철도화물, 터미널 자동화·화차 고속화…운송효율 향상
장거리는 항공, 중단거리 고속鐵·하이퍼튜브가 허브
철도없는 단거리 도로망, 자동차가 포크 역할 담당
도심內 지하철, 도심 간 GTX·중전철 네트워크 효율성↑
"지속 가능 이용자 편의 중심 교통체계 구축,
선로건설, 차량·시설 유지관리 비용 절감 및 경제성 제고"
"친환경 에너지원, 폐기물·환경영향↓ 인프라 기술 필요,
공사비·유지보수비 절감 기술 개발 절실"
"철도 전문 휴먼노이드 로봇 적용, 해결 실마리 될수도"
울산항역에 정차된 수소전기트램. 자료사진. 2024.5.9 / 박병선 객원기자
필자는 교수직을 은퇴하고 현업과 일정한 거리를 두게 되면서 현직 시절 생각하지 않았던 질문을 가끔 하게 된다.
예를 들면, '내가 지금 젊은 연구자이면 무슨 연구를 해보고 싶을 것인가?'와 같은 좁은 범위의 질문부터 '우리나라 철도기술은 어떻게 세계적인 경쟁력을 확보해 나갈 것인가?', 또는 '수십년 후, 철도교통의 위상은 어떻게 변할 것인가?' 등 폭 넓은 자기 문답을 해보곤 한다.
본 글에서는 '철도가 미래 교통의 중심이 위한 조건'에 대하여 생각해 보기로 하였다.
교통은 크게 물류와 여객 수송으로 나눌 수 있는데, 물류의 경우, 철도(장거리 육상 컨테이너와 벌크 화물), 항공(고속 운송이 필요한 고가 화물), 선박(해상 컨테이너와 벌크 화물), 자동차(단거리 배송화물)의 역할이 분명하게 나뉘어 경제성 있게 상호보완적 기능을 담당하고 있어서 미래에도 큰 변화는 없을 것으로 판단된다.
다만 철도 화물의 경우, 운송 효율을 높이기 위한 화물터미널 기능 자율화와 화물열차의 고속화가 중요한 과제이다.
현재 여객의 수송에서도 철도는, 도시간 교통의 경우 1000km 이하 중거리 노선에서는 항공과 경쟁하고, 200km 이하 단거리 노선에서는 자동차와 경쟁 관계에 있다.
한편 도시권 지역 내에서도 도시철도가 버스, 택시 등 자동차와 경쟁 관계에 있고, 아직 상용화되지 않았으므로 대중교통 수단인지 의문이 들지만, UAM (Urban Air Mobility)이 출현하여 새로운 유형의 단거리 교통 서비스를 담당할 가능성도 있다.
익산역에 진입한 KTX-청룡. 국책 연구과제의 결과물인 'HEMU-430X' 시제차량을 기반으로 상용화한 시속 320km급 력분산식 고속차량이다. 자료사진. 2025.6.9 / 철도경제
먼저 도시간 교통의 경우, 미래에는 화물과 유사하게 각 교통 수단간 역할이 분명하게 구분되어 상호보완적 기능을 할 것으로 보인다.
즉 장거리 노선은 항공이, 중단거리 노선은 고속철도나 하이퍼루프가 육상 교통 허브역할을 하고, 철도가 없는 단거리 도로망은 자동차가 포크 역할을 담당할 것이다. 우리도 경부 고속철도가 도입되기 전에는 철도와 고속버스의 차별화를 별로 경험하지 못했지만 지금은 사정이 완전히 바뀐 것을 실감할 수 있다.
한편, 도시권역에서도 인구 밀집 도심 지역 내에는 지하철이, 도심지역과 부도심 지역이나 위성도시 사이에는 다양한 유형의 중형전철이나 경전철이 도입되어 철도 네트워크의 효율성을 높이고 있다.
최근에는 수도권에 GTX가 개통되어 광역고속철도의 편의성을 실감하고 있다. 광역도시권의 철도 네트워크가 완성될수록 자동차는 보조적인 도시교통 기능을 담당하게 될 것이다.
수도권광역급행철도 GTX-A 차량. 2022.12.19 / 철도경제
위에서 살펴본 바와 같이, 철도가 교통에서 차지하는 비중과 중요성은 나날이 커지고 있는데 이것은 철도의 고속화, 친환경성, 안전성, 정시성 등 우수한 특징이 다른 교통수단을 압도하기 때문이다.
그러나 이러한 철도중심 교통체계 구축을 더욱 촉진하기 위하여 개선해야 할 문제점들도 상존한다. 그 중에서도 지속 가능한 이용자 편의 중심의 교통체계 구축과 선로건설 및 차량·시설 유지관리 비용 저감과 경제성 제고가 큰 과제이다.
먼저 지속 가능한 이용자 편의 중심의 교통체계 구축에는 이용자의 편의성(고속화, 쾌적성 및 안전성, door-to-door 서비스 등)에 초점을 맞추어 발전하여야 할 것이다.
향후 고속열차와 GTX의 속도향상 및 선로 증설이 지속적으로 필요하고, 목적지까지 최적 경로와 교통수단(자율주행 공유차량 등)을 자동 안내·연결하는 통합 모빌리티 서비스(MaaS) 개념의 통합 교통 시스템이 구축되어야 할 것이다.
이와 더불어 탄소중립을 지향하는 다양한 친환경 에너지 원의 적용과 폐기물 및 환경영향 최소화를 위한 인프라 기술도 지속적으로 개발되어야 한다.
평택-오송 2복선화 3공구 본선 터널 공사 현장. 2025.5.30 / 철도경제
다음으로 철도교통의 취약점은 노선 건설에 많은 경비가 소요되고, 운행 개시 후에는 끊임없이 유지관리를 해야 한다는 점이다. 이러한 특성은 철도교통의 경제성을 현저히 저해하는 것으로 공사비 저감 및 유지보수 경비저감 기술개발이 절실한 이유이다.
최근에는 철도건설에도 정보되고 표준화되고 건설엔지니어링 기술, 첨단화된 건설소재, 터널과 교량의 시공기술 발전, 무궤도 철도 도입, 시설물 안전성 상시 감시 기술 확보로 경제성이 제고되는 추세이다.
이에 반하여 철도유지관리의 가장 큰 취약점은 인력집약적이라는 점이다. 열차의 운전에서는 자동차나 항공에 비하여 인력 투입이 경제적이다. 그러나 철도 인프라 및 차량 유지관리에서는 상시적으로 전문인력을 투입하여 안전관리와 유지보수를 시행하여야 하는데, 사안별로 작업이 불규칙하고 전문인력이 판단하여 보수하기 때문에 자동화가 어렵다.
최근에는 상태 모니터링을 통한 스마트 안전관리와 CBM을 적용하여 인력 의존도를 낮추려고 하지만, 최종적으로 사람의 손으로 필요한 작업이 수행되기 때문에 한계가 있다. 추후 철도전문 휴먼노이드 로봇의 적용이 해결방안이라고 생각된다.
기존 도상점검을 대체하는 '선로점검 자율주행 로봇'. 2024.5.16 / 박병선 객원기자
이러한 철도산업의 발전방향과 현재 기술 추세를 감안할 때, 철도가 교통의 중심이 되기 위해서는 먼저 이용자 편의성 중심의 통합 모빌리티 서비스 체계 구축과 경제성 제고를 목표로, AI, IoT, 빅데이터, 디지털 트윈 등 4차 산업혁명 기술융합을 통한 철도 차량, 신호·관제, 인프라, 운영 유지보수 전반의 지능화·무인 자동화를 획기적으로 달성하여야 한다.
이와 더불어 탄소중립 실현을 위한 친환경 기술(수소연료, 2차전지 등)과 하이퍼루프 등 초고속 무인철도, 운행 효율성 제고를 위한 RF-CBTC 기반 무선 열차제어, 무궤도 친환경 자율트램 등 혁신적 교통수단이 도입되어야 한다.
미래 철도는 이러한 디지털 혁신과 친환경 기술을 바탕으로 더 빠르고, 안전하며, 이용자 맞춤형 교통수단으로 진화할 것이다.
구정서 본지 편집위원장 / 서울과학기술대학교 교수, (사)한국도시철도협회 감사
/ 구정서 서울과학기술대학교 명예교수 (본지 편집위원장)
철도화물, 터미널 자동화·화차 고속화…운송효율 향상
장거리는 항공, 중단거리 고속鐵·하이퍼튜브가 허브
철도없는 단거리 도로망, 자동차가 포크 역할 담당
도심內 지하철, 도심 간 GTX·중전철 네트워크 효율성↑
"지속 가능 이용자 편의 중심 교통체계 구축,
선로건설, 차량·시설 유지관리 비용 절감 및 경제성 제고"
"친환경 에너지원, 폐기물·환경영향↓ 인프라 기술 필요,
공사비·유지보수비 절감 기술 개발 절실"
"철도 전문 휴먼노이드 로봇 적용, 해결 실마리 될수도"
울산항역에 정차된 수소전기트램. 자료사진. 2024.5.9 / 박병선 객원기자
필자는 교수직을 은퇴하고 현업과 일정한 거리를 두게 되면서 현직 시절 생각하지 않았던 질문을 가끔 하게 된다.
예를 들면, '내가 지금 젊은 연구자이면 무슨 연구를 해보고 싶을 것인가?'와 같은 좁은 범위의 질문부터 '우리나라 철도기술은 어떻게 세계적인 경쟁력을 확보해 나갈 것인가?', 또는 '수십년 후, 철도교통의 위상은 어떻게 변할 것인가?' 등 폭 넓은 자기 문답을 해보곤 한다.
본 글에서는 '철도가 미래 교통의 중심이 위한 조건'에 대하여 생각해 보기로 하였다.
교통은 크게 물류와 여객 수송으로 나눌 수 있는데, 물류의 경우, 철도(장거리 육상 컨테이너와 벌크 화물), 항공(고속 운송이 필요한 고가 화물), 선박(해상 컨테이너와 벌크 화물), 자동차(단거리 배송화물)의 역할이 분명하게 나뉘어 경제성 있게 상호보완적 기능을 담당하고 있어서 미래에도 큰 변화는 없을 것으로 판단된다.
다만 철도 화물의 경우, 운송 효율을 높이기 위한 화물터미널 기능 자율화와 화물열차의 고속화가 중요한 과제이다.
현재 여객의 수송에서도 철도는, 도시간 교통의 경우 1000km 이하 중거리 노선에서는 항공과 경쟁하고, 200km 이하 단거리 노선에서는 자동차와 경쟁 관계에 있다.
한편 도시권 지역 내에서도 도시철도가 버스, 택시 등 자동차와 경쟁 관계에 있고, 아직 상용화되지 않았으므로 대중교통 수단인지 의문이 들지만, UAM (Urban Air Mobility)이 출현하여 새로운 유형의 단거리 교통 서비스를 담당할 가능성도 있다.
익산역에 진입한 KTX-청룡. 국책 연구과제의 결과물인 'HEMU-430X' 시제차량을 기반으로 상용화한 시속 320km급 력분산식 고속차량이다. 자료사진. 2025.6.9 / 철도경제
먼저 도시간 교통의 경우, 미래에는 화물과 유사하게 각 교통 수단간 역할이 분명하게 구분되어 상호보완적 기능을 할 것으로 보인다.
즉 장거리 노선은 항공이, 중단거리 노선은 고속철도나 하이퍼루프가 육상 교통 허브역할을 하고, 철도가 없는 단거리 도로망은 자동차가 포크 역할을 담당할 것이다. 우리도 경부 고속철도가 도입되기 전에는 철도와 고속버스의 차별화를 별로 경험하지 못했지만 지금은 사정이 완전히 바뀐 것을 실감할 수 있다.
한편, 도시권역에서도 인구 밀집 도심 지역 내에는 지하철이, 도심지역과 부도심 지역이나 위성도시 사이에는 다양한 유형의 중형전철이나 경전철이 도입되어 철도 네트워크의 효율성을 높이고 있다.
최근에는 수도권에 GTX가 개통되어 광역고속철도의 편의성을 실감하고 있다. 광역도시권의 철도 네트워크가 완성될수록 자동차는 보조적인 도시교통 기능을 담당하게 될 것이다.
위에서 살펴본 바와 같이, 철도가 교통에서 차지하는 비중과 중요성은 나날이 커지고 있는데 이것은 철도의 고속화, 친환경성, 안전성, 정시성 등 우수한 특징이 다른 교통수단을 압도하기 때문이다.
그러나 이러한 철도중심 교통체계 구축을 더욱 촉진하기 위하여 개선해야 할 문제점들도 상존한다. 그 중에서도 지속 가능한 이용자 편의 중심의 교통체계 구축과 선로건설 및 차량·시설 유지관리 비용 저감과 경제성 제고가 큰 과제이다.
먼저 지속 가능한 이용자 편의 중심의 교통체계 구축에는 이용자의 편의성(고속화, 쾌적성 및 안전성, door-to-door 서비스 등)에 초점을 맞추어 발전하여야 할 것이다.
향후 고속열차와 GTX의 속도향상 및 선로 증설이 지속적으로 필요하고, 목적지까지 최적 경로와 교통수단(자율주행 공유차량 등)을 자동 안내·연결하는 통합 모빌리티 서비스(MaaS) 개념의 통합 교통 시스템이 구축되어야 할 것이다.
이와 더불어 탄소중립을 지향하는 다양한 친환경 에너지 원의 적용과 폐기물 및 환경영향 최소화를 위한 인프라 기술도 지속적으로 개발되어야 한다.
다음으로 철도교통의 취약점은 노선 건설에 많은 경비가 소요되고, 운행 개시 후에는 끊임없이 유지관리를 해야 한다는 점이다. 이러한 특성은 철도교통의 경제성을 현저히 저해하는 것으로 공사비 저감 및 유지보수 경비저감 기술개발이 절실한 이유이다.
최근에는 철도건설에도 정보되고 표준화되고 건설엔지니어링 기술, 첨단화된 건설소재, 터널과 교량의 시공기술 발전, 무궤도 철도 도입, 시설물 안전성 상시 감시 기술 확보로 경제성이 제고되는 추세이다.
이에 반하여 철도유지관리의 가장 큰 취약점은 인력집약적이라는 점이다. 열차의 운전에서는 자동차나 항공에 비하여 인력 투입이 경제적이다. 그러나 철도 인프라 및 차량 유지관리에서는 상시적으로 전문인력을 투입하여 안전관리와 유지보수를 시행하여야 하는데, 사안별로 작업이 불규칙하고 전문인력이 판단하여 보수하기 때문에 자동화가 어렵다.
최근에는 상태 모니터링을 통한 스마트 안전관리와 CBM을 적용하여 인력 의존도를 낮추려고 하지만, 최종적으로 사람의 손으로 필요한 작업이 수행되기 때문에 한계가 있다. 추후 철도전문 휴먼노이드 로봇의 적용이 해결방안이라고 생각된다.
이러한 철도산업의 발전방향과 현재 기술 추세를 감안할 때, 철도가 교통의 중심이 되기 위해서는 먼저 이용자 편의성 중심의 통합 모빌리티 서비스 체계 구축과 경제성 제고를 목표로, AI, IoT, 빅데이터, 디지털 트윈 등 4차 산업혁명 기술융합을 통한 철도 차량, 신호·관제, 인프라, 운영 유지보수 전반의 지능화·무인 자동화를 획기적으로 달성하여야 한다.
이와 더불어 탄소중립 실현을 위한 친환경 기술(수소연료, 2차전지 등)과 하이퍼루프 등 초고속 무인철도, 운행 효율성 제고를 위한 RF-CBTC 기반 무선 열차제어, 무궤도 친환경 자율트램 등 혁신적 교통수단이 도입되어야 한다.
미래 철도는 이러한 디지털 혁신과 친환경 기술을 바탕으로 더 빠르고, 안전하며, 이용자 맞춤형 교통수단으로 진화할 것이다.
/ 구정서 서울과학기술대학교 명예교수 (본지 편집위원장)