특 집
친환경 교통
활성화를 위한 과제
기후변화에 따른 전 세계적 위기의식과 연일 최고가를 갱신하고 있는 고유 가시대를 맞아 신교통수단에 대한 관심이 증대되고 있다. 정부에서는 대중 교통 이용활성화와 교통수단의 친환경화를 동시에 확보하기 위해 친환경 신 교통수단의 개발을 다양한 형태로 진행하고 있다. 현재 AGT와 바이모달트 램이 개발 완료되었으며, 자기부상열차, 무가선트램, PRT, 수소연료전지자 동차 및 온라인전기자동차는 개발이 진행 중으로 2013년 이내에 개발완료 될 예정이다. 이번 호 국토에서는 신교통수단의 활성화를 위한 발전방향을 알아보고, 건강한 도시를 만들기 위한 방안을 모색해 본다.
친환경 신교통수단 개발현황과 향후 과제
이상문｜국토해양부 신교통개발과장
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머리말세계는 기후변화에 따른 ‘환경’ 위기와 고유가로 대표되는 ‘자원’ 위기에 직면해 있다. 특히 기후변화 문제는 연이은 기상재해를 유발하는 것은 물론 생태계 질서 를 근본적으로 뒤흔들며 인류의 생존을 위협하고 있다. 세계 각국이 행성 살리기 방안으로 탄소 배출량에 대한 규제에 나서고 있는 오늘날, 우리나라의 탄소 총 배 출량은 약 5억만 톤으로 세계 8위를 차지하고 있으며, 1인당 배출량은 약 11톤으 로 1인당 국민소득이 2~3배나 높은 독일(9.3톤), 일본(8.6톤), 영국(8.4톤)보다 훨씬 높아 탄소감축 노력에 대해 국제사회에서 낮은 평가를 받고 있다.우리나라는 산업분야에서 약 65%, 수송분야에서 약 20%, 가정, 상업 등 기 타부문에서 15%가량의 탄소를 배출하고 있다. 수송분야를 다시 세분하면, 도로 (94.7%), 선박(3.3%), 항공(1.3%), 철도(0.8%) 순으로 나타나, 도로가 수송분야 탄소 배출의 주원인이다. 도로에서 발생되는 탄소를 감축하기 위해 자가용 수요 억제와 대중교통수단의 동력을 친환경적인 형태로 전환하려는 정책을 동시에 시 행하고 있다. 국토해양부는 대중교통 이용활성화와 수단의 친환경성이 두 가지 목표를 동시에 달성하기 위해 친환경 신교통수단의 개발을 다양한 형태로 진행 하고 있다. 이 글에서는 신교통수단의 개발현황과 개발 이후의 과제에 대해 방향 을 제시하고자 한다.
특 집 친환 경 교통 활성 화를 위한 과제
신교통수단의 국내 도입 및 개발 R&D 동향
2012년 현재 7개의 수단이 국가 R&D를 통해 개 발 완료되었거나 개발 중이다. AGT(Automated Guideway Transit)와 바이모달트램(Bimodal Tram)이 개발 완료되었으며, 자기부상열차, 무 가선트램 및 PRT(Personal Rapid Transit)의 개 발이 진행 중이다. 추가적으로 수소연료 자동차 및 온라인전기자동차 등의 차세대 자동차도 개 발 중에 있다. 개발 중인 수단도 모두 2013년 이 내에 개발 완료될 예정이며, 실용화까지 약 3~5 년이 소요될 것으로 예상된다.
신교통수단별 특성 및 추진현황
1. 고무차륜 AGT(Automated Guideway Transit)
고무차륜 AGT시스템은 고무타이어를 부착한
경량차량이 전용주행로(고가 혹은 지하)의 가이 드웨이를 따라 주행하는 시스템으로 현재 프랑 스, 일본 등에서 활발하게 운영되고 있으며, 특 히 일본의 경우 모노레일과 함께 가장 많이 운 영되고 있다.1) 국외의 경우 1980년대 이후에 본 격적으로 실용화되었으며, 국내에서는 한국철 도기술연구원에서 2005년에 개발을 완료하여 K-AGT라 명명하였다.
K-AGT도 부산도시철도 4호선에 도입되어 운행되고 있으며, 서울 동북선, 천안경전철, 부 산 1호선 양산연장선에서도 K-AGT 채택을 검 토하는 등 개발성과가 확산되고 있다. 일반적으 로 AGT는 도시내부 연결, 위락시설 연결, 공항 셔틀 등 세계적으로 가장 널리 운행되는 경전철 시스템으로 지면과의 점착력이 높아 차량의 등 판능력 향상, 회전반경 감소로 도심지역의 적용 성이 높다는 장점을 갖는다. 또한 차량의 소형 화를 통해 터널 및 구조물 크기가 감소됨에 따
궤도형
AGT 한국철도
기술연구원
경량전철 시스템 기술개발
(고무차륜방식 K-AGT 개발) 1999.1~2009.12
594억 원 개발 완료
자기부상열차 한국
기계연구원
110km/h급 차량개발 및 시범노선 구축 등 실용화
2006.12~2012.12
4,500억 원 개발 중 (실용화 착수)
무가선트램 한국철도
기술연구원
유·무가선 운행 가능한 저상 트램 시스템 개발
2009.12~2013.5
367억 원 개발 중
PRT 한국철도
기술연구원 PRT 운영 네트워크 개발 2009.12~
10억 원 개발 중 복합형 바이모달트램 한국철도
기술연구원
자동운전·정밀정차가 가능한 국산 바이모달트램 개발
2003.6~2011.12
630억 원 개발 완료
차세대 자동차
수소연료
전지자동차 교통안전공단 수소연료전지자동차 안전성평가기술 개발
2007.12~2012.6
133억 원 개발 중 온라인전기자동차 KAIST 비접촉 전력전달방식을 이용한
대중교통 시스템 개발
2011.1~2012.12
200억 원 개발 중
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라 건설비용을 감축할 수 있고, 무인운전이 가능함에 따라 승무원과 역무원 수를 감축해 운영비를 절감할 수 있는 시스템이다. 다양한 규모의 수송수요(5천~3만 명/시간/방향)의 처리가 가능하여 전기 동력 사용으로 환경 친화적 신교통수단 으로 각광받고 있다.2. 자기부상열차
자기부상열차는 별도의 바퀴 없이 전자석 원리를 이용하여 부상 및 추진하는 친 환경 시스템이다. 국가 R&D 사업으로 개발이 완료된 상태이며, 2013년 상용운 행을 목표로 종합시운전(110km/h급, 무인운전) 중이다.
접촉지지에 의한 소음이 없고 공기저항 외에는 주행저항이 없기 때문에 고속 주행이 가능하며, 차량이 궤도를 감싸고 주행하는 시스템으로 일반 철제차륜시 스템과는 달리 탈선 염려가 적어 안전한 주행이 보장되는 장점을 가지고 있다. 또 한 일반 바퀴형 경전철에서 소요되는 대차, 차축, 기어, 베어링, 차륜 등 소모성 부품이 필요하지 않아 검사 및 정비 업무 관련 유지·보수 노력을 절감할 수 있으 나 건설비는 고가인 특성을 갖는 시스템이다.
특 집 친환 경 교통 활성 화를 위한 과제
구분 시스템 특성 및 성능
1량당 승객 정원 48~110명
차량편성 2량 또는 3~6량 고정 편성
승객수송능력 4,000~24,000명/시간
차륜형태 고무타이어 주행륜+안내륜
최고운행속도 60~80km/h(K-AGT의 경우 70km/h) 최대등판구배 50~75‰(K-AGT의 경우 50%의 동력으로 58‰ 등판 가능)
최소곡선반경 30~35m
운전방식 무인 자동운전(비상시 수동운전)
1량당 차량 중량 18~19톤(기존 지하철 차량의 50~55％ 수준)
해외운영 사례
● 일본-도쿄임해선, 요코하마Seaside선, 히로시마Astram선, 나리타공항 셔틀 등
● 프랑스-릴르시, 오를리공항, 툴루즈 등
● 독일-프랑크푸르트 마인공항셔틀 등
● 미국-마이애미, L.콜리나스 등 4개 도심, 시카고공항 등 13개 공항셔틀노선, 부시가든
<표 2> 고무차륜 AGT 시스템의 일반적인 특성
출처: 한국개발연구원. 2008.
3. 무가선 저상트램
노면전차의 한 유형으로 배터리를 주동력으로 사용하여 무가선 및 유가선 하이브리드 방식으 로 운행 가능하며 기존 선로와 호환이 가능하 다. 무가선 저상트램 시스템은 2009~2013년까 지 총 사업비 368억 원(국비 212억 원)을 투입 하여 한국철도기술연구원을 주관 연구기관으로 추진 중인 국가 R&D사업 시스템이다. 2013년 중반까지 25km 주행이 가능한 배터리 기술 및
대차 기술이 적용된 무가 선 저상트램 개발을 목표 로 추진 중이다. 가선이 필 요 없어 가선을 통한 에너 지 손실을 10% 이상 절감 할 수 있으며, 제동 시 생 성되는 에너지를 배터리에 충전해 운행함으로써 에너 지 효율성을 30% 이상 높 일 수 있다는 장점을 가진 다. 노면과 차상바닥의 높 이가 약 30~35cm로 낮아 승객의 승하차를 위한 역사가 필요 없으며, 노약 자 및 교통약자의 승하차가 매우 편리한 시스템 으로 적은 건설비용으로 효율적 도시공간 활용 이 가능하다. 또한 차량에 탑재된 2차 전지배터 리를 주 동력원으로 사용함으로써 소음이나 매 연이 없어 환경 친화적이고 도시 미관에도 좋다 고 평가받고 있다.
4. PRT(Personal Rapid Transit)
다수의 소형 무인운전 차량이 전용궤도 위를 네 트워크 제어시스템에 의해 승객이 지정한 목적 지까지 논스톱으로 운행하는 신교통수단이다.
현재 네트워크 운영제어 알고리즘 설계 및 적 용성 분석을 완료한 상태로 벡터스(포스코)와 스카이카에서 차량 위주의 개발이 추진 중이나,
승객정원 최대 93명/량(만차 기준)
최고운행속도 100km/h 내외(실용화 노선상)
설계최고속도 110km/h 이상
곡선주행능력 50mR 이하
운전방식 ATO/무인자동운행
공차 중량 20톤/량 이하
해외운영 사례
● 독일: 1969년부터 개발
(고속형: 시속 450km - 일반전자석을 이용한 흡인식 부상)
● 일본: 1974년부터 개발
(중저속용: 시속 100km - 일반전자석을 이용한 흡인식 부상)
● 미국: 1995년부터 개발
(중저속용: 시속 100km - 영구자석을 이용한 반발식 부상)
● 중국: 2000년부터 개발
(중저속용: 시속 100km급 - 일반전자석을 이용한 흡인식 부상) 출처: 한국개발연구원. 2008.
<그림 1> 무가선 저상트램(프랑스 니스)
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특 집 친환 경 교통 활성 화를 위한 과제
람회장 예정지 일원에 도입할 예정으로 현재 실시설계 중이 다. 우수한 승차감과 승객의 수요에 따라 24시간 운행이 가능하다는 특징을 갖는 시스 템이다. 또한 교통수단 간 환 승 불편을 최소화하여, 택시 처럼 Door -to -Door 이동을
가능하게 하는 대중교통을 구현할 수 있다는 장점을 갖는다.
5. 바이모달트램(Bi-modal Tram)
바이모달트램은 유도버스의 일종으로 자기유도로 자동 조향되는 CNG 하이브 리드 굴절버스로, 일반도로에서는 버스처럼 주행 가능하고 전용궤도에서는 전 철처럼 자동운전이 가능한 신교통수단이다. 현재 바이모달트램의 시작차량 제작 및 시험선 구축, 성능시험을 완료하였고, 시범사업을 위한 시제차량 제작 단계이
구분 내용 사업비 절감
자동운전 및 정밀정차
● 마그네틱바에 의한 가상궤도 운행
● 정밀정차유도시스템
● 레일·도상 설치비용 절감
● 전용고가교량 고정하중 감소
● 정거장 설치비용 감소
통합운영 관리시스템
● 통행운행정보시스템에 의한 실시간 운행제어
● GPS에 의한 실시간 차량 위치추적
● 실시간 재해관리시스템 운영
● 정거장 내 기능실 규모 최소화
● 전기, 신호, 통신시설 등 설비비용 절감
● 재해예방·신속대처로 사회적 비용 절감
최첨단 차량
● 바닥고 34cm의 초저상 (닐링 시 28cm)
● 초경량 복합소재 국산차체 사용
● 최소 곡선반경·등판능력 향상
● 전차륜 독립조향
● 저상차량 적용으로 플랫폼 비용 최소화
● 차량 중량 감소, 유지관리비 절감
● 회차시설 및 차량기지규모 축소
● 정거장 설치비용 감소
저비용·
친환경인프라
● 배터리와 압축천연가스(CNG) 하이브리드 추진 자체동력 사용
● 고무바퀴 적용으로 소음, 진동 최소
● 여유공간 잔디식재 포장 등 적용 (소음흡수, 열섬 감소효과, 미관증대)
● 전력공급시설 불필요
● 방음시설 등의 추가비용 절감
● 포장물량 감소로 단위공사비 절감
<표 4> 바이모달트램의 특징
자료: 바이모달수송시스템연구단(http://www.bimodaltram.com).
<그림 2> 벡터스 PRT 차량(스웨덴 시험선)
며, 향후 여수 EXPO, 세종시, 부천시, 동탄2지 구 등에 도입을 검토하고 있다. 바이모달트램은 자동운전, 정밀정차 및 교통약자를 위한 수평 승 하차가 가능하며, 수송능력은 버스와 경량전철 의 중간 규모인 2천~5천 명/방향·시간 정도 로 인구 30만~50만 명 도시의 주요 간선교통 이나 도시 간 연계교통수단으로 적합하다는 평 가를 받고 있다. 또한 버스의 접근성과 경전철의 정시성 확보의 장점을 모두 가지고 있으며, 건설 비는 타 수단에 비해 매우 저렴한 편이고 1~2 년 이내에 시스템 구축이 가능하며 일반도로를 이용할 수 있으므로 유연한 노선 선정이 가능하 다는 특징을 가지고 있다.
6. 차세대 자동차
■ 수소연료자동차(Fuel Cell EV: FCEV)
수소와 산소를 반응시켜 전기를 생성하는 연료 전지가 모터를 구동하여 운행하는 친환경 신교 통수단이다. 2006년부터 시스템·부품 개발을 시작하여 2010년 부품 국산화 85%를 달성하였타페(2000), 모하비(2009) 등을 개조·개발하 여 2012년 출시 예정이며, 2015년 양산(2018년 버스 개발)할 예정이다. 향후 2015년 이후 상용 화에 대비하여 차량 및 충전설비, 수소용기 안 전기준 등을 마련할 필요가 있을 것으로 예상된 다. 전기의 생산과정에서도 환경오염이 전혀 없 는 무공해 교통수단으로, 청정연료를 사용하여 차량 내부에서 전기를 생산하기 때문에 탄소배 출이 전혀 없고 연료 효율성이 높은 장점을 가진 친환경 시스템이다.
■ 온라인전기자동차(On-line Electric Vehicle:
<그림 5> 온라인전기자동차의 개념
Gas Flow Channels
Electro Phen Endplate Electro Phen Bipolar Plate
Repeat Unit
H2
O2
H2
O2
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특 집 친환 경 교통 활성 화를 위한 과제
설된 전선에서 발생하는 자기장을 차량 하부에 장착된 집전장치를 통해 효율적 으로 모아 전기에너지로 변환하여 차량을 운행하는 신개념의 친환경 전기자동차 다. OLEV는 KAIST 온라인전기자동차사업단이 국가 R&D 과제로 2009년부터 시행하고 있으며, 도로인프라와 밀접한 관계가 있으므로 2011년부터 국토부에서 실용 제품의 개발을 추진하고 있다. 시점, 종점, 정류장, 가속구간 등 전체 노선 의 약 20% 구간에 급전인프라 구축이 필요하며, 일반도로를 달리면서 실시간으 로 무선 충전하므로 별도의 충전이 불필요한 시스템이다. 기존 배터리충전형 전 기자동차는 주행거리와 충전시간 등이 문제가 지적되어왔으나 온라인전기자동 차가 이러한 문제를 해소할 수 있는 최적의 대안으로 평가받고 있다.
신교통수단의 과제
1. 막대한 투자비에 따른 경제성 한계
일반적으로 신교통수단의 경우 수송수요보다는 대중교통의 질을 높이는 차원에 서 추진되는 경향이 있어왔다. 신교통수단을 건설 중이거나 도입을 검토 중인 지 역은 주로 중소도시, 신도시 지역이다. 하지만 막대한 투자비용에 비해 이용수요 는 불확실성이 높아 운영에 있어 지방재정으로 감당하기 어려운 여건에 놓여 있 다. 따라서 신교통수단의 도입 확대를 위해 경제성 확보가 관건이며, 상대적으 로 투자비가 낮은 노면형 신교통수단(노면전차, 바이모달트램 등)이 부각될 전 망이다.
2. 신교통수단 간 차별화 인식 미흡
과거 버스와 철도에 비하여 여러 신교통수단들을 비교할 때 수송능력, 승차품질, 경제성, 입지여건 등 기능면에서 그 차별성을 인식하는 데 어려움이 있는 것이 사 실이다. 따라서 실수요자(지자체 등)가 지역의 교통여건에 따라 다양하게 선택 할 수 있도록 국토해양부에서는「신교통수단 선정 가이드라인」을 준비 중이며, 각 지역의 수요와 여건을 고려하여 경제적으로 최적인 수단 도입을 유도할 것으 로 판단된다.
신교통수단은 고가건설에 따른 도시미관 및 민 원 유발(경전철), 전용차로 확보에 따른 교통정 체(노면형 신교통수단) 등 구도심에 적용하기 어려운 특성을 갖고 있어 현실적으로 광역교통 수단이나 신도시에 더 적합하고, 도입이 수월한 것이 사실이다. 따라서 신교통수단을 구도심에 도입하기 위해서는 정밀한 검토를 통하여 신중 하게 판단해야 할 필요가 있다.
4. 교통수단 간 연계 강화
현재 신교통수단별로 기본계획(경전철:「도시철 도법」에 따른 ‘도시철도기본계획’, BRT·버스:
‘대도시권 광역교통 시행계획’ 및 ‘대중교통기본 계획’)을 운용하고 있다. 이러한 계획을 수립 시 중전철, 신교통수단, 버스 등 모든 교통수단을 포함하여 주간선, 보조간선, 지선 등 교통수단별 역할 분담체계 정립과 사업타당성 검토를 더욱 면밀하게 검토할 예정이다.
맺음말
현재 국내에 도입하여 운행하거나 국가 R&D 사 업으로 개발하고 있는 AGT, 자기부상열차, 무 가선 저상트램, PRT 등의 신교통수단들은 에너 지 및 환경 위기와 관련하여 교통체계가 직면한 문제를 해결할 수 있는 다양한 특징들 및 장점을 가진 친환경 대중교통수단이라 할 수 있다. 외국
수단의 하나로 자리 매김하였다. 우리나라 또한 글로벌 환경 및 정부 정책 변화에 대응하기 위한 친환경교통정책의 일환으로 대중교통 활성화를 위해 다양한 신교통수단의 도입을 고려해야 하 는 상황이며, 지자체별 무조건적 도입보다는 지 역 여건에 맞는 도입 추진이 필요하다.
참고문헌
국토해양부. 2011. 궤도형 신교통수단(경량전철) 개발 현황.
도시형자기부상열차사업단(http://www.maglev.re.kr/).
무가선트램연구단(http://www.wtram.re.kr/).
바이모달수송시스템연구단(http://www.bimodaltram.com/).
