철도에서 열차의 안전한 신호제어를 위해 컴퓨터기반의 제어기가 활용되고 있으며, 제어기의 발생된 고장이 열차의 충돌이나 탈선 등 대규모 인명사상 발생의 원인이 되므로 제어기의 안전성을 유럽 및 국제표준 등에서 엄격히 관리하도록 강제를 하고 있다.
현재 국내에 사용 중인 신호제어장치에서 위험측고장이 열차충돌 및 탈선과 직결되는 안전필수 철도신호시스템 여분구조 제어기는 개발절차 및 품질안전에 대한 국제규격(IEC 62278, IEC 61508 등의 철도응용분야 세부표준)을 적용하여 전량 수입에 의존을 하고 있는 실태이다. 또한 하드웨어 원천기술의 미확보로 인해 디바이스 드라이버 및 응용프로그램 수정과 검증에 관련된 기술을 해외사로부터의 도입 및 유지보수에 막대한 국부가 매년 유출되고 있다. 따라서 국산품으로의 대체 또는 국외 공급사의 과다한 가격책정을 견제 가능한 국내기술의 확보가 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 논문에서는 상용 CPU보드 기반의 하드웨어 여분을 이용하여 필수안전 및 결함허용이 가능한 제어기를 개발하고, 국내외 철도신호 제어장치에 응용을 통해 사고에 대한 안전성을 높였다.
이에 개발한 하드웨어 여분구조 제어기는 국제표준에서 강제하는 엔지니어링 절차와 정량적 위험도관리 기법을 적용하여, 제어기 내부의 결함을 검출하고 허용함은 물론, 안전관련 기능을 구분하여 고장이 발생하더라도 안전측으로 동작하도록 설계하는 것을 핵심기술로 하는 하드웨어 여분구조 제어기 개발을 하였고, 가속수명시험을 통하여 LRU 단위별 MTBF 100,000시간 이상을 검증하였다.