철도 신호 시스템(Railway Signaling System)

과학(Science)/산업 (Industry)

철도 신호 시스템(Railway Signaling System)

SURPRISER - Tistory 2023. 9. 4. 10:25

0. 목차

'철도 신호 시스템'이란?
폐색방식(Block System)
자율주행 철도기술
'철도 신호 시스템' 기술 동향
한국의 '철도 신호 시스템'
'철도 신호 시스템' 해외 정책 동향
'철도 신호 시스템' 관련 기업

1. '철도 신호 시스템'이란?

'철도 신호 시스템(Railway Signaling System)'이란 열차의 충돌/추돌 및 탈선 방지를 위해 열차 속도를 제어하고, 열차의 주행로 변경을 위해 선로전환을 수행하는 열차 안전 운행의 핵심 시스템이다. '철도 신호 시스템'은 '지상 신호 시스템의 관제', '연동장치', '열차자동정지 장치(ATS: Automatic Train Stop)', '열차자동제어 장치(ATC): Automatic Train Control)', '열차자동방호 장치(ATP: Automatic Train Protection)', '열차자동 운전장치(ATO: Automatic Train Operation), '무선통신 기반 열차제어장치(CBTC: Communication-Based Train Control)'로 구성되어 있다.

지상 신호 시스템의 관제: '연동장치' 및 '자동열차제어장치(ATC)'와 열차 운행 정보를 주고받음으로써 모든 열차와 현장 신호장치 상태를 원격으로 감시 및 제어한다. 노선의 모든 열차의 상태를 감시하고 '정차 역정보', '출발 및 도착 시간', '출입문 개패 방향' 등 열차의 운행에 필요한 스케줄을 제공하며, '지연', '고장', '사고' 등 이례 상황 발생 시 열차의 운행을 제한한다.
연동장치(Interlocking Device): '연동장치'는 열차 운행과 차량의 이동·교환·분리·연결 등의 작업을 안전하게 수행하기 위하여 '신호기', '선로전환기', '궤도회로' 등과 기계적·전기적으로 연결되어 제어정보에 동작을 시키는 장치이다. '관제로부터 스케줄 정보를 수신하여, 해당 열차의 주행에 필요한 진로를 생성하고 진로에 해당하는 선로를 전화하면서 신호기를 표시한다.
열차자동정지 장치(ATS: Automatic Train Stop): '열차자동정지 장치(ATS)'는 철로의 센서를 통해 차량의 속도를 측정하여, 감속 경고를 보내거나 차량을 자동으로 정지하게 해주는 장치이다.
열차자동제어 장치(ATC: Automatic Train Control): '자동열차제어 장치(ATC)'는 제어 방식에 따라 '속도제어 방식(Speed Step)'과 '거리 제어 방식(DIstance-to-Go)'으로 구분한다. 그리고 '속도 제어 방식'은 'ATS'와 'S-ATC', '거리 제어 방식'은 'ATP',' D-ATC', 'CBTC'로 분류할 수 있다. '자동열차제어장치(ATC)'는 '열차자동정지 장치(ATS)'와 다르게 연속 제어 방식을 이용해 폐색구간을 운전하는 중 어느 지점에서든 차상신호를 수신함으로 전방 궤도 변화에 더욱 민감하게 반응하고, 레일로부터 속도 명령을 수신 받아 과속으로 운행 시 속도를 자동으로 감속한다.
열차자동방호 장치(ATP: Automatic Train Protection): '열차자동방호 장치(ATP)'는 차량의 위치를 바탕으로 열차의 속도를 제어하는 장치로, '앞차와의 거리'와 '선로의 상태'에 관련된 데이터를 기반으로 알맞은 속도를 기관실에 제공한다. '자동열차제어장치(ATC)'가 지상 장치에만 송신이 가능한 단방향 통신 방식이라면, '열차자동제어장치(ATP)'는 지상과 차상이 쌍방으로 통신하는 양방향 통신 방식이다. '자동열차제어장치(ATC)'가 지상 장치에서만 송신이 가능한 단방향 통신 방식이라면 '열차자동방호장치(ATP)'는 지상과 차상이 쌍방으로 통신하는 양방향 통신 방식이다.
열차자동운전 장치(ATO: Automatic Train Operation): '열차자동운전장치(ATO)'는 '열차자동방호장치(ATP)'를 기반으로 한 열차 자동 운전 장치이다. 무선으로 전송받은 앞차와의 거리와 선로 상태를 기반으로 자동으로 운행 속도를 조정하고, 역에 정차해 출입문을 여닫는 등 열차를 완전 자동으로 운행할 수 있다.
무선통신 기반 열차제어 장치(CBTC: Communication-Based Train Control): '무선통신 기반 열차제어장치(CBTC)'는 차량과 지상의 종합 사령실이 계속 교신하며 운행을 제어하는 방식이다. 쌍방향 통신이 가능해 관제소와 열차가 서로 열차 상태에 대한 정보를 실시간으로 주고받으며, 앞뒤 차량의 정보를 관제소에서 계속 파악하여 운행을 통제한다. '무선통신 기반 열차제어장치(CBTC)'는 기존의 신호 시스템보다 더욱 정밀하게 열차 위치를 파악하며 '열차자동정지 장치(ATS)', '열차자동방호 장치(ATP)', '열차자동운전장치(ATO)'의 기능을 모두 구현한 시스템으로 무인운전이 가능하다.

2. 폐색 방식(Block System)

'폐색(Block)'이란 열차의 충돌 또는 추돌을 방지하기 위해, 일정 구간에 열차가 동시에 진입하지 못하도록 경계를 두어 분할하는 것을 뜻하는 용어이다. '폐색' 방식으로는 '고정 폐색 방식(Fixed Block System)'과 '이동 폐색 방식(Moving Block System)'과 으로 구분한다.

고정 폐색 방식(Fixed Block System): '고정 폐색 방식'은 '열차자동정지 장치(ATS)', '자동열차제어 장치(ATC)' 등에서 사용하는 방식으로 '속도코드식(Fixed Signaling)'과 '차상 제어 연산 방식(Distance-To-GO)'으로 구분된다. '속도코드식(Fixed Signaling)'은 감속 및 제동을 지상에서 수신된 고정 속도 코드에 의해 열차를 제어하는 방식으로 열차의 '속도', '위치', '종별'에 관계없이 수신된 '속도코드'와 '실제 열차 속도'를 비교하여 필요시 비상제동을 하는 방식이다. '차상 제어 연산 방식(Distance-To-GO)'은 선행 열차에 대한 정보를 지상 장치를 통해 후속 열차의 차상 장치에 송신하여 제동 곡선이 생성되고, 이를 통해 후속 열차를 제어하는 방식이다.
이동 폐색 방식(Moving Block System): '이동 폐색 방식'은 '무선통신 기반 열차제어장치(CBTC)'에서 사용하는 방식이다. 모든 열차의 전파를 이용하여 자신의 주행 위치를 신호기 계실을 통해 후속 열차에게 전달하고, 후속 열차는 선행 열차 근접 주행이 가능하여 기존의 '고정 폐색 방식'에 비해 최소 운전 시격을 감소시킬 수 있다.

구분	도입시기(도시)	도입시기(일반)
열차자동정지장치(ATS: Automatic Train Stop)	1974년~	1969년~
속도코드식(Fixed Signaling)	1985년~	2004년~
차상제어연산방식(Distance-To-Go)	1999년~	2004년~
이동 폐색(Moving)	2011년~

3.자율주행 철도기술

'자율주행 철도기술'은 지상 제어 시스템 없이 열차가 스스로 오류 상황에서 정상 상황으로 회복하고, 열차 간 간격과 선로전환을 제어하며 주행 중 분리·결합 등을 가능하게 하는 차세대 '철도 신호 시스템' 기술이다. LoA는 Level of Autonomy의 약자로, 열차 운영의 자율화 수준을 나타낸다.

LoA Lv1 Autonomous Train Recoverty: 열차 스스로 주변 상황을 인지하여 주행 가능한 상태로 회복 (필요시 관제 개입)
LoA Lv2 Semi-autonomous Train Control: 열차 간 합의를 통해 '주행 간격', '선로 분기' 제어 (관제 모니터링)
LoA Lv3 Autonomous Train Control: 주행 중 2편성 분리·결합 및 다편성 합의를 통한 지연해소 (관제 모니터링)
LoA Lv4 Autonomous Train Operation: 주행 중 다편성 분리·결합 및 군집 주행 (관제 개입 없음)
LoA Lv5 Autonomous Non-stop Train Operation: '주행 중 물리적 분리·결합(차량 간 승객 이동 가능, 관제 개입 없음)' 및 '무정차 운행'

3-1. T2T 기반 자율주행 철도기술

철도 선진국들은 앞서 기술한 철도신호 제어 패러다임의 변화에 맞추어 'T2T(Train to Train)' 기반의 차세대 자율주행 철도신호 기술을 활발히 연구하고 있다.

유럽연합(EU): Shift2Rail라는 프로젝트에서는 수송량을 획기적으로 증대하기 위해 LoA 수준을 목표로 열차 간 직접적인 통신 기반의 '가상 연결기(Virtual Coupler)'에 대한 연구를 2018년부터 수행하였다. 가상 연결 기술은 두 개 이상의 열차가 초 근접거리 내에서 물리적 결합 없이 가상의 결합을 통해 동시에 이동하게 하는 것을 목표로 삼는다.
영국: 'RSSB(Rail Safety and Standard Board)'는 2017년부터 열차의 수송량 증대를 위해 LoA 2/3 수준의 Closer Running 프로젝트를 진행하였다. '지상설비의 Zero화', 'Vehicle-to-Vehicle 통신 제어기술', '지능형 자율주행기술', '주행 중 열차의 분리 결합 기술', '예측 가능한 열차 제동기술', '빠르고 신뢰성 있는 선로 전환 기술' 등을 연구한다.
중국: '중국 국립자연과학 재단'과 베이징 'Jiaotong 대학' 등에서 '열차 제어 시스템(Train Control System)' 신뢰성 향상을 목표로 ETCS Level 2에 overlay 가능한 '열차 간 통신(Train-to-Train)' 기반 간격 제어 프로토타입을 개발하였다.
일본: 일본은 열차 스스로 열차 지연 예측에 따른 운영 스케줄의 동적 변경 및 전방 열차와의 간격 제어가 가능한 자율주행 열차를 개발하고 있다. '인지를 위한 열차의 눈', '판단을 위한 열차의 두뇌', '제어를 위한 신경망'의 개념을 제시하였다.

4. '철도 신호 시스템' 기술 동향

철도신호 기술은 '지상 설비 절감', '수송력 제고', '수송 유연성 확대'를 위해 과거 '지상', '전기', '하드웨어(H/W)' 중심에서 '차상(Vehicle)', '통신', '소프트웨어(S/W)' 중심으로 변화하고 있다.

설비 단순화: 시스템 설비투자비 감소 및 유지 보수 효율 향상을 위해, 지상의 설비를 계속해서 단순화하거나 관련 기능을 차상으로 흡수하는 추세이다. 철도 신호 시스템 지상 제어 설비는 구축 비용뿐만 아니라 유지·관리 비용 측면에서도 운영 기관에 큰 부담으로 작용한다. 따라서 가능한 지상설비를 축소하고, 관련 기능을 열차가 흡수하도록 연구 개발이 진행되고 있다.
수송력 증대: '도시 인구 집중화' 및 '기존 선로 포화' 등으로 인해 정해진 노선에 열차의 안전한 간격을 유지하면서도 가능한 많은 열차를 투입함으로써 수송력을 향상시킬 수 있는 연구 개발이 진행되고 있다. 도시 내 또는 도시와 도시 간의 승객 수송량 증대 요구는 지속적으로 증가할 것으로 예상되므로, 승객 수송량 증대가 필요하다.
운영 유연성 및 확장성 향상: '노선의 확장', '투입 열차의 증대', '유동적인 수송수요 등 운영상의 수요'에 대응이 가능하도록 주행 중 열차편성 간 분리/결합이 자유로운 차세대 자율주행 열차 제어기술 개발을 추진하고 있다. 현재까지 '철도 신호 시스템' 운영은 철도 운영사 및 중앙 관제 중심의 고정적인 형태로 운영되고 있어, 승객에 대한 운영자의 서비스 제공에 있어 유동적인 수송 수요에 대응하기 어려운 구조이다. 철도 주요국들은 'T2T(Train to Train)'기반 '자율주행 열차(Autonomous Train)' 기술을 통해 제어의 주체를 지상에서 차상으로 변화시키고, 궁극적으로는 지상관제 운영자 및 기관사의 개입 없이 지능화된 열차 간 협력을 통해 열차 간 주행 간격을 더욱 좁게 유지하려고 시도하고 있다. 열차 이동 중 동적 결합·분리를 통해 유동적인 수요 변화에 따른 '노선의 확장' 및 '투입 열차의 증대' 등 운영상의 변화에 탄력적 대응을 가능하게 해주는 '가상 연결기(Virtual Coupler)' 기술을 개발하고 있다.
지능화 - 안전성 향상: 주행 상황에서 발생하는 여러 가지 이례적인 상황을 열차 간 협업을 통해 열차 스스로 인지·판단·제어함으로써 신속하면서 정확한 대응이 가능한 지능형 열차 간 협업 체계 및 열차 제어 기술 개발이 확대되는 추세이다. 종래의 철도 시스템은 제어의 주체가 지상에 있어 '차상→지상→차상'의 순환적인 제어 흐름으로 인해 제어 성능에 한계가 발생하고, 지상의 처리용량 한계로 인해 투입 열차 수가 제한되는 문제점이 있다. 기존의 지상 중심 '열차 제어 시스템(Train Control System)'의 경우, 열차의 운행 중 사고→고장 등의 이례적 상황 발생 시 관제의 운영자가 수동으로 열차 운행을 조작함으로써 신속한 대응이 불가능하고 인적오류의 위험이 존재한다. 더 나아가 '교착상태(Deadlock)' 발생 시 '운영자(관제사 및 기관사)'의 수동 개입 없이 지능화된 열차 간의 직접적인 합의를 기반으로, 경합 해소가 가능한 자율주행 철도 시스템을 활발히 개발하고 있다.

5. 한국의 '철도 신호 시스템'

한국은 2010년부터 국가연구개발 사업을 통한 '철도 신호 시스템(Railway Signaling System)' 국산화에 초점을 맞추어 기술 확보를 추진해 왔다. 그러나 국외 기술 개발 시점보다 상당히 늦은 연구개발로 인해 상용화 및 시장 진입이 쉽지 않은 상황이다. 한국의 중소·중견 기업이 '철도 신호 시스템'을 개발 중이나 부분품 위주의 납품으로 국내시장 점유율이 낮고 해외시장 경쟁력이 낮은 편이다. 현재 국내의 철도 신호 시스템은 '고속철도용 신호제어시스템', '도시철도용 신호제어시스템', '일반철도용 신호제어시스템'로 구분되어 적용 중이며, 대부분 국외에서 도입한 신호 시스템을 사용하고 있다.

일반철도용 신호제어시스템: 1969년부터 '열차자동정지 장치(ATS: Automatic Train Stop)' 방식을 노선에 적용하여 운영하였고, 2004년부터 DIstance to-Go 방식의 '유럽 열차 제어 시스템(ETCS: European Train Control System)' Level 1 차상 제어 연산 방식의 신호를 도입하여 운영하기 시작하였다.
고속철도용 신호제어시스템: 경부고속철도 건설 당시, 고속차량과 함께 프랑스에서 '열차자동제어장치(ATC: Automatic Train Control)' 방식의 신호 시스템을 도입하여 운영하기 시작하였다.
도시철도용 신호제어시스템: 철도의 고속화 및 자동화 추세에 따라, 최신의 외산 시스템인 '열차자동제어장치(ATC: Automatic Train Control)', '열차자동방호장치(ATP: Automatic Train Protection)', '무선통신 기반 열차제어장치(CBTC: Communication-Based Train Control)' 등을 도입하여 철도사업자 및 철도 노선마다 상이하게 적용하고 있다.

5-1. 일반철도 및 고속철도

'일반철도(High Speed Railway)'와 '고속철도(Rapid-Transit Railway)' 노선 간 연계 운행 수요 증가 및 국내 무선통신 기술 발달에 따라, 한국에서는 ETCS Level 2 수준의 KTCS-2를 국가연구개발 사업으로 개발하여 시범사업을 추진하였다. '한국철도시설공단'은 4세대 무선통신 기반의 철도 통신망 '철도 통합 무선망(LTE-R: Long Term Evolution for Railway)'을 활용한 '한국형 철도 시스템(KTCS-2)'를 2018년에 개발 완료하였고, KTCS-2 시범사업을 전라선 180km 구간에 시범적으로 적용하였다.

기존 철도 무선망은 음성 및 단순 메시지만 전송 가능하고, 주요 장비를 해외 제품에 의존하여 유지 및 보수에 제약이 있었다. 반면 철도 전용 무선통신시스템 'LTE-R'은 국내 LTE 기술을 활용해 음성과 데이터와 영상 송수신이 가능하다.

5-2. 도시철도

2010년부터 '무선통신 기반 열차제어장치(CBTC: Communication-Based Train Control)'의 국산화를 위해 정부 주도 연구 개발사업을 진행하여 KTCS-M을 개발한 후, 2020년에 시범사업을 추진하였다. 1989년~2010년에는 열차제어시스템 개발 또는 시스템 도입 타당성 연구와 관련하여, 다수의 국가 연구개발을 진행하였다. 그러나 열차제어시스템의 경우, 개발 차량의 성능시험을 목적으로 차상 장치에 국한하여 개발하였다. 2010년부터는 국토부가 차세대 열차 신호시스템 국산화 방향을 무선통신을 위한 '무선통신 기반 열차제어장치(CBTC: Communication-Based Train Control)' 방식으로 선정하고 'KRTCS(Korean Radio-based Train Control System)'를 개발하였고, 2015년에 '한국 철도표준규격(KRS: Korean Railway Standards)'으로 제정하였다.

'KRTCS(Korean Radio-based Train Control System)'는 150km/h 이하인 '도시철도'에서만 사용한 기술이다. KRTCS는 2022년 5월에 개통한 '신림선'에 적용되었으며, '동북선', '일산선'에도 적용될 예정이며, 기존 도시철도에는 이후 확대 적용될 예정이다. KRTCS의 명칭은 2019년부터 'KTCS-M(Korea Train Control System-Metro)'으로 변경되었다.

5-3. 자율주행 철도 신호 시스템 기술에 대한 원천기술 연구

최근에는 '철도 신호 시스템(Railway Signaling System)' 기술의 글로벌 패러다임 변화에 대응하기 위해, 출연연구소를 중심으로 차세대 자율주행 철도 신호 시스템 기술에 대한 원천기술 연구를 추진하고 있다. '한국 철도기술 연구원(KRRI: Korea Railroad Research Institute)'은 2018~2020년에 주요 사업을 통해 '열차 가상 편성'에 대한 기초 연구를 수행하였다. 그리고 2017~2024년에는 '철도 신호 패러다임의 근본적인 변화(지상 중심→열차 중심)'을 통한 제어 성능 한계 극복이 가능한 열차 자율주행제어 핵심기술을 개발을 수행하고 있다. '열차 가상 편성 운영 시나리오' 및 '차량동특성 불확실성에 강인한 열차 가상 편성 제어 알고리즘'을 개발하였으며, 지상 제어 설비가 최소화된 열차 간 통신 기반 '열차 자율주행 시스템' 설계 및 운전시격 단축을 위한 요소 기술을 개발하였다. 또 '열차자율주행 차상장치 시제품' 및 '통합 시뮬레이터'를 개발하고, 오송 시험선에서 2대의 축소 시제차량으로 기능 검증을 수행하였다.

다만 '도시철도 무인 자동화 기술 수준의 향상'과 '일반철도 및 고속철도 무인 자동화'를 위해 필요한 'Self-recovery 기술', '원격제어 기술' 개발과 관련된 연구는 미흡한 실정이다.

5-4. 해외 철도 신호 기업과의 기술협력

일반적으로 국내 철도 신호 시스템 구축 사업의 추진 형태는 해외 철도 신호 기업과의 기술협력을 통해 이루어지고 있다. 기술협력 시, '열차자동방호장치(ATP: Automatic Train Protection)' 등 핵심 장치 공급은 외국 기업이 담당하며, 국내 기업은 '제안요청서(RFP: Request for Proposal)'에 제시된 국산화율을 충족하기 위해 '제작', '설치', '시험' 등을 담당하는 형태이다. 이는 운영 기관이 최신의 신호 시스템을 선호하는 가운데, 국내 기업이 운영 기관에서 요구하는 자격 기준 및 핵심부품에 대한 기술력을 확보하지 못한 것이 가장 큰 원인이다.

6. '철도 신호 시스템' 해외 정책 동향

6-1. '유럽'의 정책 동향

2018년에 '철도신호 엔지니어 협회(IRSE: Institution of Railway Signal Engineers)'는 LoA 2 수준의 열차 간 통신 기반의 자율주행 철도 신호 체계를 'Command and Control 4.0'으로 정의하고, 단일 유럽 철도망 구축을 위한 궁극적인 시스템으로 제시하였다. '이동 폐색(Moving Block)' 방식의 '유럽 열차 제어 시스템(ETCS: European Train Control System)' L3 다음 기술로, 노선 간 상호 연계 운영에 있어 장벽과 같은 지상시스템 없이 지능화된 열차 간 통신을 통해 단일화되 철도 네트워크가 가능한 차세대 신호시스템은 4.0 기술로 정의하였다.

철도 선진국인 '유럽연합(EU: European Union)'은 철도산업 세계시장 지배력을 강화하기 위해 철도산업 혁신 프로젝트 'FOSTER-RAIL(Future of Surface Transport Research Rail)', 'NGTC(Next Generation of Train Control System)', 'Shift2Rail'을 추진하였다.

FOSTER-RAIL(Future of Surface Transport Research Rail): '유럽 철도청(ERA: European Railway Agency)'은 'FOSTER-RAIL' 프로젝트를 통해 유럽 철도의 연구개발 및 혁신 전략을 강화하기 위한 기술 개발 로드맵을 수립하였다.
NGTC(Next Generation of Train Control System): NGTC 프로젝트에서는 '일반철도', '고속철도'용 자동운전기능, 'ETCS L3급의 이동 패색', '열차 위치 검지 기술', '통신 규격' 등에 대한 '시스템 요구사양서(SRS: System Requirements Specification)'를 마련하였다.
Shift2Rail: Shift2Rail 프로젝트는 '철도 서비스 향상', '비용 절감', '상호운영성 향상' 등을 위해 2014년부터 20년간 총 9.7유로를 투입하여 '5개 혁신과제(차량, 신호, 인프라, IT 서비스, 화물)'와 '공통과제(상호운영, 안전, 에너지 등)'을 추진하였다. Shift2Rail 프로젝트에서는 '단일화된 유럽 철도망 구축', '유럽 철도 시스템의 경쟁력 제고', '유럽철도 산업의 글로벌 시장 주도'를 목표로 차세대 신호시스템 핵심 기술을 개발하였다.

한편, '유럽 철도연구자문위원회(ERRAC: European Rail Research Advisory Council)'는 2030년까지 LoA 3 수준의 열차의 '군집 운행(Platooning)'과 '가상 연결(Virtual Coupling)'을 포함한 '모빌리티(Mobility)' 기술을 개발하는 것을 목표로 로드맵을 제시하였다.

6-2. '중국'의 정책 동향

2020년 말 기준, 중국의 철도 운행 거리 합계는 3만 7900km이며, 이것은 세계 고속철도의 70%에 이르는 거리이다. 더불어 중국은 2035년까지 철도 운행 거리를 7만 km까지 연장할 계획이다.

세계 최고의 압도적인 철도 강국인 중국은 유럽 방식을 수정하여 자국 규격화를 추진한 'CTCS(Chinese Train Control System)' 구축 경험을 기반으로 차세대 CTCS를 추진하고 있다. 중국은 고유의 CTCS 기술표준 체계를 확립하고, CTCS 기술표준 기반의 국산화 기술을 육성하여 해외 신호 기술로부터 중국 내 철도신호 시장을 보호하는 등 CTCS 기술표준을 기술장벽으로 활용하고 있다.

7. '철도 신호 시스템' 관련 기업

세계 '철도 신호 시스템(Railway Signaling System)' 시장은 중국의 'CRSC(China Railway Signal & Communication Corp)', 독일의 '지멘스(Siemens)', 프랑스의 '알스톰(Alstom)' 등 철도 신호 시스템 분야의 최신 기술을 확보한 소수 기업이 시장을 지배하고 있다.

7-1. CRSC

국적: 중국

2018년 기준, 중국의 'CRSC(China Railway Signal & Communication Corp)'는 전체 '무선통신 기반 열차제어장치(CBTC: Communication-Based Train Control)' 프로젝트 시장의 95%를 점유하고 있다.

7-2. 알스톰(Alstom)

국적: 프랑스

'알스톰(Alstom)'은 기존의 '무선통신 기반 열차제어장치(CBTC: Communication-Based Train Control)'와 같은 지상 중심 무선통신 기반 '열차 제어 시스템'의 한계를 극복하기 위해, 차세대 'Train-centric CBTC(열차 중심 무선통신 기반 열차 제어 방식)' 솔루션인 Urbalis Fluence를 개발하였다. Urbalis Fluencesms 'T2T(Train-to-Train)' 기반으로, 열차 스스로 열차 간 간격을 제어하고 자신의 분기 방향을 제어하는 기술이며, 수송력 30% 및 시스템 신뢰도 20% 향상이 가능하다.

'알스톰(Alstom)'은 'LMCU(프랑스어: Lille Métropole Communauté Urbaine)' 신호 시스탬 개량사업 'revamping에 첫 적용을 위해 시험 운행을 진행하였으며, 2019년에 체결한 13개 노선의 계약 중 6개 노선에 차세대 'Train-centric CBTC(열차 중심 무선통신 기반 열차 제어 방식)'를 적용할 예정이다.

7-3. 탈레스(Thales)

국적: 프랑스

세계 '무선통신 기반 열차제어장치(CBTC: Communication-Based Train Control)' 시장을 선도하고 있는 '탈레스(Thales)'는 열차 스스로 주변 환경을 인지하여 열차 간 간격과 선로의 분기를 제어하는 차세대 '자율주행 열차(Autonomous Train)' 연구개발을 수행하고 있다. 열차 운전의 자동화 수준을 나타내는 'GoA(Grade of Automation)'와 달리, 열차 운영의 자율화 수준을 나타내는 새로운 개념의 'LoA(Level of Autonomy)'를 제시하였다.

'탈레스(Thales)'는 비상제동으로 인한 정차 상황에서 스스로 주행 가능한 상태로 회복을 위한 '전방 감시 기술', 열차 스스로 간격과 분기를 주행하는 '열차 제어 기술', 더 나아가 관ㅅ제의 감시 및 개입 기능까지도 열차가 수행 가능한 기술 개발을 추진하고 있다.

7-4. 프랑스 국유철도

국적: 프랑스

'프랑스 국유철도(프랑스어: Societe Nationale des Chemins de fer Francais)'는 캐나다 'Bombardier와 프랑스 '알스톰(Alstom)'과의 협업을 통해 2023년부터 5G 통신 등을 이용한 LoA 1 수준의 '자율주행 열차(Autonomous Train)' 운행을 계획하였다.

7-5. 독일 철도

국적: 독일

'독일 철도(독일어: Deutsche Bahn)'는 '노키아(Nokia)'의 5G 통신 기술을 이용해 2021년까지 23km 운행 구간에 LoA 1 수준의 S-Bhan Autonomous Train을 시험 운행을 하였다.

7-6. 독일 항공우주 센터(DLR)

국적: 독일

'독일 항공 우주 센터(DLR)'는 LoA 3 수준의 열차의 가상 연결에 대한 연구개발을 수행하고 있다. 주행 중 열차의 동적 가상 커플링을 위한 '열차 간 상대 위치', '속도', '가속도'를 기반으로 하는 기초적인 '간격 제어 시스템(20km/h 이내 속도 제한)'을 개발하여 2018년 이노트랜스(Innotrans)' 철도 박람회에서 시연하였다.

7-7. CAF

국적: 스페인

'CAF(Construcciones y Auxiliar de Ferrocarriles)'사에서는 LoA3 수준의 열차의 가상 연결에 대한 연구개발을 수행하고 있다. 2018년 '이노트랜스(Innotrans)' 철도 박람회에서 두 대의 '트램(Tram)'을 가상의 연결기로 연결하고, 하나의 트램으로 구성하여 6m 간격을 유지하면서 주행하는 시연을 선보였다.

7-8. 대아티아이

국적: 한국

KTCS-2 시범 사업의 첫 번째 사업 대상자로 선정된 '대아티아이(DAEA TI)'의 경우, 대부분의 매출이 관제 시스템 분야에 집중되어 있다. 2022년 기준 매출액이 1055억 원 수준으로, 매출 규모도 높지 않은 편이다.

7-9. 현대로템

국적: 한국

'현대로템'이 2019년에 자체 개발한 통합신호 장치는 '무선통신 기반 열차 제어 장치(CBTC: Communication-Based Train Control)'과 비무선 방식의 신호 정보 '열차자동제어 장치(ATC: Automatic Train Control)', '열차자동운전 장치(ATO: Automatic Train Operation)'를 모두 통합 수용할 수 있어, 노선별로 신호 시스템이 상이한 방식으로 적용되어 있어도 열차의 운용이 가능하다.

현재글철도 신호 시스템(Railway Signaling System)

SURPRISER