2017 년도한국철도학회춘계학술대회논문집 KSR2017S104 일반및고속철도신호시스템표준화방안연구 Standardization Study of Conventional and High speed railway Signaling System 황경환 *, 이길용 *, 김연화 *, 이기서 * Kyung-Hwan Hwang *, Kil-Yong Lee *, Yeon-Hwa Kim *, Key-Seo Lee * Abstract Railway signaling system is focused on high speed and high density of train operation due to development of network technology (computer + communication) and signaling technology. In Korea, Development and Research Project of KRTCS (Korean Radio based Train Control System) are underway. In 2014, Development for urban railway of KRTCS-1, as first steps, was completed and it was established as Korea Railway standard. As second steps, KRTCS-2 for Conventional and High speed railway is conducting Research Projects based on ETCS Level 2 Baseline2 (2.3.0.d). The European Union is also implementing a standard interface system that is centered on Electronic Interlocking device based on TCP / IP through the EULYNX Project and Railway operators are leading this Project. Considering such domestic and foreign situations, We propose a standardization method of Conventional and High speed railway Signaling System based on Network according to the time of application for KRTCS (Conventional and High speed railway) commercialization.. Keywords : Train control system, Electronic interlocking device, Network, Interface, Standardization 초록철도신호시스템은네트워크기술 ( 컴퓨터 + 통신 ), 신호기술등의발전으로인해열차운행의고속화와고밀도화에기술력이집중되고있다. 국내에서는한국형무선통신기반열차제어시스템 (KRTCS : Korean Radio based Train Control System) 개발및연구과제가진행중이며 1 단계로 2014 년도시철도용 KRTCS-1 개발이완료되어한국철도표준규격으로제정되었다. 2 단계로일반및고속철도용 KRTCS-2 가 ETCS 레벨 2 Baseline2(2.3.0.d) 를기준으로연구과제를수행중이다. 유럽연합에서도철도운영사를중심으로 EULYNX 프로젝트를통해 TCP/IP 를기반으로하는전자연동장치를중심으로한표준인터페이스시스템을구현중이다. 이러한국내외현황을감안하여 KRTCS( 일반및고속철도 ) 실용화적용시기에맞춰국내일반및고속철도신호시스템의네트워크기반신호시스템인터페이스표준화방안을제시한다. 주요어 : 열차제어시스템, 전자연동장치, 네트워크, 인터페이스, 표준화 1. 서론 철도신호시스템은네트워크기술 ( 컴퓨터 + 통신 ), 신호기술등의발전으로인해열차운행의고속화와고밀도화에기술력이집중되고있으며, 국제적으로도친환경적인대규모이동수단인철도건설에관심이높아지고있는실정이다. 국내에서는운영중인전자연동장치는 1990년중후반공급되었지만몇가지문제점과취약점을가지고있었기에 2001년표준규격에의해안정화된이후본격적으로국내대부분의역에설치되었다. * 철도신호사업연구조합 R&D 팀
이러한전자연동장치는내구연한에따라노후화되었기에전반적으로개량이필요한시점에도래하고있음을경부고속철도전자연동장치 (SSI : Solid State Interlocking) 의예로확인할수있다. 이런국내현황을감안하여 KRTCS( 일반및고속철도 ) 실용화적용시기에맞춰신호시스템표준화방안으로전자연동장치를중심으로한신호시스템표준화방안을제시하고자한다. 2. 국내외현황 2.1 국내현황철도신호시스템은아래그림과같이 CCC&S(Command, Control, Communication & Signal) 네부분으로나누어구성된다. Fig. 1 철도신호시스템구성도 현재국내에서는종합관제시스템 (CTC) 은국산화기술개발이완료가되어있으며, 열차제어시스템 (ETCS) 는 KRTCS1( 도시철도용 ) 은 IEEE1474를적용하여개발하였고, KRTCS( 일반및고속철도 ) 는국제표준방식인 ETCS 레벨2 호환기술로국산화기술개발이진행중에있다. LTE-R( 통신 ) 부분은 KRTCS2( 일반및고속철도 ) 과제를통해열차제어시스템과함께국산화기술개발이진행중이다. 그러나신호시스템 ( 전자연동장치 ) 은고속철도용전자연동장치의국산화를추진하였으나프랑스 ATC와호환되는 SSI( 전자연동장치 ) 를 COPY한기술로 KRTCS와함께사용할수가없다. 또한국내일반철도및도시철도에설치되어있는전자연동장치는 SIL4인증을받지않은상태로 KRTCS-1,2 상용화를위해서는전자연동장치를중심으로한신호시스템표준화가최우선해결사항이다. 2.2 해외현황유럽에서는 1990 년대후반 ERTMS/ETCS 레벨 1,2,3 적용이가시화되는시점에서국가간상
호운영성및안전성향상을위해전자연동장치표준화의필요성을절실히느끼고 EURO Interlocking 프로젝트및 INESS 프로젝트를유럽연합차원에서수행해왔으며최근에는철도운영회사를중심으로 EULYNX 프로젝트를추진하고있다.. 2.2.1 EURO Interlocking 및 INESS 프로젝트 EURO Interlocking 프로젝트는 1999년부터 2008년까지진행했으며, UIC Forum에서신호장치상호간의조화를위한 A201프로젝트의일환으로시작되었다. UIC에서 ETCS의세가지레벨 (Level 1,2,3) 의적용이가시화되는시점에서유럽내의합의된전자연동장치를공동개발하여 Life-Cycle 비용절감, 퍼포먼스향상및 ETCS와의최적의적합성을이루어냈다. EURO Interlocking은현재 UIC내에서도가장성공적이며모든구성원의공동관심을갖는프로젝트중하나이다. INESS프로젝트는 EURO Interlocking프로젝트의후속프로젝트로 2008년부터 2012년까지진행하였다. 차세대유럽전자연동장치를위해합의되고입증된공통핵심사양개발을목표로하였으며, 국가간상호운영, 경쟁력향상, 인증프로세스의단축을목적으로진행하였다. INESS프로젝트는 UIC( 국제철도연합 ) 을중심으로철도운영사와제조사, 대학이모여프로젝트를진행하였다. EURO Interlocking 프로젝트와 INESS 프로젝트에서추구하는전자연동장치를중심으로한주요신호장치와의구성도는아래그림과같다. Fig. 2 국제표준전자연동장치구성도 전자연동장치 (Interlocking) 를중심으로 CTC( 관제센터 ), 무선폐색센터, 인접연동장치, 선로변장치 ( 선로전환기외 ) 및유지보수장치와주요장치를교환한다. 2.2.2 EULYNX EULYNX 프로젝트는 2014년부터시작되었으며, 지금도진행중이다. EURO Interlocking과
INESS의후속프로젝트로안전성, 유지보수성향상및조달비용절감으로유럽철도산업의경쟁력향상을목표로하고있으며, EULYNX 파트너간공통의상홍 MOU를채결하고기술적공통프로세스 (Common Processes for Technical Cluster) 를정의하여 INESS의결과물로부터 EULYNX Specifications을생성하였다. 결과물로는 EULYNX Baseline Set V1.0을 2017년 4월발표하였으며, EULYNX Baseline Set V2.0을 2017년 11월발표할예정이다. EULYNX 프로젝트에서발표한 EULYNX Baseline Set V1.0에전자연동장치표준화구성도를발표하였으며표준화구성도는 Fig.3와같다. Fig.3 EULYNX 전자연동장치표준화구성도 EULYNX 전자연동장치표준화구성도를보면전자연동장치를중심으로 TCP/IP 통신을기반으로인터페이스가이뤄진다. 3. 일반및고속철도신호시스템표준화방안유럽의 EURO Interlocking, INESS, EULYNX를분석한결과신호시스템표준화는전자연동장치를중심으로이뤄지고있다. 이에우리나라에서도일반및고속철도신호시스템표준화를진행해야하며, 현재진행중이 KRTCS-2( 일반및고속철도 ) 실용화를위해서도신호시스템표준화는필수적이다. 이에유럽의현황을분석하고국내신호시스템표준화로네트워크기반전자연동장치및인터페이스표준화에대한구성도를작성하였으며구성도는 Fig4와같다.
Fig.4 표준전자연동장치인터페이스구성도 ( 안 ) 신호시스템표준화주요내용은다음과같다. 개방형및폐쇠형네트워크와의표준화된인터페이스기능을갖춘전자연동장치개발 개방형네트워크 (EN50159) 와연결된장치와의인터페이스표준화 : CTC, RBC, 원격유지보수부, 전자연동장치 ( 인접역 ), 계전연동장치 ( 인접역 ) 등과전자연동장치와의인터페이스 폐쇠형네트워크 (EN50159) 와연결된장치와의인터페이스표준화 : 유지보수요원안전장치, 건널목장치, 선로전환기, 궤도회로 / 엑셀카운터, TLDS, LEU 등과전자연동장치와의인터페이스 상용화된 H/W 및 S/W Tool사용 : 유지보수용이 -H/W : COTS(Commercial Off The Shelf, 상용화장비 ) -S/W : DOORS( 문서관리 ), SYSML( 데이터모델링 ) 4. 기대효과전자연동장치를중심으로한신호시스템표준화방안에대하여검토분석을진행하였으며국내적용시다음과같은기대효과가예상된다. 신호시스템기술종속탈피 철도운영기관에서는유지보수절감과안전성을확보 제조사는품질향상을통해경쟁력강화 시스템개수및유지보수측면에서외국시스템에비해약 3,000억수입대체효과 표준사양을적용하여입찰준비및평가비용절감 철도운영기관에서표준화된인터페이스사양을만족하는상용제품으로교체가능
5. 결론본논문에서는현재국내신호시스템의인터페이스비표준화에따른문제점과국내외현황을분석하여일반및고속철도신호시스템표준화방안으로전자연동장치를중심으로한신호시스템표준화방안을제시하였다. 전자연동장치를중심으로한신호시스템인터페이스표준화를수행함으로써개량및신규노선에의시스템설치를외국시스템이아닌국산시스템으로설치가가능하며, 외국시스템또는기존시스템에대한기술종속탈피를도모할수있다고예상된다. 유럽에서는 ERTMS/ETCS 레벨 1,2,3 적용이가시화되는 1999년부터전자연동장치 (Interlocking) 를중심으로한인터페이스표준화에대하여중요함을인식하고 EURO Interlocking, INESS 및현재진행중인 EULYNX프로젝트를통하여인터페이스표준화를추진하고있다. 국내에서도이에대한분석과적용이필요한시점이며, 외국시스템에비해 30~40% 정도수입대체효과가예상된다. 또한철도운영기관에서는표준화된인터페이스사양을만족하는상용제품 (COTS) 으로자유롭게교체가가능하여 LCC(Life Cycle Cost) 가절감되고유지보수성향상을확보할수있으며제조사는품질향상을통해경쟁력이강화될것으로예상된다. 감사의글본연구는국토교통부일반및고속철도용무선통신및제어시스템실용화사업의연구비지원 ( 과제번호 17RTRP-B089552-04) 에의해수행되었습니다. 참고문헌 [1] 일반및고속철도용무선통신및제어시스템실용화 3차년도연차실적계획서 (2017.3) [2] 일반및고속철도용무선통신및제어시스템실용화과제 3차년도최종보고서별책일반및고속철도신호시스템표준화 (2017.3) [3] EURO Interlocking Baseline 8.0 (2008) [4] EULYNX Baseline Set V1.0 (2017.4) [5] ETCS for Engineers, IRSE Subsystems and processes (2011) [6] 철도분야 Master Plan 수립및통합신호시스템실용화기획연구, 철도신호사업연구조합 (2014.7) [7] EN 50159:2003, Railway applications - Communications, signaling and processing systems - Safetyrelated communication in transmission system [8] EN 50126:1999, Railway applications - The specification and demonstration of Reliability, Availability Maintainability and Safety (RAMS) [9] EN 50128:2011, Railway applications - Communications, signalling and processing systems - Software for railway control and protection systems [10] EN 50129:2003, Railway applications - Communications, signaling and processing systems - Safetyrelated electronic systems for signaling