열차의 속도가 높아질수록 열차제어시스템의 역할과 성능은 더욱 더 정밀함과 함께 높은 안전도를 요구한다. 열차 제어의 실패는 곧바로 치명적인 사고와 이어지기 때문에 어떠한 경우에도 열차제어기술의 핵심요소인 Fail-safe가 결여되면 안 되는 것이다.
철도신호(Railway Signalling)는 철도에서 일정한 약속에 따라 물체의 형상, 색채, 음향 또는 화염 등에 의하여 시각 또는 청각을 통해서 열차 또는 승무원에게 정지 또는 진행 등에 대한 운행 조건을 지시하는 표시. 열차의 사고를 방지하기 위하여 열차의 운행 조건을 기관사에게 지시하는 신호, 종사원의 의사를 전달하는 전호, 장소의 상태를 표시하는 표지의 총칭으로 정의된다.
2000년 이후 유럽을 시작으로 무선통신기술의 철도적용이 활성화되면서 지상에서 열차로의 단방향 정보전송에서 양방향 정보전송이 가능하게 되었다. 양방향 정보전송을 통해 폐색(Block) 구간내 정확한 열차위치를 파악할 수 있게 되었으며, 열차가 구간단위 또는 지상안테나를 통과해야만 갱신되던 불연속 정보수신은 연속적 실시간 정보갱신이 가능하게 되었다. 이러한 과학기술의 발전은 운행속도와 운행밀도를 크게 높이고 지상에 설치된 시설물을 최소화하여 건설 및 유지보수 비용을 줄이게 되었으며, 지속적인 기술개발을 통해 효율과 비용을 개선하는 것이 철도기술의 전 세계적 흐름이 되었다.
본 논문에서는 철도 신호기술의 역사적 흐름을 바탕으로 현재 추진되고 있는 400km/h급 초고속열차의 안전한 운행을 위한 열차제어시스템의 기술분석을 통하여 폐색분할, 열차 검지, 열차제어시스템에 대한 RAMS 기준값 수립, 기존 열차 운행을 위한 절체방안 등을 고려하여 적절한 신호체계 구축안을 제시하고자 한다.
초고속열차 운행을 위한 신호체계 구축안을 연구하기 위해서는 현재 국내 열차제어 시스템 구축현황 분석과 해외 현황에 대한 분석이 필요하다. 국내 열차제어시스템 구축현황은 실제 운영기관의 자료와 국내에서 시행된 연구개발과제 보고서를 분석하였으며, 해외 현황은 실질적 국제표준인 유럽표준형 열차제어시스템(ETCS) 관련 유럽연합 법률 및 기술사양과 전 세계 열차제어시스템 현황을 조사 분석하였다.
초고속열차 운행을 위한 신호체계 구축안을 도출하기 위해 국내 고속열차의 열차 제어시스템 현황을 조사하고 각 열차제어시스템의 성능을 고려한 운영시나리오를 연구하였으며, 시설물의 구축안과 향후 운행될 400km/h 초고속 열차에 대한 신호분야의 성능요구사항을 제시하였다.
본 논문에서 제시된 열차제어시스템의 기술분석과 구축방안이 향후 우리나라 철도의 초고속열차 운행에 필요한 열차제어시스템의 기초로 활용되기를 기대한다.