도시철도 열차제어시스템 및 미래형 교통수단의 발전방향에 대한 고찰

초록

대용량 대중교통 수단인 도시철도의 운용에 있어 중요한 역할을 수행하는 열차제어시스템은 인명 및 설비의 안전을 위해 열차가 위험한 상황에 직면하지 않도록 지속적인 제어, 감시, 점검 등을 담당하고 있다. 또한 열차제어시스템의 중요한 사용 목적 중의 하나로, 열차 편성수를 최소화하고 운전시격을 단축시켜 승객 서비스와 경제적 효율성을 높이는 데 기여한다는 것이다. 국내 도시철도 열차제어시스템은 1974년 서울시 지하철 1호선 개통과 함께 점제어 방식의 ATS(Automatic Train Stop) 시스템이 최초로 사용되었으며, 이러한 ATS 시스템은 지상 레일 안에 설치된 지상신호발생장치의 속도 제한 신호에 의해 제한속도가 현시되어지며, 이를 확인한 운전자에 의해 열차의 가감속제어를 수동으로 수행하는 방식이다. 이후 연속제어방식을 이용한 ATP(Automatic Train Protection) 시스템이 도입되었으며, 이러한 ATP 시스템은 중앙집중제어시스템(CTC : Centralized Traffic Control)이 선행열차의 점유 상태 및 속도를 파악하여 사전에 설정된 속도코드 중에서 적합한 것을 선택하여, 궤도회로를 통해 후행열차에 전송하는 방법으로 열차의 안전운행을 지원하는 시스템이다. 이러한 ATP 시스템에 운전자의 최소한의 개입만으로 열차를 자동으로 운행시킬 수 있는 ATO(Automatic Train Operation) 시스템을 추가하여 현재 국내 대부분의 도시철도 노선에서는 ATP/ATO 시스템에 의한 1인운전을 하고 있다. 현재 국내 도시철도 열차제어시스템에서 보편적으로 사용되고 있는 ATP/ATO 시스템은궤도회로를 이용한 열차제어시스템으로서 지상의 거점에 위치하는 제어장치가 각 열차의 위치정보를 주기적으로 수집하고, 선행열차의 위치와 선로의 속도제한을 고려하여 후행열차에 제한속도 정보를 전송하여, 차상 열차제어시스템에서 열차의 속도에 따른 가감속 제어를 수행하는 것이다. 이러한 궤도회로 기반의 ATP/ATO 시스템을 대신하여 1990년대 초에 개발된 방식으로 궤도회로를 이용하지 않고 무선을 이용한 열차제어시스템, 즉 CBTC(Communication Based Train Control) 시스템이 전 세계적으로 점차 적용이 확산되고 있으며, 국내에서도 한국철도기술연구원에서 도시철도 신호시스템 표준화 연구를 통해 CBTC 시스템에 대한 표준규격을 마련하였으며, 한국철도공사에서 분당선에 시범구축사업을 시행하여 타당성이 있다는 결론을 얻은바 있고, 신분당선에는 CBTC 방식이 채택되어 완공 후 국내에서도 최초로 운행될 예정에 있다. 앞에서 설명한 도시철도 열차제어시스템은 열차를 운행하는 과정에서 인명사상 및 시설물 파손과 같은 사고가 발생하는 것을 방지하는 Fail-Safe 시스템으로 동작한다. 이 같은 시스템을 구축&#8228