현재 한국의 철도현장 역에는 여러 제작사에서 생산한 다양한 전자연동장치와 철도 신호장치들이 설치되어있는데 각 역에 개별적으로 설치된 전자연동장치 CPU 모듈들이 타 제작사에서 제작한 입력/출력 시스템과 호환이 되지 않는다. 이는 철도 운용사의 입장에서 보면 유지보수 운영에 큰 부담이 된다. 이 문제를 극복하기 위해서 IP(Internet Protocol) 기반 통신 방식을 사용한 전자연동장치의 CPU 모듈과 입력/출력 시스템간의 인터페이스를 표준화하여 상호운용성 확보가 필요하다.
따라서 본 논문은 각기 다른 제작사들의 전자연동장치 CPU 모듈과 입력/출력 시스템 간의 상호운용성 확보에 관한 연구 내용을 기반으로 작성하였다.
연구에 앞서, 연동장치의 동향, 상호운용성, 상호운용성 확보를 위한 표준 통신 인터페이스·프로토콜, 신뢰성 등을 검토하였다.
본 논문은 서로 다른 제작사에서 생산하는 전자연동장치 CPU 모듈과 본 연구에서 다루는 IP기반 입력/출력 시스템 간의 상호운용성 확보 및 검증 시험에 초점을 맞추기로 한다. 그리고 입력/출력 시스템의 신뢰성, 가용성, 유지보수성 분석, KRS 규정에 근거한 실험실 테스트 및 철도 종합 시험선로에서의 시험 결과가 시스템의 검증적 차원으로 구체적으로 제시하였다.
신뢰성, 가용성, 유지보수성 분석은 한국철도공사 요구사항인 신뢰성 평균 고장시간, 가용성 평균 수리시간, 유지보수성 연간 서비스 불능시간등의 요구사항을 충족시키는지 여부를 분석·검증하였다.
전기전자분야에 대표적으로 활용되는 신뢰성 규격인 미국 국방부가 제정한 신뢰성 규격에 따라 미국 PTC사의 상용 소프트웨어인 Winchill Quality Solution에 각 소자 부품 정보 및 설계구성을 입력하여 RAM 값들을 분석·검증한 결과 모두 만족함을 확인하였다.
철도종합 시험선로에서는 시뮬레이션이 아닌 실제 열차운행을 하는 상황에 테스트를 수행하였다. TS-02역에는 CPU 모듈을 포함한 전자연동장치 풀 세트, TS-03역에는 입력/출력 시스템만이 설치된 후 TS-02역의 CPU 모듈과 TS-03역의 입력/출력 시스템이 서로 IP기반으로 연결된 상태에서 선로전환기, 신호기, 궤도회로, 폐색장치 등과 전자연동장치와의 인터페이스 등을 시험하였고 상행·하행 열차가 이상동작 없이 성공적으로 운행을 완료함으로써 상호운용성 확보를 검증하였다.
본 연구에서 한국철도공사의 요구사항과 한국철도 표준규격에 근거하여 제작한 IP기반 전자연동장치의 입력/출력 시스템은 전자연동장치 제작사간 상호호환이 가능하게 되어 편리한 유지보수 뿐만 아니라 경제적인 면에서 매우 효과적이라는 장점이 있다.
따라서 향후 IP기반 전자연동장치가 현장에서 확대하여 적용할 경우 본 연구에서 개발 한 입력/출력 시스템에 의해 철도의 운용환경이 한 단계 더 향상될 것으로 기대한다.