국토부, 4천6백억 투입 무인운전 자기부상열차 실용화 추진
인천공항내 7km 시범노선 건설…2013년 세계 2번째 영업운행
국토해양부 도시형자기부상열차실용화사업단(단장 신병천)이 국내 100% 순수기술 자기부상열차 개발을 주도하고 있어 산학연의 주목을 받고 있다.
레일과 비접촉 주행하는 도시형자기부상열차는 기존 열차에 비해 소음과 진동이 매우 적고 고무가루, 철가루 등 분진이 거의 발생하지 않아 환경 친환적인 최첨단 교통수단으로 손꼽히고 있다.
또한 바퀴없이 전자석 힘으로 떠서 주행하기 때문에 등판능력과 곡선통과 우수, 탈선이나 전복 등 대형사고 발생을 걱정하지 않아도 되는 장점을 갖고 있다.
슬라브를 배제한 거더 시스템 채택으로 Km당 건설비가 400억원 내외로 대폭 절감이 가능해 경제성 또한 우수하다는 평가를 받고 있다.
특히 회전체가 없는 도시형자기부상열차 특성상 마모되는 부품이 없어 부품조달비용 절감과 궤도의 손상이나 마모도 발생되지 않아 선로 보수 유지비용을 절감할 수 있어 바퀴식 경전철에 비해 운영비를 60~70% 가량 절감할 수 있는 장점도 있다.
이와 함께 육중하게 보이는 슬라브형 대신 거더형식 구조물 채택, 타 시스템 대비 가장 슬림하고 날렵한 구조시스템 가능, 전차선을 거더측면에 직접 부참해 별도의 구조물 불필요 등으로 사업추진시 지역민의 동의취득이 용이한 이점도 갖고 있다.
1960년대부터 초고속형 도시형자기부상열차 개발을 추진한 독일은 중국 상하이 30km구간에 상용화하는 성공했다.
일본은 초고속형의 경우 시험노선을 운용 중에 있으며, 중저속형의 경우 상용화를 완료해 2005년 3월부터 나고야 9km 구간을 개통, 운행하고 있다.
미국 역시 영구 자석식 기술을 적용한 중저속형 자기부상열차 시험선을 건설하고 있으며, 중국은 상전도 흡인식의 중저속형 자기부상열차 실용화 개발에 착수한 상황이다.
우리나라의 경우 1989년부터 국가연구개발사업 일환으로 도시형자기부상열차 개발에 나서고 있다.
이와 관련 1989년부터 1999년 총 10년간 149억원의 예산을 투입, 우리나라 최초 자기부상열차인 UTM-01을 개발한 바 있다.
또한 산업자원부(현 지식경제부)는 2003년부터 5년간, 1단계 3년 123억원을 투입해 UTM-02개발사업을 추진했으며, 현재 국토해양부는 2012년까지 총 4,500억원을 도시형자기부상열차 실용화사업을 추진하고 있다.
국토해양부가 진행하고 있는 도시형자기부상열차실용화사업은 최첨단 친환경 대중교통수단이 자기부상열차 실용화 촉진을 통한 국민의 삶의 질 향상, 국가의 미래 성장동력산업으로 성장, 국부 창출 기반확보를 목적으로 하고 있다.
2006년 12월부터 2012년 12월 총 6년간 총 4,500억원이 투입되는 이 사업은 기술보완을 통한 110km/h급 무인운전 자기부상시스템 개발과 개발시스템 시험운행을 위한 7km 이내의 시범노선 건설을 목표로 진행되고 있다.
현재까지 이 사업은 부상공극 8mm 통한 전력소모 36% 감소, 주행안전성 향상, 가용성 증대, 정전시에도 일정시간 부상상태 유지 가능, 전력소모 감소 등의 연구과제를 완료 또는 진행하고 있다.
아울러 슬림화된 선로구축물로 도시 경관과의 조화, 건설비 절감을 위한 교량 전체 높이 축소 가능 등 선로구축물 설계 등의 연구도 수행하고 있다.
이 같은 사업을 원활히 추진하기 위해 국토부는 건설교통기술평가원을 전문기관으로 한국기계연구원(사업단장)과 (주)현대로템(차량개발), 한국철도시설공단(시범노선구축), 대명엔지니어링(분기기 시스템) 등이 참여하고 있는 도시형자기부상열차실용화사업단을 운영하고 있다.
조상은 기자
■인터뷰 / 도시형자기부상열차실용화사업단 신 병 천 단장
“세계 1등 상품 만들기 역량 결집”
철도시설공단 등 산학연 총 26개 기관 참여
안전성ㆍ신뢰성 확보 총력… 세계화 도약 기대
▲도시형자기부상열차실용화사업단은 자기부상열차기술의 실용화에 필요한 기술보완, 시범노선 구축 및 시범운행을 위해 국토해양부에서 설치했으며, VC-10 사업 중 하나로 전문기관인 한국건설교통기술평가원이 관리하는 사업입니다.
사업단은 총괄주관기관인 한국기계연구원에 설치돼 있으며, 핵심기관으로 시스템통합을 담당하는 한국기계연구원, 차량개발을 담당하는 (주)현대로템, 시범노선구축을 담당하는 한국철도시설공단 등 3개 기관을 포함 산학연 총 26개 기관의 300여 핵심연구원들이 참여하고 있습니다.
-추진하고 있는 주요 업무는 무엇인지요.
▲국민들에게 질 높은 교통서비스를 제공함과 동시에 국내외 경전철 시장에 진출해 국부를 창출하는 것을 기본 목표로 하고 있습니다.
이를 위해 시속 110km급 무인운전이 가능한 도시형자기부상열차를 개발하고, 인천공항에 6.1km 시범노선을 건설해 개발된 차량을 시험운행하는 것입니다.
시제차량은 개발완료돼 현재 한국기계연구원 시험선에서 시험중에 있고, 시범노선 건설공사는 올해 2월에 착공해 2012년 중반에 완공하게 됩니다.
1년간 종합시운전을 거쳐 2013년 중반 도시형으로는 일본에 이어 세계 2번째로 영업운전하게 됩니다.
-국내 도시형자기부상열차산업을 전망해 본다면.
▲실용화사업을 통해 연구개발한 결과 자기부상열차의 건설비는 타 경전철보다 오히려 저렴한 Km당 400억 정도입니다.
마모되는 부품이 없고 선로 유지보수비용도 적게 들어 운영비는 타 경전철의 60~70% 정도 예상돼 경제성은 충분한 것으로 판단하고 있습니다.
주요 부품과 S/W의 이중화, 비상배터리 설치등으로 일부 문제가 발생해도 부상이 유지되도록 차량의 부상안정성을 획기적으로 향상시켰습니다.
기계연 시험선에서 앞으로 약 2년간의 가혹한 조건에서의 시험평가와 인천공항에서 1년간의 시험운전을 거치면 안정성과 신뢰성에 대한 의문도 해소돼 국내 지자체에서 많이 활용할 것이고, 이를 바탕으로 외국으로 진출할 수 있을 것으로 기대합니다.
자기부상열차는 무공해 친환경적이며, 경관이 상대적으로 우수해 지역민들은 설득하는데 장점이 있어 사업추진에 큰 도움이 될 것으로 기대하고 있습니다.
-앞으로 사업단 운영 계획은 어떻게 되는지요.
▲우리 사업은 총 사업기간 중 절반을 지나고 있습니다. 현재 시제차량이 개발돼 기계연 시험선에서 시험중에 있으며, 향후 약 2년간 각종 악조건에서의 시험평가를 거쳐 세계 1등 상품이 되도록 할 것입니다.
올해 2월 착공한 인천공항 시범노선 건설공사를 건실하게 진행해 영업운영에 한치의 착오도 없도록 안전성과 신뢰성을 확보하는데 최선을 다할 것입니다.
아울러 2013년 인천공항 시범노선에서의 영업운행이전이라도 국내외 시장진출을 촉진하기 위해 관련 지자체, 설계/시공사, 외국 대사관 및 상사 등을 초청해 시승행사와 함께 적극적인 홍보를 실시하고자 합니다.
■ 철도차량제작 전문기업 / 현대로템
국내 순수 기술 '자기부상열차' 개발 주역
최고속도 110km...무인자동방식 운행 가능
신기술 적용 내구성 매우 탁월 ‘특장점’
현대로템은 지난 1988년 자기부상열차 연구개발에 착수해 1993년 대전 EXPO 전시/운행용 개발했다.
또한 1994년부터 1999년까지 교육과학기술부 특정연구개발사업에 참여해 도시형 차량개발(2량 1편성)과 1.3km 시험선 건설, 2003년부터 2008년까지 지식경제부 중기거점개발사업에 참여 실용화모델(2량1편성) 개발과 무인자동운전용 신호시스템을 개발했으며, 2012년까지 국토해양부 실용화사업에 참여 110km/h급 차량(2량 3편성)을 개발 사업을 진행하고 있다.
현대로템의 도시형자기부상열차는 길이 12m, 폭 2.7m, 높이 3.45m로 승객 230명이 탑승할 수 있으며 최고속도 110km/h, 무인자동방식으로 운행하도록 설계, 제작됐다.
이 열차는 도자기의 곡선과 벌집구조의 조합을 통해 한국적 미를 살려 정형화된 기존 철도와 차별했으며, 전력을 절감하기 위해 차량의 모든 실내외 조명으로 LED를 채택했다.
또한 차제의 경량화를 위해 Single Skin 알루미늄 압출 방식으로 설계됐으며, 우수한 조항 매커니즘이 적용돼 곡선주행성능도 탁월하다.
부상력과 주행안정성 확보를 위해 Long Pole 부상용 전자석이 적용됐으며, 전기제동과 공ㆍ유압 방식의 기계제동을 동시 채용 제동특성도 대폭 향상됐다.
최적의 제어 알고리즘 적용으로 열차 주행능력을 향상시켰고, 자기소음을 최소화 시킨 친환경 추진시스템도 적용됐다.
자동 창문 흐림기능을 통해 도심지 거주 주민들의 사생활 보도 가능하며, 지역적 특성을 고려한 맞춤형 좌석배치와 난연성 재칠 및 신기술을 적용해 내구성을 강화시킨 초경량 쿠션도 설치됐다.
대차 수량변경 및 부상공극 축소, 부상제어기 및 전자석에 Redundancy 적용, 갭센서의 측정 폭 증대 및 제어 알고리즘 개선, 대차별 전원공급장치 분리, 비상용 Back-Up배터리 탑재, 전원공급장치 용량 증대 등을 통해 부상 안정성이 대폭 향상됐다.
이와 관련 김국진 현대로템 팀장은 "소음진동이 거의 없어 환경친화적이며 성능면에서도 일반철도는 최대 4%의 경사를 올라 갈 수 있지만 현대로템의 도시형자기부상열차는 최대 7%까지 경사에서도 운행할 수 있다"고 말했다.
이어 김 팀장은 "일반 열차는 유지보수하는데 엄청난 비용이 들어가는 반면 자기부상열차의 경우 한번 건설하고 운행하며 유지보수비가 거의 소요되지 않아 비용적 측면에서도 탁월한 장점이 있다"고 설명했다.
김국진 팀장은 이 같은 특장점을 가진 도시형자기부상열차의 상용화 및 초고속형 자기부상열차 개발에도 적극 나설 계획이다.
김 팀장은 "차별화된 기술력을 바탕으로 상용화하는데 최선을 다하겠다"고 밝힌 뒤 "앞으로 자기부상열차가 광역도시철도로 활용 가능하도록 시속 200km/h까지 향상 시킬 계획이며, 특히 500km/h 초고속 자기부상열차를 개발도 준비 중에 있다"고 말했다.
■ 기술개발ㆍ제작 전문기업 / (주)대명엔지니어링
철도ㆍ항공ㆍ선박 핵심 부품 국산화 선도
국내 최초 자기부상열차 '관절형 분기기' 개발
주요 산업 제품 국산화로 국부창출 일익 담당
이 업체는 경남 산청에 위치한 (주)대명엔지니어링(대표 황종균)이다.
지난 1989년 창립한 대명엔지니어링은 자동차, 항공기, 도시형자기부상열차 등 우리나라 중추 산업의 주요 제품 국산화에 성공한 업체이다.
이와 관련 그동안 전량수입에 의존하던 자동차 부품 시험장비를 국산화 해 국내 자동차업계에 공급, 자동차개발기간 단축과 품질향상을 이끌어내 우리나라 자동차 산업이 세계 시장에서 경쟁할 수 있도록 기여했다.
또한 항공기 부품 생산설비 역시 국산화에 성공 항공기 부품 및 완제품 생산을 가능하게 해 선진국에 비해 다소 뒤떨어졌다는 평가를 받고 있는 국내 항공기 산업의 기술력을 한 단계 업그레이드 하는데 일익을 담당했다.
이와 함께 해양선박 분야의 경우 해양연구원에 세계 2번째 대형물인 모형선박시험설비저소음대형캐비테이션 설비를 개발, 보급해 우리나라가 선박분야 시험을 선도할 수 있는 토대를 구축하는데 일조했다.
뿐만 아니라 국가연구지원사업인 국내 최초로 도입되는 자기부상열차와 모노레일열차의 노선변경 시스템 개발에 참여해 월미도 은하모노레일 분기시스템을 공급했으며, 영종도신공항에 건설될 자기부상열차 시험노선에 관절식 분기시스템을 보급할 예정이다.
특히 대명엔지니어링의 자기부상열차의 '관절식 분기시스템'은 여러개의 관절형태를 조금씩 굴절시켜 노선변경이 가능하도록 해 구간내 고가궤도 전체를 움직여야 하는 등 시스템이 복잡한 기존 바퀴식 철도차량 분기기의 단점을 극복했다.
이 시스템은 일체형의 거더를 분할해 굴절되는 관절형태로 구성, 굴절부위 급격한 꺾임을 방지하기 위한 각도 완화 장치 장착을 통해 원만한 곡선을 유지하는데 탁월하다.
또한 굴절식 거더 이동의 롤러의 이동궤적을 원호상태로 유지하는데도 특장점을 갖고 있다.
이 같은 항공, 철도, 자동차, 선박의 핵심 부품 국산화가 궁극적으로 국부 창출로 이어진다는 점에서 국토해양부와 지식경제부 등 정부 관계자는 대명엔지니어링에 대해 높은 평가를 하고 있다.
이 결과 '2009년도 우수자본재 개발유공자 포상식'에서 국내 최초 '자기부상열차 관절형 분기기' 및 '저소음대형캐비테이션터널' 개발, 한국항공우주산업(주)의 항공기 부품 제작설비의 국산화 등의 공로를 인정받아 산업포장을 수상하기도 했다.
이 처럼 중소기업에서 드물게 기술연구소를 설립, 운영할 만큼 핵심 산업 제품 국산화에 나서고 있는데는 황종균 대표의 '국산화가 바로 국부창출'이라는 신념이 있었기에 가능했다.
황 대표는 " 국산화가 우리나라의 부가가치 창출에 기여한다는 생각으로 어렵지만 개발에 나서고 있다'면서 "직원들에게도 '보다 나은 생각'이 '보다 나은 제품'을 이로 인해 '보다 나은 생활'을 달성할 수 있다는 점을 강조하고 있다"고 말했다.
조상은 기자
