중소기업협력

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[10%만 연출된 새로운 기술] 경전철 해외 부품 단종? 우리가 만들면 된다 Overseas Light Rail Parts Discontinued? We Made Our Own

용인 경전철은 그동안 신호 시스템의 핵심 장치들을 주로 해외 기술에 의존해 왔습니다. 하지만 외산 부품은 가격이 높고 부품 수급에 상당한 시간이 소요되는 등 실제 운영과 유지보수 측면에서 여러 한계가 존재했습니다. 특히 기존 제품을 생산하던 업체가 인수합병을 거치며 생산이 중단되는 상황까지 발생하자, 기술 자립과 안정적인 부품 공급의 필요성이 더욱 절실해졌습니다. 이에 한국철도기술연구원과 국내 중소기업이 긴밀히 협력하여, 광신호를 전기 신호로 변환하여 전달하는 '광전 변환 지상 송수신 장치'의 국산화 개발에 본격적으로 착수하게 되었습니다. 이번에 국산화에 성공한 ‘광전 변환 지상 송수신 장치’는 흔히 EOC라고도 불리며, 열차의 무인 자동 운전을 실현하기 위한 필수적인 통신 매개체입니다. 이 장치는 중앙 제어 장치에서 생성된 속도 명령이나 주행 및 정지 명령을 열차로 안전하게 전달하며, 반대로 열차로부터 현재 위치와 속도 정보를 실시간으로 수신하는 가교 역할을 수행합니다. 시스템은 크게 실내 기계실의 마스터 장치와 선로변의 리모트 장치로 구성되어 있습니다. 마스터 장치가 광신호를 생성해 보내면, 약 250미터 간격으로 설치된 리모트 장치가 이를 RF 신호로 바꾸어 이동 중인 열차와 끊김 없는 통신을 유지하게 됩니다. 새롭게 개발된 마스터 장치는 기존 외산 제품의 구조적 취약점을 분석하여 설계 단계부터 내구성과 성능을 대폭 강화했습니다. 대표적으로 광케이블 연결 부위를 수평이 아닌 45도 하향 설계로 변경하여, 장기 사용 시 발생할 수 있는 케이블 장력에 의한 손상과 수명 단축 문제를 근본적으로 해결했습니다. 또한, 기존 제품에는 없던 냉각 팬을 새롭게 장착하여 내부 열 축적을 방지하고 강제 대류 방식으로 동작 안정성을 확보했습니다. 이 냉각 팬은 필요에 따라 분리가 가능한 구조로 설계되어, 설치 공간이 협소한 다양한 철도 환경에서도 유연하게 장치를 최적화하여 설치할 수 있는 뛰어난 범용성을 갖추고 있습니다. 선로 주변의 가혹한 외부 환경에 노출되는 리모트 장치 역시 현장 피드백을 반영하여 다각도로 개선되었습니다. 직사광선에 의한 온도 상승을 막기 위해 상면과 측면에 차광막을 설치해 발열을 효과적으로 차단했으며, 부식에 강한 재질을 채택하여 외함의 개폐와 유지관리가 용이하도록 제작했습니다. 내부 시스템은 전원 공급 장치를 이중화하여 하나의 모듈에 장애가 발생하더라도 열차 운행이 중단되지 않도록 설계했습니다. 특히 야간 유지보수 작업이 잦은 철도 현장의 특성을 고려해 내부에 LED 조명을 기본으로 탑재함으로써, 작업자가 별도의 조명 장비 없이도 안전하고 신속하게 점검을 마칠 수 있도록 배려했습니다. 현재 국산화 개발이 완료된 이 장치는 실제 열차 운행 환경에서 엄격한 신뢰성 검증 과정을 거치고 있습니다. 초기 테스트 결과 통신 에러율이 0%에 가까운 최상의 성과를 거두었으며, 기존 외산 장비와 비교해도 손색없는 안정적인 신호 레벨을 확인했습니다. 연구팀은 향후 사계절의 기온 변화와 강설, 강우 등 극한의 기상 조건에서도 장치가 정상적으로 작동하는지 확인하기 위해 내년 1분기까지 장기 모니터링을 지속할 예정입니다. 이번 성과는 단순한 기술 국산화를 넘어, 부품의 적기 조달과 신속한 기술 지원을 가능하게 함으로써 국내 경전철 운영의 효율성과 안전성을 획기적으로 높이는 계기가 될 것입니다.

한국철도기술연구원

공학·기술

Air compression system without an oil [무급유 스크롤 공기압축시스템(철도연 중소기업지원사업_경원기계공업)]

한국철도기술연구원은 철도 기술의 선진화와 국산화를 선도하며 세계적인 기술력을 확보하는 데 주력하고 있습니다. 특히 중소기업과의 상생을 위해 공동 연구와 지원 프로그램을 적극적으로 운영하고 있는데, 이는 기술력을 갖춘 강소기업 육성을 위한 핵심 동력이 됩니다. 수요 조사를 바탕으로 한 현장 중심의 연구는 제품의 성능 검증과 신뢰성 확보로 이어지며, 실질적인 매출 증대와 시장 진출을 돕습니다. 연구원과 기업이 함께 고민하며 성장을 도모하는 이러한 협력 체계는 한국 철도 산업의 뿌리를 더욱 견고하게 만드는 중요한 기반이 되고 있습니다. 대형 열차나 버스의 제동 장치에는 압축 공기를 생성하는 시스템이 필수적이지만, 기존의 급유식 공기 압축 시스템은 여러 한계를 지니고 있었습니다. 기름을 사용하는 방식은 필연적으로 환경오염물질을 배출할 뿐만 아니라, 제동 장치의 주요 고장 원인이 되어 유지보수 비용을 증가시키는 요인이 되었습니다. 또한 복잡한 부품 구조와 심한 진동은 시스템의 안정성을 저해하는 고질적인 문제로 지적되어 왔습니다. 특히 환경 보호를 위해 도입된 대형 전기 버스에서조차 이러한 급유식 공기 압축 시스템이 사용되는 것은 친환경 대중교통의 본래 취지와 어긋나는 측면이 있었습니다. 기존 방식의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것이 바로 무급유 스크롤 공기 압축 시스템입니다. 이 기술은 구조를 단순화하면서도 기름을 전혀 사용하지 않아 환경오염의 우려를 완전히 씻어냈습니다. 콤팩트한 설계를 통해 공간 효율성을 높였으며, 무급유 방식임에도 불구하고 충분한 압력을 확보하고 소음까지 획기적으로 줄이는 데 성공했습니다. 현재 국내 도시철도용 시스템에 대한 시험 평가가 활발히 진행 중이며, 시제품 제작을 통해 확인된 성능은 기존 시스템을 대체할 수 있는 충분한 가능성을 보여주고 있습니다. 현재 전 세계적으로 환경 보호에 대한 관심이 고조되면서 철도 차량용 공기 압축 시스템 시장은 약 1.1조 원 규모의 거대 시장으로 성장하고 있습니다. 이와 더불어 폭발적인 성장세를 보이는 전기 버스 시장에서도 무급유 스크롤 공기 압축 기술에 대한 수요가 급증할 것으로 전망됩니다. 한국철도기술연구원은 기술 안정화 단계를 거쳐 이 혁신적인 기술이 상용화될 수 있도록 마케팅과 홍보에 박차를 가하고 있습니다. 국내 기술이 세계 시장의 표준으로 자리 잡는다면, 글로벌 철도 및 자동차 시장의 패러다임을 바꾸는 중요한 전환점이 될 것입니다. 환경오염 해결은 거창한 구호보다 기술적 진보를 통한 구체적인 개선에서 시작됩니다. 한국철도기술연구원과 중소기업이 공동으로 개발한 초경량 무급유 스크롤 공기 압축 시스템은 바로 그러한 기술적 실천의 결과물입니다. 연구원과 기업이 원팀이 되어 세계 시장을 선도할 기술력을 확보함으로써, 우리 철도 기술은 단순한 국산화를 넘어 글로벌 선두주자로 도약할 준비를 마쳤습니다. 기술을 통해 세상을 더 깨끗하게 만들고 산업의 경쟁력을 높이는 노력은 앞으로도 계속될 것이며, 이는 지속 가능한 미래를 향한 소중한 밑거름이 될 것입니다.

한국철도기술연구원

지구환경과학
공학·기술

Rubber-tyred automated guideway transit (AGT) bogie [속도향상과 진동저감! 고무차륜 경량전철 주행장치(철도연 중소기업지원사업_우진산전)]

한국철도기술연구원은 철도 기술의 선진화와 국산화를 목표로 중소기업과 긴밀한 공동 연구 체계를 구축하고 있습니다. 특히 단순히 기술을 전수하는 것에 그치지 않고, 사업화가 필요한 기술 수요를 직접 조사하여 연구원과 수요 기관, 중소기업이 삼각 편대를 이루어 협업합니다. 이러한 지원 프로그램은 중소기업이 보유한 기술의 실질적인 성능 검증과 현장 시험을 지원함으로써 제품의 신뢰성을 확보하고, 나아가 기업의 매출 증대와 경쟁력 강화로 이어지는 선순환 구조를 만들어내고 있습니다. 고무차륜 방식을 채택한 K-AGT 경량전철은 일반 철도에 비해 승차감이 우수하고 지형적 제약이 있는 구간에서도 유연하게 운행할 수 있다는 장점이 있습니다. 하지만 운행 과정에서 열차의 분기점이나 특정 구간에서 발생하는 좌우 진동 문제와 속도 향상의 한계가 개선 과제로 대두되었습니다. 이를 해결하기 위해 한국철도기술연구원과 우진산전은 기존 모델의 데이터를 정밀하게 분석하여 사용자들에게 더욱 쾌적하고 빠른 이동 수단을 제공하기 위한 고도화 기술 개발에 착수하게 되었습니다. 2018년부터 본격적으로 추진된 핵심 부품 개발은 승차감 개선과 최고 속도 향상을 목표로 진행되었습니다. 연구팀은 대차 프레임부터 리턴 스프링 장치, 안내륜 완충 장치 등 주행 장치의 핵심 요소들을 새롭게 설계하고 시제품을 제작했습니다. 새롭게 개발된 장치들은 열차가 주행할 때 발생하는 불필요한 흔들림을 효과적으로 흡수하고 고속 주행 시에도 안정적인 균형을 유지할 수 있도록 설계되었습니다. 이는 차세대 경량전철의 성능을 결정짓는 가장 중요한 기술적 기반이 되었습니다. 성능 검증 과정에서는 KOLAS 공인 시험 기관의 엄격한 검사를 통해 기술의 신뢰성을 객관적으로 입증받았습니다. 2020년에는 검증된 핵심 부품들을 적용한 차세대 주행 장치를 실제 차량에 조립하여 철도차량 기술기준에 따른 정밀 검사를 시행했습니다. 이후 경량전철 전용 시험선에서 이루어진 현장 시험을 통해 실제 운행 상황에서의 속도 향상 폭과 진동 저감 효과를 확인했으며, 이러한 성과를 바탕으로 현재는 양산형 차량에 해당 기술을 탑재하여 본격적인 제작 공정에 돌입한 상태입니다. 대한민국의 경량전철 기술은 이제 프랑스나 일본 등 세계적인 철도 강국들과 어깨를 나란히 할 수 있는 수준에 도달했습니다. 고무차륜 방식은 역간 거리가 짧고 급구배나 급곡선이 많은 노선에서 뛰어난 경제성을 발휘하기에 국내외 여러 도시에서 도입을 적극적으로 검토하는 분야입니다. 지난 3년간의 공동 연구로 확보한 독보적인 주행 장치 기술은 우리 철도 산업의 해외 시장 진출에 있어 강력한 무기가 될 것이며, 앞으로도 지속적인 기술 혁신을 통해 세계 시장을 선도해 나갈 것입니다.

한국철도기술연구원

공학·기술