새로운 도시철도 시스템과 도입전략 [1]

도시철도의 발전 양상, 한국형 고무차륜 경량전철 K-AGT

● 개요

지난 5월 22~24일 창원컨벤션센터에서는 한국철도학회의 2014년 춘계학술대회가 열렸다.

한국철도학회는 철도에 관한 학문과 기술의 발전, 정책개발 및 정보교류를 통하여 사회와 국가발전에 기여함을 목적으로 지난 1997년 출범한 학술단체이다.

한국철도학회에는 철도분야 산학연이 모두 참여하고 있다. 한국철도기술연구원과 대학교의 철도관련학과 교수들의 참여 비중이 제일 크지만, 각종 철도 관련 회사들의 참여도 꾸준히 늘어나고 있다. 특히 코레일이나 서울메트로 등 철도관련 공기업의 참여가 지속되고 있다는 점이 고무적이다.

지난 춘계학술대회의 주제는 “KTX 10년과 유라시아 철도의 비전”으로서, 개통 10주년을 맞는 KTX를 돌아보고 향후 유라시아 철도시대에 대응을 모색해보는 자리가 되었다.

한편 분야별 세션 중 공공철도정책운영분과(도시철도발전소위원회)에서는 ‘도시철도의 현재와 미래’라는 주제로 프로그램을 열었는데, 이곳에서는 한국철도기술연구원의 이안호 박사가 국내에서 도입 초기 및 연구개발 단계인 새로운 도시철도 시스템들을 소개하였다.

이에 본고에서는 해당 시스템들에 대해 간단하게 소개한 후, 연구개발후 성공적인 실용화를 위한 각종 전략에 대해서 논하고자 한다.

● 도시철도의 발전 양상

우리나라에 철도가 첫 도입된 것은 1899년이다. 도시철도는 1974년에 서울에 첫 도입되었다. 도시철도는 개통 당시에 기존선을 복선전철화한 수도권전철과 직결운행을 시작한 관계로 차량 폭이 기존 철도차량과 동일한 대형 전동차가 사용되었다.(폭 3.12m)

그러다가 1985년 첫 개통된 부산지하철에서는 폭 2.75m짜리 중형전동차가 사용되었다. 이러한 큰 전동차는 수송력은 높았지만, 규모가 너무 커서 건설비가 높으며, 수요가 적은 곳에는 애초에 설치를 하기 어려운 문제가 있었다.

이 문제를 해결하기 위하여 우리나라에는 경량전철 도입이 추진되었고, 2011년에 국내 최초의 경량전철인 부산 4호선이 개통하였다. 이와 같이 미래의 도시철도는, 고객의 다양한 수요에 대응하는 다품종 소량생산이라는 산업의 트렌드 변화에 맞게 각 노선에 최적화된 소형차량들이 개발되어 운행될 것이다.

아울러 기존에 운행 중인 중-대형 도시철도들은 성능과 효율성을 높이는 질적 발전이 계속될 것으로 기대된다. 지난 철도학회의 ‘도시철도의 현재와 미래’ 발표에서도 이 같은 흐름을 확인할 수 있었다.

● 한국형 고무차륜 경량전철 K-AGT

첫 번째로 소개된 차량은 한국형 고무차륜 경전철 K-AGT였다. AGT란 Automatic Guideway Transit의 약자로 정해진 궤도상에서 무인자동운전을 하는 경량 도시교통수단을 의미한다. K-AGT가 첫 번째로 소개된 이유는 무엇보다도 국내에서 연구개발하고 실용화까지 마친 가장 우수한 사례이기 때문이다.

K-AGT 연구기획 당시 한국철도기술연구원은 지자체 수요조사를 통해 국내 지자체들이 도입을 원하는 경량 도시철도 차량이 AGT시스템이라는 점을 파악하고, 우진산전과 함께 차량시스템 개발에 들어갔다. K-AGT는 개발을 마친 뒤, 경북 경산에 시험선까지 건설하여 실용화에 적극적으로 노력하여 결국 부산 4호선(미남~안평) 구간에 상용 도입되기에 이른다.

K-AGT는 개발된 차량에 브랜드명까지 붙여 상품화를 적극적으로 시행한 우수한 사례로 꼽힌다. 이러한 사례는 외국에서도 흔히 찾아볼 수 있다. 예를 들어 일본 미쓰비시사의 고무차륜 AGT는 ‘크리스탈 무버Crystal Mover’라고 불리고, 캐나다 봄바르디어사의 LIM방식 경량전철은 ART(Advanced Rapid Transit)라고 불린다. 차량사에서 적극적으로 네이밍을 시행한 좋은 사례다.

국내에서는 K-AGT외에 이런 사례를 찾기가 어려운 편이다. 그 이유로는 신규 차량 연구개발 사업이 차량회사 자체적이라기보다는 한국철도기술연구원과 같은 국가기관에 의한 국책사업으로 이루어지기 때문이다. 그래서 AUTS나 TTX같은 이름도 상품명이라기보다는 연구개발사업 이름에 가깝게 쓰이고 있다.

또한 KTX-산천, ITX-새마을 등 차량제작사(현대로템)가 새로 제작, 공급하는 차량이 있긴 하지만 이것 역시 발주사(코레일)의 입김을 많이 받아, 차량제작사의 상품명(차량 브랜드명)이라기보다는 철도운영사의 상품명(열차명)처럼 쓰이고 있는 형편이다. 향후 국내 제작 차량의 세계 시장 진출을 위해서는 얼굴 마담 역할을 할 수 있는 철도차량의 상품 마케팅이 필수적인 만큼 이것의 기본이 되는 네이밍에 보다 신경을 써야 할 것으로 생각된다.

K-AGT는 경량전철의 일반적인 장점을 모두 갖고 있다. 무인운전을 통한 인건비 절약, 작은 회전반경, 차체 경량화 및 작은 건설 규모로 인한 비용 절감 등이 대표적이다. 또한 고무차륜을 이용한 등판능력 향상, 소음 감소도 가능하다. 특히 고무차륜은 부산처럼 눈이 잘 안 오는 곳에서 더 유리하다.

이렇듯 K-AGT는 좋은 성과를 거두었지만 앞으로 더 노력해야 할 부분도 많다. 우선 건설비와 운영비를 줄이기 위해 더욱 노력해야 한다. 부산 4호선은 최초 건설이었던 만큼 각종 조건을 보수적으로 잡았을 수 있겠으나, 이제 부산4호선 운영에 따른 데이터 축적으로 이를 활용한 Value Engineering이 가능할 것이다.

특히 도시철도의 건설 조건은 각종 규정에 의해 제약을 받는 경우가 많으므로 이 부분에 대한 규제완화도 필요하다. 이미 도시철도 건설규칙이 꾸준히 개선되고는 있으나 도시철도의 경제성을 높일 수 있는 방안이 지속적으로 연구되어야 한다.

공유경제의 일환으로 도시철도 건설시 역 구조물을 공공기관용 건물로 함께 활용할 수 있도록 기획, 건설하는 것도 좋다. 민간건물과 통합시키는 것도 좋으나 현재의 부동산 경기에서 실질적으로 어려운 경우가 많기 때문이다. 무엇보다도 K-AGT의 낮은 소음과 진동은 역 구조물과 건물을 통합건설 하기에 유리하다.

그리고 K-AGT의 약점 중의 하나가 고가 구간이다. 고무차륜으로서 소음은 적으나 노반이 필요한 구조로 인하여 지상에 햇빛을 가리기 때문이다. 이 부분은 모노레일이나 자기부상열차에 비해 상당한 약점이 된다. 따라서 지상 고가 구간에서 구조물 폭을 최소화하고 햇빛 가림을 줄이는 방안에 대한 추가 연구가 꼭 필요하다.

아울러 건설비뿐만 아니라 운영비 절감에도 노력을 기울여야 한다. 짧은 구간을 운영하는 도시철도인만큼 사전에 열차시각표를 정확히 정하지 말고, 수요 파동에 맞게 운전시격을 동적으로 조절하는 것도 좋다.

부산 4호선의 경우 한쪽 끝에 있는 1호선과 3호선 환승역의 환승객 도착 상황에 따라 수요파동이 심하기 때문에, 이에 맞추어 동적인 운전시격 조절을 한다면 차내 혼잡도를 최소화할 수 있다. 수요파동을 무시하고 경직된 운전시격대로 열차를 운행시키면 열차간 혼잡도 차이가 커져서 체감혼잡도가 높아지고 수송효율이 저하된다.

K-AGT는 향후 부산에서 추가로 건설되는 경전철인 사상하단선, 노포양산선 등에서 도입이 추진되고 있고, 서울에서도 신림선과 동북선에서 도입이 검토되고 있는 등 좋은 모습을 보여주고 있다. 모든 산업제품은 한번 만들면 끝이 아니라, 지속적인 개량을 하여 경쟁력을 높여나가야 한다. K-AGT도 그러한 모습을 보여줄 수 있기를 기대한다. (2편에 계속)

참고문헌

1. 이안호, “도시철도의 현재와 미래”, 한국철도학회 2014년 춘계학술대회

2. 다음카페 철도동호회 한우진, “4/20 개통되는 순천만 PRT 차량 사진”, http://cafe.daum.net/kicha/ANj/40981

3. 다음카페 철도동호회 M1A3, “차세대 VVVF(PMSM+SiC-VVVF)가 기존차량대비 약 50%의 효율 향상을 이루었다고 합니다”, http://cafe.daum.net/kicha/ANp/3196

4. 일본철도연구회 http://cafe.daum.net/jtrain

한우진 필자소개

E-mail: ianhan@hanmail.net

교통평론가 (http://blog.naver.com/ianhan)

미래철도DB 운영자 (http://frdb.wo.to)

한국철도학회 평의원 / 대한교통학회 정회원 / 한국도시철도협회 자문위원

서울메트로 시민옴부즈맨 / 서울도시철도공사 시민개선단

경기도 민원모니터 / 서울시 지하철 시민개혁단

다음카페 레일플러스 철도동호회 설립자, 前운영자

인터넷레일뉴스 칼럼니스트

한우진 (인터넷레일뉴스 칼럼니스트, 미래철도DB 운영자, 교통평론가)