고압의 전기를 열차에 안정적으로 공급하는 철도의 핵심 설비

열차의 집전장치에 직접 접촉하여 전력을 공급하는 전차선과 이를 지지하기 위한 각종 지지물 및 기타 설비를 총칭한다. 설계부터 제조, 시공, 성능 검증까지 100% 국내기술로 개발한 시스템으로 200km/h 이하부터 400km/h까지 안정적으로 전기를 공급할 수 있도록 속도 대역별 기술을 보유하고 있으며 원주~강릉 고속철도 건설에도 사용되었다.

열차제어정보를 무선(LTE-R)으로 전송하여 위치·속도를 실시간으로 파악하고 열차의 충돌과 추돌을 방지하는 시스템

국가연구개발사업으로 진행된 KTCS-2는 2018년 6월 국내기술로 개발되었다. 선행열차의 위치, 진로정보와 선로정보(2개 이상의 열차가 동시에 진입할 수 없도록 일정한 거리로 분할) 등을 무선폐색제어센터에서 후행열차로 송신하고, 열차는 속도 프로파일을 자동 계산해 허용 속도로 운행되도록 한다. 국제철도연합이 중심이 되어 개발을 진행하고 있는 열차제어시스템(ETCS)의 제2레벨 규격에 맞는 표준제품으로 국산화에 성공하였으며 최고속도 350km/h까지 개발 완료했다.

기존 열차 무선방식에 4세대 무선통신기술인 LTE를 적용해 철도 환경에 최적화한 국산 시스템

열차 운행 및 유지보수 등을 위해 열차와 열차, 열차와 지상, 지상과 지상 상호 간 대용량 데이터를 초고속으로 전송할 수 있다. 기존에는 3개의 열차 무선방식 시스템(VHP, TRS-ASTRO, TRS-TETRA)을 사용하려면 시스템 별로 각각의 기계를 사용해야 했지만, LTE-R의 경우 1대의 기계로 운영할 수 있어 효율적인 운영과 유지보수가 가능하다. 또한, 구조물 균열, 강우량, 레일 온도 등 각종 철도 시설물에 대한 대용량 상태 데이터를 문제없이 LTE-R 무선망으로 초고속 전송할 수 있어 휴먼 에러를 방지하고, 관제센터·역무원·유지보수자 간 열차 운행 상황을 즉시 소통할 수 있도록 음성, 문자, 영상, 그룹통화 등 통신 서비스 제공이 가능하다.

열차 출발시간, 배차간격 등을 계산하여 운행 시간표를 만들어 주는 시스템

2016년 5월 개발을 완료하고 2018년 국내에서 특허 취득한 선로배분시스템은 철도 운영자와 선로작업 시행자가 신청한 선로작업 계획과 열차 운행 계획을 시스템을 통해 자동으로 조정하고 배분해주는 시스템이다. 그간 선로배분을 수작업으로 수행해 많은 시간이 필요하고 정확도가 떨어지는 문제점이 발생했던 것과 달리 고속열차, ITX-새마을, 무궁화호 등 다양한 열차의 출발시각과 배차간격을 자동으로 계산함으로써 열차가 안전하게 운행할 수 있게 한다.

철도관제와 4차 산업기술 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT) 등 융합으로 사고 예측과 철도 보호를 지능화하는 기술

2006년 구로 관제센터가 설립되고 약 18년이 경과함에 따라 앞으로의 노후화에 대비하고, 무중단 운영체계를 마련하기 위한 목표로 철도관제설비를 고도화한 제2관제센터를 건설하고 있다. 현재 관제 업무는 관제사의 경험을 기반으로 수행되고 있지만 철도관제설비 고도화가 이루어지면 운행 최적화, 비상대응 등 시스템에 의한 관제 업무가 가능하게 되어 휴먼에러를 원천 차단할 수 있게 된다. 또한, 전력망에 AI, IoT, 클라우드, 빅데이터 등 4차 산업기술을 융합한 새로운 모델 개발과 2027년까지 아날로그 방식의 신호설비를 디지털 방식으로 개량하는 계획이 완료되면 사고를 예측하고 철도시설물을 보호하는 시스템이 지능화되어 향후 열차 사고 예방 능력과 관제 업무의 신뢰성이 향상될 것으로 기대된다.

주요 지역 거점 간 대규모의 여객을 빠르게 수송할 수 있도록 고속철도 속도를 300km/h에서 400km/h급으로 향상하는 시스템

현재 열차 속도를 향상하기 위한 핵심 설비인 궤도, 전차선, 차량 분야의 400km/h급 기술 기준을 정립하기 위해 국가 연구개발을 추진 중이며, 370km/h 이상의 고속운행 핵심기술 개발을 위한 연구개발과 시제차량도 제작 중이다. 해당 기술이 개발되고 기반시설의 기준이 정립되면 철도선도 기술 확보와 동시에 국내기술이 해외 철도시장에 진출할 수 있는 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.

궤도회로를 사용하지 않는 ETCS 제3레벨급을 준용하여 자동운전이 가능하도록 국내기술로 개발 중인 무선 기반(LTE-R) 한국형 열차제어시스템(KTCS-3, Korean Train Control System Lv3)

신기술 선도에 대한 정부의 의지가 확고한 만큼 「제4차 철도산업발전 기본계획」에 해당 기술의 개발 내용이 포함되었으며 2018년 국가 R&D에 착수되었다. 한국형 열차제어시스템(KTCS-2)과 다르게 궤도회로 없이 열차 간의 무선 통신을 통해 선행열차의 위치와 선로정보를 후행열차에서 수신하여 속도 프로파일을 자동 계산하고 허용속도로 운행하는 방식이다. 기관사 없는 자율주행과 최고속도 350km/h를 목표로 개발 중이며, 구축이 완료되면 궤도회로장치의 부재로 현장설비가 감소함에 따라 선로용량을 늘릴 수 있어 수송력이 향상될 것으로 기대된다.

국가 탄소 감축목표 달성에 기여하고 탄소중립 실현을 위해 저탄소·친환경 철도 건설과 수소차량 및 에너지 이용 효율화 시스템을 도입할 계획

공단은 향후 신규 철도 건설사업의 경우 친환경 철도 변전 개폐장치를 전면 도입하여 온난화 지수를 대폭 감소시키고, 콘크리트 궤도의 철근을 절연 성능이 우수한 저탄소 소재의 유리섬유 보강근으로 대체해 궤도 시스템의 탄소배출 저감을 유도할 계획이다. 2030년까지 매년 100km 궤도를 부설한다고 가설했을 때 철근을 유리섬유 보강으로 대체할 경우 연간 약 13,098톤의 탄소를 감축하는 효과가 있다. 또한, 수소열차 운영에 대비하여 관련 차량 개발과 충전소, 차량기지 시설 등 기반시설의 구축 방안을 마련하기 위한 국가 R&D 과제에 참여 중이다. 또한 에너지 절약을 위한 에너지 저장장치와 태양광 발전설비, 전기차 충전장치, 조도 밝기 조절기 등의 기술을 적용한 제로에너지 역사를 건설하는 등 친환경 철도 인프라 구축을 위한 다양한 노력을 실천하고 있다.