GTX-A에 맞춤형 환경ㆍ화재안전 신기술을 적극 활용해, 대심도 철도의 '표준모델'로 만들어 나가겠단 구상이다. 

지티엑스에이운영주식회사(GTX-A운영)는 한국철도기술연구원과 공동으로 5일 오후 서울 양재동 L타워에서 '탄소중립 시대의 대심도 철도 환경 및 화재안전 기술 국제세미나'를 개최했다. 세미나에는 GTX-A운영과 철도연을 비롯, 국토부ㆍ환경부와 관련 기관ㆍ업계ㆍ학계 등 150여 명이 참석했다.

GTX-A는 지난 3월 30일 수서-동탄 간 운행을 시작했다. 지난달 말 기준 누적 이용객은 140만 명을 넘어섰다. 올 연말에는 운정-서울역 구간이 개통돼 그동안 열악했던 경기 서북부 지역의 대중교통 여건이 획기적으로 개선될 것으로 기대된다.

GTX-A 터널은 지하 40m가 넘는 곳에 위치하고 있다. 대심도 철도를 이용하는 승객에게 쾌적한 환경을 제공하고, 비상 상황 발생 시 안전을 확보하는게 중요하다. 이번 세미나에선 최신 연구 성과와 발전 방안을 짚어보고자 마련됐다.   

이날 세미나에서 프랭크 리(Shun Cheng LEE) 홍콩과학기술대학교 교수는 '지하철 대기오염 억제와 실내 이산화탄소 포집'을 주제로 발표했다.

지하 승강장과 객실 등에서 공기질을 떨어뜨리고, 이산화탄소(CO2) 농도가 증가하는 원인은 다양하다. 

프랭크 리 교수는 "승객들의 호흡만으로도 CO2가 발생하는데, 승객로부터 외부 오염물질이 유입되기로 한다"며 "환기가 안되면, 사람이 밀집한 곳에선 공기질이 저하된다"고 했다.

또 "전차선이나 선로 등 시설물을 유지보수하는 과정이나, 기후변화로 인해 역사 안으로 외부 오염원이 유입된다"고 말했다. 

아시아권에서 CO2 관리 기준은 다른데, 한국의 기준이 높은 편이다. 실내에서 1000ppm 이하로 관리해야 한다. 

프랭크 리 교수는 "스크린도어(PSD)가 오염된 공기의 유입을 차단할 수 있고, 공조시스템(HAVC)도 청결이 유지해야 한다"며 "이러한 기술은 지금도 적용되고 있고, 앞으로도 적용해 나가야 한다"고 했다.

이 날 프랭크 리 교수는 이산화탄소 포집 기술의 동향을 자세히 짚어 눈길을 끌었다. 프랭크 리 교수는 "효율성과 안전성을 높이면서, 비용이 적게 드는 기술을 개발하는게 관건"이라고 강조했다.

이어 "미국 등에선 비용 등을 고려해 액체 형태의 용액제를 사용했다"며 "하지만 지하철 등 대규모 공간에서는 탄소 포집을 위해 고체를 사용하는 사례도 있는데, 이산화탄소 농도가 2000~3000ppm에 이르는 환경에서도 적용할 수 있다"고 설명했다. 

특히 "DAC(Direct Air Capture, 공기 중 직접 포집)를 탑재한 HAVC시스템을 고려할 필요가 있다"며 "열차 이용률을 감안했을 때, 비첨두시간대는 상대적으로 CO2 농도가 낮기 때문에 유연하게 가동할 수 있어, 흡ㆍ탈착을 반복하며 유지할 수 있을 것"이라고 했다.

프랭크 리 교수는 런던의 시티트리(City Tree)를 비롯, 보스톤과 중국 등 사례를 소개하면서, "한국에선 철도교통에 많은 자금이 지원되고 있다"며 "지하 철도환경에서 DAC를 충분히 적용할 수 있다"고 했다.

그러면서 "다만, 온도 등 환경에 따라 흡수할 수 있는 역량을 확보해야 한다"며 "충분한 연구개발이 필요한 상황"이라고 진단했다.

박민규 한라대학교 교수는 '대심도 철도 안전시스템'을 주제로 발표를 했다. 한국뿐만 아니라 대심도 철도터널을 보유한 영국, 러시아, 일본 등 사례들도 소개했다.

최근 대심도 철도의 안전기술 트렌드는 △AI를 활용한 비정상 감지 및 예측 유지보수(AI 기반 안전 모니터링) △IoT센서 네트워크와 통합 관제 플랫폼(통합 데이터 플랫폼 및 IoT) △실시간 군중 관리 및 개인화된 정보 제공(고급 승객 관리 및 정보시스템) △철도 시스템의 사이버 보안 및 접근 제어(사이버 보안 강화) △자율 열차 운행 및 로봇을 이용한 유지보수(자율 운행 및 로봇공학) 등이다.

한국은  GTX-A 운정-서울역 구간까지 개통하면, 총 연장 83.1km에 달하는 대심도 철도터널을 운영하게 된다. 대심도 터널에 적용된 철도안전시스템은 PSDs(Plaform Screen Doors), Smart CCTV Surveillance, TCMS(Train Control and Monitoring System) 등이다.

박 교수는 "한국에선 열차 운행상태를 실시간 모니터링하고 제어하면서 이례상황 발생 시 즉시 조치할 수 있도록 지원한다"며 "PSD와 연동돼 열차 도착 시 승객의 안전을 확보하고, 열차-승강장 간 안전한 인터페이스를 제공한다"고 했다. 

또 "스마트 CCTV 시스템은 승강장과 열차 내부 상황을 실시간으로 모니터링하고, TCMS와 연동돼 비상 상황 발생 시 경고를 자동 생성한다"고 설명했다.

세계적으로 대심도 철도안전시스템의 운영 목적은 유사하다는게 박 교수의 설명이다. 

다만 영국의 경우, 오래된 인프라에 대한 운영 효율성과 예방적 유지보수에도 중점을 두고 있다. 러시아는 각종 재난에 대비해, 구조물 안전과 극한 상황에 대응하는데 초점을 맞췄다. 항공ㆍ우주 기술이 발달한 만큼, 대심도 공간에서도 승객ㆍ운영자 등에게 실시간 알림 전송 및 대응 프로토콜 실행 등 기술이 정교한 편이다. 일본의 경우 지진 등 자연 재해에 대응하고 공기질과 승객 흐름과 같은 환경 관리에도 신경을 썼다. 

이날 박 교수는 "개별적인 안전시스템이 AI와 빅데이터와 결합해, 통합 관리시스템으로 전환ㆍ운영하는게 중요하다"고 강조했다.

화재분야에서 오랜 기간 연구ㆍ개발을 담당한 이덕희 철도연 연구원은 자연재해나 화재 시 승객이 안전하게 대피할 수 있는 연구개발 성과를 소개했다.

이 박사는 "연간 20여 건 화재가 보고되고 있고, 진도 3.0 이상 지진도 10회 이상 관측되고 있다"며 "시간당 50mm 이상의 극한 호우로 인한 침수 피해도 발생하고 있는 만큼, 철저한 대비가 필요하다"고 했다.

또 영국-프랑스 간 철도터널, 터널 화재 발생 시 대응할 수 있는 소방열차 등 해외 사례를 언급하면서, 율현터널(3km 간격) 및 GTX-A 수직구(2km 간격)에 설치된 피난ㆍ안전시스템도 설명했다.  

특히, 이 박사는 대심도 터널에 적용할 수 있는 새로운 연구개발 성과들을 소개해 이목을 끌었다. 

첫번째는 화재 발생 시 유독가스 등을 흡입하지 않고, 안전하게 피난할 수 있는 스마트 대피통로다. 터널 측벽이나 대합실ㆍ승강장 등에 설치할 수 있다. 평상 시에는 접혀 있다가 비상 시에 펼쳐져 피난장소를 확보할 수 있는데, 내년께 GTX-A 구간에 시범 설치할 예정이다.

터널에 설치할 수 있는 '피난안내로봇' 개발 성과도 소개했다. 비상 시 승객들이 안전한 장소로 대피할 수 있도록 안내를 유도하고, 평상 시에는 로봇에 장착된 CCTV로 터널 등 구조물을 모니터링할 수 있다. 이 박사는 "피난로봇에 송수관을 연결해 화재 시 신속히 진압할 수 있는 기술도 고민하고 있다"고 말했다.

홍지영 철도연 연구원은 '대심도 소음 및 초미세먼지 동시 저감기술' 개발 성과를 발표했다. 

열차 주행 중 선로-바퀴, 전차선-팬터그래프가 마찰하면서 미세먼지 등이 발생한다. 홍 박사는 "팬리스 전기집진방식을 활용해, 승강장 하단이나 터널 측면 등 설치가 용이하고 필터 교체 비용도 들지 않는다"며 "동시에 소음도 줄일 수 있어, 승객들에게 쾌적한 환경을 제공할 수 있다"고 설명했다. 

이 기술은 현장 성능검증까지 마치고, 민간에 기술을 이전했다. 지난해 11월 대한민국 발명특허대전에서 국무총리상도 수상했다.

김경훈 철도연 연구원은 '대심도 탄소 저감기술'을 주제로 발표했다. 김 박사는 "대심도 공간은 자연 환기가 어려워, 환기 용량이 충분하지 않은 경우에 공기질을 유지ㆍ관리하는데 어려움이 있을 수 있다"고 했다.

이어 "우리나라는 DAC 원천기술을 보유하고 있지 않은데, 시장의 확장성을 고려할 때, 관련 기술 개발이 시급하다"면서, 철도연이 개발한 초미세먼지 제거용 집진 전동차 개발 현황을 소개했다.

그러면서 "철도차량에 탑재한 이동형 CO2 직접 포집 모듈을 개발해, 철도 탄소중립을 실현해야 한다"고 강조했다.

조진환 GTX-A운영 사장은 "많은 사람들이 GTX를 안심하고 이용하기 위해서는 지하 40m 이상 대심도에서 운행하는 환경임에도 불구하고, 쾌적한 실내 공기질을 유지하고, 화재 발생 시 승객의 안전을 확보하는 체계를 잘 갖추는 것이 중요하다"며 "세미나를 통해 제시된 최신 연구개발 동향과 성과, 전문가의 아이디어들이 GTX-A의 안전도를 한 단계 향상시키는 귀중한 밑거름이 될 것"이라고 밝혔다.