A Study of The Railway Electric Vehicle Maintenance System Normalization

철도 전기차량 유지보수 시스템 표준화에 관한 연구

A Study of The Railway Electric Vehicle Maintenance System

Normalization

윤기학† 이수룡* 왕종배** 이희성*** Ki-Hak Youn Su-Ryong Lee Jong-Bae Wang Hi Sung Lee

ABSTRACT

Life cycle of the rolling stock is normally 20 to 40 years, though there is some difference in accordance with each vehicle. Maintenance cost is over the twice of purchasing price. and also it is true that precise statics is not managed properly except for some developed countries due to the difference of maintenance method, skills.

After KORAIL introduced ERP system in 2007, maintenance cost is managed by type of cars, by unit. but, afterwards it should be controlled as an index and also more precisely. it is the best pending issues to make train maintenance efficiency, to utilize accumulated indexes. I want to attribute to train maintenance efficiency by analysing what is the problems in the present maintenance method.

1. 서론 1972년 3월 산업선 전철화에 따른 전기기관차 도입으로 태백지구 생산품을 수송을 담당하였고,1973 년 5월 대일차관자금에 의해 전기동차 186량이 계약되어 1974년 8월 15일 수도권 전철이 개통되었다. 전기철도차량이 점차적으로 발전되어 2004년 4월 한국고속철도(KTX)개통으로 ‘철도 르네상스’가 시작 되었다.철도의 속도향상은 산업 전반에 거쳐 인적/물적 네트워크의 획기적인 변화와 함께 국내 운송부 문에서 철도가 차지하는 비중이 날로 증가되고 있다.또한,철도는 고유가 시대에 에너지 효율이 높고, 대기오염물질 배출이 적은 환경 친화적인 교통수단이다. 속도 향상과 더불어 철도의 운영유지비 최적화는 공공기관 경영효율화 추진에 맞물려 최대의 이슈가 되고 있다.철도차량 운행에 필요한 유지보수비의 최소화는 유지보수 정책에서 시작된다.차량운영사는 새로운 차종을 도입하면 차량의 정상적인 운영을 위한 유지보수를 하게 되고 이를 위한 유지보수 규정 및 지침을 정하게 된다.차량제작사는 차량제작과 함께 유지보수 기준을 제시하며 운영사에서는 차량제 작사에서 제시한 기준을 근거로 하고 기존 동종의 차량 유지보수 기준을 참작하게 된다.코레일의 경우 국가직영기업 형태로 오랫동안 운영해 오던 환경에서는 안전성에 최우선을 두었고 유지보수 비용 측면 에서는 다소 소홀히 해 온 것이 사실이다.그러나 국가기관에서 공사로 전환하면서 공공성에 못지않게 기업성이 중요시 되었다.이에 부응하기 위해 본 논문에서는 새롭게 제작되는 차량의 유지보수 표준화 의 방향을 제시하고자 한다.. 2.철도차량 정비주기 및 기준 2-1.국내철도 정비기준 철도차량을 점검하고 정비하는 모든 유지보수 활동의 기본적인 목적은 차량이 폐차되기 전까지 고장 및 장애 없이 상업운행에 필요한 정상적인 기능을 발휘하게 하기 위함이다.여기에 더하여 철도를 이용

하는 고객에 더 쾌적함과 만족감을 주기위해 차량을 개량하고,청소하는 것도 유지보수의 일환으로 포 함할 수 있다.철도차량은 과거에는 운송수단으로 차량의 구조 및 장치가 비교적 단순하였으나 현대에 차량은 구조가 복잡할 뿐 아니라 첨단시스템의 복합체가 되었다.차량을 구성하고 있는 각 장치는 그 특성 및 기능이 다양하여 각각의 기능이 정상적으로 작동하고 동작하게 하기 위한 유지보수 활동 또한 매우 어렵고 복잡하다.차량 유지보수 활동을 체계적이고 과학적으로 접근해야 하는 이유이다. 한국철도공사에서 시행하고 있는 유지보수 활동은 유지보수 규정과 지침으로 차종별 검수주기 및 항 목을 정하여 시행하고 있다.정비주기는 시간과 주행거리를 병행하고 있으나 과거 시간 중심에서 차츰 주행키로 개념이 강조되는 방향으로 변화되고 있다. 차량의 각 장치별 부품별 특성에 맞는 수명이 산출되어 정비주기에 반영되어야 하고,각 장치별 점검 및 정비주기는 안전성을 기본으로 하고 고객대우설비 등에 대한 점검 정비 기준이 정해져야 한다. [표 1] 국내 도시철도 운영기관별 검수체계 현황 기 관 별 보 유 량 검 종 별 검 사 주 기 기관명 운영노선 경 정 비 출 고 입 고 일 상 월 상 서울도시철도공사 ₍4개노선_5~8호선) 1,561 _{(기관사 기동)}예비기동 고객만족(CS)점검 품질보증(_(7D)QA)검사 (신뢰성(RM:4M/QR)4만km)검사 (FT:6M/6만km) 서울메트로 ₍4개노선_1~4호선) 구 형 688 1,954 기동점검 도착점검 _{(72시간이내)}3D 2M (3만km) 신 형 1,266 (5만km)3M 부산교통공사 1호선 360 776 출고점검 _점검없음입고후 3D (72시간이내) 3M 2호선 416 (②:336) (③:80) 5D (120시간이내) 4M 3호선 인천메트로 1호선 272 폐지(‘09) 입고검사 7D 4M 대구도시철도공사 1호선 204 384 출고점검 폐지(‘04) 3D _(4만km)3M 2호선 180 광주도시철도공사 1호선 92 출고점검 입고점검 7D _(4만km)4M 대전도시철도공사 1호선 84 출고점검 입고검사 2천km±15%_{(평균8~9일) (평균125~130일)}3만km±15% 코 레 일 저항 2,226 폐지 폐지 1,000km (평균3일) (3만km)2M VVVF ₍1,_평균4일)500km _(4.5만km)3M 신형 VVVF '09.신규 도입차량 2,500km (평균5일) (6만km)4M 2-1.일본철도 정비기준 일본은 2002년에 「철도에 관한 기술상의 기준을 정하는 성령」에 의해 철도차량에 있어서 새로운 기술의 도입 등에 의하여 철도사업자가 시스템의 안전성을 입증하고 검사체계 및 주기를 개정할 수 있 도록 하였다.종래의 전반검사 및 주요부 검사의 주기 및 항목이 고시로 정해져 철도사업자가 신기술 등을 채택하는데 많은 제약이 있었다.이 때문에 차량 전체를 고정적인 주기에 검사를 하지 않고 부품 마다 적정한 시기에 검사하는 등의 새로운 검사의 주기나 검사 방법의 책정이 요구되고 있어 안전성을 확보하면서 이에 대처할 수 있도록 하였고,새로운 기술의 도입에 의해 종래의 차량과는 구조나 장치가 다른 차량에 대해서는 새로운 검사 체계로 안전성을 확보할 수 있도록 철도 사업자가 증명하는 것으로 써 새로운 검사 체계의 적용이 가능해졌다.JR동일본에서는 이 개정을 근거로 VVVF제어장치 등 새로 운 기술을 도입하고 있는 전동차를 대상으로 2002년 4월 신보전체계라고 하는 새로운 차량보전체계에

의한 검사를 시작하였다.신보전체계는 신계열 전동차의 각 장치의 내마모성이나 내구성의 검증을 근거 로 해서 장치마다 검사주기나 검사내용을 적정화하고 장치의 성능에 맞도록 유연한 검사체계를 갖게 되 었다.신보전체계는 차량의 사용상황이나 지역적인 환경에 따라 검사방법을 유연하게 변경 하여 종래의 월상검수에 비해 20%의 절감을 기할 수 있었다.

[표 3] JR서일본 차종별 검수주기 3. 정비절차서의 활용 새로운 차량이 제작되면 운영사의 요구에 의해 차량제작사에서 차량의 장치별 부품별 제원을 포함하 여 정비방법,정비주기 등을 담은 정비지침서가 만들어진다.최근에 코레일에 도입되어 운용되고 있는 전동차 정비지침서를 분석한 결과 제작사에서 제시한 정비기준과 코레일의 유지보수규정 및 유지보수지 침의 기준과 상이한 부분이 많은 것을 알 수 있었다.이는 차량운영사에서 새롭게 만들어진 차량의 정 비기준을 운영사의 규정 및 지침에 즉시 반영하지 못하였거나 차량제작사에서 최적화된 기준을 제시하 지 않은 증거이기도 하다.표 4는 코레일에서 시행하고 있는 기준보다 더 짧은 정기검수 기준을 제시하 고 있는 사례이다.새로운 차량이 제작되면 그 차량에 맞는 유지보수 규정 및 지침이 반영되어야 할 뿐 아니라 그 차종의 특성을 반영하여 구체적이고 세부적인 정비절차서가 만들어져야 한다.기존의 정비지 침서는 작업방법 및 기술도서를 혼용해 놓은 형태를 띠고 있다.기술서는 차량의 제원 및 특성을 설명 한 기술서로 작업자의 기술향상 및 이해를 위한 참고교재로 교육이나 학습하는데 활용되어야 하며,정 비절차서는 현장의 정비 작업자가 정비지침으로 쉽게 활용할 수 있어야 한다.또한 정비절차서는 차량 의 장치나 부품이 변경되거나 작업공구의 개발 및 검수설비의 변경이 있으면 작업방법 또한 이에 맞게 변경되어야 한다.즉,신뢰성관리 활동(RCM)에 의해 상시 개정(Up-date)되어 정비에 활용되어야 하며, 개정된 내용에 따라 유지보수 규정 및 지침에도 반영할 수 있을 것이다.정비절차서는 차종별 검종별로

구분되어 작성되어야 하며,정비절차서의 활용이 유지보수 표준화를 이루는 기본 바탕이 될 수 있을 것 이다. 검수종류 _규정 기준 _{정비지침서} 일상 1,500㎞, 4일 이내 4일 이내 월상 45,000㎞, 105일 30,000㎞, 2개월 이내 3Y 540,000㎞ _{30만㎞, 2년 이내} 6Y 1,080,000㎞ [표 4] 2006년 중앙선 전동차 코레일 규정 과 정비지침서 기준 비교 3.1프랑스 SNCF의 유지보수정책 사례 프랑스 SNCF의 중수선(Level 4)을 담당하고 있는 비샤임 기지는 직원 수 980명에 현장 작업자가 700명, 유지보수 최적화를 위한 신뢰성분석업무를 수행하는 연구조사부(Pole; GE)에 100여명이 근무하 고 있다. SNCF의 정기검수 주기 및 방법은 차종별 정비담당기지에서 정하고 있다. SNCF 본사에서는 지사 및 사무소에서 시행할 교육계획을 수립하여 각 사무소별 같은 교육이 시행될 수 있도록 하고 있으며, 23개의 지역본부, 59개의 사무소를 가지고 있다. 지역본부에는 이론과 실기를 겸비한 교관(교관수 71명)이 있어 소속의 교육을 담당하고, 사무소에는 1명의 교관이 있어 본사에서 시 달된 교육계획과 교안을 활용하여 교육을 시행하고 있다. 사무소에서 교육을 시행할 때는 교육목적을 명확히 하고, 작업장과 분리된 곳에서 교육을 시행하고 있다. 유지보수는 고도의 숙련과 기술이 필요한 업무로 철저하게 장치별 전문가를 양성하여 운영하고 있으며, 업무 분야를 옮기는 경우 새로운 교육과 본인의 많은 노력과 비용이 소요되므로 가급적 분야를 변경하지 않고 있다. SNCF의 유지보수 정책의 특징은 1년 연중 수시로 유지보수 매뉴얼을 개정(Up-date)하는데 있다. ① 유지보수 업데이트 대상 요구(현장직원 또는 관리자) ⇒ ② 접수 및 명확화(차량기지 Reporter) ⇒ ③ 절차,주기 등 관련 자료 연구조사 ⇒ ④ 관련자 회의 및 시험 ⇒ ⑤ 사용자 및 관리자에 대한 발표 ⇒ ⑥ 보완,적용(시범적용 등) ⇒ ⑦ 적용(매뉴얼 업데이트) 본 사 차량정비자 or 관리자 차량기지(GE) Reporter 요청 2 1 3 4 5 ₆ 7 그림 1 SNCF 유지보수 개정절차

4. 정비형태 및 역량강화 프랑스 샤띠옹 기지의 차량관리원 850명 중 550명은 전체의 65%미만이다. 나머지 35%는 직접 차량 정비를 시행하지 않는 비 실동인원이라 할 수 있다. 우리의 근무형태와 비교하면 현장의 작업자 비율이 월등히 낮음을 알 수 있다. 우리는 통상적으로 현장에 작업자가 많아야 하고 실제 사무실에서 근무하는 인원은 최소가 되어야 하는 것으로 알고 있다. 실제 일하는 사람이 적고 비능률적인 업무를 수행하는 인력이 많다면 이는 분명 잘못 된 형태이고 개선되어야 한다. 하지만 일을 보다 더 효율적으로 하기 위 하여 작업내용을 분석하고 꼭 해야 할 일과 불필요한 일을 구분하여 실제 몸으로 하는 일은 적게 하되 효율을 높이기 위해서 정비작업에 투입되지 않고 분석업무를 수행한다면 단순히 실동인원이 많아야 된 다는 것과 구분되어야 한다. 현장의 작업자는 업무특성상 일의 효율성 분석을 시행하기 어렵다. 즉 현장 의 작업자는 주어진 정비 및 점검 업무를 수행할 뿐 전체적인 효율을 고려하면서 일하는 것은 어렵다. 그러므로 별도의 인력에 의해 업무내용을 분석하고 꼭 필요한 업무와 불필요한 업무의 구분, 차종별 장 치별 적정의 정비주기와 정비개소를 최적화 하는 것이 필요하다. 이러한 업무를 수행하기 위해 필요한 조직이 신뢰성관리팀이며 신뢰성관리팀에서 할 업무가 차량운영 및 유지보수와 관련된 데이터의 관리와 분석이다. 2006년 네모파트너, 삼정회계법인, 한국철도기술연구원 공동으로 시행된 철도공사의 조직운영혁신방 안 용역보고서에 의하면 철도공사 차량분야 인력운영의 주요이슈는 ‘검수주기의 과학적 조정을 위한 기 반미흡, 차량 및 설비의 현대화 부족으로 인한 인원 투입증가, 검수업무 세부단위 별 인공 재검토 필요, 3조 2교대 근무형태 적용으로 인한 주야간 실동률 불균형 등을 지적하고 있다. 현재 시행하고 있는 3조 2교대 근무형태는 업무 비중을 고려하지 않은 획일적인 방법으로 비효율적인 측면이 많으므로 2조 2교 대, 3조 2교대, 5조 2교대, 6조 2교대, 4조3교대, 6조 3교대 등 다양한 근무형태의 검토 적용이 필요하 다. 보다 과학적인 검수 주기의 조정을 위해서는 신뢰성기반의 검수시스템의 도입 및 안정화가 필요하 며, 일부 검수주기는 시험운행을 거쳐 안정성 확보 및 검수항목 조정을 통하여 검수주기 조정을 할 수 있음을 지적하고 있다. 현장 활동의 Data를 체계적으로 축척하여 활용하지 못하고 개인적 경험노하우에 의한 업무관행이 일반화되어 있어 인력운영합리화를 위해 공통적인 이슈가 존재한다고 분석하였다. 또 한 현재 운영되고 있는 유지보수 관리시스템은 사후적인 단순 취합 및 통계 기능만 보유하여 유지보수 체계 개선에 활용이 어렵고, 현장의 시스템 인프라, 작업자의 역량 등의 이유로 작업결과의 수집도 제한 적으로 실시되고 있음을 지적하고 있다. 유지보수 주기 및 방법개선 유지보수 계획 수립 유지보수 활동수행 Data수집 및 시스템 등록 취약점 및 경향분석 그림 1 Feed Back에 의한 유지보수 정책반영도 위에서 제시한 선순환 구조는 차량검수 최적화를 위해 꼭 필요한 절차를 의미하며, RCM에서 제시한 방 법과 같다. 이러한 시스템의 구축과 실행을 통해 불필요한 업무량은 줄이고 꼭 필요한 업무는 그에 맞 는 최적의 방법으로 시행함으로써 효율적 유지보수를 실현할 수 있다.

3. 결론 일본의 철도차량 검수주기 및 방법은 우리와 유사하다.그러나 일본은 명실공이 세계철도 선진국으로 그 들만의 독특한 문화와 기술력을 가지고 꾸준히 정기적으로 유지보수 주기 및 방법을 개선해 가고 있 음을 알 수 있다.우리는 일본의 체계를 도입하여 활용하고 있음에도 일본의 철도차량 검수주기와 우리 의 정비주기를 비교하면 일본에 뒤지고 있음을 알 수 있다. 프랑스의 정비정책은 경정비에서 부품의 교환으로 정비시간을 최소화하고 부품의 수리는 중정비 개념 으로 시행하고 있으며,경정비를 안전에 관한 항목과 고객대우설비 등으로 구분하여 시행하는 특징을 가지고 있다.또한 지속적인 정비매뉴얼의 개정(Up-date)을 통해 유지보수 최적화를 실현하고 있다.우 리나라는 일본의 정비형태와 프랑스의 정비 형태를 다 가지고 있고 우리만의 부지런하고 근면하고 빠른 기술력을 가지고 있으므로 우리 고유의 세계최고의 정비시스템을 구축하고 실현할 수 있을 것이다.세 계 최고의 철도선진국으로의 도약이 단 기간에 이루기는 쉽지 않을 것이므로 중장기적인 목표를 가지고 지속적으로 꾸준히 추진하는 것이 무엇보다 중요하다. 새로운 차종의 도입 시 기존 차량의 특성과 경험을 고려하여 모든 부품 및 장치에 대한 신뢰성확보를 바탕으로 장치별 유지보수 시스템 표준화를 갖춘 후 규정 및 지침을 최적화해 나아가야 한다. 세계 경제의 급속한 발달과 더불어 최근에 새롭게 인식되어 부각되고 있는 저탄소 녹색성장의 친환경 교통수단으로서의 철도가 재조명되고 있는 현 시점이 철도에 종사하고 있는 모든 이에게 기회이고,또 한 철도를 부흥시켜야 할 의무이기도 하다. 참고문헌 1. 철도청 차량본부, “고속철도유지보수이론” 2002년 KTX도입관련 프랑스 TGV정비정책 교육교재 2. 유양하(2008), “철도차량검수최적화방안연구” 코레일 연구원 3. 유양하(2006), “철도차량 RCM적용방안 연구” 코레일 철도연구개발센터 4. 코레일, “인력운영 합리화 방안용역” 최종보고서, 네모 외, 2006. 5. 코레일, “근로조건 개선을 위한 경영진단,”최종보고서, 한국생산성본부, 2003. 6. 유양하(2006), “신조철도차량 유지보수 정책방향” 코레일 철도연구개발센터