[철도신호] ERTMS/ETCS란 무엇인가?

[한우진]

참고로 현재 코레일에서 쓰고 있는 것이 ERTMS/ETCS Level. 1 ATP 입니다.

ERTMS/ETCS란 무엇인가?

1. 개발배경
프랑스의 경우, 1985년부터 ASTREE(실시간 열차 추적 자동화)라는 연구 프로젝트를 개발하였다. ASTREE의 개발목적은 모든 선로에 동일한 안전 개념을 제공하기 위한 새로운 열차제어시스템의 실현 가능성을 모색하기 위해 통신, 정보처리, 인공지능형 센서 등의 최첨단 기술 및 이동폐색과 유지보수면에 있어서 경제적이며 사용상 유동성이 있는 설비요소를 열차제어시스템에 도입하는 차세대 열차제어시스템을 구성하는 것이었다.
프랑스가 ASTREE라는 연구 프로그램을 개발하는 동안, 독일에서는 이와 유사한 특성을 가지며, 정확성에 기본을 둔 연속적인 지상-차상간의 상호 인터페이스에 대한 독특한 방향을 제시하는 DIBMOF라는 프로그램을 수행하였다.
그 결과, 이들 두 프로젝트의 해결 목표가 상호 일치함에 따라 프랑스와 독일은 DEUFRAKO(고속열차에 대한 프랑스-독일 공동연구 일반 프로토콜)라는 연구 프로그램을 개발하기로 동의하였다. 또한 유럽전반에 대해 국경없는 열차운행을 위한 열차제어시스템의 필요성이 제시됨으로써 UIC의 지지 하에 프랑스와 독일은 DEUFRAKO라는 이름을 가지고 차상모듈설계, 정보전송방식, 차상에서의 주행거리 측정장치 및 각 국가간의 개별 시스템에 대한 상호 호환성을 허용하는 표준화된 설비 개발에 중점을 둔 상호 협력을 시작하였다. 그 결과 DEUFRAKO-M이라는 이름 하에 EUROBALISE, EUROCAB 및 EURO-RADIO연구 그룹을 구성함으로써 프랑스와 독일은 두 나라가 공통적으로 사용 가능한 철도시스템에 대한 연구와 병행하여 유럽연합과 국제철도연맹의 후원 아래 유럽 27개 국가는 ERTMS에 대한 개발을 시작하였다.

2. 개발목적
ERTMS 개발의 주요 목적은 기술적, 경제적, 사업적인 면에 있어서 철도 수송량 취급을 개량하기 위해 각각의 국가에서 사용하는 열차제어 및 안전관련 설비 운영방법을 통합하는 데에 있다. 따라서, 기본적으로 모든 현존하는 유럽 각국의 신호시스템의 통합, 신호시스템 관련 기술 사양의 표준화에 의한 단일 시장화, 열차 운행 안전성, 그리고 에너지 효율성에 중점을 두고 개발하였다.

3. ERTMS의 기본구조
ERTMS(European Railway Traffic Management System)는 열차 운행의 안전성을 필수조건으로 하는 차세대 열차제어시스템인 ETCS(European Train Control System)와 ERTMS에서 중점적으로 사용할 예정인 무선정보전송방식인 GSM-R(Global System Mobile for Railway), 그리고 운영을 주요 목적으로 하는 ETML(European Traffic Management Layer)로 분류된다.

4. ETCS 프로젝트
유럽의 차세대 열차 제어시스템으로 불리우는 ETCS는 유럽철도망에서의 국경없는 열차 운행을 위해 현재 유럽에 존재하는 약 15개의 상이한 신호시스템을 열차 운행 안전에 기본을 두고 통합하는데 주 목적을 둔다. 또한 현존하는 신호시스템의 성능에서 요구하는 기본 기술사양을 표준화함으로써 관련 철도 산업체간에 이들 표준화한 기술사양을 공유함으로 통합된 철도 신호시장 형성 목적을 부수적으로 동반한다. 그 결과, ETCS의 실현은 현재의 기술한계와 미래의 가능한 기술 개발능력을 고려하여 기능적인 면에 있어서 Level 1, Level 2, Level 3로 분류하여 취급한다.

ETCS Level 특성

◦ ETCS Level 1
ETCS Level 1은 고정폐색시스템과 지상신호기에 의존한다. 이는 현존하는 ATP과 동일한 형태로 불연속(Intermittent) 정보를 전송하는 Balise 또는 반연속(Semi-continuous) 정보를 전송하는 Loop가 열차의 속도 제어를 위해 궤도에서 차상으로 정보를 전송한다. 데이터는 고정데이터와 가변데이터로 분류된다. 고정데이터는 선로변 환경과 연관된 정보를 제공하고, 가변데이터는 열차운행이나 진로상태 등과 관련된 정보를 제공한다.

◦ ETCS Level 2
Level 2는 지상-차상간 연속적인 양방향 무선통신과 열차검지를 위한 불연속 정보전송을 이용하여 연속적인 열차속도 제어기능을 실행하는 것이 Level 1과 주요 차이점이다. 단, 기존 신호시스템과 병립하여 사용하는 경우 지상신호기를 사용한다. 열차의 안전 운행에 필요한 정보와 이동 권한, 구배, 허용속도, 열차의 상태, 위치 등의 차상과 지상 설비 사이의 정보는 RBC(Radio Block Center)에 의해 GSM-R 통신망을 경유하여 전송된다. Level 2에 있어서 이동 권한은 고정 폐색 원리에 근거하여 부여되며, 쇄정된 진로의 종단, 또는 선행 열차가 있는 경우 선행 열차에 의해 점유된 고정폐색의 종단까지 이동 권한이 부여된다.

◦ ETCS Level 3
Level 3은 열차검지 및 선행열차와 후속열차의 열차 간격을 조정하는 기능이 Level 1과 Level 2에서는 고정폐색을 이용하는데 비해, Level 3에서는 이동폐색을 사용하는 것이 주요 특징이다. Level 3은 선로변에 설치되는 지상신호장치는 모두 제거되어 열차운행에 연관된 신호시스템이 완전한 무선방식으로 구현된다.

5. ERTMS/ETCS의 효과
◦ 열차운행의 안전확보 및 속도향상
◦ 유지보수 인력 최소화
◦ 선로용량증대 및 철도경쟁력 강화
◦ 국경없는 열차 안전운행 가능
◦ 신호시스템의 통합 및 관련 기술사양의 표준화

6. TGV EST 상업운행 계획
2007년 6월 10일부터 운행속도 320km/h로 운행 예정인 프랑스-독일 연결 TGV 동선에 Level 2를 적용할 계획으로, 이에 따라 주어진 차상장치는 TVM과 ERTMS가 함께 장착된 TVM ERTMS에 의해 구현될 예정이다. 이에 따라 프랑스 고속선 구간에서는 TVM시스템에 의해, 그 이외의 구간에서는 ERTMS에 의해 열차를 운행할 계획이다.
◦ 개통에 따른 시간 단축

□ 작성자 : 철도연구개발센터 이태훈 주임

http://news.korail.com/main/php/search_view.php?idx=1080