철도연, 세계 최초 5G기반 열차자율주행시스템 기술 시험 성공

▲ 열차 간 정밀 간격 제어를 시험 중인 축소 시험차량

한국철도기술연구원(이하 철도연)은 세계 최초로 5G 통신기반의 열차자율주행시스템 핵심 제어기술을 개발했다.

철도연은 오송 철도종합시험선로에 4월부터 2대의 축소시험차량으로 시험을 진행 중이다.

지난 1월, SK텔레콤과 기술협력을 위한 협약을 맺고 세계 최초의 5G 통신기반 스마트 테스트 베드를 함께 구축하여 협력하고 있다.

열차의 위치만 고려하던 기존의 제어방식에서 벗어나 위치 및 속도, 제동거리 등 선행열차의 주행 정보를 실시간으로 반영하여 열차 간 안전간격을 단축하는 ‘간격 제어기술’과 열차와 열차가 직접 통신하여 분기기를 제어하는 ‘분기 제어기술’에 대한 시험을 진행했다.

열차자율주행시스템은 열차와 열차가 직접 통신하여 열차의 경로, 정차역, 주행속도 등의 정보를 공유하고, 이를 통해 열차 스스로 주행 안전 확보, 주행 중 자유로운 편성 조성, 이례 상황을 실시간 인지‧판단하고 제어하는 지능형 열차제어기술이다.

자동차의 자율주행은 주행을 위한 인지‧판단‧제어를 자동화하여 무인자율주행을 하는 것이 목표지만, 열차의 자율주행은 지상 제어설비가 모든 열차를 통제하는 현재의 중앙집중식 제어방식에서 열차가 스스로 제어하는 분산제어 방식으로 변화하는 것이 목표이다.

열차끼리 직접 통신하여 자신의 위치와 방향을 열차 스스로 결정하고 제어하기 때문에 지상신호설비를 최소화하고, 수송력을 최대 30% 이상 증대하는 원천기술을 확보했다.

또한, 정밀 간격 제어기술로 열차의 운행 간격을 지금보다 30% 이상 단축할 수 있어 출퇴근 시간 등 열차운행이 집중되는 시간에 더 많은 열차를 효율적으로 운영할 수 있게 됐다.

5G 통신기반으로한 열차제어는 실시간 주행 데이터 전송이 가능하여 통신 지연이 단축되고 전송 신뢰도 및 데이터 전송용량이 최대 20배가 향상됐다.

선로 및 분기기 등을 열차 스스로 최적 상태로 제어하고, 설비 투자 비용 절감, 인적 오류 감소, 유지보수 효율화 등이 가능해졌다.

열차자율주행시스템기술개발※은 열차운행의 효율성과 안전성을 획기적으로 개선하는 미래 원천기술 확보를 위해 과학기술정보통신부 국가과학기술연구회의 BIG(Big Issue Group) 사업으로 진행 중이다.

이번 시험의 성공은 민관연 협력을 통해 세계 최초의 5G 통신기반 열차자율주행 연구성과를 도출했다는 점에서 의미가 있다.

※ 관련 연구과제

- 과제명: 열차자율주행시스템 기술개발사업

- 연구기간: 2016~2024년(9년), 총연구비(직접비): 331억원

- 연구기관 및 연구책임자: 철도연 정락교 열차자율주행연구팀장

정락교 철도연 열차자율주행연구팀장은 “열차의 주행 경로 재설정 기술 등 추가시험을 진행하고, 차상 중심의 간격 및 분기제어 고도화를 통해 주행 중 열차 분리·결합기술을 구현하여 열차자율주행 기술을 완성할 계획이다”고 말했다.

나희승 철도연 원장은 “출퇴근 시간의 혼잡도를 줄이고, 열차를 더 많이 효율적으로 운영할 수 있는 기술이다”며, “앞으로 철도교통기술은 그린 및 디지털 뉴딜의 융합을 통한 기술 혁신을 이루어 국민이 체감하는 안전하고 편리한 철도교통 스마트혁신을 위해 더욱 노력하겠다”고 전했다.

출처: 한국철도기술연구원