"제2 오봉역 사고, 이젠 없다"…화물열차 자동입환시스템 5년만 개발 [기획]
대불역서 최종시연회, 실내 제어대 조작 '화물칸 연결·분리'
입환기관차도 무선제어, "작업선로에 사람 갈 필요없다"
기관차원격조작, 자동연결기, 차량위치추적, 영상감시 등
종합제어대서 입환작업 '모두' 수행, "세계 최초 성공사례"
"안전·효율 다 잡았다…실용화 국책 연구개발 이어져야"


10일 전남 영암 대불역에서 '국토교통 R&D 자동 연결·분리 시스템 개발' 최종 시연회를 개최했다. 종합제어대에서 입환기술자가 원격으로 입환작업을 수행하고 있다. 2025.9.10 / 철도경제

입환 작업자 사상사고를 막을 수 있는 '자동 연결·분리(입환) 시스템'이 연구개발 5년 만에 결실을 맺었다. 세계에서 처음 선보인 기술이다.

실내에 있는 제어실에서 한 사람이 제어기를 조작해 원격으로 화물열차를 자동으로 연결·분리할 수 있다. 선로나 화물칸(화차) 주위에 작업자가 접근할 필요가 없다.

기술 연구·개발을 주관한 한국철도공사(코레일)는 이 시스템을 고도화해 현장에 구축하면, 입환작업 중 발생하는 산업재해를 원천 차단할 것으로 기대하고 있다.

10일 코레일에 따르면 입환(入換) 작업은 철도차량을 이동시키거나 분리, 연결하는 '차량정리' 작업이다. 이 작업을 통해 각 차량을 한 조로 만들어서 운행한다. 주로 입환기관차(동력차)를 사용해 이러한 작업을 진행한다.

KTX, ITX, 광역·전동차와 같은 열차는 각 객실과 동력차가 하나의 '세트(편성)'로 조성돼 운행하기 때문에 평소에 분리·연결 작업을 할 필요가 없다.

화물열차는 사정이 다르다. 다양한 종류의 화물칸을 행선지나 사용 목적에 맞게 수시로 연결·분리해 하나의 편성을 만들어야 한다.

입환작업 中 2년에 1명 사망…"인력 의존, 위험도 높아"

현재 화물칸 입환작업은 인력에 의존하고 있다. 입환기관차를 운전하는 기관사, 수송원, 그리고 입환작업이 이뤄지는 역 구내 신호기를 취급하는 로컬관제원이 무전기로 교신하며 작업을 진행한다.

화물칸을 연결·분리할 때 수송원이 직접 화물칸 사이에 들어가 연결기를 수동으로 조작하고, 이동할 때 움직이는 화물칸에 올라 타기도 한다. 무선 교신 내용에 오류가 있거나, 제대로 듣지 못할 때도 있다.

이렇다보니 사고가 끊임없이 이어졌다.

입환 작업 중 협착(차량과 차량 사이에 끼임), 충돌(차량에 부딪힘), 낙상(차량에서 떨어짐), 부품 튀어오름 사고 등으로 인해 연 평균 5.7건(부상 4.7명)의 인명사고가 발생했다.

사망자가 발생한 사고도 연 평균 0.47건에 이른다. 2년에 1명 수준인데, 그만큼 위험도가 높다.

지난 2022년 11월에는 경기 의왕시 오봉역에서 화물열차 입환작업 중이던 30대 수송원이 기관차에 치여 변을 당한 안타까운 사고도 있었다.


10일 열린 기술 시연회에서 입환기관차와 연결돼 대불역 1번선로로 진입한 화차 6칸을 모두 분리한 직후 모습. 실내에 있는 종합제어대에서 입환작업을 모두 수행할 수 있어 작업선로에 사람이 들어갈 필요가 없다. 입환작업 산업재해를 막을 '핵심기술'로 주목받는 이유다. 2025.9.10 / 철도경제

그간 입환 작업자 안전 확보를 위해 코레일에서도 공을 들였다.

입환 작업자가 선로 위에서 이동을 최소화하게끔 수동 방식의 선로전환기를 역무실에서 원격으로 작동시킬 수 있는 자동 방식으로 개량하고 있다. 현재까지 괴동·석포역 등 13개역 선로전환기 69틀을 교체했고, 올해까지 오봉역 등 4개역 30틀을 개량한다.

또 입환작업 구내 안전시설도 대폭 개선했다. 안전펜스를 설치하고 선로변 지장물을 제거해 안전하게 이동할 수 있는 통로를 만들었다.

입환작업이 야간에도 이뤄지기 때문에 작업장이 어두우면 사고가 날 가능성이 높다. 이에 의왕, 부산진역 등 13개역에 조명시설을 확보해 시야를 확보할 수 있도록 했다.

"선로에 사람 없어도 된다"…자동입환시스템, 산업재해 '제로화' 핵심


10일 대불역에서 열린 기술 시연회 참석자들이 시연을 마친 후 기념촬영을 하고 있다. 2025.9.10 / 철도경제

근본적으로 입환작업 사상사고를 '제로화'하기 위해선 인력에 의존한 작업 방식에서 벗어나, 작업선로에 사람이 들어가지 않는 시스템을 개발할 필요가 있단 지적이다. 인적 오류(Human Error)로 인한 사고를 완전히 막을 수 없기 때문이다.

앞서 코레일은 수동입환 방식을 개선하기 위해 입환기관차를 무선으로 조작할 수 있는 '근거리 조이스틱 무선입환' 장치도 개발했다. 이 방식은 수송원이 작업 선로 밖에서 기관차를 조이스틱으로 조작해 이동시킨 후, 다시 화물칸에 접근해 연결·분리 작업을 진행하는 방식이다.

수동입환 방식보단 사고율을 줄일 수 있다. 하지만 기관차가 멈춘 후에, 결국 작업선로에 수송원이 들어가 화물칸 연결·분리를 수동 조작하기 때문에, 사고를 '제로화'하기엔 역부족이다.


기술 시연회에 참석한 정정래 코레일 사장직무대행이 인사말을 하고 있다. 2025.9.10 / 철도경제

코레일이 세계 최초로 개발한 '자동입환시스템'은 실내 입환제어실에서 모든 작업을 무선통신을 통해 원격으로 입환 작업을 수행하는 시스템이다.

무엇보다 작업선로에 사람이 가지 않아도 된다. 오봉역 수송원 사상사고를 되풀이 하지 않기 위한 '핵심 기술'로 주목받는 이유다.

지난 10일 오후 전남 영암군에 있는 대불역에서 '자동 연결·분리(입환) 시스템 기술 개발' 최종 시연회가 열렸다.

정정래 사장직무대행과 연구개발진, 산·학·연 관계자 150여 명이 참석한 이날 시연회에선 5년 간 연구개발 성과를 보고하고, 직접 자동입환시스템을 작동해 오류 없이 화물열차 6칸을 무인으로 입환하는 과정을 생생하게 보여줬다.

독일 국영철도회사인 도이치반(DB) 관계자들도 대불역에 찾아와 이번 시연회를 지켜볼만큼 관심이 컸다.


10일 열린 기술 시연회에서 박채옥 코레일 철도연구원장이 '자동입환시스템' 기술을 소개하고 있다. 2025.9.10 / 철도경제

박채옥 코레일 철도연구원장은 "입환작업은 고위험 업무로 이를 개선할 필요가 있었다"며 "이번에 개발한 자동입환시스템은 입환역사 내에서 기관사와 수송원이 없이, 안전한 실내에서 입환기술사 1명이 자동으로 입환작업을 수행하는 시스템"이라고 소개했다.

그러면서 "개발한 시스템의 안정화를 위해 연구진이 오랫동안 연구에 매진하면서 인적 오류를 방지하고 기술의 신뢰성을 확보하기 위해 노력했다"며 "이 기술이 조기에 실용화될 수 있도록 많은 관심을 가져주길 바란다"고 말했다.

입환기술사 1人, '연결·분리·이동' 실내 제어대서 모두 조작


입환기관차에 연결된 화물칸. 자동 입환시스템 검증을 위해 기관차 1대와 화물칸 6대를 개조했다. 기관차에는 실내 제어대에서 무선통신으로 제어할 수 있도록 기관차 통신제어장치, 기관차 제어장치, 차량통신 제어모듈 등을 설치했다. 기관차·화물칸에 모두 디지털자동연결장치(DAC)를 장착했다. 화물칸 하부에는에는 신호·데이터 전송용 전기 배선을 개조했다. 2025.9.10 / 철도경제

기술 시연은 기관사가 입환작업을 '컨트롤'하는 입환기술사에게 기관차의 제어권을 인계한 후, 하차하면서 본격적으로 시작됐다. 이때부터 입환제어실에서 무선으로 기관차(동력차)를 이동시키며 입환작업을 수행했다.

입환기술사는 로컬관제원과 계속 무선 교신하며 입환작업을 진행했다. 로컬관제원은 입환기관차가 '어느 선로로 들어가느냐'에 따라 신호기를 취급해 '진로 승인'을 내주고, 이 승인을 받아야만 기관차가 이동할 수 있게 된다.


자동입환시스템 종합제어대에서 조작해 화물칸이 서로 자동으로 연결된 모습. 2025.9.10 / 철도경제

대불역 1번선에서 화물칸 2칸을 연결하고 있던 기관차는 일로역 방면으로 이동했다가, 2번선으로 진입해 화물칸 2칸을 추가로 연결했다. 이제 화물칸은 4칸이 됐다.

여기서 화물칸 3칸을 분리시켜 2번선에 남겼다. 기관차는 한칸만 연결한 채 다시 일로역 방면으로 이동했다가 4번선으로 진입했다. 이때 긴급 상황을 가정, 비상정지하는 모습도 시연했다.

현장에 '이상없음'을 확인한 후, 다시 입환작업을 시작했다. 4번선에 진입한 기관차가 화물칸 2칸을 추가로 연결했다. 이제 화물칸은 3칸이 됐다.

화물칸 3칸을 연결한 기관차는 일로역 방면으로 이동했다가 다시 2번선으로 진입했다. 이번에는 2번선에 남아 있던 화물칸 3칸과 연결해 총 6칸을 조성했다.

마지막으로 2번선에서 화물칸 6칸을 모두 한칸씩 분리하면서 시연을 마무리했다.

시연이 진행되는 도중 사람이 작업선로에 들어간 적이 한번도 없었다. 입환제어대에 입환기술사 1명이 앉아서 모든 작업을 '컨트롤' 했다.

차량 실시간 위치추적, 영상감시시스템…"제어대서 작업상황 한눈에"


지난 5월 대불역 실내에 설치된 자동입환시스템 종합제어대에서 원격으로 입환작업을 시연하고 있는 모습. 당시 기술 개발을 모두 마친 상태로, 최종 시연 전 테스트를 하고 있다. 오른쪽 화면에는 차량 전·후방 카메라 영상을 실시간으로 볼 수 있다. 왼쪽 화면에는 열차 편성, 기관차 상태, 제어시스템, 공기압 등을 정보가 모두 표시된다. 화면 하단부에는 이동, 연결, 분리, 비상정지 등 명령을 수행하는 버튼들이 있다. 2025.5.14 / 철도경제

자동입환시스템은 △물류차량 위치 추적시스템 △기관차 제어시스템 △종합제어대 △역구내 영상감시시스템 △디지털자동연결기(DAC, Digital Autumatic Coupler) 등으로 구성된다.

차량 위치 추적시스템은 입환제어실에서 화물칸의 위치를 파악하기 위한 시스템이다. 구내 작업선로마다 RFIID 리더기와 안테나를 설치하고, 기관차와 화물칸에 RFID 태그를 부착해 위치를 파악하는 방식이다. 이 정보는 종합제어장치로 실시간 전송된다.

기관차 제어시스템은 무선통신으로 입환제어실과 기관차·화물칸 간 정보를 주고받으며, 자동입환 제어를 수행할 수 있도록 만든 시스템이다.

제어실과 정보를 주고받는 기관차통신제어장치, 이 정보를 전기신호로 바꿔 기관차 추진장치와 제동장치를 작동시키는 기관차제어장치, 그리고 차량통신제어모률 등으로 구성돼 있다. 이 장치들은 모두 입환기관차 내부에 설치돼 있는데, 각 장비가 크지 않아 기존 운전실 공간도 충분히 확보했다.


자동 입환(연결·분리)시스템 개발을 맡은 김재현 코레일 철도연구원 책임연구원이 대불역 구내에 설치된 RFID 리더기를 설명하고 있다. 차량에는 RFID태크가 부착돼 있는데, 이를 통해 차량의 위치를 확인하고, 종합제어대로 실시간 정보를 보낸다. 2025.5.14 / 철도경제

영상감시시스템은 자동입환 작업을 수행할 때 연결·분리 상황을 실시간 영상으로 모니터링하는 시스템이다. 작업자가 현장에 없기 때문에 역 구내 주요 위치마다 카메라를 설치하고, 제어실에서 컨트롤러를 사용해 현장 카메라를 상하·좌우로 회전하거나 확대·축소할 수 있다.

실내 제어실에는 자동입환시스템을 총괄 제어할 수 있는 제어대가 있다. 통신 및 제어시스템 상태표시기, 차량 전·후방 영상 및 구내 영상 모니터링 장비, 물류차량 실시간 위치 표시기 등으로 구성된다.

기관차 제어, 화물칸 연결·분리, 차량 위치 확인, 영상모니터링 등을 이 제어대에서 종합·관리한다. 제어대에서 1명이 앉아서 버튼만 조작하면 원격으로 입환작업이 이뤄진다. 무선입환시스템에서 '두뇌'와 같은 역할을 맡고 있는 핵심 설비다.

이례 상황이 생기면 즉시 '비상정지'할 수 있는 안전 시스템도 갖추고 있다. 제어대뿐만 아니라 기관차와 각 화물칸에도 비상정지 버튼을 모두 부착해 문제가 생기면 멈추게끔 했다.

화차用 디지털자동연결기 개발…철도물류 자동화 필수 부품


입환기관차에 설치한 디지털자동연결기 전면부. Type10 형식 연결기와 상부 전기연결기로 구성돼 있다. 기계적, 공기적, 전기적 연결 및 분리가 한번에 이뤄진다. 2025.5.14 / 철도경제

디지털자동연결기(DAC)는 기존 화물칸에 달린 연결기와 달리 기계적, 전기적, 공기적 연결이 한번에 가능한 복합연결기로 '자동분리'까지 지원된다. 이번 연구개발에선 'Type10' 형식의 연결기 헤드를 적용하고, 그 위에 전기연결기를 설치했다.

DAC는 자동입환시스템을 구현하기 위해 반드시 필요한 장치다.

기존 연결기는 미국철도협회(AAR) 타입 연결기로 구조가 단순하고, 유지보수가 쉽지만 기계적 연결만 가능하다. 각 화물칸에 장착된 제동장치들을 작동시키기 위해선 연결기 하단에 있는 공기호스를 따로 연결해야 한다. 화물칸을 한번 연결·분리할 때 손이 두번 간다.

기관차-화물칸 간 디지털 정보를 주고 받을 수도 없고, 전기적 신호로 제어하지 못한다.

유럽에선 철도물류분야에 사용할 DAC 연구개발이 활발히 이뤄지고 있다. EU는 그린딜 및 스마트모빌리티 전략에 따라 2030년까지 DAC를 '철도화물의 표준'으로 도입할 계획이다.

우리나라에선 DAC를 화물칸에 적용하겠단 구체적 '로드맵'이 없는 상황이다. DAC는 기존 연결기보다 비싼데, 철도물류가 '적자의 늪'에 빠져 있다 보니 새로운 기술에 투자하지 않는다.

이날 시연회에 참석한 업계 관계자는 "철도물류시스템 디지털화를 구현하고, 효율성을 높이기 위해선 화물칸에 DAC를 장착할 필요가 있다"고 언급했다

그러면서 "그린과 스마트를 내세운 유럽의 사례를 참조하되, 국내 철도화물 차량 부품·제작업계가 영세한 만큼, 정부 차원에서 관심을 가져야 한다"고 강조했다.


10일 열린 기술 시연회에서 박주훈 코레일 철도연구원 기술연구처장이 자동입환시스템 개발 경과를 보고하고 있다. 2025.9.10 / 철도경제

이번 연구개발은 코레일이 대형 국책 R&D로 수행한 '철도차량부품개발사업' 15개 과제 중 하나로 미래선도형 부품(기술) 개발을 목적으로 추진했다. 연구개발에 총 173억 원이 투입됐다.

코레일은 자동입환시스템 개발을 총괄하고 대불역에 통합테스트베트를 구축, 현차 적용 시험 등을 지원했다. 유진기공은 디지털자동연결장치를, 인터콘시스템즈는 통신·제어시스템을 개발했다.

또 우송대학교는 자동입환시스템 적용에 필요한 관련제도 개선안을 도출했다. 입환제어대를 조작하는 입환기술자를 '국가자격인증'으로 제도화하는 방안도 검토했다.

한국산업기술시험원에선 개발한 부품과 장치 등에 대한 적합성 검증 및 성능 시험, 인증 컨설팅·획득을 지원했다.

"짐 싣고 이동해 내릴 때까지 '원격' 컨트롤…철도물류 자동화 목표"


지난 5월 대불역 실내에 설치된 자동입환시스템 종합제어대에서 원격으로 입환작업을 시연하고 있는 모습. 2025.5.14 / 철도경제

자동입환시스템은 기존 철도 입환작업의 패러다임을 바꿀 것으로 기대된다.

무엇보다 기관사가 기관차에 타지 않고, 수송원이 선로에 들어갈 필요가 없이, 관제실(입환제어실)에서 모든 작업을 수행하기 때문에 입환작업 산업재해 '제로화'를 실현할 수 있다.

또 철도물류 분야 효율성을 향상시키고, 항만이나 물류단지 등에 맞춤형 기술을 제공할 수도 있다.

세계 최초로 개발한 기술을 '국제 표준'으로 선점해 기술적 우위를 확보할 수 있다. 디젤기관차로 입환작업을 하는 동남아시아, 중남미, 중동지역 등에 수출하는 등 해외 시장 진출도 노려볼만 하다.

제어장치, 통신모듈, 차량 연결기 등 관련 부품을 국산화하고, 낙후된 철도 화물차량 부품·기술을 '업그레이드'해 산업 생태계를 확대하고 연계 일자리를 창출할 수 있다.


지난 10일 열린 기술시연회에서 이영근 코레일 철도차량부품개발사업단 단장이 향후 자동입환시스템 실용화 연구개발 추진 계획과 필요성을 설명하고 있다. 2025.9.10 / 철도경제

자동입환시스템이 실제 현장에 적용되려면 아직 넘어야 할 '산'이 있다.

이번 연구개발에선 화물칸 6칸과 기관차 1대를 개조해 자동입환 원천 기술을 확보하는데 주력했다. 이제 최종 실용화를 위한 '국책 연구개발'로 이어져야 한다.

이영근 철도차량부품개발사업단장은 "유럽보다 앞서 미래철도 물류기술을 선도하고 있다"며 "지금까지 자동입환시스템의 원천기술을 검증하는 단계였다면, 앞으로는 현장 실용화와 제도 정착 단계로 발전해 나갈 것"이라고 말했다.

코레일은 '디지털 안전 AI 물류 자동 입환시스템 실용화 및 실증 기술 개발'을 추진하겠단 구상이다.

철도 물류역에서 원격으로 수송해 역간 자동으로 '물류'가 이뤄질 수 있는 체계를 구축하는 프로젝트로, 2027년부터 2031년까지 신개념 자동입환시스템을 적용한 '스마트 물류 입환시스템'을 개발하겠단 목표다.

이를 위해 △차세대 디지털자동연결장치 개발 △안전 AI기반 원거리 통신·제어시스템 △제동 및 정차 기능 화차시스템 신규 개발(32칸) △오봉역-부산진역 간 물류거점지역 테스트베드 구축·운영 △원격 자동 무선입환 시스템 관련 제도 제·개정 등을 수행할 계획이다.

정정래 코레일 사장직무대행은 "이번 연구개발을 통해 작업자 안전과 철도물류의 효율을 모두 잡을 수 있는 기반을 마련했다. 철도 산업의 터닝 포인트가 될 것으로 기대한다"며 "앞으로 AI와 접목해 상·하역부터 운송에 이르는 철도물류 시스템 전반을 선진화하도록 지속적으로 힘쓰겠다"고 밝혔다.

/ 장병극 기자
[출처 : 철도경제신문(https://www.redaily.co.kr)]