KISDI「방송통신정책」(제25권 9호)
초점 : 철도무선통신망 구축 국내외 현황 및 시사점

국내 철도 안전관련 무선통신 방식 노선별로 달라 ‘비효율적’
‘VHF·TRS-ASTRO·TETRA’ 다양한 기술방식 혼재
‘시스템간 불통·주파수 간섭’…철도운행 중단·사고위험 존재
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GSM-R, 주파수 문제로 국내도입 불가능…대체기술 고려해야
기술 진화 대비 ‘LTE-R’ 기술개발·도입 필요
신규 기술 도입 시 안전성에 최우선 가치 둬야
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철도무선통신망 국내외 구축 사례 ‘주요 시사점’
▲전 세계적으로 GSM-R 기반 ETCS Level 2 도입 당분간 지속될 듯
▲철도전용 무선통신 기술 적용 위한 배타적 주파수 배분 운영
▲국가차원 철도무선·제어통신망 단일화…안정성 확보․상호운용성 증진 ‘세계적 추세’
▲기존 노선서 검증된 기술사용…장기간․엄격한 현장검증 거쳐 안정성 확보해야

  국내 철도 안전 관련 무선통신 방식은 노선별로 상이해 비효율적이며 철도 무선통신시스템 간 단절 및 불통 현상, 상용망과 기존 철도 무선통신시스템과의 주파수 간섭․혼신 등에 따른 철도 운행 중단 및 사고 발생 위험이 존재한다. 이에 따라 국가철도 운영시스템의 혁신적인 안전성 강화방안 마련이 요구되고 있다. 주요 철도 선진국들은 이러한 문제점을 해결하기 위해 철도전용 통합무선망을 구축해 운영 중이거나, 구축을 계획하고 있는 것으로 나타났다.
 
  정보통신정책연구원(KISDI, 원장 김동욱) 미래융합연구실 김사혁 부연구위원은「방송통신정책」(제25권 9호) ‘초점: 철도무선통신망 구축 국내외 현황 및 시사점’에서 철도무선통신망 구축과 관련된 국내외 현황 및 문제점을 분석하고, 이에 기반해 철도전용 통합무선망 구축을 효율적으로 추진하기 위한 주요 시사점을 제시했다. 

  첫째, 혼재된 철도무선통신 구축으로 인한 비효율적인 열차 운행이 야기된다. 특히 경부고속철도는 무선통신방식으로 VHF(Very High Frequency), TRS(Trunked Radio System)-ASTRO, TETRA(TErrestrial Trunked RAdio) 3개가 혼재돼 이로 인한 열차통신방식 운영의 비효율성이 증가하고 있는 상황이다.

  둘째, 대부분의 기존 VHF 철도무선통신의 경우 내용 연수가 도래해 철도 무선통신망 진화에 부적절한 VHF를 지속적으로 투자해야 하는지에 대한 검토가 필요하다.

  셋째, 현재의 해외 의존적인 통신설비 및 신호시스템에 대한 국산화 노력이 필요하다. 실제 제어장비·통신설비에 대한 핵심 기술과 설비는 대부분 국산화가 이뤄지지 않아 산업․정책적으로 개선이 요구된다.

  넷째, 국내 철도무선통신 시스템 내에 인명 및 안전 기능이 부족하다는 것이 큰 문제점으로 지적되고 있다.

  다섯째, 철도의 낮은 여객·화물 수송 분담률 문제로 유럽, 미국, 중국 등에 비해 철도 구축 거리 대비 화물 수송량이 낮은 수준이기에 이에 대한 개선이 필요하다.

  해외 철도무선통신망 정책 및 인프라 현황을 유럽, 아시아(중국, 인도, 대만, 일본), 미국 중심으로 분석한 결과 해외 철도무선통신망 인프라 현황 및 주요 특징은 다음(표)과 같다.

<해외 철도무선통신망 현황 및 주요 특징>

또한 VHF, TRS, GSM-R(GSM-Railway), WCDMA, mobile WiMAX/WiBro, LTE/LTE-R(LTE-Railway) 등 철도무선통신망에 적용될 수 있는 다양한 기술들을 설명하고, 국내 적용 가능한 기술이나 주목해야 할 기술들을 집중 분석했다. 특히 전 세계적으로 철도무선통신망 기술로 많이 채택되고 있는 GSM-R과 TETRA, 향후 기술 개발 가치가 높은 LTE/LTE-R을 중심으로 기술여건을 분석했다.

<철도 무선통신 기술 여건 진화>

 국내외 철도무선통신망 현황 및 기술여건 분석을 통해 도출된 정책적 시사점은 다음과 같다.

  첫째, 전 세계적으로 철도 무선통신기술은 GSM-R 기반의 ETCS(※) Level 2 도입이 당분간 지속될 것으로 예측된다. 그러나 국내의 경우 GSM 기술 대신 CDMA로 2G망을 도입한 국가로 주파수 문제로 인해 GSM 관련된 시스템 도입에 어려움이 존재한다. 주파수 문제 등으로 GSM-R의 도입이 불가능하기 때문에 현 시점에는 TETRA를 도입하고, 미래 기술인 LTE-R 기술개발 및 도입을 시도할 필요가 있다.

※ETCS : 국제철도연합(UIC)이 중심으로 되어 1991년부터 개발을 진행하고 있는 열차제어시스템(train control system). 유럽 각 국에 통일적으로 적용가능한 시스템을 목적으로 함

  둘째, 철도 전용 기술의 적용을 위해 배타적 독점 사용이 가능한 주파수가 배분되어 운영되는 것이 세계적인 추세이다. 철도전용 주파수와 관련해 해외 각국은 Radio-ATC(Automatic Train Control) 통합시스템 구축을 위해 GSM-R에 전용 주파수를 배분해 활용 중이며, ATCS, PTC(Positive Train Control) 등 미국의 무선기반의 철도제어통신도 모두 전용 주파수가 범국가 차원에서 배분되어 활용되고 있다. 일본의 ATACS(Advanced Train Administration and Communications system)도 전용 주파수는 아니지만 협대역 채널을 할당받아 이용되고 있으며, 동일본철도(JR East)에 의한 전용 주파수 배분 요구가 지속적으로 제기되고 있는 상황이다.

  셋째, 안정성 확보, 상호운용성 증진 등을 위해 국가 차원에서 철도무선․제어통신망의 단일화가 이루어지고 있다. 유럽의 ERTMS(European Railway Traffic Management System) 확대, 인도의 One Indian On ATC 정책, 미국의 PTC 의무 도입 등은 모두 다양한 무선 신호제어통신망의 난립으로 인해 나타나는 안전상의 문제점을 해소하고 규모의 경제성을 확보하고자 하는 노력의 일환으로 볼 수 있다.

  넷째, 연구개발과 상용화에 있어 안전성을 고려해 기존 노선에서 검증된 기술을 사용하는 경향이 강하며, 장기간에 걸친 기술개발 및 검증을 수행한다. 다양한 사고사례가 보여주듯이 철도 무선통신기술을 개발하는 것도 중요하지만 상당기간 동안 엄격한 현장검증(field test)를 거쳐 안정성을 확보해야 하며, 상용화 단계에서도 지속적인 개발 및 수정을 통해 베스트 프랙티스(Best Practice)가 만들어져야 시장 진출 진입 장벽이 완화될 것이다.

  김사혁 부연구위원은 최근 구축되는 철도무선통신망은 세계적으로 주목받는 GSM-R의 국내도입이 불가능함을 감안할 때 TETRA를 활용하는 것이 현 상황으로는 최선의 방안이라고 지적했다. 다만 미래의 기술 진화에 대비해 LTE 기술을 기반으로 한 LTE-R 기술개발이 전 세계적으로 주목을 받고 있으며, 국가 차원에서도 철도 경쟁력 강화와 안정성·효율성 확보차원에서 적극적으로 LTE-R 기술개발을 시도하고 있다고 밝혔다.

  그러나 김 부연구위원은 앞의 사례에서 보았듯이 빠른 기술개발이 이루어지더라도 신호관련 시스템의 문제점 발생 시 인명사상과 같은 큰 문제가 발생할 수 있기 때문에 장기간에 걸친 시험과 현장검증이 필요하다는 점에 주목해야 한다며, 빠른 상용화 도입으로 인한 경제성 확보가 정책적 최우선순위가 아니라는 점을 강조했다.

문의 : 미래융합연구실 김사혁 부연구위원(02-570-4418)