현대로템이 19일 세계 최초 곡선 반경 15m에서 운행할 수 있는 저상형 주행장치 개발에 성공했다고 밝혔다. 곡선 반경 15m이면 복잡한 도심 주행도 가능하다. 주행장치는 열차 바퀴인 차륜과 차축 등으로 이뤄졌다.

현대로템이 개발에 성공한 기술은 국가연구과제인 '저심도 도시철도시스템 기술 개발'의 하나로 2014년부터 올해까지 5년 동안 연구해온 결과물이다. 저심도 도시철도시스템 기술개발은 기존 지하철 건설과 운영비가 많이 드는 문제점을 해결하고자 저심도에서 운영 가능한 차량과 인프라 핵심 기술을 개발하는 국가연구과제다.

기존 주행장치는 열차 곡선 반경 25m 이상에서만 주행 가능해 도심 밀집지역이나 유동인구가 많은 지역 철도 노선 계획 수립에 어려움을 겪었다.

하지만, 현대로템이 개발한 주행장치는 최소 곡선 반경이 15m로 줄면서 복잡한 도심에서도 열차 주행을 할 수 있고 건설비도 줄이게 됐다. 특히 일반 도로 위에서 운행되는 트램(경전철)에 설치하면 자유로운 선로 구축이 가능하다.

함께 개발한 '급 곡선 주행장치'는 차 바퀴와 선로가 맞닿는 압력을 기존 장치보다 30% 이상 줄여 소음 감소와 함께 차륜과 선로 수명도 늘리게 됐다. 운영사 유지보수 비용이 그만큼 줄어든다. 열차 차체 높이를 낮춰 인도와 탑승구가 같은 높이인 저상 모델로 개발돼 교통 약자 승·하차도 쉽다.

주행장치 핵심기술로는 개별 모터 토크 제어기술과 개별 제동 제어기술, 능동 유압 조향(방향조정) 기술 등이 있다. 개별 모터 토크 제어기술과 개별 제동 제어기술은 차륜마다 모터와 제동장치를 설치해 센서에서 얻은 열차 정보를 기반으로 각 모터 속도와 제동능력을 제어하는 것이다. 이로써 기존보다 조향 능력이 우수하고 곡선에서의 압력과 마모가 줄어 주행이 한층 부드러워졌다.

능동 유압 조향기술은 기존 선로를 따라 움직이는 기계식 조향 방법을 벗어나 축의 변동 정보를 입력받아 전후 축의 조향을 유압으로 동시에 또는 개별적으로 조작하는 기술이다. 기계식보다 차륜 마모가 줄어 소음 개선과 유지보수 비용을 절감할 수 있다.

이번 신기술 개발 바탕에는 현대로템이 글로벌 철도업계 최초로 도입한 HILS(Hardware-In-the-Loop Simulation)가 큰 역할을 했다. HILS는 사용자가 원하는 환경을 그대로 구현해 실내에서도 가상 시뮬레이션으로 다양한 테스트를 할 수 있는 시스템이다.

현대로템은 HILS로 실차 테스트에서는 검증하기 어려운 가혹 조건에서 수천 번 시험을 거쳐 충분한 성능 검증과 안정성을 입증했다. 비용과 시간도 크게 줄일 수 있었다.

현대로템은 주행장치의 시뮬레이션 시험을 거쳐 최근 창원공장에서 시험용 트램에 직접 설치해 성능 검증시험까지 마쳤다.

현대로템 관계자는 "이번 연구성과는 소음·분진을 줄이고 급격한 곡선에서도 운영할 수 있어 트램 같은 도시철도에 기술을 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.