2015 년도한국철도학회추계학술대회논문집 KSR2015A125 세계의철도미래기술연구트렌드조사 Railway Technical Research of the World Future Trends Suvey. 홍용기 *, 조연옥 **, 정상기 **, 채남희 **, 안우희 ** Yong-Ki Hong *, Yeon-Ok Cho **, Sang-gi Jung **, Name-Hee Che **, Woo-Hee Ahn ** Abstract I have searched and analyzed of development of railway technology which is corresponding to environmental change of railway technology, and also have searched and analyzed of development status and future technology research items which is already carried out or planning technical developments for setting aside competitiveness of more than 240 trillion won's overseas railway market. I have investigated and analyzed that research and development themes and trends according to 37 overseas railway organizations' technical articles such as development plans, annual reports, research reports, etc. Keywords : Railway technology, Research Item, Research planning, Trends, Technology development 초록철도기술환경변화에대응한철도기술개발과 240 조원이상의철도시장해외진출경쟁력확보를위해세계각국의철도연구기관및운영기관등에서수행하였거나계획하고있는기술개발현황과미래기술등의연구아이템을조사 / 분석하였다. 해외철도기술분석대상은 37 개기관으로해외철도기관의발전계획, 연차보고서, 연구보고서등의기술자료를통해서연구개발테마와트렌드를조사분석한것이다. 주요어 : 철도기술, 연구과제, 연구계획, 트렌드, 기술개발 1. 서론국가의지속성장동력인철도는경제발전의다리역할을하고있다. 국민과국가가필요로하는기술발전과연구개발이이루어져빠르고, 안전하고, 편리한철도교통이되어야한다. 국내철도산업은물론세계철도를리드해나아가기위해서는세계적으로우수한철도전문가가있어야한다. 철도는국가와세계의대동맥으로서국가산업은물론국토의균형발전과국민의삶의질을높이기위한기술개발을통해서전문가가만들어질수있다. 국가의 R&D는여러기술분야전문가들이모여철도기술을융합하고고도의지식을접목을통하여완성할수있고시너지효과도거둘수있을것이다. 본논문에서는해외철도의기술연구개발현황과계획을조사하여기술트렌드를파악하고, 미래철도기술개발의전략을수립하는기초로사용하기하기위해수행하였다. * 우송대학교철도건설시스템학부 (hongssy52@wsu.ac.kr)/( 협 ) 철도과학기술연우사 ** ( 협 ) 철도과학기술연우사
2. 해외철도기관기술개발현황및조사 2.1 자료분석대상기관 2.1.1 철도기술선도기관들의기술동향 2010년전후로전세계적으로 200km/h 이상의고속철도가운영되고있어철도산업이주목을받고있으며, 고속철도가철도산업을주도하고있다. 지능형철도차량, 환경친화적철도시스템등이계속해서강조되고있으며, 철도와도로를연계하는운송시스템에대한관심이증가하고있다. 유럽은 EU를중심으로프랑스, 독일, 영국등이고속철도운영네트워크를구성하고, 아시아권에서는중국, 일본, 한국등이고속철도를선도하고있다. 중국의고속철도는 2014년말까지총연장 16,000km를건설하여운행중에있으며, 이를기반으로세계철도시장에서건설수주활동이많아지고있다. 2.1.2 해외철도기술자료조사및분석기관기술자료수집및분석대상국가는일본, 중국, 스페인, 러시아, 스페인, 독일, 프랑스, 영국, 호주, 미국, 네델란드, 터키등의여러국가를포함하였으며, 이들국가의철도관련연구소 / 운영사 / 제조사 / 국제기술동향지등을기술조사분석기관으로선정하였다. 철도기술조사및분석대상기관과인터넷주소는다음과같다. 연구소 / 운영사 / 제조사 1. SHIFT2RAIL(The Rail Joint Undertaking) http://www.shift2rail.org/ 2. UIC : http://uic.org/ 3. RTRI : http://www.rtri.or.jp/eng/ 4. CARS : http://home.rails.com.cn/en 5. VNIIZHT : http://www.railway-research.org/jsc-railway-research-institute 6. FFE : http://www.railway-research.org/spanish-railways-foundation-ffe 7. DLR : http://www.dlr.de/dlr/en/desktopdefault.aspx/tabid-10002/ 8. French institute of scientific and technical(ifsttar) : http://www.ifsttar.fr/ 9. Railenium: http://www.railenium.eu/ 10. DB Systemtechnik : http://www.dbsystemtechnik.de/dbst-en/start/ 11. SNCF : https://www.recherche.sncf.com/en/ 12. RSSB : http://www.rssb.co.uk/ 13. CZECH(VUZ) http://www.cdvuz.cz/en/ 14. CZECH(CDV) : http://www.cdv.cz/en 15. VTT : http://www.vttresearch.com/ 16. AustriaTech : http://www.austriatech.at/encached 17. Netherlands-TNO : https://www.tno.nl/en/ 18. Sweden-TFK : http://www.tfk.se/ 19. SYSTRA : http://www.systraconsulting.com/ 20. Turkey tubitak : http://ee.mam.tubitak.gov.tr/en/ 21. TTCI, AAR : http://www.aar.com/ 22. Russia(VNIIZhT) : http://www.vniizht.ru/ 23. Bombardier http://www.bombardier.com/en/ 24. CRC 호주 http://www.railcrc.net.au/ 25. Ljubljana 슬로베니아 http://www.ljubljana.si/en/ 26. Newrail 미국뉴케슬 http://www.railwayresearch.org 27. RDSO 인도철도 http://rdso.indianrailways.gov.in 28. TCDD 터키 http://www.tcdd.gov.tr/ 29. IRR : http://www.hud.ac.uk/research/researchcentres/irr/ 30. CAF(Spain) 스페인 http://www.caf.es/ 31. ALSTOM 프랑스제작사 http://www.alstom.com/ 32. JR(Japan Rail) : 32-1 九州 http://www.jrkyushu.co.jp/ 32-2 동일본 http://www.jreast.co.jp/ 32-3 동해 http://company.jr-central.co.jp/ 32-4 북해도 http://www.jrhokkaido.co.jp 32-5 서일본 http://www.westjr.co.jp 32-6 JR 화물 http://www.jrfreight.co.jp/ 33. HITACHI 일본차량제작사 http://www.hitachi.com/ 34. Arup 영국런던컨설팅사 http://www.arup.com 35. Transrapid(ThyssenKrupp) 독일뮌헨 http://www.transrapid.de 36. COTA(Central Ohio Transit Authority) 미국 http://www.cota.com/ 37. MTR 홍콩 http://www.mtreurope.com/
국제동향지 1. International Railway Journal(IRJ) : http://www.railjournal.com/ 2. Railway Technology : http://www.railway-technology.com/ 3. Railway Gazette International : http://www.railwaygazette.com/ 2.2 시스템별기술과제분석 2.2.1 시스템별기술개요조사대상 37개기관에대해수집한자료중주요 14개기관의 28개리포트를분석하였으며, 철도기술을철도시스템제도, 정책및기술지원, 철도안전및무결성, 에너지효율및환경, 철도기술성능개선, 유지보수, 물류수송, 도시철도 7개의시스템으로분류하였다. 2.2.2 철도시스템제도, 정책및지원철도시스템은철도망개발과수송용량증대, 철도산업육성을위한정책과법률제도, 시스템의신뢰도및탄력성, 철도교통사업환경, 운영관제의최적화, 의사결정지원, 경제성및가치의평가등의과제를수행하거나계획하고있다. 철도성장시대를이끌어갈과제로서는공공교통체계확충과촉진, 환경부하가낮은철도개발, 여객수송의고품위화, 철도기초연구등이있다. 2.2.3 철도시스템의안전및무결성철도는도로교통에비하여 30배나안전하다그러나한번사고가발생하면대형사고로이어져국가의혼란을초래하기까지이른다. 철도는기본적으로무인자동운전을추구하여안전한철도운행을실현해나아가고있는것이다. 차량의경우지능을갖는차량운행으로승객으로부터신뢰도를확보하여안전사고를예방하고있다. 대형사고로이어지는충돌탈선, 기상재해, 지진안전등의철도사고가일어나지않도록기술을개발하고, 안전에대한의사결정지원, 위험요소의정확한파악, 안전관리분석, 열차사고피해경감을위한차량설계, 궤도구조물의상호작용, 신호통신의성능향상, 보안, 안전인증등의과제를수행하거나계획하고있다. 2.2.4 에너지효율화및환경분야철도는에너지효율성측면에서다른교통수단에비하여효율성이높다. 1명을 1km 수송에드는에너지는철도가 111kcal로비행기 (386kcal) 가철도의 3.5배, 승용차 (627kcal) 가철도의 5.8배나많다. 이와같이철도의에너지효율이아주경제적임에도국민들은자가용을선호하고있다. 그이유는편리성때문이다. 철도가문전수송등의수송체계개선과함께에너지를더욱효율적으로개선하기위한기술개발이필요한것이다. 에너지와환경분야에서는에너지효율경량화열차, 고효율에너지의이용, 전력공급최적화전철시스템, 에너지의지속가능한이용, 환경적영향, 제로CO 2 배출열차등의개발이요구되고있다.
2.2.5 철도기술성능개선 철도기술분야는철도시스템의요소인철도차량, 철도역, 선로, 에너지공급시설, 신호통신등철도운영관리시스템이유기적으로결합되어성능을발휘함으로써안전하고빠르고정확한철도운행이이루어질수있다. 성능개선은비용을저감하고, 부품과철도시스템의요소에대한성능향상, 기존시설의효과적인이용, 열차제어기술의향상, 철도망의용량증가, 구조물성능, 제동성능, 정보관리, 전력신공급시스템, 새로운감시보전기술, 신호장치성능향상이필요하다. 2.2.6 유지보수철도시스템은성능을확보하기위한유지보수가필수적이다. 차량등철도시설은최저의유지보수가이루어질수있도록제작설계, 시험평가및검수가이루어져야한다. 유지보수에필요한기술은일생주기관리, 신뢰성향상, 시험평가기술, 운영환경개선, 궤도검사기술, 전철전력유지보수기술등을수행및계획하고있다. 2.2.7 물류수송물류수송은 2개이상의다른수송수단 ( 輸送手段 ) 으로컨테이너, 트레일러 (trailer), 팔레트 (pallet) 적재화물을건물의출입구에서출입구까지일관수송이이루어지도록계획하고추진하고있다. 즉, 물류가문전수송이이루어져야하는것은당연한것이다. 이러한물류수송이이루어지기위하여항만과철도연계, 트럭과철도의연계, 가격및서비스통합, 수송시간단축, 화물통합시스템, 표준화및자동화, 고속화, 지능형피기백차량등의개발이요구되고있다. 2.2.8 도시교통도시철도는도심내와광역구간에서운행하는기동성이좋고, 고밀도, 정밀제어및정차가요구된다. 도시철도는혼잡완화, 고밀도 24시간운전, 자동운전, 문전수송, 시간단축등이절실히요구되고있다. 도시철도는열차표정속도를현재 35km/h에서적어도 60~80km/h로증가, 결합운전및연계수송, 무보수철도시스템건설, 유지보수로봇도입, 철도지능화기술등의기술개발이필요하다. 3. 결론 이논문은 미래철도기술전략수립을위한기술분석 수행과제의일부분으로해외철도기관의기술개발현황과계획을조사한결과이다. 37개의세계철도운영및연구기관의기술개발현황을파악정리하고, 이것을시스템별 (7개) 기술과제를분류하였다. 해외철도프로젝트를수집하고분석하면서알수있었던것은대부분의과제가학제적분야가아닌프로젝트베이스로기술분야가융합하여수행하고있었다. 학제적기술분야로
프로젝트를나누어수행하는것은권장하지않는다. 연구원의프로젝트수행조직은다양한학제적전문가들이기술을융합하여우수한연구성과를이루도록구성되어야할것으로판단된다. 학제적기술별로프로젝트를수행할경우중복된기술개발이더욱증가할것이다. 향후철도기술개발은대형사업위주로계획되었으면한다. 예를들면논스톱열차, 도시철도운행시간단축, 물류의고밀도연계수송, 지속성장철도망, 철도시스템의안전및무결성, 에너지효율화및전철시스템최적화, 생애주기최적관리, 최적유지보수, 초고속자기부상열차, 지능형철도시스템의혁신등의사업이진행되었으면한다. 이번해외기술과제조사는전세계적으로수행하였거나계획하고있는기술개발트렌드를파악하여국가적으로필요한대형과제를도출하기위한기초자료로활용할수있을것이다. 더불어철도기관들의홈페이지나자료에링크시켜놓았으므로곧바로클릭하여자료를파악하는데참고가될수있을것이다. 참고문헌 [1] SHIFT2RAIL (2015) ANNUAL ACTIVITY REPORT 2014, SHIFT2RAIL JOINT UNDERTAKING. [2] RSSB (2010) A guide to RSSB research in Safety policy and risk management, www.rssb.co.uk. [3] RSSB (2010) A guide to RSSB research in Sustainable development, www.rssb.co.uk. [4] RSSB (2011) A guide to RSSB research in Station Safety, www.rssb.co.uk. [5] RSSB (2013) A guide to RSSB research in Cross-industry research and development, www.rssb.co.uk. [6] RSSB (2013) A guidance guide to Cross-industry research and development, www.rssb.co.uk. [7] RSSB (2014) A guide to RSSB research in rolling-stock-research, www.rssb.co.uk. [8] RSSB (2014) A guide to RSSB research in control-command-signalling, www.rssb.co.uk. [9] RSSB (2014) A guide to RSSB research in Energy-research, www.rssb.co.uk. [10] RSSB (2014) A guide to RSSB research in infrastructure-research, www.rssb.co.uk. [11] RSSB (2014) A guide to RSSB research in vehicle-track-interaction-research, www.rssb.co.uk. [12] Michael F. Gorman(2010), Trends, Hot Topics and Future Directions for Academic Rail Research, INFORMS Austin 2010. [13] European rail sector s, Challenge 2050,Challenge, THE RAIL SECTOR VISION, pp.1-18 [14] UIC(2013), RAIL TECHNICAL STRATEGY EUROPE, UIC [15] DB Systemtechnik(2014), Activity Report 2013/2014, DB Systemtechnik GmbH, www.db-systemtechnik.de [16] RTRI(2012~2014), Annual Report 2012-2014, Railway Technical Research Institute [17] UIC(2013), High speed rail Fast track to sustainable mobility, UIC, www.uic.org