 위한 무인운전 시스템은 더욱 발전할 전망입니다. 장애물 검지를 위한 보다 다양한 추가 감시 시스템 개발과, 감시 인력을 대신할 AI(인공지능)분야 개발 등 무한한 발전 가능성을 품고 있는 열차 무인운전 시스템 개발에 현대로템은 앞으로도 노력과 연구를 아끼지 않겠습니다.