도시철도를 활용해 도시 화물 운송 효율성을 높이고, 도시 내 저탄소 화물 운송 활성화를 유도하기 위한 ‘지하공간을 활용한 도시물류 기술 개발’ 과제가 진행되고 있는 가운데 이번 연구의 완성도를 더욱 높여줄 테스트베드 실증을 위한 시나리오가 개발되고 있어 눈길을 끌고 있다.
지하공간 활용 ‘도시물류 기술’ 테스트베드 실증 시나리오 개발 ‘눈길’
물류 흐름, 작업 단계, 관련 주체들 간 상호작용 등 도식화 연구 진행
현재 철도기술연구원을 중심으로 진행 중인 ‘지하공간을 활용한 도시물류기술 개발’ 연구는 도심 내 도시철도 역사 공간을 기반으로 화물 플랫폼과 물류 공간을 개발하는 사업이다.
이 과제에서는 물품 운송을 위한 화물 전용 도시철도 열차를 활용해 도심 화물 운송이 가능하도록 화물역사 내 수평·수직 운송 장치와 같은 기술을 비롯해 한 번에 여러 상품을 운송할 수 있는 표준화된 화물 컨테이너 개발이 이뤄지고 있다.
이 같은 연구를 통해 선보일 도시철도 물류 시스템은 도심 내 물류를 효율적으로 관리, 운영하기 위한 중요한 인프라로, 특히, 시스템의 특수성과 복잡성을 고려할 때 테스트베드를 통한 사전 검증은 반드시 필요하다.
테스트베드란 새로운 기술이나 제품, 서비스 등의 성능을 실제 환경이나 가상의 환경에서 테스트하고 검증할 수 있는 시험 환경으로, 기술 개발 초기 단계에서 실제 적용 가능성을 평가하고, 문제점을 사전에 식별, 개선하기 위해 활용되고 있다.
특히, 실험실에서 이뤄지는 단순 실험과 달리 실제 환경과 가까운 조건에서 테스트를 수행, 보다 실제 운영 환경에서 각 기능과 기능 간 연계, 시스템 운영에 대한 검증을 통해 현실적인 결과를 도출할 수 있다.
실제로 도시철도 물류시스템은 다양한 이해관계자가 참여하고 복잡한 운영 절차를 수반하는 만큼 테스트베드를 통해 이 같은 운영 절차를 사전에 검증하고 최적화함으로써, 실제 운영 시 발생할 수 있는 문제를 최소화할 수 있다.
또한, 기존의 도시철도 운영 스케줄과 조화롭게 통합돼야 하는 도시철도 물류시스템은 테스트베드를 통해 통합 과정을 사전에 검증하고, 시스템 간 상호 운용성을 확보함으로써 원활한 운영을 보장할 수 있다.
특히, 도시철도 물류시스템의 효율적인 운영은 비용 절감과 서비스 품질 향상에 직결되는 만큼 테스트베드를 통해 시스템의 효율성을 사전에 검증하고 최적화함으로써, 운영비용을 절감하고, 더 나은 서비스를 제공할 수 있다.
잠재적인 위험 요소를 식별, 해결함으로써, 안전한 운영과 함께 혁신적인 기술 도입을 원활하게 진행할 수 있는 데 도움을 줄 것으로 기대를 모으고 있다.
이에 이 연구에서는 ‘지하공간을 활용한 도시물류 시스템의 테스트베드 실증을 위한 기본 시나리오 도식화 및 평가 항목 분석·제시’ 연구와 함께 ‘지하공간을 활용한 도시물류시스템의 시나리오 모델링 적용 및 통합 검증을 통한 시사점 제시’ 등의 연구가 이뤄지고 있다.
연구내용
이 연구에서는 테스트베드의 성공적인 수행을 위해 테스트베드의 평가항목 도출과 함께 테스트베드의 개선 방향 파악 연구가 진행되고 있다.
또한, 도출한 테스트베드 실증 시나리오를 특정 역사에 적용하며, 주요 시사점을 도출해 나가고 있다.
현재 연구진은 테스트베드 실증을 위한 시나리오 도식화 연구에서 지하공간을 활용한 도시물류 시스템의 전체적인 운영시나리오를 시각적으로 표현하는 연구를 수행하고 있다.
각 단계에서의 주요 활동과 흐름을 명확히 하고, 시스템의 전반적인 이해를 돕기 위해 진행 중인 시각적 표현 연구에서는 물류 흐름과 주요 작업 단계, 관련 주체들 간 상호작용 등을 포함한 상세 도식화 연구를 진행하고 있다.
이 같은 연구들은 향후 이해관계자들이 시스템의 구조와 운영 방식을 명확히 파악하는 데 도움을 줄 것으로 예상된다.
테스트베드 실증 시 각 단계에서 필요한 평가항목을 도출하고, 이를 도식과 연계, 체계적으로 정리하는 연구도 병행하고 있다.
기존의 평가항목은 시스템의 성능과 효율성, 신뢰성 등을 측정할 수 있는 지표로 구성되지만, 이 연구에서는 과업 범위와 기간을 고려해 시스템 구축과 기능 구현에 한정해 평가항목을 도출했다.
테스트베드 실증 기본 시나리오 적용 통합 검증 도출된 시나리오와 평가항목을 실제 환경에 적용, 통합적으로 검증하는 연구에서는 시스템의 운영 가능성을 평가하고, 실질적인 개선 사항을 도출해 나가고 있다.
인 / 터 / 뷰
도시철도 화물운송 시스템
시뮬레이션 통한 검증 필수적
한국철도기술연구원 채우리 선임연구원은 “‘지하공간을 활용한 도시물류 기술 개발’ 과제는 도심 내 지상의 화물차량을 줄이고, 지상 공간을 시민에게 돌려주는 더 쾌적한 서울 조성에 의미를 두고 추진되고 있다”며, “이를 위해 기 구축된 철도 인프라를 활용한 화물 운송기술 개발에 집중하고 있다”고 소개했다.
이어 “지하철로 화물을 운송할 경우 가장 큰 장점은 당일 배송이 가능하다는 점”이라며, “현재 과제에서는 화물열차에 화물을 운송하기 위한 테스트베드로 서울 3호선 수서역에서 학여울 구간을 고려하고 있다”고 밝혔다.
서울 3호선은 열차 운행 시격을 고려할 경우 하루에 최소 14회 화물열차 운행이 가능한 것으로 알려져 있다.
채 박사는 “도시철도 화물운송 시스템은 여객 열차 사이 비첨두 시간 운행을 목표로 하고 있는 만큼 시스템을 구성하는 요소들의 시스템 스펙을 반영한 시나리오 도출과 시뮬레이션을 통한 검증이 필수적”이라고 강조했다.
화물열차는 기존의 열차 운영 스케줄을 최대한 유지하기 위해 여객 열차 사이, 비첨두 시간을 활용해 화물역사 5분 정차할 예정이다.
정차시간 동안 총 22대의 HMR(수평이송장치)과 체결된 도시철도 화물운송 전용 표준용기의 하차를 목표로 운영될 계획이다.
이어 “실증 전 5분의 정차시간 동안 물량 하차 가능 여부를 검토하기 위해 1차적으로 도시철도 화물운송 시스템의 각 구성요소 시스템 스펙을 반영한 운영 시나리오 기반의 모델링과 시뮬레이션 개발을 완료했다”고 소개했다.
시뮬레이션 결과, 화물열차의 결박장치 해제 및 문 열림 시간을 비롯해 HMR이 하차할 수 있도록 승강장과 열차를 이어주는 갭필러 작동 시간, 수직이송장치의 층간 이동시간 등을 고려해 22대 표준용기 하차시간이 5분에 근접한 결과를 도출했다.
테스트베드 시험평가 거쳐 곧 사업화
채 박사는 “현재 화물 하차 시간을 줄이기 위한 HMR과 수직이송장치와 함께 HMR의 열차 탑승을 위한 갭필러 동작 시간을 줄이기 위한 시작품 기술들을 대상으로 개선 연구를 수행하고 있다”고 밝혔다.
이어 “지난해 화물열차 1차 시작품을 제작한 후 HMR과 화물운송 표준용기, 화물열차 갭필러 및 열차 내 화물 결박장치 간 인터페이스 실증을 성공적으로 완료했다”고 설명했다.
또한, 실증을 통해 개선된 각 시스템 스펙을 반영한 실증 시나리오를 완료하고, 현재 시뮬레이션과 테스트베드 현장 적용 시험을 앞두고 있다.
채 박사는 향후 성과물의 활용 방안에 대해 “도시철도 화물운송 시스템이 상용화되면 도심 교통 혼잡 완화와 환경오염 감소는 물론 도시 계획의 새로운 가능성을 제시해 보다 많은 공공공간 및 녹지 공간 확보가 가능해질 것”이라고 전망했다.
이어 “특히, 지상 교통 대비 비교적 일정한 속도와 시간에 운행이 가능한 지하 시스템을 활용함으로써 운송 시간과 비용을 절감할 수 있고, 재난 상황에서 필요한 물자를 신속하게 운송할 수 있는 긴급 물류 대응 시스템으로도 활용할 수 있다”고 강조했다.
끝으로 채 박사는 “물류는 지속 가능한 도시 개발과 광범위한 사회경제적 이익을 위해 필수적인 부분으로 공공의 영역”이라며, “도시철도 화물 운송 시스템은 현재 테스트베드 시험평가를 거쳐 곧 사업화를 진행할 예정이며, 택배 산업 내에서도 큰 관심을 갖고 있다”고 덧붙였다.
