[건설기술] 국산 철도신호 기술 '한국형열차제어시스템(KTCS-2)’/ "발생 지점 예측 효과적 악취저감 가능"

철도신호, 지상에서 ‘차상’으로

     그간 국내 철도신호 시장은 외산 기술력에 의존해 타 산업 분야에 비해 다소 기술 발전이 더디다는 평가를 받아 왔다. 최초 철도 건설 시 해외에서 열차제어시스템을 도입, 사실상 외국 신호 제품에 의존해왔기 때문이다.

하지만 최근 철도신호 시장에서 의미 있는 변화가 시작되고 있다. 오랜 시간 철도 분야에서 쌓아온 노하우와 기술력을 바탕으로 국산 철도신호 기술이 개발된 것이다. ‘한국형열차제어시스템(KTCS-2)’는 외산에 의존했던 RF-CBTC을 국책연구과제로 진행해 국산화한 신호‧제어 기술이다.

한국형열차제어시스템(KTCS-2)

차상신호장치와 지상신호장치, LTE-R로 구성된 KTCS-2는 유럽의 ETCS 사양을 기본으로 한국 실정에 맞게 사양을 결정해 국내 신호시스템의 개선은 물론 해외시장 진출의 발판을 마련할 전망이다.

이러한 KTCS-2를 설치하면 선로변의 신호기는 없어지고 100% 차상신호 방식으로 운행해 지상신호에서 차상신호로의 기술 혁신이 이뤄지게 된다.

사실상 KTCS-2의 핵심이라고 할 수 있는 차상신호장치는 지상장치인 RBC(Radio Block Center)로부터 이동권한을 받아 허용된 위치까지 안전하게 열차를 운전할 수 있도록 속도, 거리 등 관련 정보를 모니터를 통해 기관사에게 제공한다.

또한 운행 중 열차의 안전에 위배되는 상황이 발생하면 즉시 비상정지 명령을 출력해 열차가 자동으로 안전하게 정지하도록 하는 기능을 갖고 있다.

특히 (주)테크빌의 KTCS-2 차상장치는 국제 안전도 최상위 레벨인 SIL4를 보유하고 있어 눈길을 끈다. 그간의 노하우와 기술력을 바탕으로 하드웨어·소프트웨어 전부 국산 기술을 적용했다.

이로써 국제규격(IEC 62278, IEC 62279, IEC 62280, IEC 62425)이 적용된 글로벌 수준의 철도제어 솔루션을 보유하게 된 것.

테크빌의 KTCS-2 차상장치는 열차 속도·위치 결정, 이동권한(MA) 관리, 최대 제한속도 Profile 결정, 열차 속도·열차 이동 감시, 운전모드 레벨 결정·부정출력 방지를 통해 안전성을 확보했다.

특히 ‘2 Out of 2’ 방식의 이중계 구조에 의해 신뢰성을 증대하고, 안전성·가용성의 특성에 적합한 하드웨어 구조와 Fail-safe 기능을 가진 안전 구조로 설계한 것이 특징이다.

이를 통해 향후 ERTMS/ETCS Level 3까지 확장이 가능하며, 입·출력과 다양한 인터페이스에 대한 소프트웨어 및 하드웨어 확장이 용이하다는 점이 강점이다.

테크빌 허남경 대표이사(사진)는 “현재 고속·일반철도용 KTCS-2 시스템이 개발됐으나, 신 개발품인 관계로 공급 실적과 영업운전 실적이 확보되지 않아 시장에 공급할 수 없는 실정”이라며 “이를 해결하기 위해 전라선을 시범노선으로 정하고 KTCS-2를 공급 설치 영업운전을 하기위한 프로젝트가 설계 중에 있다. 전라선 KTCS-2 시범사업이 오는 2021년에 완료되면 우리의 KTCS-2 신호시스템이 국내는 물론 해외 시장에서 사용될 날이 올 것”이라고 설명했다.

한편, 설립된 지 올해로 18년을 맞은 테크빌은 고도의 신뢰도와 안전성을 요구하는 철도신호 시스템 공급을 주 사업 분야로 한다. 그간 국외 선진업체에 의해 공급된 고속철도 역정보전송장치의 국산화를 통해 경부고속철도 2단계, 호남고속철도와 수도권고속철도에 공급한 바 있으며, 경부고속철도 1단계의 기존 장치 개량도 실시했다.

허 대표는 “기업의 경쟁력은 고객의 요구에 부응하는 신제품 개발 기술력·생산제품의 품질에 있다. 테크빌은 표준 업무 절차(V-Cycle)에 따라 고 품질의 소프트웨어·하드웨어를 설계, 개발, 생산하고 있다”며 “그간 축적된 경험을 바탕으로 고속철도와 도시철도 분야 열차제어시스템과 관제시스템을 자체 개발·공급해 한국을 넘어 전 세계 대륙의 교통망을 하나로 통일하는데 기여하고 싶다”고 전했다.

[공학저널 김하늬 기자]

 

발생 지점 예측해 효과적 악취저감 가능해진다

 

   도시 미관을 해치는 환경오염 요소 중 하나인 하수도 악취. 신도시의 경우 하수와 빗물이 각각의 관로를 통해 이동하지만 구도심 대부분은 하수와 빗물이 하나의 관로에서 섞이기 때문에 여름철 물속 부패가 빨라져 악취가 더욱 심해지곤 한다.

이러한 악취는 뚜렷한 실체가 없는 만큼 다양한 원인이 존재하며, 원인을 찾아도 제거에 어려움을 겪는 경우가 많다. 특히 도시 대상 지역의 하수도 악취를 관리하기 위해서는 악취 발생 정도를 파악해야 하는데 전체 지역의 현장 조사 시 발생하는 막대한 시간과 비용 소모로 인해 그간 관리가 이뤄지지 못했던 한계가 있었다.

이를 해결하기 위해 최근 여러 지자체에서는 현장 조사의 번거로움을 줄이고, 편리성을 높일 수 있는 GIS를 활용한 하수도관리시스템을 도입‧적용하고 있다. 바로 ‘하수도 악취지도 작성 프로그램’이 그것이다.

하수도 악취지도 작성 프로그램은 5년간의 데이터를 축적‧활용해 만든 모델링 프로그램으로, 최소한의 현장 조사(약 10% 미만)만으로 대상 지역의 악취 예측이 가능한 것이 특징이다.

기존 악취 민원 발생 시 현장 조사에 임하더라도 악취 발생 시간과 환경이 고르지 않아 정확한 원인을 찾고 이를 제거하는 방안을 수립하는 것에 어려움이 있었다. 하지만 빅데이터를 통해 악취가 발생하는 시기와 지점을 정확히 기록해 사용자로 하여금 손쉬운 파악이 가능하도록 했다.

악취 발생량 예측과 GIS 연계 악취지도의 두 가지 프로그램으로 구성된 이 프로그램은 대상 지역의 악취 발생 현황을 한 눈에 알기 쉽게 지도상에 색깔로 표현(5등급)한다. 대상 지역의 악취 발생량을 예측하고, 악취 발생량 예측값을 대상 지역의 하수도 GIS 대장에 기록하는 방식이다.

이를 통해 시간과 비용을 절약하는 것은 물론 악취 발생 정도의 파악이 쉽고, 악취 원인 분석을 통해 원인에 따른 악취저감장치 적용 계획 수립이 가능하다. 또한 악취저감시설 설치 전후 효과와 영향 확인이 간편해 향후 악취 관련 데이터로도 활용될 전망이다.

하수도 악취지도 작성 프로그램을 개발한 ㈜한국하수도기술은 한국건설기술연구원의 창업승인을 받아 지난 2014년도에 설립된 법인 기업으로 국내 하수도의 선진화를 위해 노력해온 기업이다. 하수관로에서 발생하는 악취를 조사·진단하고, 솔루션을 제시하는 기본 계획 용역과 하수도 악취를 제거하기 위한 다양한 솔루션(악취저감기술)을 보유하고 있다.

그간 한국하수도기술은 하수도 악취지도 작성 프로그램 통해 서울시 약 10개 구청, 광주광역시 2개 구청(동구, 남구), 대구광역시 3개 구청(중구, 남구, 동구), 성남시청 등에서 하수관로 악취 기본 계획 수립 용역을 수행했다.

이러한 한국하수도기술의 악취 저감 사업은 악취 현황 파악, 문제 진단, 시설 설치로 이어진다. 악취지도 작성 기술과 함께 ‘스프레이식 악취저감 장치’와 ‘공기주입식 SOB media 장치’의 성과도 눈여겨 볼만 하다.

스프레이 악취저감장치는 국내에서 약 100여개소 이상, 낙차완화장치는 약 350여개소 이상, 공기주입식 SOB media 장치는 약 300여개소 이상 적용 실적을 보유하고 있을 정도로 오랜 시간 하수도 악취 저감 분야에서 독보적인 기술력을 통해 신뢰를 쌓아왔다.

한국하수도기술 조정일 대표이사(사진)는 하수관로 악취 분야 국내 1호 박사다. 현재 국내에서 하수관로 악취를 전문적으로 처리하는 기업은 한국하수도기술이 손에 꼽힐 정도인 상황에서 직원 대부분 석사이상의 전문가로 구성해 하수도 악취 분야 전문 기업으로 자리를 견고히 하고 있다.

이러한 경쟁력을 바탕으로 한국하수도기술은 현재 보유중인 기술 외에도 하수도에서 악취를 저감하기 위해 꾸준한 연구·개발을 진행 중에 있다. 악취의 주 원인이 정화조에 있다는 점에 착안해 정화조를 없애고, 그로 인해 발생할 수 있는 문제점들을 해결하기 위한 기술 개발에 박차를 가하고 있는 것.

정화조를 없애고 분뇨를 하수도로 직접 투입시킬 경우 해결해야 할 문제점으로는 크게 두 가지가 있다. 정화조를 거치지 않고 하수도로 직접 투입된 분뇨 협잡물을 하수관로 내에 퇴적시키지 않고 하수처리장까지 이송시키는 것과 강우 시 분뇨 협잡물이 하천으로 직접 방류되지 않도록 우수토실을 잘 관리하는 것이다.

조 대표는 “하수 관로내 퇴적을 방지하기 위해 관로의 단면을 변형하고, 유속을 더 빠르게 해 퇴적을 방지하는 복합단면 관로 설계와 강우 시 우수토실 제어를 기존의 수량 제어에 수질 제어를 추가하는 방식 등 다양한 방안을 모색하고 있다”고 설명했다.

그는 이어 “하수도 악취 문제는 선진국형 문제다. 우리가 하수도 악취를 적극적으로 해결하기 위한 노력을 지속한다면 이 또한 우리가 선진국으로 가는 방향이라고 생각한다. 정책적으로 예산이 편성될 수 있다면 국민들의 삶의 질 향상에 많은 도움이 될 것이라고 본다”며 “한국하수도기술은 악취 분야에서의 다양한 경험과 레퍼런스를 통해 국민들이 악취로 인한 불편을 겪지 않도록 앞으로도 기술 개발에 힘쓸 것”이라고 전했다.

[공학저널 김하늬 기자] 

케이콘텐츠