알아두면 쓸데있는 열차 자율주행 상식

최근 자동차 업계의 가장 큰 화두는 역시 ‘자율주행’입니다. 6단계로 나뉘는 자동차 자율주행 기술은 상용차에 레벨3(조건부 자율주행)가 적용되는 수준에 이르렀죠. 완전 자율주행인 레벨5에 기술적으로 가까워지면서 사람이 운전하지 않는 미래 사회에 대한 기대도 높아지고 있습니다. 

여기서 본격적인 자율주행 시대에 철도교통은 어떻게 변화할지 궁금하신 분도 계실 것 같습니다. 열차는 정해진 선로를 따라 운행하니까 자율주행 시대도 금방일까요? 우이신설선 등에서 운영하는 무인운전 열차와 자율주행은 어떻게 다를까요? 오늘 현대로템 알쓸신철에서 함께 알아보겠습니다.

철도에서 무인운전과 자율주행의 차이

▲미국에서 운행 중인 자율주행 셔틀버스의 모습

자동차 산업에서 무인운전과 자율주행은 거의 동일한 의미로 쓰입니다. 무인 자동차와 자율주행차 모두 Self-driving car, Autonomous Vehicle 등 영어 단어도 같죠. 완전 자율주행 자동차는 인간의 개입 없이 센서와 라이더, 카메라 등으로 주변 환경을 인식해 목적지까지 스스로 주행합니다. 국내외에서 이미 자율주행 레벨4(고도 자율주행) 시범운행이 이루어지고 있으며 완전 자율주행도 멀지 않았다는 예측이 나옵니다.

▲무인운전으로 운행 중인 김포골드라인 경전철

하지만 철도에서 자율주행과 무인운전은 이야기가 조금 다릅니다. 자율주행은 사람의 도움 없이 외부 환경을 인식해 상황을 판단하고, 자율조정에 따라 이동과 작업을 수행하는 기술입니다. 반면, 무인운전은 무선통신을 통해 관제실에서 열차의 위치와 상태를 실시간 모니터링하며 원격 제어하는 시스템입니다. 자율주행 열차와 무인운전 열차는 기관사 없이 자동으로 움직인다는 공통점이 있지만, 운전의 주체가 ‘열차’와 ‘관제실’로 서로 다릅니다. 무인운전 열차보다 자율주행 열차가 더 고도화된 열차 제어 기술인 것이죠.

무인운전 열차의 경우 해외에는 1980년대부터 적용되었으며 국내에도 신분당선, 우이신설선, 김포골드라인 등 총 7개 노선이 영업운행 중입니다. 기관사가 없는 무인운전 시스템은 신림선과 동북선, 위례신사선 등 향후 개통 예정인 모든 도시철도 노선에 적용될 예정입니다.

열차 무인운전, 어떤 점이 좋을까?

▲승무원이 탑승하지 않는 무인운전 시스템이 도입된 우이신설선 

열차 무인운전의 가장 큰 장점은 안전성 향상과 비용 절감입니다. 무인운전 열차는 기관사 없이 지상에 설치된 장치와 상호 통신하며 열차의 운행 간격과 속도, 위치 등을 자동으로 제어합니다. 무선 통신을 사용하는 만큼 선로 설비가 줄어들어 운영 및 유지보수 비용도 절감할 수 있죠. 또한, 미리 프로그래밍된 알고리즘에 맞게 열차가 움직이고 출입문 개폐 자동 통제와 전방 열차와의 안전 이격거리(안전을 위해 띄워 놓은 거리) 설정 등 안전설계 개념이 다양하게 적용되어 있는데요. 휴먼 에러에 따른 사고 위험을 낮춰서 안전성을 확보할 수 있습니다. 

정시성 역시 무인운전 열차의 장점인데요. 실시간으로 열차 위치가 파악되어 열차가 지연되면 프로그램이 속도를 높이거나 출입문 개폐 시간을 조절하는 등 자동 회복운전을 적용합니다. 
 

▲RF-CBTC 기반으로 무인운행하는 신분당선 열차

신규 노선에 무인운전이 도입되기 시작했지만, 아직 국내에는 도시철도/일반/고속철도에 따라 여러 제조사의 신호시스템이 혼재하는 상황입니다. 신호시스템을 표준화하지 않으면 무인운전은 물론 미래 열차 자율주행 적용에도 걸림돌이 되죠. 

▲현대로템이 개발한 한국형 열차제어시스템 KTCS-M

이에 현대로템은 LTE-R 통신망을 활용한 한국형 열차제어시스템인 KTCS(Korean Train Control System)를 개발해 표준 신호시스템 무인운전을 상업노선에 적용하기 위한 준비 단계에 있습니다. 한국형 열차제어시스템은 적용되는 노선에 따라 도시철도용은 KTCS-M, 일반철도/고속철도용은 KTCS-2로 부릅니다. 세계 최초로 4세대 무선 통신 철도 통신망인 LTE-R을 적용한 표준 신호시스템이 도입되면 무인운전의 안전성과 유지보수성을 한층 끌어올릴 수 있을 것으로 기대됩니다. 

▲알아두면 쓸데있는 열차 신호체계 상식

 

열차 자율주행 기술, 어디까지 왔을까?

자동차와 달리 정해진 선로를 달리는 열차의 자율주행은 심플해 보이지만 수많은 승객이 탑승한다는 점에서 결코 쉬운 문제가 아닙니다. 한 번의 사고가 큰 사회적 문제로 이어질 수 있고 피해 복구에 엄청난 시간과 비용이 소요되죠. 그 어떤 가치보다 안전을 우선시하므로 실제 노선에 자율주행 기술을 적용하기 위해서는 많은 검증을 거쳐야 합니다. 무인운전과 자율주행 모두 안전하게 열차를 제어하는 기술이 중요한 만큼, 안전성과 정교함을 모두 갖춘 열차 신호 기술에 대한 연구가 지속되고 있습니다. 

자율주행 열차가 도입될 즈음에는 철도망이 지금보다 더 촘촘하게 연결될 것으로 보이는데요. 현대로템은 온디맨드 미래 교통 시스템인 PRT(Personal Rapid Transit, 개인 고속 수송 시스템) 등 다양한 가능성을 염두에 두고 열차 제어 기술 개발에 매진하고 있습니다. 현대로템이 만들어나갈 안전하고 친환경적인 미래 철도교통에 많은 관심 부탁드려요!

참고 자료
▲한국철도학회
▲한국철도기술연구원