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제1장 기술의 정의 및 필요성

1절 기술의 정의 및 분류체계

1. 기술의 정의

열차제어시스템은 “지상·전기·HW 중심”에서 “차상·통신·SW 중심”으로의 변화가 이루어지고 있다. 제어의 효율성 향상과 운전시격 단축을 위해 지상 중심에서 차상 중심으로 차상의 기능이 확대되고 있으며 설비투자비용 및 유지보수비용 절감을 목표로 지상의 제어 설비를 단축시키는 방향으로 시스템 연구개발이 이루어지고 있다.

최신의 열차제어시스템인 CBTC1) 방식은 차상과 지상 제어시스템 간 양방향 무선통신을

제1장 기술의 정의 및 필요성

1절 기술의 정의 및 분류체계

1. 기술의 정의

열차제어시스템은 “지상·전기·HW 중심”에서 “차상·통신·SW 중심”으로의 변화가 이루어지고 있다. 제어의 효율성 향상과 운전시격 단축을 위해 지상 중심에서 차상 중심으로 차상의 기능이 확대되고 있으며 설비투자비용 및 유지보수비용 절감을 목표로 지상의 제어 설비를 단축시키는 방향으로 시스템 연구개발이 이루어지고 있다.

최신의 열차제어시스템인 CBTC1) 방식은 차상과 지상 제어시스템 간 양방향 무선통신을 통해 운전시격을 최소 90초로 단축이 가능하지만 여전히 지상이 제어의 중심이 되고 있기 때문에 하나의 지상제어시스템에 허용 가능한 열차의 투입 대수가 제한되고 제어흐름이 차상-지상-차상의 cyclic-path로 인하여 운전시격 단축에 한계가 발생된다.

이러한 한계를 극복하기 위해서는 근본적인 제어 패러다임의 변화에 대한 연구개발이 필요하다. 즉, 기존의 지상 ATP2)나 EI3)와 같은 지상의 제어시스템 없이 열차 간 통신기반의 완전한 차상중심의 지능화된 열차자율주행시스템에 대한 연구개발이 필요하다.

열차자율주행시스템이란 지상제어시스템의 제어명령에 의존하지 않고 열차간 상호협업을 통해
◦ 열차 스스로 안전한 주행을 수행하고
◦ 주행 중 자유로운 분리결합을 수행하며
◦ 이례상황 발생 시 열차 스스로 상황을 인지하고 판단하여 대응이 가능한 지능형 열차제어시스템이다.

열차자율주행시스템은 기존의 CBTC와 같은 무선통신기반 열차제어시스템의 간격제어 한계를 넘어서 수송력 향상과 설비투자비용의 절감을 기대할 수 있다. 또한 열차의 지능화에 따른 한차원 높은 수준의 서비스와 안전성 향상을 기대할 수 있다.

(출처 : 제1장 기술의 정의 및 필요성 12p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 표목차 ... 6
• 그림목차 ... 9
• 제1장 기술의 정의 및 필요성 ... 12
• 1절 기술의 정의 및 분류체계 ... 12
• 1. 기술의 정의 ... 12
• 2. 기술 분류체계 ... 13
• 3. 세부 기술내용 ... 16
• 2절 기술개발의 필요성 ... 21
• 1. 기술개발의 배경 ... 21
• 2. 수송능력(Capacity) 측면 ... 22
• 3. 설비투자비(Cost) 측면 ... 23
• 4. 운영의 편의성(Service) 및 안전성(Safety) 측면 ... 24
• 5. 기술개발을 하지 않았을 경우 발생되는 문제점 ... 25
• 6. 4차 산업혁명과의 연계성 ... 26
• 제2장 국내외 동향 및 환경분석 ... 28
• 1절 국내외 정책동향 ... 28
• 1. 국내 정책동향 ... 28
• 2. 국외 정책동향 ... 29
• 3. 정책동향 분석 시사점 ... 33
• 2절 국내외 시장현황 및 전망 ... 34
• 1. 세계 철도 열차제어시스템 시장현황 ... 34
• 2. 신규 개발 및 업그레이드 시장 ... 36
• 3. 개량 및 유지보수 시장 ... 38
• 4. 서유럽철도 CBTC 시장 ... 39
• 5. 열차제어시스템 주요 제작사 ... 42
• 6. 시장분석 결론 ... 44
• 3절 기술(특허, 논문 등) 동향 ... 45
• 1. 특허동향 ... 45
• 2. 기술동향 ... 52
• 3. 국내외 연구개발 동향 ... 55
• 4. 기술동향 분석 결론 ... 68
• 4절 기술수준 분석 ... 69
• 1. 기술수요조사 ... 69
• 2. 기술예측조사 ... 74
• 3. 우선순위조사 ... 81
• 5절 유사과제분석 및 기존기술(연구)와의 차별성 ... 87
• 1. 유사과제 분석 ... 87
• 2. 유사과제 연계성 ... 89
• 6절 국내 연구개발 인프라 분석 ... 92
• 1. 기술개발 SWOT 분석 ... 92
• 2. 연구진의 연구개발 역량 ... 93
• 3. 인프라 설비 ... 93
• 제3장 연구개발과제 구성 및 추진전략 ... 97
• 1절 비전 및 목표 ... 97
• 1. 열차제어시스템 로드맵 ... 98
• 2. 목표수준 설정의 근거 ... 100
• 3. 성공가능성 ... 101
• 2절 기술개발에 따른 미래상 ... 102
• 3절 연구개발 과제구성 ... 108
• 1. 기술개발 로드맵 ... 108
• 2. 연구단 과제구성 ... 109
• 4절 세부과제별 주요내용 및 추진전략 ... 117
• 1. 세부과제 1: 열차간 협업기반 열차자율주행제어 기술개발 ... 117
• 2. 세부과제 열차자율주행기반 2: 통신 및 보안기술 개발 ... 125
• 3. 세부과제 열차자율주행기반 3: 스마트 관제시스템 기술개발 ... 132
• 4. 세부과제 4: 가상열차편성 기술개발 ... 139
• 5. 세부과제 5: 열차자율주행시스템 시험평가 기술개발 ... 143
• 5절 연구추진체계 ... 148
• 6절 기술/성과 로드맵 ... 150
• 1. 세부 과제별 연차별 기술로드맵 ... 150
• 2. 세부 과제별 성과목표 및 성과지표 ... 159
• 3. 성과물 검증방안 ... 164
• 제4장 사전타당성 검토 ... 167
• 1절 정책적 타당성 ... 167
• 1. 상위계획과의 부합성 ... 167
• 2. 사업추진의지 ... 169
• 2절 기술적 타당성 ... 170
• 1. 사업 논리모형 ... 170
• 2. 장기연구의 타당성 ... 172
• 3. 차세대 열차제어 및 통신기술 확보 ... 173
• 4. 기술적 파급효과 ... 173
• 5. 기술개발 성공 가능성 ... 174
• 3절 경제적 타당성 ... 175
• 1. 비용 추정 ... 175
• 2. 편익 추정 ... 184
• 3. 경제성 분석 ... 191
• 4절 타당성 검토 종합 ... 194
• 1. 기술개발투자의 시급성 ... 194
• 2. 정부 상위계획과의 부합성 ... 194
• 3. 경제적 타당성 검토 ... 195
• 4. 정부투자 미지원시 문제점 ... 195
• 제5장 자원투입계획 ... 196
• 1절 연구시설 및 장비 투입계획 ... 196
• 2절 인력 투입계획 ... 200
• 3절 소요예산 투입계획 ... 201
• 1. 총 연구비 ... 201
• 2. 세부과제별 연구비 ... 201
• 3. 세부기술별 소요예산 ... 202
• 4절 정부지원조건 ... 205
• 제6장 과제공모 방안 ... 206
• 1절 핵심기술개발 단계 과제제안요구서 ... 207
• 1. 연구단 총괄 ... 207
• 2. 세부 과제 열차간 1 : 협업기반 열차자율주행제어 기술개발 ... 215
• 3. 세부 과제 열차자율주행기반 2 : 통신 및 보안기술 개발 ... 220
• 4. 세부 과제 열차 자율주행기반 3 : 스마트관제 시스템 기술개발 ... 225
• 5. 4세부 과제 : 가상열차편성 기술개발 ... 229
• 6. 세부 과제 5 : 열차자율주행시스템 시험평가 기술개발 ... 234
• 2절 실용화연구개발 단계 과제제안요구서 ... 239
• 1. 연구단 총괄 ... 239
• 2. 세부 과제 열차간 1 : 협업기반 열차자율주행제어 기술개발 ... 247
• 3. 세부 과제 열차자율주행기반 2 : 통신 및 보안 기술개발 ... 252
• 4. 세부 과제 열차 자율주행기반 3 : 스마트관제 시스템 기술개발 ... 257
• 5. 4세부 과제 : 가상열차편성 기술개발 ... 261
• 6. 세부 과제 5 : 열차자율주행시스템 시험평가 기술개발 ... 266
• 3절 공모조건 ... 271
• 4절 선정평가 방법 ... 273
• 별첨 ... 274
• 끝페이지 ... 296