첨단철도 기술 현황
2020-12-02
org.kosen.entty.User@580ec062
윤정배(yoonjung)
1. 기술 개요[1~2]
첨단철도란 철도의 고속화, 안정화 그리고 친환경화를 위한 첨단 기술이 집약된 철도시스템으로, 자기부상 및 하이퍼루프(hyperloop) 등의 고속화 기술과 통신기반 제어를 통한 안정화 기술 그리고 에너지 효율 향상 등의 환경 문제를 해결하기 위한 친환경화 기술 등으로 구성된다.
고속화 분야에서는 철도와 철로 간의 마찰력을 최소화하는 열차 추진/제어 기술과 공기와의 마찰력을 최소화하기 위한 캡슐형 열차 주행 기술 등이 개발되고 있다.
안정화 분야에서는 열차 사고 위험을 줄이기 위한 열차 자동운전 기술과 모든 열차의 운행을 실시간으로 제어하는 통신기반 열차제어 기술 등이 개발되고 있다.
친환경화 분야에서는 환경오염 및 자원고갈 등의 문제를 해결하기 위한 에너지 소비절감 기술 및 대체 에너지 생산/활용 시스템 적용 기술 등이 개발되고 있다.
본 리포트에서는 첨단철도 시스템 구축의 핵심 기술인 고속화 기술, 운영 효율 향상기술 그리고 친환경 기술을 중심으로 2020년 현재 기술 및 업체 현황을 분석하고자 한다.
2. 기술 현황[3~11]
2.1. 고속화 기술
첨단철도 고속화를 실현하기 위한 방법으로는 차량과 철로 사이의 마찰을 줄이는 자기부상 기술과 차량과 공기 사이의 마찰을 줄이는 하이퍼루프 기술 등이 있다.
2.1.1 자기부상 기술
자기부상 기술은 열차와 철로 사이에서 발생하는 자기력을 활용하여 열차를 공중으로 부상 하고 추진력을 발생시키는 기술로, 차량과 철로 사이의 마찰을 최소화하는 기능을 제공한다.
차량을 부상시키는 방법에 따라 자석의 끌어당기는 성질을 이용한 상전도 흡인식(저속주행 에 적합)과 초전도 전자석을 시용하여 자석의 밀어내는 성질을 이용한 초전도 반발식(고속 주행에 적합)으로 구분된다.
추진력을 발생시키기 위해 동기전동기식 기술이 주로 활용되며, 이는 철로에 위치한 코일에 교류 전류가 흐르면서 이동자계가 발생하고, 이동자계의 자속이 차량 하부에 배치된 전자석을 가로지를 때 전자석에 전류를 유기시킴으로써 추진력을 생성하는 원리로 동작된다.
2.1.2 하이퍼루프 기술
하이퍼루프 기술은 기압이 낮은 튜브 안에 설치된 레일 위를 캡슐 형태의 열차가 자기장과 공기의 힘으로 운행되는 물리적 특징을 가지며, 공기 마찰이 거의 없어 최고시속 1,000km/hr 이상으로 주행이 가능하다.
일반적으로 낮은 기압의 튜브 내부에는 소량의 공기가 남아 있을 수 있고, 이를 배출해주지 않으면 열차가 공기압에 밀려 속도를 높이지 못하는 문제가 발생할 수 있으므로, 열차의 전방에서 공기를 흡입 및 압축시켜 열차 후방으로 이송 시키는 기술 등이 중요하다.
캡슐은 튜브 내부를 주행하는 객차와 같은 개념으로, 캡슐 전방에는 공기 흡입부와 압축기가 있고, 캡슐 후방에는 방화벽과 방음벽이 설치되어 있으며, 캡슐 아래에는 항력을 낮추기 위한 현가장치 등으로 구성된다.
캡슐에는 바퀴가 없고 선형 유도 전동기를 이용하여 레일과 열차의 자기적 상호작용으로 추진력을 얻으며, 완전 진공된 하이퍼루프를 운행하는 캡슐에는 공기저항과 마찰저항이 거의 없어 이론적으로 별도의 에너지 공급 없이도 충분히 먼 거리를 운행할 수 있다.
또한 튜브가 열차를 감싸고 있어 탈선 위험이 없어, 급경사나 급커브에도 유연하게 대처할 수 있는 장점이 있다.
2.2. 안정화 기술
첨단철도 안정화를 실현시키기 위한 기술로는 철도의 자동운전 기능을 제공하는 열차자동운전기술과 열차의 운행을 실시간으로 제어하는 통신기반 열차제어기술 등이 있다.
2.2.1 자동운전 기술
열차자동운전 기술은 열차의 출발 및 정차, 출입문 개폐 그리고 열차의 경로 설정 및 속도 조절 등의 전체적인 열차 운용을 기관사의 개입 없이 수행할 수 있도록 한다.
컴퓨터 시스템이 열차 운행의 상당 부분을 책임지기 때문에 사람의 실수 또는 착오에 기인하는 사고를 미연에 방지할 수 있어 안전성을 증대시킬 수 있다.
일반적으로 자동 운행 중 열차제어장치로부터 속도제한 신호를 받는 경우에는 비상제동이 이루어지고, 반대로 속도제한이 해제되면 가속되는 방식으로 열차를 운행하며, 정거장에 접근하는 경우에는 정차패턴에 따라 속도를 측정하여 제동기를 운전하면서 정차 위치를 제어한다.
2.2.2 통신기반 제어 기술
통신기반 열차제어 기술은 중앙관제센터에서 열차를 원격으로 제어하는 기술로, 각 열차의 위치와 속도를 실시간으로 확인하여 선행열차 위치와 속도제한 지점까지의 거리를 열차로 전송하고, 열차 내의 시스템이 열차 성능에 맞는 최적의 속도를 제어하는 방식으로 구동된다.
지상 및 차상 무선 장치로 구성되며, 지상무선 통신장치가 선로변에 일정한 간격으로 설치되어 무선 안테나를 통해 차상무선 통신장치와 지상무선 통신 중계서버 등으로 열차 운행 및 제어관련 데이터를 중계한다.
일반적으로 모든 열차의 위치 및 속도를 중앙에서 일괄적으로 제어하기 때문에 열차의 충돌을 방지하기 위해 열차 간 일정한 거리를 띄워 놓는 폐색구간의 개념이 필요 없어져 열차 간의 배차 간격을 줄일 수 있다.
2.3. 친환경화 기술
에너지 효율을 높이는 회생 에너지 기술과 대체 에너지 적용 기술 등의 자연 친화적인 기술이 융합되고 있다.
2.3.1 회생 에너지 기술
회생 에너지 기술은 전동차를 정차시키는 과정에서 관성력에 의해 전동기가 일정시간 동안 회전을 지속하고 이때 발생하는 운동 에너지를 전기 에너지로 변환/저장함으로써 에너지를 회생시키는 기술이다.
제동 시 브레이크에 가해지는 유압을 검출하여 그 유압에 상당하는 제동력이 전동기에서 발생하도록 인버터를 제어하며, 전동기에서 발생시킬 수 있는 제동력 범위 내에서 회생 제동을 작동시킴으로써 마찰에 의한 에너지 손실을 억제하여 회생 수율을 향상시는 방법으로 구동된다.
2.3.2 대체 에너지 기술
대체 에너지로는 태양광 발전과 수소연료전지 등이 있으며, 외부 전력설비로부터 에너지를 공급 받지 않는 에너지 자립형 시스템이기 때문에 변전소, 전차선 등의 부대설비가 필요 없어 인프라를 구축하기 위한 비용을 절감할 수 있다.
태양광 발전의 경우 선로변에 있는 방음벽을 태양광 패널로 구성하여 전력을 생산하는 기능을 제공하며, 태양의 움직임에 따라 방음벽의 경사를 제어하는 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 기술을 통해 발전 효율을 향상시킨다.
수소연료전지는 열차 상단에 장착된 연료 전지에서 수소와 산소가 화학 반응을 일으켜 전기 에너지를 생산하고, 발전된 전력은 열차 하부에 위치한 리튬이온 배터리에 저장되어 동력으로 활용한다.
3. 업체 현황[12, 13]
국내외 기술 선도기업들의 경우 하이퍼루프의 지붕에 태양광 패널을 설치하여 태양광 에너지를 하이퍼루프의 전력으로 사용하는 융합 기술과 통신기반 열차제어 시스템을 접목함으로써 자기부상 기술로부터 고속화를 이루는 동시에 안정적인 시스템을 구축하기 위한 기술을 개발하고 있다.
더불어 태양전지의 경우 계면 특성을 개선시키는 다양한 완충층 물질을 개발하고 있으며, 효율 향상을 위한 유기전자 태양전지 개발 및 상용화 공정기술에 관한 연구가 진행 중이다.
또한 첨단철도의 효과를 극대화하고 상용화를 앞당기기 위한 신소재 개발에 대한 연구도 활발히 진행 중이며, 자기부상 차상의 소비전력을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 전자석의 냉각 설계를 간단하게 하여 추진 및 부상 성능을 향상시키는 초전도 전자석을 개발하는 연구가 진행 중이다.
3.1. 해외 현황
미국, 유럽, 일본 내 선진기업들이 첨단철도 기술을 주도하고 있으며, 주요 기업으로는 Transrapid International(독일), Mitsubishi(일본), General Electric(미국) 그리고 Thales(프랑스) 등이 있다.
Transrapid International(독일)은 1969년에 자기부상 기술 개발을 시작하여 2004년 중국 상하이의 푸둥 공항과 시내를 연결하는 30km의 노선을 세계 최초로 상용 개통하여 현재까지 운행 중이다.
Mitsubishi(일본)는 1962년부터 자기부상열차 연구를 시작하여 1972년 주행에 성공하였으며, 자기부상 신칸센의 최종 완성품 개발 및 검증이 완료되어 2015년에 도쿄에서 나고야까지의 구간에 해당하는 선로를 부설하였다.
Thales(프랑스)는 RF(Radio Frequency) 무선 통신을 이용하여 열차를 제어하는 기술을 보유하고 있으며, 캐나다 벤쿠버의 스카이트레인에 본 기술을 상용화하는 사업을 진행하고 있다.
General Electric(미국)은 2007년부터 디젤 하이브리드 기관차(시제 차량)를 선보였으며, 회생 에너지를 활용하여 에너지 효율을 높이고 연료 사용량을 줄이기 위한 연구 개발을 수행 중이다.
3.2. 국내 현황
기술 선도국 대비 기술 격차가 있으나, 국가연구소를 중심으로 산학연계를 통한 기술개발이 활발하게 추진되고 있으며, 대표적인 사업화 기업으로는 현대로템이 있다.
한국기계연구원은 1989년에 자기부상열차 연구를 시작하였으며, 1991년에 시제 차량 개발을 완료하여, 1993년부터 대전 엑스포 단지에 일반인이 승차할 수 있는 열차서비스를 시범운행 하고 있다.
한국철도기술연구원은 2012년부터 LTE(Long-Term Evolution) 통신기반 열차제어 시스템(LTE-R)을 개발하였고, 2018년부터 600km 이상 연속주행이 가능한 수소연료전지 하이브리드 철도차량 개발에 착수하였으며, 하이퍼튜브 기술의 핵심장치인 진공 튜브와 챔버의 개발을 성공하였고, 2030년 상용화를 목표로 연구 개발하고 있다.
현대로템은 2016년에 인천국제공항 교통센터부터 공항철도역까지의 총 연장 6.1km 구간을 운행하는 자기부상열차의 상용화에 성공하였으며, 향후 점진적인 노선 확대가 이루어질 전망이다.
4. 주안점
선진국에서는 철도 시스템을 중심으로 인적, 물적 이동의 효율과 안정성을 제고하려는 시도가 진행 중이고, 신흥국에서는 경제성장을 위한 수송 인프라 구축에 철도 시스템을 활용하려는 움직임을 보이고 있다.
자기부상열차 기술은 일부 국가에서 실용화되어 운행 중이며, 초고속 철도차량 기술인 튜브형 철도 시스템은 미국 시카고에서 첫 상용화를 목표로 2020년 현재 연구 개발이 활발히 진행되고 있다.
지구온난화 및 다양한 기후 변화에 대한 대응 방안으로 세계 각국에서는 교통/수송 분야의 환경규제를 강화하고 있어, 철도 시스템의 효율을 향상시키거나 대체 연료를 사용하는 친환경 철도기술에 대한 수요가 증가할 것으로 기대된다.
첨단철도 기술 상용화를 위해서는 철도산업의 특성상 시스템 엔지니어링 기술을 축적하여 시스템을 구성하고 있는 부품 간의 성능 및 최적화 그리고 신뢰성을 보장해야 하며, 이를 위한 품질인증체계를 갖추어야 한다.
더불어 독자적 설계능력 확보 및 신제품 개발을 위한 역량 강화가 요구되고, 이를 위해 해외 기술 선도 기업과의 기술협력을 통한 세계시장 공동진출 및 연구기관과의 공동 기술개발 등의 상용화 추진전략도 요구된다.
References
1. 차세대고속철도 차량시스템 (HEMU-430X) 소개. 전기의 세계, 2013.
2. 철도시스템 신기술 개발 동향분석. 한국철도학회, 2017.
3. 리니어펄스모터 기반 철도차량 추진시스템 원천기술 개발. 한국철도기술연구원, 2015.
4. 전자장 가속방식 활용 철도차량 추진시스템 핵심기술 개발 기획보고서. 한국건설교통기술평가원, 2012.
5. 특허 분석을 통한 철도 차량용 추진제어장치 기술 분석. 한국산학기술학회논문지, 2018.
6. 고속 열차용 추진 제어 장치의 기술. 전력전자학회지, 2009.
7. 시속 1000km 하이퍼튜브 미래 혁신 5세대 신교통 튜브 트레인. Railway Journal, 2017.
8. 신재생 에너지 철도 활용 및 에너지 절감 기술 개발. 한국철도기술연구원, 2014
9. 철도 소음 흡음형 태양광 방음벽. 한국철도기술연구원, 2016
10. 회생브레이크 기술 동향 (브레이크 제동에너지 회생). KISTI, 2003
11. 철도 친환경 기술개발 기획. 한국철도공사, 2010.
12. 국내외 초고속 자기부상 철도 연구 개발 현황. 초전도와 저온공학, 2018.
13. 첨단철도(Advanced Railway). 한국신용정보원, 2020.
첨단철도란 철도의 고속화, 안정화 그리고 친환경화를 위한 첨단 기술이 집약된 철도시스템으로, 자기부상 및 하이퍼루프(hyperloop) 등의 고속화 기술과 통신기반 제어를 통한 안정화 기술 그리고 에너지 효율 향상 등의 환경 문제를 해결하기 위한 친환경화 기술 등으로 구성된다.
고속화 분야에서는 철도와 철로 간의 마찰력을 최소화하는 열차 추진/제어 기술과 공기와의 마찰력을 최소화하기 위한 캡슐형 열차 주행 기술 등이 개발되고 있다.
안정화 분야에서는 열차 사고 위험을 줄이기 위한 열차 자동운전 기술과 모든 열차의 운행을 실시간으로 제어하는 통신기반 열차제어 기술 등이 개발되고 있다.
친환경화 분야에서는 환경오염 및 자원고갈 등의 문제를 해결하기 위한 에너지 소비절감 기술 및 대체 에너지 생산/활용 시스템 적용 기술 등이 개발되고 있다.
본 리포트에서는 첨단철도 시스템 구축의 핵심 기술인 고속화 기술, 운영 효율 향상기술 그리고 친환경 기술을 중심으로 2020년 현재 기술 및 업체 현황을 분석하고자 한다.
2. 기술 현황[3~11]
2.1. 고속화 기술
첨단철도 고속화를 실현하기 위한 방법으로는 차량과 철로 사이의 마찰을 줄이는 자기부상 기술과 차량과 공기 사이의 마찰을 줄이는 하이퍼루프 기술 등이 있다.
2.1.1 자기부상 기술
자기부상 기술은 열차와 철로 사이에서 발생하는 자기력을 활용하여 열차를 공중으로 부상 하고 추진력을 발생시키는 기술로, 차량과 철로 사이의 마찰을 최소화하는 기능을 제공한다.
차량을 부상시키는 방법에 따라 자석의 끌어당기는 성질을 이용한 상전도 흡인식(저속주행 에 적합)과 초전도 전자석을 시용하여 자석의 밀어내는 성질을 이용한 초전도 반발식(고속 주행에 적합)으로 구분된다.
추진력을 발생시키기 위해 동기전동기식 기술이 주로 활용되며, 이는 철로에 위치한 코일에 교류 전류가 흐르면서 이동자계가 발생하고, 이동자계의 자속이 차량 하부에 배치된 전자석을 가로지를 때 전자석에 전류를 유기시킴으로써 추진력을 생성하는 원리로 동작된다.
2.1.2 하이퍼루프 기술
하이퍼루프 기술은 기압이 낮은 튜브 안에 설치된 레일 위를 캡슐 형태의 열차가 자기장과 공기의 힘으로 운행되는 물리적 특징을 가지며, 공기 마찰이 거의 없어 최고시속 1,000km/hr 이상으로 주행이 가능하다.
일반적으로 낮은 기압의 튜브 내부에는 소량의 공기가 남아 있을 수 있고, 이를 배출해주지 않으면 열차가 공기압에 밀려 속도를 높이지 못하는 문제가 발생할 수 있으므로, 열차의 전방에서 공기를 흡입 및 압축시켜 열차 후방으로 이송 시키는 기술 등이 중요하다.
캡슐은 튜브 내부를 주행하는 객차와 같은 개념으로, 캡슐 전방에는 공기 흡입부와 압축기가 있고, 캡슐 후방에는 방화벽과 방음벽이 설치되어 있으며, 캡슐 아래에는 항력을 낮추기 위한 현가장치 등으로 구성된다.
캡슐에는 바퀴가 없고 선형 유도 전동기를 이용하여 레일과 열차의 자기적 상호작용으로 추진력을 얻으며, 완전 진공된 하이퍼루프를 운행하는 캡슐에는 공기저항과 마찰저항이 거의 없어 이론적으로 별도의 에너지 공급 없이도 충분히 먼 거리를 운행할 수 있다.
또한 튜브가 열차를 감싸고 있어 탈선 위험이 없어, 급경사나 급커브에도 유연하게 대처할 수 있는 장점이 있다.
2.2. 안정화 기술
첨단철도 안정화를 실현시키기 위한 기술로는 철도의 자동운전 기능을 제공하는 열차자동운전기술과 열차의 운행을 실시간으로 제어하는 통신기반 열차제어기술 등이 있다.
2.2.1 자동운전 기술
열차자동운전 기술은 열차의 출발 및 정차, 출입문 개폐 그리고 열차의 경로 설정 및 속도 조절 등의 전체적인 열차 운용을 기관사의 개입 없이 수행할 수 있도록 한다.
컴퓨터 시스템이 열차 운행의 상당 부분을 책임지기 때문에 사람의 실수 또는 착오에 기인하는 사고를 미연에 방지할 수 있어 안전성을 증대시킬 수 있다.
일반적으로 자동 운행 중 열차제어장치로부터 속도제한 신호를 받는 경우에는 비상제동이 이루어지고, 반대로 속도제한이 해제되면 가속되는 방식으로 열차를 운행하며, 정거장에 접근하는 경우에는 정차패턴에 따라 속도를 측정하여 제동기를 운전하면서 정차 위치를 제어한다.
2.2.2 통신기반 제어 기술
통신기반 열차제어 기술은 중앙관제센터에서 열차를 원격으로 제어하는 기술로, 각 열차의 위치와 속도를 실시간으로 확인하여 선행열차 위치와 속도제한 지점까지의 거리를 열차로 전송하고, 열차 내의 시스템이 열차 성능에 맞는 최적의 속도를 제어하는 방식으로 구동된다.
지상 및 차상 무선 장치로 구성되며, 지상무선 통신장치가 선로변에 일정한 간격으로 설치되어 무선 안테나를 통해 차상무선 통신장치와 지상무선 통신 중계서버 등으로 열차 운행 및 제어관련 데이터를 중계한다.
일반적으로 모든 열차의 위치 및 속도를 중앙에서 일괄적으로 제어하기 때문에 열차의 충돌을 방지하기 위해 열차 간 일정한 거리를 띄워 놓는 폐색구간의 개념이 필요 없어져 열차 간의 배차 간격을 줄일 수 있다.
2.3. 친환경화 기술
에너지 효율을 높이는 회생 에너지 기술과 대체 에너지 적용 기술 등의 자연 친화적인 기술이 융합되고 있다.
2.3.1 회생 에너지 기술
회생 에너지 기술은 전동차를 정차시키는 과정에서 관성력에 의해 전동기가 일정시간 동안 회전을 지속하고 이때 발생하는 운동 에너지를 전기 에너지로 변환/저장함으로써 에너지를 회생시키는 기술이다.
제동 시 브레이크에 가해지는 유압을 검출하여 그 유압에 상당하는 제동력이 전동기에서 발생하도록 인버터를 제어하며, 전동기에서 발생시킬 수 있는 제동력 범위 내에서 회생 제동을 작동시킴으로써 마찰에 의한 에너지 손실을 억제하여 회생 수율을 향상시는 방법으로 구동된다.
2.3.2 대체 에너지 기술
대체 에너지로는 태양광 발전과 수소연료전지 등이 있으며, 외부 전력설비로부터 에너지를 공급 받지 않는 에너지 자립형 시스템이기 때문에 변전소, 전차선 등의 부대설비가 필요 없어 인프라를 구축하기 위한 비용을 절감할 수 있다.
태양광 발전의 경우 선로변에 있는 방음벽을 태양광 패널로 구성하여 전력을 생산하는 기능을 제공하며, 태양의 움직임에 따라 방음벽의 경사를 제어하는 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 기술을 통해 발전 효율을 향상시킨다.
수소연료전지는 열차 상단에 장착된 연료 전지에서 수소와 산소가 화학 반응을 일으켜 전기 에너지를 생산하고, 발전된 전력은 열차 하부에 위치한 리튬이온 배터리에 저장되어 동력으로 활용한다.
3. 업체 현황[12, 13]
국내외 기술 선도기업들의 경우 하이퍼루프의 지붕에 태양광 패널을 설치하여 태양광 에너지를 하이퍼루프의 전력으로 사용하는 융합 기술과 통신기반 열차제어 시스템을 접목함으로써 자기부상 기술로부터 고속화를 이루는 동시에 안정적인 시스템을 구축하기 위한 기술을 개발하고 있다.
더불어 태양전지의 경우 계면 특성을 개선시키는 다양한 완충층 물질을 개발하고 있으며, 효율 향상을 위한 유기전자 태양전지 개발 및 상용화 공정기술에 관한 연구가 진행 중이다.
또한 첨단철도의 효과를 극대화하고 상용화를 앞당기기 위한 신소재 개발에 대한 연구도 활발히 진행 중이며, 자기부상 차상의 소비전력을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 전자석의 냉각 설계를 간단하게 하여 추진 및 부상 성능을 향상시키는 초전도 전자석을 개발하는 연구가 진행 중이다.
3.1. 해외 현황
미국, 유럽, 일본 내 선진기업들이 첨단철도 기술을 주도하고 있으며, 주요 기업으로는 Transrapid International(독일), Mitsubishi(일본), General Electric(미국) 그리고 Thales(프랑스) 등이 있다.
Transrapid International(독일)은 1969년에 자기부상 기술 개발을 시작하여 2004년 중국 상하이의 푸둥 공항과 시내를 연결하는 30km의 노선을 세계 최초로 상용 개통하여 현재까지 운행 중이다.
Mitsubishi(일본)는 1962년부터 자기부상열차 연구를 시작하여 1972년 주행에 성공하였으며, 자기부상 신칸센의 최종 완성품 개발 및 검증이 완료되어 2015년에 도쿄에서 나고야까지의 구간에 해당하는 선로를 부설하였다.
Thales(프랑스)는 RF(Radio Frequency) 무선 통신을 이용하여 열차를 제어하는 기술을 보유하고 있으며, 캐나다 벤쿠버의 스카이트레인에 본 기술을 상용화하는 사업을 진행하고 있다.
General Electric(미국)은 2007년부터 디젤 하이브리드 기관차(시제 차량)를 선보였으며, 회생 에너지를 활용하여 에너지 효율을 높이고 연료 사용량을 줄이기 위한 연구 개발을 수행 중이다.
3.2. 국내 현황
기술 선도국 대비 기술 격차가 있으나, 국가연구소를 중심으로 산학연계를 통한 기술개발이 활발하게 추진되고 있으며, 대표적인 사업화 기업으로는 현대로템이 있다.
한국기계연구원은 1989년에 자기부상열차 연구를 시작하였으며, 1991년에 시제 차량 개발을 완료하여, 1993년부터 대전 엑스포 단지에 일반인이 승차할 수 있는 열차서비스를 시범운행 하고 있다.
한국철도기술연구원은 2012년부터 LTE(Long-Term Evolution) 통신기반 열차제어 시스템(LTE-R)을 개발하였고, 2018년부터 600km 이상 연속주행이 가능한 수소연료전지 하이브리드 철도차량 개발에 착수하였으며, 하이퍼튜브 기술의 핵심장치인 진공 튜브와 챔버의 개발을 성공하였고, 2030년 상용화를 목표로 연구 개발하고 있다.
현대로템은 2016년에 인천국제공항 교통센터부터 공항철도역까지의 총 연장 6.1km 구간을 운행하는 자기부상열차의 상용화에 성공하였으며, 향후 점진적인 노선 확대가 이루어질 전망이다.
4. 주안점
선진국에서는 철도 시스템을 중심으로 인적, 물적 이동의 효율과 안정성을 제고하려는 시도가 진행 중이고, 신흥국에서는 경제성장을 위한 수송 인프라 구축에 철도 시스템을 활용하려는 움직임을 보이고 있다.
자기부상열차 기술은 일부 국가에서 실용화되어 운행 중이며, 초고속 철도차량 기술인 튜브형 철도 시스템은 미국 시카고에서 첫 상용화를 목표로 2020년 현재 연구 개발이 활발히 진행되고 있다.
지구온난화 및 다양한 기후 변화에 대한 대응 방안으로 세계 각국에서는 교통/수송 분야의 환경규제를 강화하고 있어, 철도 시스템의 효율을 향상시키거나 대체 연료를 사용하는 친환경 철도기술에 대한 수요가 증가할 것으로 기대된다.
첨단철도 기술 상용화를 위해서는 철도산업의 특성상 시스템 엔지니어링 기술을 축적하여 시스템을 구성하고 있는 부품 간의 성능 및 최적화 그리고 신뢰성을 보장해야 하며, 이를 위한 품질인증체계를 갖추어야 한다.
더불어 독자적 설계능력 확보 및 신제품 개발을 위한 역량 강화가 요구되고, 이를 위해 해외 기술 선도 기업과의 기술협력을 통한 세계시장 공동진출 및 연구기관과의 공동 기술개발 등의 상용화 추진전략도 요구된다.
References
1. 차세대고속철도 차량시스템 (HEMU-430X) 소개. 전기의 세계, 2013.
2. 철도시스템 신기술 개발 동향분석. 한국철도학회, 2017.
3. 리니어펄스모터 기반 철도차량 추진시스템 원천기술 개발. 한국철도기술연구원, 2015.
4. 전자장 가속방식 활용 철도차량 추진시스템 핵심기술 개발 기획보고서. 한국건설교통기술평가원, 2012.
5. 특허 분석을 통한 철도 차량용 추진제어장치 기술 분석. 한국산학기술학회논문지, 2018.
6. 고속 열차용 추진 제어 장치의 기술. 전력전자학회지, 2009.
7. 시속 1000km 하이퍼튜브 미래 혁신 5세대 신교통 튜브 트레인. Railway Journal, 2017.
8. 신재생 에너지 철도 활용 및 에너지 절감 기술 개발. 한국철도기술연구원, 2014
9. 철도 소음 흡음형 태양광 방음벽. 한국철도기술연구원, 2016
10. 회생브레이크 기술 동향 (브레이크 제동에너지 회생). KISTI, 2003
11. 철도 친환경 기술개발 기획. 한국철도공사, 2010.
12. 국내외 초고속 자기부상 철도 연구 개발 현황. 초전도와 저온공학, 2018.
13. 첨단철도(Advanced Railway). 한국신용정보원, 2020.