철도연, 열차자율주행시스템 기술 시험 성공

세계 최초 5G 기반, 車上시스템으로 열차간격제어·선로분기제어 한꺼번에
중앙집중식 제어에서 열차 스스로 제어하는 '분산제어'로...패러다임 바꿀 것

장병극 기자 | 기사입력 2020/09/28 [17:03]

철도연, 열차자율주행시스템 기술 시험 성공

세계 최초 5G 기반, 車上시스템으로 열차간격제어·선로분기제어 한꺼번에
중앙집중식 제어에서 열차 스스로 제어하는 '분산제어'로...패러다임 바꿀 것

장병극 기자 | 입력 : 2020/09/28 [17:03]

[철도경제=장병극 기자] 한국철도기술연구원(이하 철도연)이 세계 최초로 5G 통신 기반의 열차자율주행시스템 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 이번에는 축소시험차량을 통해 '간격제어기술'과 '분기제어기술' 등 핵심 제어 기술에 대한 성능 검증에 성공했다.

 

열차자율주행시스템은 열차-열차 간 직접 통신해 열차의 경로, 정차역, 주행속도 등 정보를 공유하고, 이를 통해 열차 스스로 ▲주행 안전 확보 ▲주행 중 자유로운 편성 조정 ▲이례 상황 등을 실시간으로 인지·판단해 제어하는 지능형 열차제어기술이다.

 

자동차의 자율주행의 경우 주행을 위한 인지·판단·제어를 자동화해 무인운전을 하는 것이 목표이다. 하지만 열차의 자율주행은 지상(地上)의 제어 설비가 모든 열차를 통제하는 현재의 '중앙집중식' 제어방식을 탈피해 열차가 스스로 제어하는 '분산제어' 방식으로 바꾸는 것을 목적으로 한다. 

 

▲ 열차자율주행시스템 핵심기술 개념도 (사진=한국철도기술연구원 제공)  © 철도경제

 

철도연은 지난 4월부터 오송에 소재한 철도종합시험선로에서 2대의 축소시험차량으로 시험을 진행 중이다. 지난 1월에는 SK텔레콤과 기술협력을 위한 협약을 맺고, 세계 최초의 5G 통신기반 스마트 테스트베트를 함께 구축하는 등 상호 협력하고 있다.

 

철도연에 따르면 열차의 위치만 고려하던 기존의 제어방식에서 벗어나 위치 및 속도, 제동거리 등 선행열차의 주행 정보를 실시간으로 반영해 열차 간 안전간격을 단축시키는 '간격제어기술', 그리고 열차-열차 간 직접 통신해 분기기를 제어하는 '분기 제어기술'에 대한 시험을 진행했다.

 

그 결과 열차끼리 직접 통신해 열차의 위치와 주행 방향 등을 스스로 결정하고 제어할 수 있기 때문에 지상신호설비를 최소화하면서 수송력을 최대 30% 이상 증대하는 원천기술을 확보했다. 

 

또한 정밀한 '간격제어기술'로 열차의 운행 간격을 지금보다 30% 이상 단축할 수 있어 출·퇴든 시간 등 열차운행이 집중되는 시간에도 더 많은 열차를 운영할 수 있게 됐다.

 

특히 5G 통신을 기반으로 하는 열차제어는 실시간 주행 데이터를 전송할 수 있어 통신 지연을 단축시키면서 전송 신뢰도 및 데이터 전송 용량은 최대 20배가 늘어났다.

 

이에 따라 선로 및 분기기 등을 열차 스스로 최적 상태로 제어하고, 설비 투자 비용 절감, 인적 오류 감소, 유지보수 효율화 등도 가능해질 것으로 기대된다.

 

▲ 오송 철도종합시험선로에서 '열차 간 분기제어'르 시험 중인 축소시험차량 (사진=한국철도기술연구원 제공)  © 철도경제

 

열차자율주행시스템개발은 열차운행의 효율성과 안전성을 획기적으로 개선하는 미래 원천기술을 확보하고자 과학기술정보통신부 국가과학기술연구위원회 BIG(Big Issue Group) 사업으로 진행 중이다. 2016년부터 2024년까지 총 331억 원의 연구비가 투입되는 대규모 프로젝트이다.

 

연구책임자인 정락교 철도연 열차자율주행연구팀장은 "열차의 주행 경로 재설정 기술 등 추가시험을 진행하고, 차상 중심의 간격 및 분기제어 고도화를 통해 주행 중 열차 분리·결합기술을 구현해 열차 자율주행 기술을 완성할 계획"이라고 말했다.

 

나희승 원장은 "출퇴근 시간 혼잡도를 줄이고, 열차를 보다 효율적으로 운영할 수 있는 기술"이라며 "앞으로 그린·디지털 뉴딜의 융합을 통한 철도 기술 혁신, 그리고 국민이 체감하는 안전하고 편리한 철도교통 스마트 혁신을 위해 더욱 노력하겠다"고 전했다. 

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