다원시스 전동차량 2022년 서울지하철 '쌩쌩' 달린다

다원시스 지난 연말 서울교통공사 발주한 5·8호선 전동차 298칸 수주 계기 서울지하철 철도차량 선도 업체로서 위상 확고히 굳혀... 특히 정위치 정차율 100% 추진 제어장치 및 이중 충돌에너지 흡수장치 개발, 개실내 성추행 사건 급등에 대비한 객실과 운전실에 CCTV 등 설치 등으로 안전한 지하철도 차량 개발 박차 가하고 있어

다원시스가 지난 연말 서울교통공사가 발주한 5·8호선 전동차 298칸 수주를 계기로 지하철 차량 선도업체 위상을 굳히고 있다. 사진은 5호선에 납품할 다원시스 철도차량 조감도

[아시아경제 박종일 기자] 다원시스(회장 박선순)이 제작·납품한 서울지하철 전동차량이 2022년 힘차게 달린다.

다원시스는 지난해 연말 서울교통공사가 발주한 5·8호선 전동차 298칸 수주를 계기로 서울지하철 철도차량 선도 업체로서의 위상을 확고히 하며 회사 발전 가능성을 크게 하고 있다.

특히 정위치 정차율 100% 추진 제어장치 및 이중 충돌에너지 흡수장치 개발, 개실내 성추행 사건 급등에 대비한 객실과 운전실에 CCTV 등 설치 등으로 안전한 지하철도 차량 개발에 박차를 가하고 있다.

다원시스는 지난해 9월 서울지하철 2호선 전동차 첫차 6칸을 서울교통공사에 공급했다.

공급된 전동차는 6칸이 편성 단위로 구성되며 서울지하철 2호선의 신도림역과 까치산역 지선 구간에서 운행될 예정이다. 첫차 6칸은 서울교통공사와 2~3호선 전동차 196칸 공급계약 물량 중 일부로서 지난해 첫 번째로 공급됐다.

2호선 전동차 이외도 현재 3호선 전동차 11개 편성(110칸)이 3호선의 지축 및 수서 차량기지에서 시 운전 등을 진행하고 있어 조만간 최종 시험 완료 후 공급될 예정이며 나머지 물량은 2023년 상반기까지 순차적으로 모두 공급할 계획이다.

서울교통공사의 2 ~3호선 전동차는 특정 시간대에 수많은 승객이 승·하차하는 지하 구간 특성상 역의 승강장 안전문(PSD)과 연동을 고려, 제작됐다.

지하철 호선마다 신호시스템이 다른 서울지하철 2호선의 열차자동제어장치/열차 방호정치(ATO/ATP)와 서울지하철 3호선의 자동열차제어장치(ATC)가 승차장 안전문과 신호 연동으로 열차 운행 시각의 미세한 간격 조정이 가능하게 됨에 따라 열차 운영의 효율성과 승객의 편의성 및 안전성이 크게 향상될 것으로 기대된다.

이번에 제작된 서울 2~3호선 전동차에는 승강장 안전문과 연동 외 특별히 안전장치와 편의시설을 강화한 것이 특징이다.

박선순 다원시스 회장은 "지난해 서울교통공사가 발주한 5·8호선 전동차 298칸 수주를 계기로 더욱 안전하고 사용하기 편리한 철도차량을 제작, 생명을 소중히 여기며 가장 안전하고 쾌적하고 우수한 성능으로 신뢰받는 철도차량 제작사로서 명성을 높이는 데 가일층 노력할 것"이라고 말했다.

◇정위치 정차율 100% 추진 제어장치(인버터 장치)

다원시스가 자체 제작된 전장품 중에서 추진변환 제어장치(인버터)의 뛰어난 제어 기술력은 서울시 지하철 2호선 노선에서 여실히 증명했다. 세계 지하철 단일 노선 중 일일 158만 명을 수송하며 가장 혼잡하고 많은 인원이 승하차하는 지하철 노선은 서울 2호선 지하철 순환선이다.

2018년 서울교통공사에 공급한 2호선 전동차 200칸은 열차 자동제어 운전 상태(ATO)로 승강장 진입 시 43개 역 승강장의 승차 위치 중심에서 ± 35㎝ 이내 정차율이 완벽한 100%였다. 철도안전법에는 승강장의 정위치 정차 비율 기준이 90% 이상이면 적합하다고 규정돼 있다.

이 같은 결과는 국내 최초로 다원시스가 추진변환 제어장치(인버터)의 전력 소자의 성능과 제어기법 향상으로 개발한 '영 속도(Zero Speed) 회생제동' 기술 때문이다. 이 기술을 적용하면 열차가 정차 시 공기제동을 최대한 억제하고 전기 회생제동을 극대화해 이론적으로는 0㎞/h까지 유지할 수 있어 열차의 정위치 정차 비율을 100%까지 끌어 올릴 수 있다.

기존 전동차는 역에 정차 시에 속도를 줄인 상태의 저속에서는 정확한 회생제동이 어려워 제동 패드를 디스크나 차바퀴에 압착시켜 열차를 정차시키는 공기제동을 사용했다. 공기제동은 제동 패드 마모에 의한 미세먼지가 발생해 터널 내를 오염 시키고 열차 정차 시 패드 마모 및 마찰에 의해 소음을 유발하고 감속도가 일정치 않아 정위치 정차 오류가 발생했다.

영 속도(Zero Speed) 회생제동 방식의 장점은 열차 운행 효율과 승차감이 크게 향상되고 제동 패드 사용률이 거의 없어 보수비용이 크게 줄일 수 있다. 또 터널 내 분진 및 미세먼지가 획기적으로 감소할 뿐 아니라 정차 소음도 거의 없다. 아울러 전기에너지를 전차선에 보내서 에너지 효율을 높일 수 있는 효과 등이 있다.

◇이중 충돌에너지 흡수장치

열차 충돌, 추돌 등 유사시를 대비, 승객과 차량의 안전 확보를 위해 세계적 수준의 이중 충돌에너지 흡수장치를 설계에 적용, 만들었다.

열차 충돌 시 충돌에너지는 먼저 열차 맨 앞에 장착된 전두부 연결기의 고무완충기와 유압 버퍼에서 흡수하는 동시에 흡수 용량을 초과, 900KN에 도달하면 전두부 연결기가 뒤로 밀리면서 에너지 흡수장치(CEM)가 작동, 1차로 충돌에너지를 흡수하는 역할을 담당한다.

이때 흡수하지 못한 나머지 충돌에너지는 열차 맨 앞에 장착된 타고 오름 방지 장치(Anti Climber)의 충격흡수재와 중간 연결기의 고무완충기와 변형 튜브 등에서 2차로 충돌에너지를 모두 흡수하게 하는 것이 이중 충돌에너지 흡수장치 구조다.

2호선 차량 1편성 모델로 충돌 속도 25㎞/h의 충돌 시나리오 해석 결과, 철도안전법의 허용기준 범위 내에서 승객 및 운전석의 생존 공간이 모두 침범하지 않는 것으로 예측돼 생명을 최우선으로 보장할 수 있었다.

◇무정전 무선 방송조명 장치

2014년 서울지하철 2호선 상왕십리역에서 열차끼리 부딪치는 사고로 인해 승객 90여 명이 다치고 390여 명이 병원에 입원하는 등 열차 추돌 사고가 발생했다. 사고 당시 열차 객실이 분리되고 차량 전기 연결선이 끊어져 객실에 있던 승객이 조명이 꺼진 어둠 속에서 안내방송조차 받지 못한 상태로 장시간 불안과 공포에 떨어야 했었다.

이 같은 문제점을 해결하기 위해 국내 철도차량 최초로 다원시스가 무정전 무선방송 조명 장치를 설계, 2018년 서울지하철 2호선 전동차에 설치 공급한 바 있다.

무정전 무선방송 조명 장치는 혹시 열차 운행 중에 차량 분리, 정전, 추돌 등으로 전기공급이 차단될 때도 별도로 내장된 비상전원장치(축전지)에서 전기를 공급, 무선으로 긴급 안내방송과 객실 비상조명이 최소 1시간 이상 사용이 가능하게 한 장치이다.

따라서 객실에 전기가 차단되는 비상 상황 시에도 승무원이 긴급 안내 방송과 비상조명이 가능함에 따라 승객이 신속하고 침착하게 안전한 대피를 할 수 있게 했다.

◇객실 출입문 LED 안전표시등(Indicator)

전동차 객실 출입문 측면 양쪽 포켓 부위에 LED 안전표시등을 설치, 객실 출입문을 열거나 닫을 때 동작상태를 상황별로 LED 등에 색상으로 표시, 승객이 승·하차 시 LED 등 색상을 보고서 객실 출입문의 열고 닫히는 동작상태를 알 수 있게 했다.

예를 들어, 열차가 역 정차 전에 도착 안내방송이 나오면 객실 출입문 LED 안전표시등이 녹색으로 점멸, 역 도착 후 객실 출입문이 열리는 중이나 완전히 열리면 녹색으로 점등되고 반대로 닫히는 중이면 노란색으로 점멸, 완전히 닫히면 소등돼 무색이 된다.

또, 객실 출입문이 고장 또는 비상 상황이면 안전표시등이 적색으로 점등되게 했다.

이처럼 객실 출입문 LED 안전표시등의 색상표시를 시각적으로 인지하여 승객이 무리한 승·하차로 인해 열차가 지연되거나, 객실 출입문에 끼임 등으로 신체를 다치거나 재물의 손상을 줄일 수 있는 효과가 있다.

◇객실에 비상 탈출용 하차 설비

객실에 화재, 충돌 등 비상 상황이 발생하면 승객이 객실 출입문 외에 객실 밖으로 신속하게 빠져나갈 수 있도록 비상 탈출용 하차 설비(비상 사다리)를 객실 끝부분에 설치했다.

하차 설비의 설치요령은 하차 설비함에서 비상 사다리를 꺼낸 후 객실 벽의 비상문 레버를 취급, 객실 출입문을 수동으로 연 후 비상 사다리 상부는 차량 객실 출입문 턱에 걸고 비상 사다리 하부는 차량 밖의 지상에 걸치도록 하는 방식이며 남녀노소 손쉽게 설치할 수 있게 가벼운 경량의 재질을 사용하여 만들었다.

◇객실과 운전실에 CCTV 등 설치

지하철 객실 내에서 성추행 및 폭행 사건 등이 급등으로 인해 객실 내부 천장에 CCTV를 설치했다. 또 운전실에도 CCTV 설치를 적용, 차량고장, 비상 상황 등 응급상황 시에 종합관제소에서 해당 차량의 CCTV 실시간 모니터링 지시에 따라 승무원이 효율적인 대응이 가능하게 했다.

또, 객실 내 화재 예방을 위해 객실 천장에 열, 연기 등을 감지하는 화재감지기 센서를 부착, 센서 동작 시 자동으로 운전실에 설치된 화재 감지제어기의 부져 알람과 동시에 “화재 발생” 화면이 표시되며 해당 차량 차호에 표시등이 점등돼 화재를 초기에 진화할 수 있는 시스템을 구축했다.

그 결과 승무원이 객실을 실시간 모니터링으로 각종 범죄 예방과 화재 사고를 사전 예방할 수 있고, 또 열차 고장 등 긴급 상황 시에도 종합관제소의 모니터링 지시에 따라 신속한 대응 및 응급조치를 할 수 있어 안전을 확보하는 효과가 있다.

◇공기 질 개선 장치

최근 대기오염과 미세먼지에 대한 사회적 관심과 우려가 커지는 시점에서 전동차 객실 내부의 미세먼지 PM2.5(지름 2.5㎛ 이하 입자상 물질)를 제거할 수 있는 신개념의 공기 질 개선 장치를 적용하였다. * 1㎛ : 1㎜의 1천분의 1(머리카락 굵기보다 100배 작음)

공기 질 개선 장치는 객실 내 전체 공기를 12분마다 거를 수 있고 이중으로 설치된 필터를 통해 1차로 일반먼지는 프리 필터(Pre Filter)로 걸러내고 2차로 미세한 입자의 먼지는 PM 필터(PM Filter)를 통해 제거하는 방식, PM2.5 미세먼지 포집 효율은 99% 이상이다.

다원시스가 만든 공기 질 개선 장치는 서울지하철 2호선 전 구간에서 시험한 결과 미세먼지 감소 효과는 혼잡시간(Rush hour)대 평균 12.3%이며, 신촌역 구간의 경우 미세먼지 농도가 최대 34%까지 감소 되는 매우 우수한 것으로 나타났다.

또, 운전실에서 근무하는 승무원을 위해 별도로 운전실용의 공기조화장치와 공기 질 개선 장치를 설계에 적용, 승무원이 쾌적한 공간에서 편안하게 운전에 집중할 수 있게 했다.

◇객실 의자 폭 확장

점차 적으로 서구화 되어 가는 한국인 표준 신체 치수 조사 결과를 바탕으로 좌석 수를 7인석에서 6인석으로 개선함으로써 의자 폭이 480㎜로 넓혀지는 효과와 승객 간 신체 접촉으로 인한 불쾌감을 해소했다.

또 출입문에서 승차 및 하차하는 승객과 좌석에 앉아 있는 승객 간에 불필요한 신체 접촉을 막기 위해 출입문 기둥과 객실 의자 사이에 투명 유리와 스테인리스 기둥으로 의자 칸막이를 설치했다.

전북 정읍 철도차량 제작 공장 전경

다원시스'는 강한 포트폴리오 경영으로 7년간에 걸쳐 준비해 온 반도체 및 디스플레이 장비가 올해부터 또 다른 성장 동력으로 발전을 주도할 것이라고 내다봤다.

이와 함께 자회사인, '다원 메닥스'에서의 BNCT(중성자 포획 암 치료)라는 새로운 방식의 암 치료 시스템은 전 임상을 성공적으로 마치고, 내년 5월부터는 본 임상을 시작할 계획으로 이를 통해 꿈의 암치료라 할 정도의, 암치료의 획기적인 기원이 시작될 것이라고 전망했다.

또 자회사 '다원 넥스뷰' 사업인 극 초정밀 레이저 장비는 세계 최고의 성능과 경쟁력을 갖고 반도체 장비 시장과 스마트폰 등 정밀 IT 시장에서 혁신적 발전을 이루고 있는 등 '다원시스'를 모기업으로 하는 자회사를 포함, '다원 유니버스'라 칭하며, 다원 유니버스는 혁신을 통해 포트폴리오의 전략 모델로 강건한 성장 드라이브를 하고 있다.

박종일 기자 dream@asiae.co.kr