제 출 문

한국철도기술연구원 원장 귀하

이 보고서를 “미래교통 핵심원천기술개발을 위한 전략기획연구”의 보고서로 제출

합니다.

2014. 12. .

연구기관명 : 한국철도기술연구원 연구책임자 : 책임연구원 정 호 성 사업총괄 연구원 : 수석연구원 유 원 희 R&D 전략수립 책임연구원 최 진 유 신규과제 기획 책임연구원 박 준 혁 R&D 전략수립 책임연구원 백 광 선 R&D 전략수립 책임연구원 장 세 기 첨단기술 모니터링 책임연구원 이 한 민 원천기술 검증지원 선임연구원 신 경 호 첨단기술모니터링 선임연구원 김 은 R&D 전략수립 선임연구원 박 정 준 신규과제 기획 선임연구원 권 태 순 신규과제 기획 선임연구원 박 철 민 R&D 동향분석 선임연구원 김 재 원 원천기술 검증지원 선임연구원 강 석 원 원천기술 검증지원 선임연구원 김 보 경 신규과제 기획 선임연구원 표 석 훈 R&D 동향분석

- i - 보고서 요약서

2014.1.1. 당해연도 2014.1.1. 과제코드 PK14007C 총연구기간 ~2014.12.31 연구기간 ~2014.12.31 연 구 사 업 명 한국철도기술연구원 주요사업 대 과 제 명 미래철도 기술개발을 위한 창의연구 연 구 과 제 명 세부과제명 미래교통 핵심원천기술개발을 위한 전략기획연구 정부: 해당단계 총 : 16 명 해당단계 1,053 백만원 연 구 책 임 자 정 호 성 참 여 내부 :16 명 연 구 비 기업 : 천원 연구원수 외부 : 명 계 : 천원 연구기관명 및 한국철도기술연구원 참여기업명 소 속 부 서 명 기술전략실 국제공동연구 상대국명 : 상대국연구기관명 : 위 탁 연 구 연구기관명 : 연구책임자 :

요약(연구결과를 중심으로 개조식 500자 이내) 보고서면수 121

- 최근 국가R&D 성과창출 및 확산에 대한 요구가 증가되고, 그에 따라 국가 성과평가제도의 변화, 출연연 고유임무재정립 및 출연연간 융복합 연구 확대 등 전반적으로 연구개발 환경의 변화가 이루어짐 - 철도(연)이 현재 가지고 있는 핵심역량을 더욱 발전시켜 세계적인 수준의 연구기관으로 도약하기 위해 철도연의 고유임무에 집중된 수요지향적, 미래선도형 기술개발 전략의 수립이 필요함 - 본 연구과제는 철도연 정책․전략 수립의 기반이 되는 과제로써, 주요사업을 중심으로 하는 철도(연) 연구개발 방향정립 및 지원제도의 선진화 전략을 수립하는 ‘정책․전략 부문’과 향후 철도(연)의 성장동력으로서 새롭게 탐색연구가 필요한 전략분야에 대한 ‘기초기획연구 부문’으로 구성됨 - 선진 교통 R&D 기관 전략 분석, 수요지향적 사업화 전략 수립, 주요사업 R&D 기획 및 신기술 철도활용 방안, 물류사업 활성화방안 기획 연구 등을 통해 철도 기술 및 철도산업의 경쟁력을 높일 수 있는 철도(연) 연구개발 방향을 제시함 - 이를 통해, 철도(연)의 차년도(2015) 주요사업 R&D 방향을 정립, 주요사업 기획 및 수행방안에 반영할 수 있도록 방안을 마련함 한 글 연구개발 전략, 미래교통, 핵심원천기술, 사업기획 색 인 어 R&D Strategy, Future Transportation, (각 5개 이상) 영 어 Core Technology, Project Planning

- ii - 요 약 문

Ⅰ. 제목 ○ 미래교통 핵심원천기술개발을 위한 전략기획연구

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성 ○ 본 연구의 목적은 철도 경쟁력 강화를 위한 미래교통분야 핵심원천기술 개발 전략 수립 및 기술기획을 통해 철도(연)이 현재 가지고 있는 핵심역량을 발전시켜

세계적인 수준의 연구기관으로 나아가기 위한 제도적․정책적 방안을 제시하는 것임. ○ 국내외 철도 및 교통부문의 기술적․정책적 환경 변화와 더불어 국가연구개발사업의 연구창출을 위한 국가적 요구에 부합하여, 철도(연)의 고유임무를 효과적으로 수행하기

위한 전략수립이 필요함.

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위 ○ 국내외 철도 및 교통분야 기술개발, 정책, 선진연구기관 현황 및 시장동향을 분석하고, 이를 통하여 전략적 교통분야 핵심 R&D 발굴 및 추진전략을 수립하였으며, 수요조사를 통한 연구테마 발굴 및 계층분석 의사결정 방식의 우선도평가

(Analytic Hierarchy Process, AHP)등 신규 주요사업 기획을 수행함.

○ 또한 신진연구자 원천기술개발 Feasibility 연구지원 및 전략연구분야 동향 분석을 통해 미래핵심 원천기술 연구 타당성을 제시함.

Ⅳ. 연구개발결과 ○ 미래철도원천기술 연구개발 전략수립 ○ 국내외 철도기술, 정책, 시장 및 선진 철도 R&D 기관 분석 ○ 신규 주요사업 R&D 추진 방향 기획

○ 전략분야 기술기획 (철도물류 선진화 방안) 및 신진연구자 원천기술연구 지원

Ⅴ. 연구개발결과의 활용계획 ○ 2015년도 주요사업 기획 및 신규 국가 R&D 사업 도출

- iii - 목 차

제1장 연구개발과제의 개요 ·····························································································1 제1절 연구의 목적 ··········································································································1 제2절 연구 수행방법 ······································································································3

제2장 국내외 환경변화 및 R&D 현황 분석 ·······························································4 제1절 국내외 기술동향 분석 ························································································4 제2절 국내외 정책동향 분석 ························································································8 제3절 국내외 시장동향 분석 ······················································································12

제3장 교통분야 핵심 R&D 전략 수립 ·······································································16 제1절 국가별 철도 R&D 기술수준 비교 ································································16 제2절 교통분야 선진연구기관 분석 ··········································································24 제3절 교통분야 R&D SWOT 분석 ··········································································55 제4절 철도(연) R&D 중기 전략목표 및 성과창출 로드맵 수립 ·······················56

제4장 미래교통 핵심원천기술 연구 기획 ··································································62 제1절 전략과제 발굴을 위한 기술수요 조사 ··························································62 제2절 수요기반 전략과제 기획 ··················································································65 제3절 신진연구자 원천기술 Feasibility 연구 지원 ···············································68

제5장 미래철도원천기술 전략분야 환경 연구 ·························································87 제1절 글로벌 교통인프라 투자사업 추진체계 ························································87 제2절 물류 산업 및 철도물류의 현황 및 동향 ······················································99

제6장 참고문헌 ················································································································120

- iv - 표 목 차

표 2.1.1 ERRAC Rail Route 2050 로드맵 ·······································································5 표 3.1.1 해외 고속철도 차량 개발·운행 현황 ·······························································16 표 3.1.2 고속철도 사고 및 장애 발생건수(국토교통부 ’14년 철도안전종합시행계획) 20 표 3.1.3 동북아 주요국가별 철도시스템 현황 ·······························································22 표 3.1.4 철도분야별 선진국 대비 국내 기술수준 비교 ···············································22 표 3.1.5 세부기술별 선진국 대비 국내 기술수준 비교 ···············································23 표 3.2.1 교통분야 선진연구기관 현황 ·············································································24 표 3.2.2 기관특성 유사 외국연구기관(중국철도과학연구원)과의 비교 ····················26 표 3.2.3 주요기술별 선진연구기관과의 비교 ·······························································27 표 4.1.1 2015년 신규주요사업 수요조사 제안과제 ·······················································62 표 4.2.1 4대 전략 및 중점과제 주요 내용 ·····································································67 표 4.3.1 하이브리드 커패시터의 개발 목표 ···································································71 표 4.3.2 나노유체의 종류 및 평가 범위 ·········································································84 표 4.3.3 나노유체의 열전도도 계산에 사용된 나노 입자의 특성 ·····························85 표 6.1.1 NEPA 절차에 따른 평가순서 및 내용 ···························································87 표 6.1.2 미국의 각 주별 투자우선순위 선정을 위한 평가항목 및 평가방법 ·········89 표 6.1.3 최소요구조건과 권고사항 ···················································································93 표 6.1.4 프랑스 투자평가체계 편익항목 ·········································································95 표 6.1.5 투자우선순위 선정을 위한 평가항목 ·······························································96 표 6.1.6 국내 ․ 외 철도사업 추진체계 ·········································································98 표 6.2.1 국내총생산(GDP) ·······························································································100 표 6.2.2 운수업 일반현황 ·································································································100 표 6.2.3 세계 Global Forwarder 순위(2011~2012) ·····················································100 표 6.2.4 국내 교통수단별 화물 수송현황 ·····································································101 표 6.2.5 국내 영업용 화물자동차 현황 ·········································································102 표 6.2.6 국내 화물자동차 등록 현황 ·············································································102 표 6.2.7 국내 교통수단별 화물 수송현황 ·····································································107 표 6.2.8 국내 철도화물수송량 추이 ···············································································107 표 6.2.9 국내 영업용 화물자동차 수송 총괄 ·······························································108 표 6.2.10 한국철도공사의 매출액 및 영업이익 ···························································110

- v - 표 6.2.11 한국철도공사 경영현황(2000년-2012년) ·····················································110 표 6.2.12 한국철도공사의 연도별 손익계산서 ·····························································111 표 6.2.13 철도공사의 물류사업 매출액 및 화물수송량 ·············································111 표 6.2.14 한국철도공사의 철도 화물수송 추이 ···························································111 표 6.2.15 연도별 철도 컨테이너수송량 현황(2003-2012) ·········································112 표 6.2.16 철도화물 품목별 수송실적(2004년-2012년) ···············································113 표 6.2.17 영국의 국내 수송수단별 화물수송량 ···························································116 표 6.2.18 영국 국내 상품별·수송수단별 화물수송량 ·················································117 표 6.2.19 일본의 철도화물수송통계 2010년=100기준 ················································118 표 6.2.20 철도화물수송통계 2010년=100기준 ······························································119

- vi - 그 림 목 차

그림 2.2.1 일본 RTRI에서 제시한 미래 연구개발 분야 ·············································11 그림 2.3.1 유럽 국가별 신규고속철도 선로구축 예측 ···············································12 그림 2.3.2 미국 화물 및 여객 수송분담률 동향 ···························································13 그림 2.3.3 아시아-태평양 지역 고속철도망 건설 현황 및 계획 ······························14 그림 2.3.4 2012-2022년 중국 철도차량 예측 현황 ······················································15 그림 3.1.1 HEMU 430-X 차량 및 테스트 구간 ···························································17 그림 3.1.2 고성능 전동차 및 광역급행철도 ···································································18 그림 3.1.3 수송인원 및 거리에 따른 최적 도시형 교통시스템 ·································18 그림 3.1.4 첨단 센싱기법을 기반으로 한 철도안전시스템 개념도 ···························21 그림 3.1.5 고속화물철도 수송시스템(CTX) 개념도 ·····················································21 그림 3.4.1 한국철도기술연구원 중장기 발전전략 ·························································58 그림 4.1.1 AHP 분석과정 ··································································································64 그림 4.2.1 2015년 신규주요사업 구성(안) ······································································66 그림 4.3.1 수송시스템용 대용량 슈퍼커패시터의 성장전망 ·······································69 그림 4.3.2 슈퍼커패시터 시장전망 ···················································································69 그림 4.3.3 하이브리드 커패시터 기본 개념도 ·······························································70 그림 4.3.4 탄소나노복합소재를 활용한 전극 개발 ·······················································72 그림 4.3.5 대면적화를 위한 공정 기술(성능최적화 기술) ··········································73 그림 4.3.6 직렬 셀 기술 모식도 ·······················································································74 그림 4.3.7 수송시스템의 요구사항에 따른 에너지저장장치의 사양 설계 ···············74 그림 4.3.8 철도기반의 전기구동 수송시스템 ·································································75 그림 4.3.9 무선충전시스템 모식도 ···················································································75 그림 4.3.10 원내 PRT 시험노선 구축 ············································································76 그림 4.3.11 고속열차(KTX) 동력차 내부 냉각 시스템 ··············································81 그림 4.3.12 전력 반도체의 운영 온도와 수명과의 관계 ·············································81 그림 4.3.13 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)의 (a) 가속 및 (b) 감속 시 운도분포 82 그림 4.3.14 온도분포별 냉각방식 비교 ···········································································82 그림 4.3.15 나노유체(Nanofluids)의 냉각수로서의 각 활용 분야 ····························83 그림 4.3.16 나노유체의 마이크로 열전달 현상에 관한 모식도 ·································83 그림 4.3.17 나노유체(Nanofluids)의 제조 과정 ····························································85

- vii - 그림 4.3.18 나노입자 SiO2(100 [nm])와 TiO2(50 [nm])의 TEM 이미지 ··············85 그림 4.3.19 DIW에 대한 열전달 시험 결과 ··································································86 그림 4.3.20 TiO2-DIW 나노유체 (좌) 1 [vol%] 및 (우) 2 [vol%]에 대한 열전달 시험 결과 86 그림 4.3.21 나노유체의 (동적)열전도도 측정 결과 ······················································86 그림 6.1.1 미국의 NEPA process ····················································································88 그림 6.1.2 일본의 의사결정체계 ·······················································································90 그림 6.1.3 교통시설의 사업화를 위한 검토항목 및 관련 자료 ·································92 그림 6.1.4 독일의 평가체계(FTIP 2015) ········································································93 그림 6.1.5 독일의 의사결정체계 ·······················································································94 그림 6.2.1 국내 영업용 화물자동차 대수 (자료: 국토교통부, 2013) ······················102

- viii - 제1장 연구개발과제의 개요

제1절 연구의 목적

1. 연구개발의 필요성

○ 본 연구는 — 공학적인 의미에서의 기술개발 보다는 — 기술개발을 지원할 수 있는 제도적 기반을 강화한다는 측면에서 의미를 가짐 ○ 최근 국가성과평가제도 변화, 출연연간 융복합 연구요구 증대 등의 환경변화로 인해 새로운 기술개발 패러다임으로의 전환이 필요하며, 특히 철도(연)이 현재 가지고 있는 핵심역량을 더욱 발전시켜 세계적인 수준의 연구기관으로 거듭나기 위한 다양한 제도적·정책적 방안의 수립이 필요함 ○ 이러한 관점에서 세계적 수준의 첨단 실험실 육성, 주요사업 운영방식 개선, 선진 철도기관 및 장기 계획 벤치마킹, 글로벌 연구협력 네트워크 전략 수립 등은 철도(연)의 핵심역량 발휘의 근간을 이룬다는 측면에서 철도기술의 발전에 전반적으로 기여할 수 있음 ○ 세계적으로 인력, 예산 등 자원의 효율적인 투자라는 관점에서 연구개발 생산성에 대한 관심이 증가하고 있음. ○ 본 연구는 다양한 분석을 통해 동일한 연구개발 자원을 투입하여, 더욱 많은 양적· 질적 연구성과를 창출할 수 있는 제도적 기반을 형성할 수 있는 실천전략을 마련함으로써, R&D 자원의 효율적인 투자에 기여할 수 있음 ○ 한편 연구개발 전략은 철도기술 R&D의 경제적 효과를 극대화할 수 있는 방안을 포함으로써, 개별적인 기술개발의 경제적 파급효과를 극대화하는데도 기여할 수 있을 것임 ○ 철도기술에 대한 사회적 정당성의 확보와 지지기반의 확대는 해당산업과 해당기술의 발전을 위해 매우 중요함 ○ 본 연구는 철도기술 및 철도산업의 경쟁력을 높일 수 있는 전략적인 방안을 마련함으로써, 철도산업의 성장을 위한 발판을 마련하고 이를 통해 철도에 대한 사회적 지지를 확대할 수 있을 것임

2. 연구개발의 목적 및 내용

가. 연구개발의 최종목표 ○ 철도 경쟁력 강화를 위한 미래교통분야 핵심원천기술개발 전략수립 및 기술기획

- 1 - 나. 연구개발의 내용

○ 미래장기산업트렌드 및 수요변화예측을 통한 전략적 교통분야 핵심R&D과제 발굴 ○ 유럽, 미국, 일본 등 해외 첨단기술 및 산업동향 분석 ○ 장기적인 국내교통환경변화 분석을 통한 R&D 개발전략 수립 - 미래교통 R&D 활성화방안 수립 ○ R&D 생산성 향상을 위한 융복합 방안 수립 ○ 개발성과 확산전략 수립 - 미래핵심원천기술과제 발굴 및 추진전략 수립 ○ 미래교통 핵심원천기술개발을 위한 feasibility 연구 지원 - ‘High Risk, High Return’성격의 창의적 원천기술개발의 feasibility 검증지원 타당성 평가 및 관련실험 지원(실험비용 포함) ○ 2015년 신규주요사업기획 - 주요사업 연구개발 성과지표 수립 ○ 효율적인 연구관리를 위한 각 과제별 성과목표/지표의 관리방안 도출 ○ 성과관리 중심의 연구관리 system 구축 지원 - 2015년 신규주요사업 기획 ○ 주요사업 기획시 철도 중장기 발전계획 반영

- 2 - 제2절 연구수행 방법

○ 주요사업 R&D방향 기획 및 TRM update : 차년도 주요사업(2015) 수행을 대비하여 주요사업의 연구개발 방향을 정립하고 이를 실행하기 위해 기 작성된 TRM(Technical Road Map)을 보완함. 또한, 이에 따라 차년도(2015) 주요사업을 기획함 ○ 선진 교통R&D기관 전략 상세 분석 : 기존 연구를 통하여 분석된 교통 R&D 분야 선진기관을 롤모델로 삼기 위하여 선진기관의 R&D 전략 및 기획과정에 대한 심층적 분석연구를 수행함 ○ 수요지향적 사업화 전략 수립 : 주요사업 등 철도(연) 수행 연구사업의 수요지향성을 강화하고 연구성과 활용도를 제고하기 위한 산업계 중심의 기술수요 조사 수행 및 수요내용의 사업화 전략 수립 ○ 철도/교통 부문 국가정책 선도 연구 : 국가교통기술개발계획, 국가철도망계획, 철도 산업발전계획 등 철도 및 교통 부문 국가정책 수립에 있어, 철도(연)의 역할을 강화하기 위한 철도 및 교통부문 정책의 선도적(선행적) 연구 ○ 신기술 철도활용 방안 기획 연구 : IT, NT, BT 등 6T 신기술의 철도적용을 위한 신기술 선행 연구를 통해 철도에 적합하고 세계시장 선점이 가능한 철도 융복합 원천기술 개발 가능성 타진 ○ 철도기술 연구개발 전략 수립 - 연구원 기존의 발전전략 문헌 분석 - 관련기관(국토해양부, 건교평, 교통연, 철도공사, 철도공단) 문헌 분석, 벤치마킹 조사 - 관련 담당자 인터뷰 수행 - R&D분야 기관진단 전문기관을 통한 객관적 역량진단 - 선진 철도기관 상세자료 취득 (현지조사 및 현지파견 연구원 인터뷰) - 산/학/연 대상 철도분야 기술수요 조사 ○ 전략분야 기술기획 - 정부(국토부, 지경부, 교과부 등) 정책자료 문헌조사 및 담당자 인터뷰 - 대정부 정책 간담회/세미나 참석 - 유관기관 정책/기술 교류회 참석 및 자료수집 - 신기술 기획을 위한 국내외 문헌분석, 관련현황 현장조사, 실험실 규모의 기초 시험 수행 (자문용역을 통한 자료수집 병행)

- 3 - 제2장 국내외 환경변화 및 R&D 현황 분석

제1절 국내외 기술동향 분석

○ 주요 선진국의 철도기술 동향을 분석해보면, 영국은 수송능력, 승객의 만족, 안전, 비용에, 프랑스는 운영과 유지보수, 인적오류, 화물 등에, 일본은 안전과 신뢰성, 유지보수에 철도연구의 중점을 두고 있음

1. EU ○ 유럽 2020 전략의 핵심인 스마트, 지속가능, 사회통합 성장을 위해 철도중심의 범유럽 교통망(TEN-T) 계획을 추진하고 있으며, 고속철도에 대한 기술개발 확대 - 총 30개의 프로젝트 중 22개가 철도분야이며, 이중 14개가 고속철도 관련사업 - 14개 노선에 대해 ’20년까지 총 2,690억 유로를 투입하는 등 고속화 기술수요 증대 - 유럽 고속철도망 지속확대: 2,300km(’95년) → 22,140km(’20년) → 30,750km(’30년) ○ EU의 교통백서(White paper on transport)에 따르면, 온실효과가스 배출량을 60% 삭감하기 위해 모달 쉬프트(modal Shift)를 목표로 하고 있음 - ’30년까지 300km를 넘는 도로화물운송의 30%, ’50년까지 50%를 철도 또는 수로로 전환하고, ’30년까지 유럽고속철도망의 연장을 3배로, EU전체의 핵심네트워크 정비 - ’50년까지 유럽고속철도망의 완성 및 이에 대응하는 정보서비스 제공, 모든 핵심네트워크 공항을 철도네트워크와 접속, 핵심항만과 철도화물의 접속을 목표로 함 ○ 유럽 철도 제조업체 경쟁력 강화를 위해, 철도부품 기술개선, 비용절감 기술개발 확대 - 인프라 유지관리, 경량화 자재 등 ○ ERRAC(유럽철도기술자문위원회, European Rail Research Advisory Council)에서는 ’12년 ‘ERRAC Rail Route 2050’을 발표하여, 로드맵과 기술개발이 요구되는 유망기술 분야 제시

- 4 - 표 2.1.1 ERRAC Rail Route 2050 로드맵

Strategic Rail Research Agenda Priority Areas

Competitivene Intelligent Energy & Personal Safety & Strategy & ss & Enabling Mobility Environment Security Homologation Economics Tech

Greening of Surface ○ Transport

Encouraging Modal Shift

Roadmaps and Decongesting ○ ○ Transport Corridors

Ensuring Sustainable ○ ○ (Sub)Urban Transport

Safety and Security ○ ○

Strengthening ○ ○ Competitiveness

2. 영국 ○ ’14년 현재 안전, 신뢰성, 용량개선을 위해 약 1백억 파운드의 예산을 투입하여 ’35년까지 철도 기술개발 계획인 HLOS(High Level Output Specification) 추진 중으로, 효율성· 편의성 및 안전기술에 대한 수요 지속증대 - 전체 30년 계획은 2단계로 나누어 추진되는데, 1단계는 10년, 2단계는 나머지 20년동안 추진되도록 하고 있음 - 주요내용을 보면 첨단 이동식 신호, 지능형 인프라 체계, 경량화 차량개량, 연료전지 및 재생에너지 사용 절약형 차량개발, 2층열차 등 대용량 차량개발 등이 있음 ○ 영국 교통부의 철도기술 전략은 「지속가능 철도공급정책의 목표를 충족시키는 기술 개발」을 기본방향으로 설정하고 있음 - 중·단기 차원에서는 기존 기술활용의 최적화 도모, 장기적으로는 신기술 도입에 주안점(신교통시스템 기술개발 수요증대)

3. 프랑스 ○ 프랑스 교통·환경 및 R&D 관련 정부부처 합동으로, 「교통분야 R&D프로그램 (PREDIT)」을 추진해 오고 있으며, 철도기술에 대한 정책이 함께 포함되어 있음 - 현재 네 번째 단계(PREDIT4, 2008-2012)가 완료된 상태이며 다섯 번째 단계 (PREDIT5, 2014-2018 예상)가 추진되고 있음. - 경제적 및 사회적으로 보다 효율적인 수송시스템, 안전성 향상, 에너지 절감 및 친 환경성 등을 목표로 하고 있음 - PREDIT4의 3대 주제: 교통기술 개발, 교통 관련 서비스 개발, 대중교통정책을 위한 방안 개발 ○ PREDIT4 프로그램 구성 - 에너지와 환경: 추진기술, 온실효과와 평가방법 - 수송의 질 및 안전: 철도의 안전성 및 안락감, 도로의 안전성 등

- 5 - - 도시에서의 수송수단: 지속적인 개발 이슈로서 무질서한 도시에 적합한 교통수단 - 물류 및 화물운송: 서비스의 질, 화물추적기술, 최적 인프라, 수송수단간 효율적인 인터페이스 등 - 교통분야 산업의 경쟁력: 획기적인 개념 및 장치, 프로세스 및 ICT 통합 - 교통정책: 제도, 규정, 규격 등 ○ 특히, 민영철도가 운영하는 영국, 일본과 달리 프랑스는 프랑스철도공사(SNCF) 운영을 통해 9개 기술에 대해 주요 연구분야 주제를 정하고 있음 - 화물, 소음, 쾌적성, 선로사용 최적화, 생산품에 대한 운영 모니터링, 차세대 유지 보수 기술, 궤도/플랫폼, 정보화 기술, 인적요인

4. 독일 ○ 독일연방교육연구부 중심으로, “이동성과 교통” 연구프로그램을 통해 지능형 교통 네트워크, 철도 및 수로를 통한 화물수송 증대, 빠르고 안락하며 환경 친화적인 철도와 버스 서비스 등의 교통분야 연구 수행 ○ “이동성과 교통” 프로그램을 통해, 지능형 교통시스템 구축과 같이 ICT와 융합된 철도기술개발도 확산되고 있으며, 철도분야 적용하기 위한 「Research Initiative Rail 2010」 수립·추진 (철도전략, 인프라, 철도차량기술 및 플랫폼 개념설계, 서비스 지향적인 혁신 등)

5. 미국 ○ 국토 핵심 교통축으로서 고속철도 중요성 부각 및 기술수요 증대 - 시속 125~250마일의 고속열차를 통해 500마일 이상 떨어진 대도시를 2~3시간 이내에 연결하기 위한 국가철도계획 수립 - Obama정부는 ’20년까지 6,194km의 고속철도를 건설하기 위해 530억 달러 규모의 투자를 제안하였으며, 단계적 추진이 예상됨 ○ 도시간, 도시내 이동편의 및 Mobility 통합 확대 - 연방철도청(FRA)은 여객철도 투자 및 개선에 관한 법령(PRIIA) 등에 근거한 예비 국가철도계획 수립·추진 - 중간규모 도시간 이동편의 제고, 지역 내 도심구간 철도 속도제고, 여객철도의 편리한 접근성 확보를 위해 대중교통, 공항, 타 교통수단과의 통합 추진 등

6. 중국 ○ 철도중심의 국토교통 체계구축 및 고속철도 건설확대 - ’20년까지 약 5조위안 예산을 투입하여 8종8횡의 주간선을 강화하고, 4종4횡 여객전용 고속철도 건설 - 전국 인구의 90% 이상을 포괄하는 고속 여객전용 철도망 구축 추진 - 철도영업노선: ’10년 10만km → ’20년 12만km, ○ 고속철도 최고속도 갱신(’14. 1월 605km/h 시험성공) 등 고속화 기술력 지속확대 ○ 중국 국토 철도망 확충을 바탕으로 철도 제조업체의 세계 진출 확대

- 6 - - 중국 철도차량 회사(CSR, CNR) 세계 5위권 수준까지 성장

7. 일본 ○ 일본 철도종합연구소(RTRI)는 ’09년 10월 기존의 사회환경을 고려하여 ‘향후 20년 후를 대비하는 연구개발’을 제안하여 추진 ○ 신칸센의 정비와 재래선의 고속화 추진 등 고속화 기술수요 지속적 확대

- 7 - 제2절 국내외 정책동향 분석

1. 신정부 국정목표 달성을 위한 국내 철도정책 수립

○ 새 정부 국정철학을 바탕으로 구성된 5대 국정기조 및 국정목표 달성을 위한 철도정책 수립 필요 - 철도기술과 아이디어 ․ 상상력을 융합한 신산업 창출을 통하여 선도형 창조경제 구현 - 신개념 교통․물류 기술을 통하여 국가 성장의 패러다임 전환 및 규모경제 달성을 통한 지속가능한 경제시스템 구축 - 철도분야 신산업 창출을 통해 양질의 일자리 창출 - 국정목표인 일자리 중심의 창조경제 추진전략과 부합

○ 철도기술을 이용한 교통행복을 달성하여 국민이 쾌적한 삶을 영위할 수 있는 사회 환경 조성, 국민화합 및 지속적 성장 기반 마련 - 전국 주요 거점간 반나절 생활권화로 지역 균형발전과 지방분권 촉진 - 철도기술 선진화를 통하여 대도시권 교통문제, 도시․광역철도 혼잡 등에 기인한 불편을 해소하여 서민 교통행복 실현 - 국정목표인 안전과 통합의 사회 구축을 위한 추진전략, 일자리 중심의 창조경제 달성을 위한 국정과제와 부합

○ 철도를 통한 중소 ․ 중견기업의 수출경쟁력 강화 - 철도부품 강소기업 육성을 위한 산 ․ 학 ․ 연의 융 ․ 복합 연구 및 강소기업의 해외진출을 통한 수출경쟁력 강화 - 국정목표 일자리 중심의 창조경제 달성을 위한 추진전략과 부합

2. 국내 철도분야 정책방향

가. 교통복지 실현을 위한 광역·도시철도 시스템 구축 ○ 대도시권 광역·도시철도 급행 운영방안, 차량 제어 및 인프라 개량을 위한 핵심기술 개발을 통해 대도시 교통시간 단축 및 수도권 교통문제 해결 ○ 수도권 주요 거점지역을 30분대에 연결 가능한 광역급행철도망 구축 및 대심도 광역급행철도의 건설비 저감 및 안전운행을 위한 기술적 지원을 통해 수도권 교통 문제 해결 ○ 대형 복합시설의 수요응답형 순환교통시스템을 통한 교통수단 간 환승 편의 제고

- 8 - 나. 세계시장 선도형 첨단 고속철도시스템 핵심기술 확보 ○ 독일 등 해외철도시장의 높은 수송능력의 동력분산식 차세대 고속철도시스템 기술 수요 증가 - 동력분산식 차세대고속철도(HEMU-430X) 개발에 성공하였으나 현재 국내 주력 차종은 동력집중형 고속차량임 ※ 동력분산식 고속철도가 추세 (수송량 증대, 축중 감소, 노선별 열차 편성 유연성, 가감속 성능 향상) ○ 세계 고속철도 시장의 경쟁력 우위확보 및 미래 대륙간 철도교통수요에 대비하여 600km/h급 초고속 철도 핵심기술 확보 ○ 변화하는 국내·외 고속철도 수요에 부응할 수 있는 기술개발로 국민 교통행복 제공 및 해외시장경쟁력 우위 확보 - 2층 고속복합열차의 적용을 통한 수송용량 확대 ※ 여객 수송용량 300% 가능, 전국을 화물당일배송권으로 전환가능한 고속복합철도 수송시스템 개발 ․ 보급

다. 산업·물류 거점 간 고효율 철도 물류네트워크 구축 ○ 철도 물류운송 용량 한계극복 및 물류비용 절감 - 철도를 이용한 컨테이너 화물운송의 한계를 극복하기 위한 한국형 이단적재 운용 기술 개발 ○ 남북 및 유라시아 철도 이니셔티브를 위한 기술정책지원, 유라시아 철도협력, 유라시아 철도 통합연계기술 육성 ○ 위험물 운송 수송 관리체계의 선진화를 통해 대형사고를 미연에 방지하고 국민의 안전과 건강 증진

라. 국가 연구개발사업 연구성과의 실용화 지원 ○ 바이모달트램, 무가선트램, LTE-R을 이용한 무선통신열차제어시스템 등 국가 연구 개발사업을 통해 개발된 연구성과물에 대한 실용화 방안 지원 - 국가연구개발사업 연구성과에 대해 실용화 및 상용화 달성여부 판단을 위한 합리적 기준 제시 ○ 공공성 기반의 철도 R&D 연구 성과물에 대해 특화된 실용화(상용화) 지원 시스템 구축 및 정책적 지원 마련

마. 창조경제 규현을 위한 철도신기술 개발 ○ 창조경제 및 창의적 성장사회 구현을 위하여 기존 철도기술의 단점을 극복하고 타 분야 첨단기술을 융합한 거대규모의 미래 성장동력 창출

- 9 - ○ 기존 철도의 단점을 극복하기 위하여 철도와 첨단 전력전자기술 융합을 통한 한계 기술 돌파 - 친환경 에너지 저감형 철도차량용 신소재 원천기술 확보 - 터널 단면적 감소를 통해 철도건설비를 저감하고 도시 미관을 해치지 않는 철도 비접촉 급전기술 개발

바. 철도부품 강소기업 육성을 위한 철도전문연구기관 역할 강화 ○ 철도부품 강소기업 육성을 위한 산·학·연의 융·복합 연구 및 강소기업의 해외진출을 위한 철도전문기관 역할 강화 - 철도전문연구기관에 강소기업 육성을 위한 전주기적 지원이 가능한 지원센터를 설립 - 유망아이템 중점 선정 및 국가R&D를 통한 개발, 중소기업 맞춤형R&D 지원 사업 추진 - 산업체·운영기관·연구기관이 협업할 수 있는“창업 및 사업화 지원센터”를 철도전 문연구기관에 설치하여 상시 모니터링 및 지원체계 구축 ※ 현재, 철도연에서는 중소기업과 연구원과의 협력연구 활성화를 위한 중소기업 기술인재 지원사업 진행 중 ※ 철도연을 포함한 출연(연)이 공동 출자하여 연구성과 사업화 촉진을 통한 창조 경제 실현을 위해 공동기술지주회사 설립·운영 중 ※ 철도분야 중소기업 협력연구 및 기술사업화 지원을 위해 신기술 실용화센터 설립(2012년) 및 운영 중(총 20개 기업 입주, 2014년) ※ 기술이전 및 사업화를 전담하는 TLO(Technology Licensing Office) 조직을 확 대한 중소기업협력실을 운영하여 중소기업 역량강화 지원

사. 철도안전 선진화를 위한 관리 및 인증시스템 구축 ○ 기존 안전검지장치의 통합을 확장하여 열차충돌․탈선 위험원의 모니터링을 위한 유무선 센싱기술 개발 및 테스트베드 구축 - 기존 차량 및 시설 14개 진단장치의 신뢰성 향상기술 개발 ※ 진단장치 노후화로 안전장치 오동작으로 인한 영업손실 발생 및 운영자의 안전신호 불신으로 대형사고 우려 - 기존 검지장치 통합과 별도로 차량, 시설, 궤도의 위험원 모니터링을 위한 신규 센싱기술 개발을 통해 유지비용이 절감되는 고신뢰성 안전검지 장치를 일반과 도시철도에 확산 ○ 철도의 안전성과 호환성 확보를 위하여 철도차량·철도용품의 형식승인제도를 정착하고, 유지관리 체계수립

- 10 - 3. 주요 선진국의 기술 및 정책 동향

○ ’15년까지 도쿄, 나고야, 오사카, 삿포르, 후쿠오카 등 5대 도시권 3시간대 연결 추진 - 일본의 3대 도시인 도쿄, 오사카, 나고야를 연결하는 700～800km 연장의 초고속 자기부상철도 계획 (’03년 초고속자기부상열차 최고속도 581km/h 시험성공) ∙동경 등 대도시권의 교통편의 제고 확대 - 국제경쟁력 강화를 위해 공항 철도 접근성 향상 등 ○ 미래철도, 실용화, 기초 기술 연구에 중점을 둔 철도 신기술, 신소재 연구개발 확대 ○ 국토교통성 철도국의 철도안전, 제어기술, 신뢰성 제고를 위한 지속적 철도정책 수립·추진 - 주요 선진국 대비 km당 열차(백만대 기준) 사고건수 최저수준 달성 (일본: 0.009, EU: 0.050, 미국: 1.426)

그림 2.2.1 일본 RTRI에서 제시한 미래 연구개발 분야

- 11 - 제3절 국내외 시장동향 분석

1. 해외철도시장 동향 가. 유럽 ○ 유럽에서의 철도화물 수송은 전체 화물수송의 15~16 %점유율을 가지고 있는 반면, 여객수송 점유율은 2010년 현재 8.1%이며, 지속적으로 증가추세임. 새로운 도시철도 교통수단의 등장과 고속철도 운영확대가 원인.으로 추정됨. ○ 2020년까지 13,537km의 새로운 고속철도 선로가 신설될 것으로 예측되며, 특히 스페인, 터키, 폴란드에서 신규 고속철도 구축이 추진 중. 2010~2020년 사이, 유럽의 각 국가로부터 20,305개의 고속철도 차량 또는 2,031 train set의 신규구매가 예상됨. 2020년까지 스페인이 유럽에서 가장 큰 고속철도 시장이 될 것으로 보이며, 터키가 가장 빠르게 성장하는 고속철도 시장이 될 것으로 예상됨.

그림 2.3.1 유럽 국가별 신규고속철도 선로구축 예측

○ 도시철도의 경우, 2010년 현재 주요 국가에서 33개의 도시철도 (경전철, 매트로) 신규 프로젝트가 주친중이며, 230억 유로 투자규모를 나타냄.

나. 미국 ○ 북미 화물수송의 근간을 이루는 철도화물수송은 철도산업의 주된 수입원임. 지역간 화물의 50%가 철도 수송을 통해 이동되며, 철도화물수송 수입은 2008년 749억달러 규모에서, 2009년 588억달러 규모로 감소하였다가, 2010년 18% 성장함. ○ 여객수송의 철도 수송분담률은 1% 미만이나, 도시철도 투자가 증가됨에 따라 지속적인 증가가 예상됨. 2010~2020년 사이 13,931 개의 철도차량 신규수요를 창출할 것으로 예상되며 특히 경전철은 신규 프로젝트가 계속 추진되어 미국에서 가장 빠르게 성장하는 분야임.

- 12 - 그림 2.3.2 미국 화물 및 여객 수송분담률 동향

다. 아시아-태평양 ○ 세계 상위 20개 매가시타 중 7개의 도시가 포함되어 있는 아시아-태평양 지역은 도시철도 신규차량 시장에서 매우 중요한 위치에 있음. 도시철도 시장은 2020년까지 연평균 5.6% 성장할 것으로 예상됨. ○ 일본, 한국, 호주는 이미 강력한 도시철도 네트워크를 구축하고 있으며, 중국, 인도네시아 등은 급격한 도시화 및 높은 여객수송량 증가로 성장 잠재력을 가짐. 특히 인도 뭄바이, 상아이, 자카르타, 호치민 등의 도시가 시장 잠재력이 높은 것으로 평가됨. ○ 2010~2020년 사이 고속철도 건설의 80%가 중국의 집중됨. 중국의 전체 철도 네트워크 (고속+일반)는 85,300km 길이로, 2020년까지 120,000km 이상 확대, 7,500억 달러 이상이 투자될 것으로 예측됨. 일본의 경우 2011년~2025년까지 600km의 고속철도 신선 건설계획을 가지고 있음. ○ 한국의 경우, 서울은 이미 도시철도 인프라가 잘 구축되어 있고, 국토의 부족 등으로 추가 인프라 투자 필요성이 떨어져 2020년 이후 투자가 감소할 것으로 예상됨. 다만, 서울주변 통근자 등의 증가로 도시철도 탑승객 수가 크게 증가하고, 신교통 시스템 개발에 투자가 활발해 질 것으로 예상됨.

- 13 - 그림 2.3.3 아시아-태평양 지역 고속철도망 건설 현황 및 계획

2. 기술별 미래 철도시장 예측

○ 세계 철도시장에서 철도차량과 철도서비스가 대부분 시장을 점유하고 있고, 특히 아시아, 중동, 라틴아메리카의 철도차량 주문량이 철도시장을 주도함. 철도서비스에 이어 철도 제어 시장이 빠르게 성장하여, 수익성을 확보하기 위한 투자확대가 고려되고 있음. 세계 철도 공급시장은 2013년 155.19 billion 유로로 연평균 성장률이 3.8%로 예측됨. ○ 아프리카, 중동, 라틴아메리아의 철도시장은 2023년까지 2배로 증가할 전망이나 동 유럽은 국가재원 부족으로 2.5%이하의 성장이 예상됨. ○ 미래의 교통수단은 멀티모달 통근, 모달리티 플랫폼에 기인한 Door-to-Door 솔루션으로 예측됨. Door-to-Door 멀티 모빌리티는 현실화되어 차량 제작사들은 스마트 모빌리티 솔루션 제공을 계획하고 정부는 자전거/이륜차/차량 렌탈 제도 등을 대중교통에 연계할 계획임 ○ 미국의 경우 2025년까지 통근열차의 17개 신규시스템이 1,556km에 달할 전망임. 교외에서 도심간 연결이 최우선 과제로서 통근열차를 위한 철도차량의 약 95%가 이층열차로 구성될 계획임. 2013년 북미의 철도투자는 운영 28.1 billion 유로, 유지보수 6.5 billion 유로, 현대화 8.7 billion 유로로 구성되며, 궤도소재, 기관차 및 철도차량의 현대화 지출비용이 전체 철도투자의 20.7%를 차지함. 철도신호에 대한 비용도 PTC(Positive train control)규정 관련으로 증가될 것으로 기대됨. ○ 유럽에서는 도시철도가 철도산업 중 가장 투자 규모가 크고, 화물철도의 수송분담률은 2013년 17.2% 증가할 것으로 예상됨. 2020년까지 560kW급 디젤 기관차가 54% 성장할 전망이며, 경량전철은 신규 노선 및 폐선에서 운영될 예정임. 경량전철 시장은 높은 주목을 끌고 있어 CAF, 알스톰, 안살도 및 트랜슬로는 2015년 이내 주요 철도 차량 시스템으로 부상할 것으로 예상됨.

- 14 - ○ 중국의 철도화물 수송시장은 2022년까지 연평균 6.5% 성장이 기대되며, 철도승객 수송시장은 연평균 8.3% 성장될 예상됨. 또한 중국 5개년 계획의 주요 경제적 성장 목표 대상으로 철도산업에 952 billion 유로에 달하는 예산을 배정함. 중국 기관차의 주요노선은 DF4B가 주요 근간이나 향후 철도 기관차에 대한 신규 주문은 고동력 기관차인 10,000kW급 이상으로 이루어질 전망임. 중국 철도는 전기화에 대한 꾸준한 노력으로 2020년까지 전기기관차는 43%dp 달할 것으로 예상되면 1,954대의 고속철도 차량과 1,158대의 도시철도 차량을 추가로 도입될 것으로 기대됨. 도심 내 도시철도망 개발로 인해 도시철도 및 경량철도차량 시장의 잠재성이 큼.

그림 2.3.4 2012-2022년 중국 철도차량 예측 현황

- 15 - 제3장 교통분야 핵심 R&D 전략 수립

제1절 국가별 철도 R&D 기술수준

가. 고속철도 기술

□ 세계 고속철도 시장의 경쟁력 우위 확보를 위해 철도 선진국의 초고속열차 속도기록 경쟁 치열

표 3.1.1 해외 고속철도 차량 개발·운행 현황

운행속도 운영국가 고속열차 차량명 제작사 비고 (km/h)

이탈리아 Bombardier - 최고 400km/h 시험 운행 ETR1000 360 (시운전) (캐나다) 예정

스페인 노선 Avril Talgo - 최고 속도 380km/h 설계 (시운전) 미확정

프랑스 - 최고속도 시험차량 TGV POS 알스톰 320 (운행) (574.8km/h)

- 최고 속도 403km/h 설계 독일 지멘스 지멘스 350 (스페인, 중국, 러시아 수 (운행) 벨라로 출모델)

중국 CRH380 쓰팡그룹 350 - 최고 속도 380km/h 설계 (운행)

히타치, 일본 하야부사 가와사키중 320 (운행) 공업

□ 속도 경쟁이 치열한 초고속철도 시장 및 한-러, 한-중 대륙간 철도 등 미래수요를 대비하기 위한 미래형 초고속철도 핵심기술 개발 중요성 대두

□ 현재의 동력집중식 300km/h대 고속철도 기술에서 탈피하여 세계시장 경쟁력을 가진 400km/h급 동력분산식 고속철도 기술 실용화 관련 국내 연구개발 진행

○ 동력분산식 고속철도는 편성당 높은 수송 능력 및 낮은 축중으로 인한 궤도 유지보수 비용 감소의 장점을 가져, 선진국 중심으로 개발 확대 - 독일 : ICE 1, 2(동력집중식) → ICE 3(동력분산식)

- 스페인 2세대, 중국, 대만, 일본 등 동력분산식 차량 채택

- 16 - ○ 국내에서는 차세대 고속철도 HEMU-430X는 6량 1편성의 동력분산식 시제열차로 세계 4위 최고시험속도 달성(421.4km/h, ’13.3월)하였으며, 현재 무사고 누적주행거리 9 만km 돌파(’14.10월 기준)

그림 3.1.1 HEMU 430-X 차량 및 테스트 구간

나. 도시철도 기술

□ 도시광역화에 따른 고속·고용량 수송 수요 증대

○ 서민의 교통복지 실현 요구 확대 - 수도권 광역교통 혼잡 등에 기인한 서민 교통불편 증대

- 노인 장애인 어린이 등 교통약자를 위한 대중교통 개선 요구（65세 이상 노인 인구 비율 : 10.3%(’05) → 15.3%(’15) 예상)

- 우리나라 평균 출ž퇴근 시간은 OECD 국가 중 최장 수준으로 평균운행속도 38km/h (선진국 대비 60~80%), 국내 평균 출퇴근 시간 55분(OECD 평균 : 17분) ○ 맞춤형 광역도시 교통네트워크, 광역철도 급행화 등 기술 개발 활발 ○ 선진국의 경우 완행/준급행/급행 등 열차종 다양화 및 급행화 효과(시간 단축효과 20~30%) : 광역 급행철도 도입으로 런던 45.3km/h, 파리 53.2km/h, 도쿄 58.3km/h 실현

□ 현재 국내 고성능 전동차 및 인프라 기술(추진 및 제동 성능 향상, 광폭 출입문 등 차량 기술 및 터널확폭 등 인프라 향상), 운용 방안 선진화(Y대피선 활용 및 교통 체계간 연계) 연구개발 활발

○ 고성능 전동차 및 광역급행 철도망 구축 추진 활발

- 고성능 전동차최고운행속도(80à90km/h), 가·감속 성능 향상(3à6km/h/s, 3.5à 4.8km/h/s), 출입문 폭 확장(1.3à1.8m) - 수도권 광역급행철도망: 주요 거점지역을 30분대에 연결 가능

- 17 -

그림 3.1.2 고성능 전동차 및 광역급행철도

□ 도시 특성에 맞는 맞춤형 교통시스템 개발 연구 활발

○ 문전수송(Door to Door)까지 염두에 둔 복합환승 연계(Intermodalism) 교통기술 개발 확대

그림 3.1.3 수송인원 및 거리에 따른 최적 도시형 교통시스템

다. 에너지 절감 및 친환경 철도기술

□ 온실가스로 인한 기후변화 및 에너지 자원이 고갈됨에 따라 선진국을 중심으로 온실가 스 감축과 친환경 저탄소형 산업구조로 재편하고 있으며, 철도분야에서도 지속적으로

증가하는 철도건설․수요에 대응하여 정부단위의 에너지 이용효율 향상․CO2 배출 저감 필요에 대응하기 위한 기술 개발이 필요

- 18 - ○ 직류철도에서의 에너지 효율적 활용을 위해 단위 설비(회생인버터, 슈퍼커패시터를 적용한 에너지 저장장치)에 대한 연구가 진행 중이며, 철도노선에 일부 설치 운영 중이지만 철도 인프라 측면에서의 종합적인 에너지를 통합 관리하는 시스템을 개발하는 연구는 기초 단계 수준

- ERRAC(유럽)에서도 Deliverable “Towards 2030–Energy Roadmap for the European Railway sector”를 위한 로드맵에서 철도에서의 지능화된 에너지의 최적 분배 및 저장 관련 스마트그리드와의 연계 등 종합적인 연구가 진행

○ 전기차 보급 확산에 따라 국내뿐만 아니라 유럽, 미국, 일본 등에는 전기차 운 행을 위해 충전인프라 구축이 확대

- 기존의 급속/완속 충전시스템 뿐만 아니라 배터리 교환시스템, 무선충전방식과 일반 전력계통 뿐만 아니라 태양광, 풍력 등 신재생에너지원과 연계된 전기차 충전시스템에 대한 연구가 진행

□ 환경오염물질 필터링 원천기술 , 소음저감 기술 등 친환경 철도 연구개발 확대

○ 최근 국민들의 실내공기질에 대한 관심이 높아지고, 정부에서는 국민의 건강 보 호를 위해 『다중이용시설 등의 실내공기질 관리법』기준의 적용 대상지역을 확 대하고 기준 자체를 강화, 환경부 중심 ‘지하역사 5개년 대책(2008-2012)’발표로 오염저감 시설 확충, 상시 모니터링 체계 구축, 관련 법령 제도 개선 등 지하역사 공기질 개선 관리체계 구축 ○ 최근 각 역마다 스크린도어(PSD: platform screen door)를 설치하여 터널 공기가 승강장과 대합실로 확산되는 것을 차단하여 역사의 공기질을 개선하고 있으나, 반 면 터널에서 발생되는 환경오염물질이 외부로 배출되지 못하고 축적되어 스크린 도어 설치 전보다 더 공기질이 악화되는 것으로 나타나 관련 기술의 필요성 증대 ○ 열차의 고속화와 더불어 초경량화, 초내구성, 안정성, 환경친화성, 정숙성 향상을 위 한 기술 개발 진행. 정부주도의 친환경 철도소재 개발이 이루어지고 있지만, 경제 적이면서 고성능의 소재개발 한계로 실용화의 어려움

- 독일, 프랑스, 영국 등에서 차량경량화, 소재재활용 등 철도환경 개선 연구 활발하며, 특히 DSB(Danish State Railways)의 S-train은 화차에 대한 신소 재 및 재활용 소재를 사용하여 열차 중량을 30% 이상 줄였으며, 에너지 소비 량을 최대 50% 감소

○ 최근 개발된 고속열차는 고속주행 시 실내소음이 매우 높은 수준으로, 특히 차 체 측면 및 유리창은 투과손실이 낮아 외부 소음의 유입에 취약함, 유럽을 비롯 한 철도 선진국의 경우 차량 및 인프라의 설계 단계에서부터 저소음 방사 실현을 위해 주행시 전체소음 및 각 소음원의 기여도를 전문적으로 예측하는 패키지 개발 수행.

- 한국형 고속전철 개발 등에서 저소음화 설계를 위한 연구가 진행되었으나, 체계적인 틀을 갖추고 진행된 것이 아니고, 개발목표 사양을 만족시키기 위한 Case by Case 연구가 진행되어 신규 차량 개발시 매번 중복되는 연구 필요

- 19 - 라. 철도운영 및 안전기술

□ 고속철도의 안전에 대한 체계적인 관리 요구 증가

○ 빈번한 고속철도의 고장에 따른 국민불안 가중 - 철도장애를 획기적으로 감소시키는 고장진단(예방)기술 필요 - KTX는 ’04년 개통 이후, 사고 137건, 장애 679건

표 3.1.2 고속철도 사고 및 장애 발생건수(국토교통부 ’14년 철도안전종합시행계획)

구분 ’05년 ’06년 ’07년 ’08년 ’09년 ’10년 ’11년 ’12년 ’13년 합계

사고 24 16 13 13 1 14 22 17 17 137 장애 100 77 43 39 42 90 112 101 75 679

○ 고속철도 제작과정에서부터 안전을 위한 적극적 역할필요 - ICT기반 통합관제 기술, 철도의 안전성과 호환성 확보를 위한 철도차량·철 도용품의 형식승인제도 정착 필요 □ 철도 시스템 안전 엔지니어링 기술 개발을 통한 인간과 시스템의 통합 시 발생되는 인적오류 예방 및 관리 필요 ○ 철도 시스템 구성의 복합성으로 다양한 국가에서 생산된 Safety rated system이 현재 사용 중이며, 안전인증체계 고도화 기술 개발 필요성 증대

□ 전 세계적으로 철도안전규정이 강화되는 추세이며, 국내의 경우 철도안전법의 강화로 충돌, 탈선 및 화재관리 등 안전관련 핵심기술 개발 활발하나, 아직 미흡한 수준

○ 선진국의 경우 국가 주도로 철도안전기술개발에 집중 투자. - 미국은 1980년 이후 지속적 안전연구를 통해 1981년 대비 65%의 사고 빈도 저감 - 영국은 철도안전표준위원회를 중심으로 안전 Rolling Plan을 위해 5년간 7개 분야, 24개 연구주제에 7500만 파운드(1500억원) 투자 ○ 국내의 경우, 대구지하철화재사고(2003년, 192명 사망) 이후 지하역사 및 차량재료 등에 강화된 안전기준이 적용되고 있으나, 보다 높은 수준의 화재안전 대응 핵 심기술이 요구됨

□ 첨단 센싱 및 모니터링 기술기반 안전성 향상 기술개발 활발

○ 센서기술 및 무선통신망기술의 급속한 발전에 힘입어 여러 물리량을 동시에 측정 및 분석할 수 있는 유비쿼터스 센서 네트워크 구축이 가능할 것으로 예상되며, 철도안전 및 유지보수를 위한 각종 센싱 및 데이터 프로세싱이 실시간으로 가능할 것으로 예상됨 ○ 차량 및 인프라의 설계, 제작 시부터 고도의 모니터링 기술이 적용되며, 출고부터 폐기에 이르기까지 모든 단계에 안전 및 유지보수 개념이 도입될 것으로 예상됨

- 20 - - 각종 IT 기술을 이용한 실시간 모니터링으로 철도의 정보서비스가 크게 개선될 것이며, 철도는 육상교통수단 중 가장 빠르고, 저렴하며, 신뢰성 있는 대중교통 수단으로서 인정받을 것으로 예상됨

그림 3.1.4 첨단 센싱기법을 기반으로 한 철도안전시스템 개념도

마. 철도 물류 기술

□ 갈수록 높아지는 고속화물운송 요구에 대응하기 위하여 시간가치가 높은 화물의 국내수송 고속화 추진 필요

○ 현재 프랑스에서는 10ft 미니 컨테이너 탑재가 가능한 화물전용고속열차 TGV-Fret 운영 중 ○ EU에서는 유럽고속화물철도수송서비스(EURO Carex) 준비 중 - ’16년 운행을 목표로 프랑스 리옹, 런던, 암스테르담, 쾰른공항 연결 ○ 국내에서는 고속선을 이용한 300km/h급 고부가 화물철도수송시스템(CTX) 개발 연구가 진행중이며 ’15년 핵심기술 개발 완료 예정

그림 3.1.5 고속화물철도 수송시스템(CTX) 개념도

- 21 - □ 물류시스템의 운영 효율성 향상 및 안전 운송을 위한 기존 시스템(물류거점 및 운영 시스템)의 스마트화 진행

○ 이단적재 화물열차, 위험물 안전운송 통합관제 등 첨단물류시스템 구축 요구 ○ 국제물류 교역량의 급속한 증가와 더불어 동북아에서의 주요 거점항의 출현 및 동북아·유라시아 통합철도망의 구축 움직임 등에 따라 물류분야에서 철도의 역할 강화 ○ 미래 유라시아 통합철도망에 대응하는 교통·물류시스템 구축 필요

표 3.1.3 동북아 주요국가별 철도시스템 현황

구 분 남한 북한 중국 러시아

궤간(mm) 1,435 1,435 1,435 1,520

25(교류), 전력(kV) 25(교류) 3(직류) 25(교류) 3(직류)

ETCS L1, ETCS CTCS L3 KLUB-U 신호 통표 L2 (ETCS L2) (ETCS L2)

최고속도 여객 300 60 350 160 (km/h) 화물 120 40 110 90

16~27 25 최대축중(ton) 23 23.5 (22) (16.8)

○ 국내철도산업을 개발, 유지관리 및 지원으로 구분하여 최고기술수준 100%를 기준 으로 분석 ⇨ 개발분야 83.1%, 유지관리분야 83.5%, 지원분야 81.5%로 선진국인 프랑스 대비 평균 6.2%, 일본과는 8.0%의 격차를 보임

표 3.1.4 철도분야별 선진국 대비 국내 기술수준 비교

기술수준 (100% 기준) 선진국대비(%) 구 분 한국 프랑스 일본 프랑스 일본 평균 82.7 88.9 90.7 6.2 8.0 개발분야 83.1 89.7 91.4 6.6 8.3 유지관리 분야 83.5 89.6 90.9 6.1 7.4 지원분야 81.5 87.5 89.9 6.0 8.4 ※ 기술수준은 AHP(Analytic Hierarchy Process) 및 QFD(Quaility Function Deployment)를 이용한 전문가 설문분석 및 기술성장모형을 통해 산출

○ 개발 분야는 차량, 선로, 전력, 신호/통신, 건축, 시스템으로 분류되고 각 기술 분야별로 선진국인 프랑스, 일본과 비교한 결과 선로 및 철도통신 분야에서 기 술격차가 큰 것으로 나타남

- 22 - 표 3.1.5 세부기술별 선진국 대비 국내 기술수준 비교

기술수준 (100% 기준) 대분류 소분류 최고기술 보유국 한국 프랑스 일본 차량시스템/차체 81.7 92.3 92.9 일본 대차 79.7 92.1 92.0 프랑스 차량 추진 81.9 92.7 93.2 프랑스 제동 81.1 91.8 92.6 프랑스 차량제어 80.7 91.8 92.0 기타(독일) 궤도 82.1 90.4 92.6 일본 철도교량 81.3 87.1 91.2 일본 선로 철도터널 82.2 85.8 90.4 일본 철도노반 79.1 88.4 91.4 일본 급전계통 91.0 92.5 92.5 프랑스 전력 전차선로 90.0 93.5 93.5 프랑스 에너지변환/공급 91.0 91.5 92.5 일본 신호/ 열차제어 84.6 91.3 91.8 일본 통신 철도통신 83.4 89.2 91.0 일본 건축물 82.2 88.0 90.2 프랑스 건축 건축설비 82.2 86.6 90.0 일본 PSD 79.8 86.2 89.1 일본 프로세스 적용 79.9 88.8 90.5 프랑스 시스템 인터페이스 81.2 88.4 90.8 일본

- 23 - 제2절 교통분야 선진연구기관 분석

1. 교통분야 연구기관 비교

○ 국가별 대표 철도(교통) 분야 연구기관의 현황 및 연구분야를 비교분석함. ○ 국내 유일의 철도종합연구기관인 한국철도기술연구원은 정부출연연구기관 으로 1996년 설립되어 철도 차량부터 인프라, 정책기술, 시험인증에 이르 는 다양한 연구를 수행함. ○ 미국 및 유럽의 주요 교통분야 연구기관은 철도(교통) 정부부처 혹은 공기 업 성격의 철도운영사 산하로 운영되고 있으며, 미국의 TTCI, 프랑스의 INRETS, 독일의 DB연구소가 대표적임. ○ 1950년에 설립된 중국의 CARS는 철도부 산하로 아시아 최대규모의 루프 선 시험로 등 각종 전용설비를 구축하여 세계 고속철도 등 철도분야 기술 혁신을 주도함. 일본의 RTRI는 민영기관으로 세계 철도기술 전반의 연구 개발을 선도하고 있음

표 3.2.1 교통분야 선진연구기관 현황

국 가 연구기관 기관 유형 일반 현황 주요 연구분야

◦ 철도 핵심원천기술 개발 ◦ 차세대 대중교통시스템 연구개발 ◦ 설립년도 : 1996년 ◦ 고속철도, 일반철도, 도시철도 및 경량전 미래부 산하 한국철도기술 ◦ 주요역할 철 시스템 기술개발 국내 유일의 한 국 연구원 - 철도차량, 전기, 궤도 등 ◦ 철도안전, 표준화연구 및 시험 인증 평가 철도종합연구 ・ ・ (KRRI) 철도기술 전반의 연구개발 ◦ 철도정책 및 물류기술 연구 기관 ◦ 인력 : 약 300여명 ◦ 남북철도 및 대륙철도 연계기술 연구 ◦ 철도기술의 실용화 및 해외진출 ◦ 철도산업 지원 및 전문인력 양성

◦ 고중량 축하중 시험 Association of ◦ 설립년도 : 1976년 ◦ 열차시스템 서비스 Transportat American ◦ 주요역할 ◦ 화차 및 객차, 기관차 등 실차시험 ion Railroads(AAR - 철도연구개발, 시험, 시뮬 ◦ 모델링 서비스 미 국 Technology )의 출자로 레이션, 품질인증 등의 역할 ◦ 열차 운행안전 서비스 연구 Center, Inc. 설립된 수행 ◦ 소재 분석 (TTCI) 철도전문연구 ◦ 인력 : 약 300여명 ◦ 철송화물 파송방지 연구 기관 ◦ 인증시험, 기술표준 및 품질인증

◦ 설립년도 : 1985년 프랑스 연구부 ◦ 철도교통의 안전성 향상 ◦ 주요역할 및 교통부 ◦ 지속가능한 교통시스템 개발을 위한 - 프랑스 교통안전기술연 프랑스 INRETS 산하 연구개발 구소로, 철도관련 연구 철도전문연구 ◦ 철도사고조사 개발, 사고조사, 시험 등 기관 ◦ 시험인증 등 수행

- 24 - 국 가 연구기관 기관 유형 일반 현황 주요 연구분야

철도운영사 ◦ 주요역할 DBAG - 철도종합 컨설팅, 시험 ◦ 열차 제어시스템 개발 (독일철도주식 및 인증, 신규차량 승인, ◦ 차체 경량화 기술 독 일 DB 연구소 회사)의 디자인 엔지니어링, 승인 ◦ 소음진동 방지기술 내부조직으로 시험 등 ◦ 200km/h용 고속화차 개발 등 국가가 100% ◦ 인력 : 약 900여명 주식 보유

◦ 설립년도 : 1987년 ◦ 차량구조 및 제어 기술 예산측면에서 ◦ 주요역할 ◦ 구조물 기술 정부출연연구 - 철도차량, 전기, 궤도 등 ◦ 전력, 궤도, 방재, 신호통신, 수송정보 기 일 본 RTRI 기관과 유사, 철도기술 전반의 연구개발 술 법률상 ◦ 연간 예산의 약 65% JR의 ◦ 재료, 철도역학, 환경공학, 인간과학 민영기관 법정분담금으로 충당 ◦ 자기부상열차 기술 ◦ 인력: 약 600여명

◦ 철도차량기술 (기관차, 객차, 화차 등) ◦ 궤도 및 구조공학 ◦ 설립년도 : 1950년 철도부(MOR) ◦ 환경공학 및 재난예방 연구 ◦ 주요역할 산하의 ◦ 철도관련 재료 및 전자공학 연구 중국 CARS - 철도분야 종합연구개발, 철도종합연구 ◦ 신호 컨트롤 및 통신 시험인증, 컨설팅, 교육 등 기관 ◦ 자기부상 기술 연구 ◦ 인력 : 약 3,000여명 ◦ 철도구조물 검사 기술 ◦ 시험인증

○ 표 3.2.3에 주요 기술별 선진연구기관의 기술력과 한국철도기술연구원의 기술수준을 비교 분석함. 나라별 투자규모 및 연구개발 방향이 상이하여 선형적인 비교에는 한계가 있으나, 대표적인 철도차량 및 인프라 요소기술에 대하여 국내 기술수준이 세계적 수준으로 발전되었고, 특히 혁신적인 기술 아이템 발굴을 통해 세계 시장을 선도할 수 있는 아이템들을 연구하고 있는 것으로 판단됨.

- 25 - 표 3.2.2 기관특성 유사 외국연구기관(중국철도과학연구원)과의 비교

구 분 중국철도과학연구원 한국철도기술연구원

• 중국철도부 직속 철도종합 연구기관으로 • 미래부 산하 국내 유일의 철도종합연구 기존선 철도의 속도향상, 고속화, 안전성, 기관으로 고속차량, 신교통수단, 물류 기관성격 중량화물운송, 정보화, 고속철도, 환경 효율화, 안전 및 철도환경 개선 등의 철도 보호 등 철도와 관련된 모든 영역에서 분야 연구개발 주도 기술혁신 주도

• 정규직원 300여명, 322종 연구·시험장비 • 정규직원 3,000여명, 아시아 최대 규모의 운영 중 루프선 시험로, 38개의 각 전문분야의 기관규모 ※ 철도종합시험선로(13km, 2,470억원) 및 시험실, 17량의 철도시험차량 및 5,000 완성차/신교통교통시스템 시험시설 등 녹색 여대의 각종 전용설비 구축 교통과학단지 조성 추진

• 동력분산식 차세대고속열차 개발사업 (’07～’15)을 통해 시제차량(HEMU-430X)을 개발하여 출고 후 10개월 만에 세계4위 • 중국의 고속철도 성능 향상 프로젝트는 최고속도(421.4km/h, ’13.3.28) 달성 ’20년까지 300억불에 달하는 예산을 ※ ’14년 하반기 430km/h 돌파예정 투입하여 CARS 주도하에 국내업체 50 여개, 연구기관 30여개 및 대학연구소 60 여개가 참여하여 CRH380A, CRH380B, CRH380B, CRH380D 등을 자체 개발함 ※ CRH380BL, ’11년에 세계 2위 최고 속도(487.3km/h) 기록

• 세계 고속철도시장 선점 및 미래철도 기술 개발을 위하여, 중국 철도부와 • 고속철도 속도개선 및 효율화를 위해 국토 과학정보부의 지원 하에 중국 철도연구 교통부 철도기술연구사업으로 “고속열차 주요사업 원인 CARS 주도의 산 · 학 · 연 컨소시움 성능 및 효율향상 핵심기술개발” 사업을 구성하여 500km/h급 고속열차(CRH500) 수행 중 개발에 성공하였으며 현재 현장시운전을 진행 중 • 미래고속철도시장 선점을 위해 “600km/h급 ※ ’14.1 실내 시험장비를 활용한 성능 초고속열차 원천기술개발”을 수행 중이며, 시험으로 605km/h 기록 고속열차 실용화를 위한 고속복합 2층 열차 등을 개발 중

CRH380BL CRH500

※ 최근 세계철도시장에서 급부상 중인 중국의 철도 R&D 중심에 중국철도과학연구원이 있으며, 국가주도로 철도 R&D가 진행되는 국내 상황과 가장 유사하여 비교대상으로 선정함

- 26 - 표 3.2.3 주요기술별 선진연구기관과의 비교

기술 선진연구기관 구분 핵심기술 KRRI 기술수준 분류 연구기관 기술력 고속 고속철도 Alstom(프랑스) 574.4km/h 421.4km/h 열차 복합형 고속열차 SIMENS(독일) 300km/h급 개념정립 300km/h급 개념정립 무선급전 철도용 무선급전 Bombardier(독일) 250kW, 93%효율 800kW, 80%효율 첨단고속 철도차량 첨단센서 TI(미국) 250kbps@110mW 250kbps@60mW 고속 열차 및 관성식 궤도틀림 ENSCO(미국) GPS/자이로스코프 이용 300km/h급 검측차용 센서 인프라 검측모듈 기술 MERMEC(이탈리아) 상용제품 차상검측시스템 RTRI(일본) 고속 고속철도 인프라 350km/h급 세계최초 400km/h급 CEGELEC(프랑스) 인프라 자갈궤도 개량기술 JR동일본(일본) 시공속도 50m/일 시공속도 15m/일 PRT 무인운전제어 2getthere(네덜란드) 제어정확도 ±10cm 제어정확도 ±20cm 신개념 기어방식 산악철도 Stadler(스위스) 180‰ 실용화 60‰ 미래 차량 초고속자기부상철도 Transrapid Intl.(독일) 500km/h 상용노선 550 km급 성능검증 신교통 초경량 복합소재대차 MBB(독일) 300km/h 임계속도 250km/h 시스템 신소재 난연마그네슘 열차 가와사키(일본) Al 대비 15% 경량화 15% 경량화 설계 콘크리트 급속양생 세계최초연구 공기 10%단축 신공정 터널굴착 와이어-쏘 세계최초연구 5% 진동저감 광역 차세대전동차 구동 RTRI(일본) 160kW급 200kW급 시제품 철도 무가선 저상트램 Alstom(프랑스) 바닥접촉급전 14 km 배터리방식 25km 열차위치검지 CARS(중국) 정밀도 ±2m 정밀도 ±1m 검지 레이저레이더 건널목 장치 JR(일본) 정밀도 1m3 정밀도 1m3 시제품 지능형 지장물 검지장치 광역 LTE기반 공공안전망 500단말접속/1그룹, 통신 세계 최초연구 도시철도 그룹통신 시스템 통신도달거리 1km 시스템 역사 역사에너지 200kW SiC 400kWh급 미쓰미시전기(일본) 에너지 전력변환시스템 파워모듈인버터 에너지저장시스템 다구간 이동시스템 Schmid(독일) 110m/min 110m/min 개념정립 역사 내 교통약자 겸용 이동 JR East(일본) 3스텝, 상승속도 1분대 3.5스텝 이동시스템 교통기술의 실용화 제도 신규교통서비스 제공시 정책 CEREMA(프랑스) 실용화 개념 정립 기반 구축 제도적 장애요인 분석/대응 조립식 모듈형 세계최초 임시교통 녹색교통 ERE Logistics 군용 조립식 가교기술 물류· 교통시스템 시스템 개념정립 교통체계 철도토양정화시스템 Thermoselect(미국) 100톤/일, TPH제거 90% 1톤/회, TPH제거 60% 선진화 및 Vossloh(독일) 철도환경 궤도방사소음저감기술 3dB 저감 5dB 저감기술 개념정립 친환경성 Corus(오스트리아) 강화 레일음향조도 자동탐지 RailMeasurement(영국) 마이크론단위 정밀도 2μm 정밀도@15km/h 교통카드데이터 기반 교통정보 차세대 교통정보시스템 MIT(미국) 선진국 대비 80% 수준 통행분석시스템 물류 40 ft 접이식 컨테이너 HCI(네덜란드) 6인, 30분 소요 2-3인, 20분 소요

IT기반 실시간 안전감시 세계 최초 연구 기술개념 정립 통합안전감시시스템 철도 안전관리 안전평가 제품 안전성 설계·평가 TUV(EU) 제품별 안전인증서 발급 선진국 대비 10% 수준 및 인증 기술기준 기술기준/형식승인 ERA(EU) 14종 차량 TSI 기술기준 2종 차량 안전기준 전문조직(RISC)운영으로 국제표준 국제표준활동 RTRI(일본) 국제표준 특허 참여 국제표준 제·개정 참여

- 27 - 2. 철도관련 연구기관 세부정보

○ 철도관련 대표 연구기관의 상세정보를 분석함. 주요 연혁 등을 포함한 기관 기본 정보 및 기관 규모, 연구영역과 대표 성과를 정리하여 표로 나타냄.

○ 철도분야 연구기관 목록

§ Scientific Research Institute of Railway Transport of Russia (VNIIZhT) § Spanish Railways Foundation (FFE) § DLR - German Aerospace Center (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) § IFSTTAR - French Institute of Science and Technology § IRT-Railenium - L’Institut de recherche technologique (IRT) Railenium § DB Systemtechnik § SNCF Innovation & Research division § RSSB § Czech Railway Research Institute (VUZ) § Czech Transport Research Centre (CDV) § VTT Technical Research Centre of Finland § Austriatech § Netherlands Organisation for Applied Scientific Research – TNO § Transport Research Institute of Sweden – TFK § SYSTRA § Turkey TUBITAK Marmara Research Center - Energy Institute

- 28 - Scientific Research Institute of Railway Transport of Russia 1. 기관명 (VNIIZhT) 2. 기본정보 (1) 기관성격 Russian Railways 산하 연구기관 (2) 소재지 Moscow (3) 홈페이지 http://www.vniizht.ru/

§ 주요 연혁 ‧ 1918년 - Experimental Institute of Communications로 설립됨. ‧ 1935년 - 모스크바의 Beskudnikovo역 주위에 시험선과 시험시설(Moscow-3 laboratory)을 건설. (4) 설립연도/ ‧ 1940년~1941년 - 관련 연구기관을 통합하여 철도종합연구소 주요연혁 설립(All-Union Scientific Research Institute of Railway Transport : VNIIZhT) ‧ 2007년 - JSC “Russian Railways”가 지분을 갖는(Open Joint Stock Company) 자회사 형태로 변경. 3. 기관규모 (1) 인원 1,700여명 (34 PhDs, 153 PhD candidates) § 구성 ‧ 18개의 연구부서 ‧ 러시아 내에 6개의 분소 ‧ 박사학위 과정의 교육기관 기능 § 분원 (2) 조직 ‧ Ural region (Yekaterinburg city) ‧ Volga region (Nizhniy Novgorod city) ‧ Siberia (Irkutsk city) ‧ Planning and design office (Moscow) ‧ Test Loop (Moscow) ‧ High-speed ground (Northern Caucasus region) § Shcherbinka역 시험선 ‧ 1-st loop track - 6,000m, 2nd, 3rd loop track - length 5,700m ‧ 여객차량 최고 시험속도 - 120km/h ‧ 화물차량 최고 시험속도 – 90km/h ‧ Intensity of goods 300-350 million t/km per km gross per year (3) 시설/장비 § 주요 시험시설 ‧ 차량 및 시설물에 대한 static, dynamic, cycle tests – chleo 하중 500톤 § 기존선 시험: ‧ At speeds of up to 250 km/h ‧ At gradients of up to 35 ‧ In field operating conditions 4. 연구영역

- 29 - ‧ Increase in mass and weight of freight trains ‧ Development of technical means for increasing car and axle loading ‧ Development of high-speed traffic ‧ Track and rolling stock interaction ‧ Saving of fuel, energy and material resources (1) 연구영역 ‧ Increase in operational efficiency of passenger rolling stock ‧ Environmental program ‧ Certification, standardization and metrology ‧ Tests and safe operation of rolling stock ‧ Improvement of economy and finances management ‧ Improvement of labour efficiency ‧ Elaboration of system for complex evaluation and enhancement of usage efficiency for manufacturing resources by areas (labour resources, infrastructure, rolling stock, energy efficiency) ‧ Concept of the creation of the United intellectual system of the track and rolling stock technical condition management in real time mode (RZD – Monitor) ‧ Elaboration of scientific basis, creation and full-scale implementation of diagnostic system complex and information (2) 대표과제 and technological safety ensuring with regard to human factor on railway transport in Russian Federation ‧ Protection of railway objects on the basis of estimation the strategic risks due to large catastrophies ‧ Concept of the travel speeds increase of freight trains of up to 90 km/h, including those with empty wagons ‧ Perspectives and results of the use of alternative fuels and propulsion systems 5. 성과 (1)주요성과 § 2013년 주요 논문 (http://www.vniizht.ru/?id=62) ‧ "Current and future construction of railway track for different operating conditions," ed. AY Abdurashitova. M .: Intekst, 2013. - 152 p. ‧ "Experimental Study of the movement of rolling stock," ed. AV Zarucheyskogo, PT Grebeniuk. M .: Intekst, 2013. - 80 p. ‧ "Fundamentals of developing standards and setting the content path velocities" ed. VO Pevsner, YS Romain. M .: Intekst, 2013. - (2)논문/특허 224 p. ‧ "The macroeconomic role of rail transport: Theoretical foundations, historical trends and look to the future", ed. BM Lapidus, DA Macheret ‧ "Road and track facilities. The interaction of wheel and rail, "ed. MM Zheleznova. M .: Intekst, 2013. - 236 p. ‧ "Rail transport at the present stage of development," ed. MM Zheleznova, GV Gogrichiani. M .: Intekst, 2013 -288 with. ‧ 유럽, 미주, 아시아의 26개 기관과 현력관계 유지. ‧ UIC의 affiliated member. (3)대외교류 ‧ International Heavy Haul Association (IHHA)에서 러시아 철도를 대표하며 OCJD 활동에 참여.

- 30 - 1. 기관명 Spanish Railways Foundation (FFE) 2. 기본정보 (1) 기관성격 비영리 연구기관

(2) 소재지 Madrid

(3) 홈페이지 http://www.ffe.es/ , http://www.investigacion-ffe.es/

§ 설립연도 (4) 설립연도/ ‧ 1985년 RENFE와 FEVE(Ferrocarriles de Vía Estrecha)에 의해 주요연혁 비영리재단으로 설립됨. 3. 기관규모 (1) 인원 § 조직 ‧ FFE에는 General Management, Management and Administration, Activities and Legal Advising Direction, Railway Museum of Madrid ,Railway Museum of Catalonia의 다섯 부서(Direction)가 있으며 이 중 Direction of Activities and Legal Advising에 연구 및 (2) 조직 정책을 담당하는 부서가 있음. § 연구부서 ‧ Economy and transport operation ‧ Energy and transportation emissions ‧ Geography and rail traffic ‧ Sociology Transportation 4. 연구영역 § SOCIAL DIMENSION AND SECURITY OF TRANSPORT ‧ Social perception of transport modes; needs of the "future customer“; social intervention on transport modes; market research and product testing; quantitative methods (surveys), qualitative techniques (group dynamics) and demographic and territorial analysis; security. § TRANSPORT ENERGY AND EMISSIONS ‧ Railway energy efficiency; modelling and calculation of energy and emissions in railways according to vehicle characteristics, services and lines; management of regenerative braking energy and interaction with the electric (1) 연구영역 public network. § ECONOMICS AND EXPLOITATION OF TRANSPORT ‧ Transaction and external costs of passengers and goods transport; preparation and analysis of indicators, fees and prices for infrastructure use; line and train capacity; functional design-oriented train cost; consumption and ergonomic design; planning of services. § GEOGRAPHY AND RAIL TRAFFIC ‧ Studies of consistency and performance of railway networks; historical evolution of the network; geographic information systems for railways; study on network features and capabilities.

- 31 - DLR - German Aerospace Center (Deutsches Zentrum für Luft- 1. 기관명 und Raumfahrt) 2. 기본정보 ‧ 독일정부의 지원을 받는 연구기관. ‧ 우주, 항공, 에너지, 교통, 보안 분야의 연구개발 수행을 수행하면서 독일의 우주개발 프로그램을 담당. (1) 기관성격 ‧ 독일의 여러 도시에 위치한 연구소에서 다양한 분야의 연구를 하고 있으며 DLR Institute of System Dynamics and Control을 포함 25개 연구소가 교통 분야 연구를 수행하고 있음.

(2) 소재지 본부 - Colonge, Germany (16개 도시에 30여개 연구소가 있음)

www.dlr.de (3) 홈페이지 http://www.dlr.de/rmc/rm/en/desktopdefault.aspx/tabid-8183/ (철도 분야) ‧ 1907년 Aerodynamics Laboratory로 설립 ‧ 1947년 Consortium on Space Flight 설립 (4) 설립연도/ ‧ 1954년 Research Institute of Jet Propulsion Physics 설립 주요연혁 ‧ 1969년 관련 기관을 통합하여 German Test and Research Institute for Aviation and Space Flight(DFVLR) 출범 ‧ 1986년 DFVLR에서 DLR로 개명 3. 기관규모

(1) 인원 7,400명

§ DLR 산하 교통관련 연구소 ‧ German Remote Sensing Data Center (DFD) ‧ Flight Experiments ‧ DLR Institute of Air Transport and Airport Research ‧ DLR Institute of Aerodynamics and Flow Technology ‧ DLR Institute of Propulsion Technology ‧ DLR Institute of Structures and Design ‧ DLR Institute of Vehicle Concepts ‧ DLR Institute of Composite Structures and Adaptive Systems ‧ DLR Institute of Flight Guidance ‧ DLR Institute of Flight Systems ‧ DLR Microwaves and Radar Institute (2) 조직 ‧ DLR Institute of Communications and Navigation ‧ DLR Institute of Aerospace Medicine ‧ DLR Institute of Materials Physics in Space ‧ DLR Remote Sensing Technology Institute ‧ DLR Institute of Atmospheric Physics ‧ DLR Institute of Planetary Research ‧ DLR Institute of System Dynamics and Control ‧ DLR Institute of Engineering Thermodynamics ‧ DLR Institute of Combustion Technology ‧ DLR Institute of Transport Research ‧ DLR Institute of Transportation Systems ‧ DLR Institute of Materials Research

- 32 - ‧ DLR Simulation- and Software Technology ‧ Engineering Facility

R&D 분야 - 670백만 유로 (3) 예산규모 우주개발분야 – 780백만 유로 § 철도 관련 주요 시설 및 장비 ‧ Cryogenic Wind Tunnel (Cologne) : allows Mach and Reynolds numbers to be adjusted independently of each other. ‧ Tunnel Simulation Facility : The aerodynamic behavior of high-speed trains during a tunnel passing is investigated, in which train models are catapulted to speeds of 400 kilometers per hour over a distance of more than 60 meters. ‧ Cross-wind Test Facility : research the forces and pressures on a train at cross-wind conditions. ‧ Experimental Train Platform (Göttingen) : a laboratory is being created to record the thermal and acoustic comfort of the passengers. It is made up of the railcar of a regional train, (4) 시설/장비 which offers space for 50 passengers, and facilitates research on typical effects, such as opening the doors, climate control or sound transmission. ‧ Barochamber Complex : a train compartment for 6 to 8 test subjects under realistic pressure changes is simulated. ‧ Dynamic Components Crash Facility : Along an eleven and a half meter track, two modular sleds collide at a speed of up to 64 kilometers per hour to test various crash configurations. ‧ Gas Gun Test Facility : high-speed impact scenarios for trains and road vehicles are performed. ‧ Drop Test Bench : examine the energy absorption behavior of materials, components and structures. 4. 연구영역 § 교통분야 연구 ‧ Terrestrial Vehicles ‧ Traffic Management ‧ Transport System (1) 연구영역 ‧ Systemic electromobility research § Railway Systems 주요 연구 분야 ‧ wheel/rail interface, acoustics, wear, aerodynamics, mechatronics, energy systems § Next Generation Train (NGT) ‧ Economic efficiency likewise concerns aerodynamic resistance, drive train and auxiliary energy management and main­tenance costs due to wheel/rail wear. (2) 대표과제 ‧ Aerodynamics and running safety are 2 related topics of the crosswind stability prob­lem. ‧ Lightweight construction is a key to energy efficient design but has to takethe dynamic loads from vehicle dynamics into account.

- 33 - IFSTTAR - French Institute of Science and Technology for 1. 기관명 Transport 2. 기본정보 ‧ 프랑스의 Ministry of ecology, sustainable development and (1) 기관성격 energy와 Ministry of higher education and research 산하의 교통기술 분야 연구기관 (2) 소재지 파리를 포함한 7개 도시

(3) 홈페이지 http://www.ifsttar.fr/

‧ 2011년 INRETS(French National Institute for Transport and Safety (4) 설립연도/ Research)와 LCPC(French Central Laboratory of Roads and 주요연혁 Bridges)가 합병하여 출범 3. 기관규모 (1) 인원 1,500명 § 연구부서 ‧ Structures and materials ‧ Geotechnical, environmental, natural and earth sciences (2) 조직 ‧ Components and Systems ‧ Transport, Health and Safety ‧ Improvement, mobility and environment (3) 예산규모 100백만 유로 § 주요 시설 ‧ GyroScanField ‧ Geotechnical centrifuge ‧ Fatigue bench cables ‧ Start-Loader Operators Survey Transportation (ECHO) ‧ Seismological data center RESIF ‧ Accidenthèque Detailed studies of Accidents (EDA) ‧ Survey and database Park Auto ‧ Fatigue carrousel pavement structures ‧ Reference track and road experiments ‧ Claire-platform Siti ‧ Platform characterization consumption and pollution ‧ Platform experimental biomechanical (4) 시설/장비 ‧ Platform test of civil engineering structures ‧ Microtomographic of imaging platform ‧ Platform Symuvia / Symubruit / Symuair ‧ Register of victims of injury accidents in road traffic of the Rhône department ‧ Permanent Accelerometric network (RAP) ‧ Room immersive simulation (automotive, motorcycles, pedestrians) ‧ Semi-anechoic chamber ‧ Spectrometer Imager Nuclear Magnetic Resonance ‧ Instrumented vehicles ‧ Instrumented vehicle MODUS ‧ MARGO vehicle ‧ Testing Station rockfall ‧ Bench vibration

- 34 - ‧ Platform simulation ERTMS ‧ Horizontal launcher 4. 연구영역 § Mobilities ‧ Observe and analyze the behavior and mobility of people and goods, and the uses to anticipate tomorrow's mobility. ‧ Enhance safety and comfort in transport and minimize impacts on health. ‧ Manage, optimize and evaluate transportation systems. ‧ Develop policies, solutions and services for innovative mobility. § Infrastructures ‧ Develop materials, networks and economically efficient and socially wasteful structures, low impact on health and the environment, taking into account aspects of deconstruction and stroke. ‧ Improve and optimize existing for durability and infrastructure networks. ‧ Listen, analyze materials, buildings, networks and the soil to improve the sustainability and risk prevention and evaluate their performance and impacts. (1) 연구영역 § Environmental risks ‧ Observe, analyze and model the climate and natural hazards as well as environmental damage ‧ Assess and quantify the interactions between man and his environment ‧ Reducing the impact of climate and natural hazards and the impacts on the environment and health ‧ Develop tools for forecasting and decision support to meet the needs of society § Territories ‧ Analyze, model and assess the relationship between territories, networks, mobility and public policy ‧ Analyze, model and assess the interactions between city networks and natural environments ‧ Analyze, model and assess the relationship between logistics systems, production systems and territories ‧ Characterize, assess and manage crises, risk and security across large territories § 대표 과제 ‧ R5G Route 5th generation ‧ Sense-city (2) 대표과제 ‧ Railenium ‧ VeDeCoM § 2014년 연구 과제 5. 성과 (1)주요성과 ‧ 2013년 성과보고서 (2)논문/특허 ‧ 연구성과 DB인 Madis portal에서 검색 가능

- 35 - 1. 기관명 IRT-Railenium

2. 기본정보

§ IRT-Railenium은 프랑스 정부의 future investment program 지원을 받는 8개 연구 협력체(cluster) 중 하나. § IRT(The Institute for Technological Research) - 프랑스 정부의 The Future Investment Programs (PIA)에서 선정한 연구개발 우선순위에 따라 다음 8개 연구그룹에 2020년 까지 25억 유로의 예산을 지원함: ‧ IRT Railenium (lille) (1) 기관성격 ‧ IRT NanoElec (Grenoble) ‧ IRT AESE (Toulouse) ‧ IRT BioTech (Lyon, Paris) ‧ IRT M2P (Metz, Belfort-Montbeliard, Troyes) ‧ IRT Jules Verne (Nantes) ‧ IRT SystemX (Saclay) ‧ IRT B-Com (Rennes)

(2) 소재지 Lille, 프랑스

http://www.railenium.eu/ (3) 홈페이지 http://www.i-trans.org/en/

‧ 2010년 후반 프랑스의 Ministre de l’Economie, des Finances et de l’Industrie, Ministre de l’Enseignement supérieur et de la (4) 설립연도/ Recherche 등에서 Future Investment Programs의 tgod을 위해 주요연혁 8개 프로젝트(연구 클러스터)에 2020년까지 25억 유로의 연구비 지원을 결정함. ‧ 2011년 I-Trans에 의해 "IRT-Railenium" 제안, 채택됨.

3. 기관규모

(1) 인원 200여명

§ 연구 협력체(cluster) 중 하나로 다음과 같은 멤버로 구성됨: ‧ 연구 및 교육기관: Central School of Lille , Lille University of Science and Technology , IFSTTAR , University of Valenciennes , Artois University , Ecole des Mines de Douai and the University of Technology of Compiègne ‧ 산업체: Réseau Ferré de France (RFF) , SNCF , Alstom , Ansaldo (2) 조직 STS , Bouygues TP , Colas Rail , Egis Rail , ESI Group, Eurotunnel , GHH Valdunes, I-TRANS, MER MEC France, Norpac , SATEBA, Setec , Tata Steel , Thales 3S , Vossloh-COGIFER ‧ 공공기관: Lille Métropole Urban Community , the Nord-Pas-de-Calais Regional Council , General Council of the North , urban community of Valenciennes Métropole , Maubeuge urban community Val de Sambre

- 36 - (3) 예산규모 180백만 유로 (2020년 까지)

‧ Rail Test 5 km loop ‧ Tramway test track (4) 시설/장비 ‧ Fatigue carrousel ‧ Dynamic test benches

4. 연구영역

‧ Vehicle-infrastructure interfaces (wear, fatigue, noise...) ‧ Interoperability ‧ Energy (1) 연구영역 ‧ Economics, logistics, ‧ Infrastructure maintenance ‧ Rail infrastructure

‧ different types of tracks and their components; ‧ control and modeling of wheel-rail contacts; ‧ the development of smart sensor networks to track conditions and monitoring infrastructure critical points; ‧ the use of materials from renewable resources; ‧ the levers to increase the capacity of a railway line; (2)대표과제 ‧ optimizing maintenance and construction; ‧ the path of sustainability and its platform; ‧ train location systems; ‧ the development of communication networks at very high speed using laser technology; ‧ railway signaling systems and interoperability.

- 37 - 1. 기관명 DB Systemtechnik

2. 기본정보

‧ 독일 철도운영사 Deutschen Bahn AG의 자회사 ‧ 연구개발 및 시험인증 (NoBo, DeBo, AsBo) (1) 기관성격 ‧ DB 뿐만 아니라 해외의 운영사 및 제조사 등에 대한 엔지니어링, 컨설팅 서비스 제공

(2) 소재지 ‧ Minden, Munich 등 18개 도시

(3) 홈페이지 https://www.db-systemtechnik.de/

(4) 설립연도/ ‧ 2011년 9월 지주회사인 Deutschen Bahn AG의 자회사로 출범 주요연혁

3. 기관규모

(1) 인원 780여명 (Minden과 Munich에 각 300여명)

§ 조직 ‧ 5 technical units and 18 test centres § Technical Units ‧ Brakes and couplers (2 departments and 3 test laboratories) ‧ Running systems, fatigue strength (4 departments and 7 test (2) 조직 laboratories) ‧ Traction technology, airconditioning, aerodynamics, acoustics, CCT (4 departments and 8 test laboratories) ‧ Engineering rolling stock IT use and diagnosis (8 departments) ‧ Maintenance technology (4 departments and 3 test laboratories)

(3) 예산규모

§ 시험차량 ‧ RAILab – 200km/h 까지 운행되는 궤도 측정 차량 ‧ ICE S – 최고속도 400km/h의 전차선 및 궤도 시험 차량 ‧ VT 612 Tilting technology measurement train § Wheel/rail linear test rig A ‧ Contact force up to 200 kN ‧ Lateral force up to 20 kN, skew (4) 시설/장비 ‧ Cycles: 1000 cycles under load/h; approx. 1 MLt/d § Wheel/rail linear test rig B ‧ Contact force 200 kN, statically adjustable ‧ Cycles: 5000 Load cycles/h; approx. 5 MLt/d § Wheel/rail heavy duty rig C ‧ Vertical forces up to 320 kN ‧ Lateral forces up to 80 kN ‧ Speed up to 160 km/h

- 38 - § Wheel/rail roller rig ‧ Axle load up to 340 kN ‧ Lateral force 30 kN, skew angle of incidence ‧ Speeds up to 300 km/h § Brake test rig ‧ 2200 U/Min (350 km/h) ‧ Press-on forces (65 kN disc /100 kN shoe) ‧ Water up to 40 l/h § Anti-skid test rig ‧ Top speed up to 500 km/h (depending on wheel radius) ‧ Wheelset decelerations/accelerations up to 60 m/s2 ‧ Simulation of a vehicle with freely defined parameters § Pantograph test rig ‧ Forces up to 550 N ‧ Frequency range 0-20 Hz § MEikE climatic chamber ‧ Temperature range: -20 °C to +45 °C ‧ Moistening of the chamber air, snow and ice generation ‧ Constancy of temperature in time and in position according to EN 13129-2 § Bogie frame test rigs ‧ EN 13749 ‧ Dynamic forces up to 600 kN ‧ static forces up to 4 MN ‧ Bogie frame static forces up to 4 MN § Window test rig ‧ UIC 566, NF F 31-314, EBA VwV NEA ‧ dynamic pressure up to 10,000 Pa ‧ Frequencies up to 10 Hz ‧ Sinusoidal and square-wave signal § Axle box test rigs ‧ EN 12082 ‧ Speed up to 3000 min-1 (500 km/h) ‧ Axle load up to 27 t ‧ Headwind at 20 °C § Strength test rigs ‧ dynamic forces up to 600 kN ‧ Static forces up to 4 MN

4. 연구영역

§ Rolling stock ‧ Technical fleet management/operations equipment support ‧ Procurement support (1) 연구영역 ‧ Studies and expertises ‧ Accident analysis ‧ Representation on national and international committees ‧ Qualification of suppliers

- 39 - ‧ Technical operating rules and regulations ‧ IT-Systems support for rolling stock § Construction ‧ Construction support for new vehicles ‧ Class modification and reconstruction ‧ Refurbishment of rolling stock ‧ Damage and accident damage repairs § Maintenance technology ‧ Planning and consultancy for rolling stock maintenance infrastructure ‧ Technical consultancy in operational rolling stock maintenance ‧ Development of and support for maintenance procedures ‧ Development of and support for testing and diagnostic systems in maintenance activities ‧ Optimisation of maintenance programmes incl. production of working instructions ‧ Optimisation and support of IT-systems for vehicle maintenance § Measurement and diagnostic systems ‧ Overhead line and pantograph products ‧ Stationary diagnostic systems ‧ Instrumented wheelsets

§ X 62: Tests for commissioning approval in Sweden for NORRTAG § Velaro D: Running tests fort the approval of the train control systems § Prima II: Pantograph tests for Rolling stock approval (2) 대표과제 § Lotschbergtunnel measuring overhead line § Development of new wheel test benches for increase of reliability § Refurbishment ICE 1/ ICE 2: reconstruction, sample redesign, redesign support, vehicle acceptance

5. 성과

‧ https://www.db-systemtechnik.de/file/4382118/data/International_Ex pertise_for_Rail_Systems_2013.pdf (1)주요성과 ‧ https://www.db-systemtechnik.de/file/8491962/data/activity_rep ort_2014.pdf

- 40 - 1. 기관명 SNCF Innovation & Research division

2. 기본정보

(1) 기관성격 ‧ 프랑스 철도운영회사인 SNCF의 연구개발 부서

(2) 소재지 ‧ 파리, 프랑스

(3) 홈페이지 http://www.sncf.com/en/innovation-research

(4) 설립연도/ ‧ 2010년 주요연혁

3. 기관규모

(1) 인원 300여명

‧ Comfort and services ‧ Freight tomorrow ‧ Environment (2) 조직 ‧ Railway Sciences ‧ Operation ‧ The man and the work

- 41 - 1. 기관명 RSSB - Rail Safety and Standards Board

2. 기본정보

‧ 영국의 Network Raol을 포함한 시설물관리자, 차량 운영사, 차량 제작사 등이 지분을 가지고 있는 독립적인 비영리 (1) 기관성격 기관으로 철도안전 및 표준에 대한 정책 및 규정 수립, 연구개발 사업주도 등 철도관련 기관의 협력체로서의 역할을 수행.

(2) 소재지 ‧ 영국 런던

(3) 홈페이지 http://www.rssb.co.uk/

(4) 설립연도/ ‧ 1999년 발생한 Ladbroke Grove 열차 사고에 대한 Lord 주요연혁 Cullen의 청문회의 제안으로 2003년 설립

3. 기관규모

(1) 예산규모 ‧ 산업체 과제에 연간 9백만 파운드 지원

4. 연구영역

‧ Interface issues: engineering and operational interfaces within the railway, and interfaces with other parts of the community and society ‧ System issues: improving understanding of how the whole railway behaves and the interactions of its constituent parts (1) 연구영역 ‧ Strategic issues: to support cross-industry planning and the development of the future vision and technical strategy of the railways and assess how that can and should be delivered ‧ Many other issues that individual companies cannot address on their own, such as identifying good practice.

5. 성과

‧ http://www.rssb.co.uk/research-development-and-innovation/re (1)주요성과 search-and-development/research-project-catalogue

- 42 - Czech Railway Research Institute (Výzkumný Ústav Železniční : 1. 기관명 VUZ) 2. 기본정보 ‧ 체코의 철도 운영사인 Czech Railways Holding이 100% 지분을 가지고 있는 시험/인증/연구 기관. (1) 기관성격 ‧ 체코의 National Technological platform에 속해있으면서 철도 연 구개발과제에 참여.

(2) 소재지 체코 프라하

(3) 홈페이지 http://www.cdvuz.cz/en/

(4) 설립연도/ § 설립연도 주요연혁 ‧ 2005년 설립

3. 기관규모 § Acredited Testing Laboratory ‧ Tests of running safety and running behaviors, brake tests, traction tests ‧ Noise tests according to the TSI reguirements ‧ Tests of elektrical and power supply systém, pantograph tests ‧ Electric tests and environment impact tests on comunication and signaling facilities and tests of EMC (1) 조직 § Test Centre VUZ Velim ‧ Railway test circuits (large and small) ‧ Dynamic Testing Laboratory ‧ Halls for Test preparation ‧ Training Centre ‧ Power station supplying all main European tractive power systems (2) 예산규모 § Large Railway Test Circuit ‧ total length of track 13.276 km ‧ admissible weight per axle 25 t ‧ admissible top speed 210/230 km/h § Small Railway Test Circuit ‧ total length of track 3.951 km (4) 시설/장비 ‧ admissible weight per axle 25 t ‧ admissible top speed 90 km/h § Dynamic Test Laboratory ‧ static and quasistatic tests and measurements ‧ dynamic fatigue and strength tests of vehicles and their components ‧ bearings test bench

- 43 - 4. 연구영역 § 주요 활동 ‧ 합치성 평가 위주의 인증 활동 ‧ 시험, 제품인증, 품질 관리 ‧ 철도 시스템엔지니어링 및 자문 활동

§ Acredited Testing Laboratory ‧ Tests of running safety and running behaviors, brake tests, traction tests ‧ Noise tests according to the TSI requirements ‧ Tests of electrical and power supply system, pantograph tests ‧ Electric tests and environment impact tests on communication and signaling facilities and tests of EMC § Test Centre VUZ Velim ‧ Railway test circuits (large and small) (1) 연구영역 ‧ Dynamic Testing Laboratory ‧ Halls for Test preparation ‧ Training Centre ‧ Power station supplying all main European tractive power systems

§ 주요 연구자 및 연구 분야 ‧ Karel Benes – Control command and signaling, [email protected] ‧ Jan Hlavacek – Noise, [email protected] ‧ Pavel Pivonka – Safety, [email protected] ‧ Vaclav Soucek – Infrastructure, [email protected] ‧ Ivan Dobes – Energy, [email protected] ‧ Lukas Hejzlar – Interaction vehicle/track, [email protected] ‧ Ivan Vukusic – Infrastructure, [email protected] ‧ Jiri Puda – Rolling stock, [email protected] § 참여 EU 연구개발 과제 ‧ WIDEM ‧ EUROPAC (2) 대표과제 ‧ RAILENERGY ‧ RAILCOM ‧ D-RAIL ‧ EUREMCO 5. 성과

(1)대외교류 ‧ UIC, EURNEX 등 국제기구에서 활동.

- 44 - 1. 기관명 Czech Transport Research Centre (CDV)

2. 기본정보

‧ 체코 교통부 산하의 교통 분야 연구기관 ‧ 대부분의 예산을 Ministry of Transport로부터 지원 받았으나 (1) 기관성격 2007년 공영화 후 Ministry of Environment 등의 다른 국가기관, 공공기관 및 지방자치단체와도 연구 활동을 시작함.

(2) 소재지 Brno, Czech

(3) 홈페이지 http://www.cdv.cz/en/

‧ 1952년 Transport Research Institute 설립 ‧ 1992년 교통부 산하 Transport Departments Research Institute (4) 설립연도/ 설립 주요연혁 ‧ 2007년부터 국가 기관에서 공공기관(public research institution)으로 바뀜.

3. 기관규모

(1) 인원 150여명

§ Division of transport development ‧ Department of transport sector development conception ‧ Department of road, integrated and combined transport ‧ Department of transport informatics ‧ Department of transport telematics ‧ Department of non-motor transport ‧ Department of cross-sectional issues in transport § Division of transport infrastructure and the environment ‧ Department of management systems, technologies and diagnostics ‧ Department of risk assessment (2) 조직 ‧ Department of materials ‧ Department of geotechnics ‧ Department of alternative fuels and drives ‧ Department of environmental acoustics ‧ Department of transport and emission modeling ‧ Department of sustainable transport § Division of road safety and traffic engineering ‧ Traffic engineering department ‧ Department of traffic statistics and road accident analysis § Division of human factor in transport and transport modelling ‧ Department of prevention, rehabilitation and education in

- 45 - transport ‧ Department of traffic behaviour analyses and transport modelling 197백만 koruna (3) 예산규모 (http://www.cdv.cz/file/vyrocni-zprava-za-rok-2013/)

§ Laboratories transport infrastructure and environment ‧ tests of building materials, concrete, mortar, aggregates and soils, structures, base courses and pavement of roads, concrete and masonry structures § Laboratory of traffic signs and traffic accidents ‧ testing of optical properties of vertical traffic signs and road (4) 시설/장비 markings, roughness / skid resistance of road surfaces and road markings and measuring dimensions of vehicles ‧ measurement of the coefficient of retroreflection, lighting, trichromatic coordinates and luminance factor, specific coefficients of luminance, luminance coefficient under diffuse lighting, roughness / skid resistance, the basic dimensions of vehicles

4. 연구영역

§ Division of transport development ‧ formation of transport policy, expert opinions on transport development projects for all transport sectors; ‧ examination of transport services provided in regions, solution proposals to these issues and their optimization; ‧ provision of background documentation for coordination of the national and departmental statistical surveys by the Ministry of Transport; ‧ it monitors and provides up-to-date development trends in the field of Intelligent Transport Systems (ITS); ‧ educational programme of practical proposals for the support of non-motor transport, whether on the level of public administration, local governments or community interest groups; (1) 연구영역 ‧ issues of civil aviation and its position in relation to other modes of transport; ‧ addressing cross-sectional issues of transport economics and pursuing conceptual activities in the planning of research in this area. § Division of transport infrastructure and the environment ‧ design, construction, maintenance and repairs of roads, railway structures and bridges ‧ diagnostics and evaluation of operational and technical conditions ‧ environment and human health ‧ legislation, standardization of technical regulations in the field of transport infrastructure and environment. § Division of road safety and traffic engineering

- 46 - ‧ addressing road safety at national, regional and local level ‧ traffic safety expertises and analyses ‧ road safety audits and inspections, including solutions for hazardous sites ‧ conceptions of transport systems ‧ promoting pedestrian and cycle traffic and traffic of people with reduced mobility ‧ traffic calming ‧ economic analyses (CEA, CBA) and quantification of damage from accidents ‧ traffic research and measurements of traffic flow ‧ human aspects in road traffic safety ‧ traffic education and training of all groups of drivers, including the subsequent training § Division of human factor in transport and transport modelling ‧ traffic safety regarding road users ‧ transport planning and traffic modelling ‧ traffic management ‧ urbanism and urban sociology

§ 대표 과제 ‧ The study focused on the issues (legislation, metrology, network construction, concept development) high-speed weighing vehicles in motion - WIM (Client: Road and Motorway Directorate of the Czech Republic) ‧ Implementation of a system for monitoring driver behavior and fleet management company G4S in Czech and Slovak Republic (Customer: Improvement Team Ltd., UK) ‧ Assessment of investment projects of Railway Infrastructure Administration (Client: Ministry of Transport) (2) 대표과제 ‧ Consulting services in the field of ITS for public transport users (result: regional coordinators of integrated transport systems) ‧ Commercial studies to analyze the current state of intelligent transport systems (ITS) on motorways and expressways in the Czech Republic and proposal for its further development (Client: Asseco Central Europe) ‧ Consultancy in the definition of sustainable urban mobility plans (Client: Opava, Ostrava) ‧ Defining a strategy for the development of cycling (Client: Ministry of Transport) § 진행과제

5. 성과

(1)대외교류 ‧ OECD/ITF, PIARC, ERTRAC, CARE, COST, IRTAD 등의 멤버로 활동

- 47 - 1. 기관명 VTT Technical Research Centre of Finland

2. 기본정보 ‧ 핀란드 Ministry of Employment and the Economy 산하의 비영리 연구개발 기 ‧ 예산의 31%를 정부로부터 지원 받으며 69%를 기업체 연구과제로 (1) 기관성격 충당함. ‧ VTT Expert Services, VTT Ventures, VTT International, VTT Memsfab 등 4개의 자회사가 있음. ‧ VTT Expert Services에서 철도 인증기관 역할을 수행

(2) 소재지 Espoo, Filand

(3) 홈페이지 http://www.vtt.fi

(4) 설립연도/ ‧ 1942년 국가 연구기관으로 설립 주요연혁

3. 기관규모

(1) 인원 2,900 (2013) § VTT의 연구 영역 ‧ Ubiquitous Intelligence ‧ Smart Industry (2) 조직 ‧ Bioeconomy Transformation ‧ Low Carbon Energy ‧ Health and Wellbeing ‧ Infra and City → 철도교통 분야 연구 수행 (3) 예산규모 316백만 유로 (2013)

4. 연구영역 ‧ Applied materials ‧ Bio- and chemical processes ‧ Energy ‧ Information and communication technologies (1) 연구영역 ‧ Industrial systems ‧ Microtechnologies and electronics ‧ Services and the built environment ‧ Business and innovation research 5. 성과

(1)논문/특허 VTT Publications Register

- 48 - 1. 기관명 Austriatech

2. 기본정보

‧ 오스트리아 연방법에 의해 운영되는 연구기관 ‧ 오스트리아 연방정부의 Ministry for Transport, Innovation and (1) 기관성격 Technology, 시설물 관리기관, 교통 운영기관, 연구기관 및 관 련 기업들이 지분을 가지고 있음.

(2) 소재지 비엔나, 오스트리아

(3) 홈페이지 http://www.austriatech.at/

(4) 설립연도/ ‧ 2005 주요연혁

3. 기관규모

(1) 인원 40

(2) 조직

4. 연구영역

§ 참여 EU 과제 ‧ ACROSSEE ‧ CO-CITIES ‧ EDITS ‧ ENCLOSE ‧ Foster Rail ‧ iMobility (1) 대표과제 ‧ P4ITS ‧ RAIL4SEE ‧ RITS-NET ‧ SEE-ITS ‧ SOLUTIONS ‧ TRANSFORUM ‧ Transtools 3

- 49 - 1. 기관명 Netherlands Organisation for Applied Scientific Research - TNO

2. 기본정보

‧ 네덜란드 정부가 지분을 소유한 독립적인 비영리 연구기관 ‧ 정부, 공공기관, 기업(중소기업) 등으로부터 수탁한 과제 수행, 전문가 서비스 제공 등의 역할을 하며 벤처기업 창업 지원도 (1) 기관성격 수행. ‧ 네덜란드의 국방 분야 연구를 수행하며 시험 인증기관 역할을 함. ‧ Urbanization 연구그룹에서 철도분야 연구개발과제를 수행.

(2) 소재지 Delft에 본부가 있으며 헤이그 등 15개 도시에 지부가 있음.

(3) 홈페이지 https://www.tno.nl/

§ 설립연도 ‧ TNO was founded by law in 1932 to enable business and (4) 설립연도/ government to apply knowledge. As an organisation regulated 주요연혁 by public law, we are independent: not part of any government, university or company.

3. 기관규모

(1) 인원 3,800

§ TNO의 연구 분야 ‧ Industry (2) 조직 ‧ Health living ‧ Defence, Safety & Security ‧ Urbanization, Energy

4. 연구영역

§ TNO의 연구 분야 ‧ Industry ‧ Health living ‧ Defence, Safety & Security ‧ Urbanization, Energy (1) 연구영역 § Urbanization 연구 분야 ‧ Mobility & Logistics ‧ Environment & Sustainability ‧ Buildings & Infrastructures ‧ Smart Cities

5. 성과

(3)대외교류 ‧ UIC, EURNEX 등 국제기구에서 활동.

- 50 - 1. 기관명 Transport Research Institute of Sweden - TFK

2. 기본정보

‧ 정부, 공공기관, 기업체 등이 회원으로 참여하는 독립적인 교통 연구기관. (1) 기관성격 ‧ 회원으로 구성된 이사회와 전문가 그룹에서 정책을 결정하고 연구 과제 수행을 감독함.

(2) 홈페이지 http://www.tfk.se/

(3) 설립연도/ ‧ 1949년 Royal Swedish Academy of Engineering Sciences에 의 주요연혁 해 설립.

4. 연구영역

‧ Cargo securing ‧ Distribution ‧ Environmental impacts of transports ‧ Ergonomics and work environment ‧ Intermodal transports (1) 연구영역 ‧ International goods transports ‧ Mass transit ‧ Materials handling and transports systems ‧ Strategic transport planning and infrastructure issues ‧ Transport engineering and vehicle technology

5. 성과

(1)논문/특허 http://www.tfk.se/web/page.aspx?refid=50

- 51 - 1. 기관명 SYSTRA

2. 기본정보

‧ SNCF와 RAPT에 의해 설립된 엔지니어링/컨설팅 회사 (1) 기관성격 ‧ 교통계획, 프로젝트 메니지먼트, 컨설팅, 철도시스템 엔지니어링 서비스 제공

(2) 소재지 파리

(3) 홈페이지 http://www.systra.com/

‧ 1957 : SNCF에 의해 SOFRERAIL 설립 (4) 설립연도/ ‧ 1961 : RATP에 의해 SOFRETU 설립 주요연혁 ‧ 1995 : SOFRERAIL와 SOFRETU가 합병하여 SYSTRA 출범 ‧ 2011 : INEXIA와 XELIS 합병

3. 기관규모

(1) 인원 3,800

(2) 조직

‧

(3) 예산규모 총 매출 416 Million € (2011)

4. 연구영역

(1) 연구영역 ‧ Transport planning

- 52 - 1. 기관명 Turkey TUBITAK Marmara Research Center - Energy Institute

2. 기본정보

‧ One of seven institutes of TUBITAK Marmara Research Center (MRC) ‧ The institute has an independent management structure but it is audited by TUBITAK Headquarters. EI does not aim to make profit, has to survive by making research and development to supply Industry demand and has to compete with the other R&D institutions in the industry for their financial prosperity. The financial prosperity of the institute is measured by self efficacy ratio (SER) that is obtained by dividing the total external income by total expenditure. Increasing rate of self-efficacy levels clearly emonstrates the successful attempts of EI for generating income (1) 기관성격 for R&D both through public and private means. The SER of TUBITAK MAM is around 60 %. ‧ Although EI is a public body, it is not fully funded by the government. The institutional budget of the EI is mostly provided by the projects funded by industrial institutions. Besides, EI is funded by State Planning Organisation (DPT) to support infrastructure, TÜBİTAK Support Program for Research Projects of Public Institutions, EU Framework Programmes and other R&D funding programmes. ‧ TUBITAK - The Scientific and Technological Research Council of Turkey

(2) 소재지 Ankara, Turkey

(3) 홈페이지 http://mam.tubitak.gov.tr/en/frontpage

‧ Founded in 1972, TUBITAK Marmara Research Center (MRC), keeps on working in Kocaeli, in “TÜBİTAK Gebze Campus". (4) 설립연도/ Within the body of the Centre, this aims at becoming World 주요연혁 leader in science and technology manufacturing using its research, development and innovation capabilities.

3. 기관규모

- 53 - § These Institutes are; ‧ Environment and Clean Production Institute ‧ Energy Institute ‧ Genetic Engineering and Biotechnology Institute ‧ Food Institute (1) 조직 ‧ Chemistry Institute, ‧ Materials Institute ‧ Earth and Marine Sciences Institute. § EI consists of two strategic business units (SBU); ‧ Advanced Energy Technologies SBU ‧ Power Electronics and Control Technologies SBU.

4. 연구영역

Energy institute 연구분야 ‧ Vehicle technologies ‧ Fuel technologies ‧ Batery technologies ‧ Combustion and gasification technologies ‧ Power electronics ‧ Gas technologies (1) 연구영역 § Vehicle technologies 연구분야 ‧ Rail Transportation and Motor Drive Control Systems ‧ Electric vehicle propulsion systems ‧ Electric Motor, Driver and Vehicle Control Unit Development ‧ Vehicle Control Screen Design ‧ Chassis Control Systems ‧ Improving Underwater Vehicle Infrastructure Systems

§ Hybrid Electric Vehicle Prototypes made in Turkey ‧ Research and development of hybrid vehicles started in Turkey in 1999. A first model was produced by the Vehicle Technologies Group based at the TÜBİTAK-MRC Energy Institute in cooperation with Turkish manufacturers TOFAS and FORD OTOSAN. Two other hybrid models saw the light in the following years. The (2) 대표과제 scope of these projects was the integration of imported subcomponents used for the hybridization of a vehicle. Yet, the knowledge gained during these experiences paved the way for the development of a fully domestic hybrid model, with no imported subcomponents, the First Hybrid Electric Vehicle of Turkey.

- 54 - 제3절 교통분야 R&D SWOT 분석

강 점 (Strength) SO (강점-기회) 전략 ∙ 한국형고속철도 등 철도시스템 개발, 실용화 ∙ 국내 유일의 철도종합연구기관의 역량을 활용 실적 및 연구역량 보유 하여 세계철도시장을 선도하는 R&D 도출으로 ∙ 학제간 융복합 연구가 가능한 다양한 전공의 국내외 대표 철도전문연구기관 위상 정립 연구인력 보유 ∙ ICT 기술을 철도안전에 적용한 철도 종합안전 ∙ 국내 정보통신(IT)기술 발달에 따라, 철도기술 관리 시스템 구축 접목을 통한 경쟁력 향상가능

약 점 (Weakness) ST (강점-위험) 전략 ∙ 기술마케팅 등 성과확산 역량 한계로 체계적 ∙ 각 전문분야별 강점을 가진 연구기관 및 기업 실용화 노력 부족 등과의 전략적인 웅합연구 확대로 R&D 효율화 ∙ 백화점식 실적 중심의 기술개발을 유인하는 및 조기 실용화 추진 평가체계 및 글로벌 우수인력 확보 부족 ∙ 정보통신(LTE 등) 기술을 적용한 열차제어 ∙ 협의의 철도기술개발에 치우쳐, 수요자 중심의 대 시스템과 같은 세계최초의 혁신적인 기술 문전수송, 연계교통 및 물류 기술개발 미흡 응 개발로 국내 철도산업의 기술경쟁력 제고

기 회 (Opportunity) 전 WO (약점-기회) 전략 ∙ 성과확산 및 기술사업화 역량 강화로 중소· ∙ 세계적으로 녹색교통수단인 철도시장의 지속 략 중견기업을 지원하여 창조경제 실현 지원 확대 및 국내 정부의 철도정책 강화 ∙ 교통약자 수요중심의 광역도시철도 R&D ∙ 철도를 포함함 대중교통 안전에 대한 국민적 확대로 국가정책지원 및 교통복지 실현 관심 증대 ∙ 산업계 수요에 대응한 물류기술 선진화로 ∙ 창조경제 구현을 위한 출연(연)의 역할 확대 철도의 친환경성 강화

위 험 (Threat) WT (약점-위험) 전략 ∙ WTO 체제 하에서 세계시장 개방확대에 따른 ∙ 국내 뿐 아니라 글로벌협력 네트워크 확대를 세계철도시장 경쟁 확대 통해 시장경쟁력을 가진 R&D 성과 창출 ∙ 철도시장의 국내 시장규모 협소에 따라, 국내 ∙ 미래 교통수요 예측을 통한 신교통시스템 실용화의 한계 노출 개발로 세계철도시장 선점 ∙ 높은 R&D 비용 및 긴 회수기간을 가진 철도 특성에 따른 투자 Risk

SWOT 분석 주요이슈

• 창조경제 실현 지원을 위한 출연(연) 역할 강화 • 세계시장 선점을 위한 혁신적인 R&D 지속 발굴 • 국내외 연구기관과 융합연구 및 중소·중견기업 지원 등을 위한 개방형 협력체계 강화 • 수요기반의 R&D 도출로 국가정책지원 및 철도교통 공공서비스 질적 개선 • R&D 조기실용화 및 성과확산을 위한 효율적이고 투명한 R&D 시스템 구축

- 55 - 제4절 철도(연) R&D 중기 전략목표 및 성과창출 로드맵 수립

1. 중기전략목표 수립을 위한 대·내외 환경 분석

가. 대륙 간 이동수단의 다변화 ○ 센서 및 초고속 무선통신망기술(ex : LTE 등)의 급속한 발전에 힘입어 유비쿼터스 센서 네트워크 구축과 복합 다중 물리량의 실시간 계측이 가능해질 것으로 기대 ○ 차량 및 인프라의 설계, 제작, 운영, 폐기에 이르는 전 생애주기 동안의 신뢰성 높 은 막대한 데이터의 분석을 통해 안전 및 유지보수 개념이 도입될 것으로 예상 ○ 고도화된 IT기술을 기반으로 철도의 정보서비스가 크게 개선될 것으로 기대되며, 안전성 및 편의성 개선을 통해서 철도교통의 지능화가 촉진될 것으로 예상

나. 안전/편의성 향상 기술의 지능화 ○ 화석에너지의 고갈이 가까운 미래에 현실화될 것으로 예상됨에 따라 신재생에너지 를 이용한 이동수단, 특히 전기에너지를 이용한 이동수단으로의 다변화 가능 - 현재, 세계 에너지에서 0.01%를 차지하는 태양광 에너지는 `20년에는 1.1%, `40 년에는 20%까지 비중 증대 - 수소의 대량생산기술 성공에 따라 수소에너지 교통수단 확대 예상 ○ 고속철도기술의 지속적 개발로 500km/h 이상의 속도로 운행 가능한 대륙 간 에너 지자립형 고속철도(레일방식, 자기부상방식)가 개발되며, 고가의 화석연료를 필요 로 하는 항공기에 비해 가격경쟁력에서 앞설 것으로 예상

다. 교통 약자를 위한 철도의 역할 증대 ○ 교통사고 사망자 중 노년층이 차지하는 비율은 26.4%(’14년 기준)로 전체 인구 대 비 매우 높은 수치를 보이고 있으며, 이에 따라 향후 안전한 대중교통수단에 대한 요구가 증대될 것으로 기대 ○ 주로 근거리 통행을 목적으로 교통수단을 활용하고 있는 노년층을 위해 철도기술 에서도 경제성, 접근성 및 안전성을 향상하고 미약한 신체적 특성을 배려하기 위 한 지능화된 안전운행 기술의 확대 적용이 예상 ○ 노약자뿐만 아니라 성별이나 장애의 유무, 문화적 배경 등에 관계없이 ‘모든 사람 들이 이용할 수 있고(Design for All)’, ‘이용하는데 장벽이 없는(Barrier-Free)’ 대 중교통수단의 개발이 증대되고 있음

라. 도시의 광역화에 따른 고속·고용량 수송 수요 증대 ○ 2030년에는 전 세계 인구의 60%인 50억 명이 도시에 거주하게 될 것으로 예상되 며, 이러한 메가시티의 등장으로 인해 인접한 도시 간 이동뿐 아니라 복잡한 도시 내에서의 편리성이 향상된 교통수단의 수요가 증가할 것으로 예상 - 도시의 다핵화에 따른 거점 간 신속한 이동에 대한 수요에 대응하기 위해 수 송량의 확대가 필요하며, 이를 위해 고속철도차량, 철도 인프라 및 운영 효율

- 56 - 화 향상 기술 등에 대한 필요성이 증가하고 있음 ○ 타 교통수단과의 연계 및 환승 편의성을 제고하기 위한 수요자 중심의 고품질 철 도서비스에 대한 요구 증대 - 역사 내 교통수단 간 연계성을 확대하기 위한 시공간적 설계기술의 고도화 및 공기질, 소음 등 철도 서비스 품질을 향상하기 위한 기술 등 과거에 중요하게 생각되지 않았던 다양한 기술수요가 나타나고 있음

마. 지하공간의 활용을 통한 교통망 확충 ○ 증가하는 교통수요에 능동적으로 대응함과 동시에 도심의 혼잡도를 완화하기 위 하여 지하를 활용한 교통 기술에 대한 수요가 증가하고 있음 ○ 포화상태에 이른 지상 교통수단과의 연계 활용을 극대화하고 지상 건설에 따른 사회적·환경적 비용을 최소화하기 위하여, 저심도/대심도 등 교통수단의 지하화 를 통한 교통망 구축이 새로운 기술 수요로 대두될 것으로 예상

바. 고효율 고용량 물류수송기술의 도입 ○ 국제물류 교역량의 급속한 증가와 더불어 동북아에서의 주요 거점항의 출현 및 동북아·유라시아 통합철도망의 구축 움직임 등에 따라 물류분야에서 철도의 역할 을 강화하여 물류분야에서 고부가가치를 창출하기 위한 노력이 관련국을 중심 으로 전개되고 있음 ○ 물류시스템의 운영 효율성을 향상하기 위해 기존 시스템(물류거점 및 운영 시스 템)의 스마트화가 진행되고 있음

- 57 - 2. 한국철도기술연구원 중기전략목표

○ 연구원의 중장기 발전전략에 따라 2020년 세계일류 철도기술 보유기관으로 도약하기 위하여 2014-2017년 중장기 전략목표를 수립함 ○ 철도교통 핵심기술 역량강화를 목표로 5개 핵심전략을 수립하였으며, 전략목표에 따른 조직구성과 연구성과 목표 로드맵을 작성하여 대표 핵심기술들의 개발 목표 설정

그림 3.4.1 한국철도기술연구원 중장기 발전전략

- 58 - 3. 전략연구 분야별 성과창출 로드맵

○ 5개의 전략목표에 대한 세부기술의 성과창출 로드맵이 다음과 같이 구성됨.

가. 세계시장 선도형 고속철도 및 인프라 기술개발

국가철도망 구축계획(’11-’20) : 전국 주요거점 일상 통근시간대인 1시간30분대 연결 철도분야 철도산업발전 기본계획(’11-’15) : 철도제조업 육성 및 해외철도시장 진출확대 국가정책목표 국가교통기술개발계획(’14-’18) : 교통수단별 특성에 맞는 미래형 교통기술 개발 구현

2014 2015 2016 2017 2020

레일방식 600km/h급 초고속열차 기술개발 핵심원천기술확보 추진·주행분야 시제제작 및 철도핵심기술 기술검증 착수(’18) 및 실용화(’30) HEMU 주행·신뢰성 평가 차세대 고속열차 (10만 km) HEMU 및 2층 고속 2층 고속복합열차 시제제작 복합열차 실용화

무선급전시스템 핵심원천기술 확보 경전철 시범적용(’18)

ICT융합 철도차량 감속기 능동2차 능동조향모듈 자가발전 ITRONIC 열차 통합시제 개발(’22) 지능화 기술 진단모듈 현가모듈 무선센서모듈

고속궤도 검측시스템 궤도검측모듈 시제품 개발 현장시범적용 실용화(’19)

고속아스팔트 궤도 시작품 제작 및 성능평가 시험선로 아스팔트 궤도 실용화(’19) 성능검증

나. 미래형 신교통시스템 기술개발

국토기간교통망 수정계획(’01-’20) : 21세기 글로벌 교통·물류 강국 구현 철도분야 국가정책목표 철도산업발전 기본계획(’11-’15) : 철도 운영/건설 부분의 경쟁력 제고 국가교통기술개발계획(’14-’18) : 교통수단별 특성에 맞는 미래형 교통기술 개발 구현

2014 2015 2016 2017 2020

실용화(’19) PRT 시작차량 기능시험 시작품 개발완료 ※ 의왕, 인천공항 등 급구배 실용화 개념설계 Test-bed 시험평가 산악철도시스템 ※ 지리산, 한라산 등 레일-운하시스템 개념설계 시작품 개발 및 평가 레일-운하 시스템 개발완료 부유식 파이프기반 해중철도 소형모델 제작평가 Test-bed 건설 개념설계

550km/h급 초고속 핵심구성품 시작품 성능평가 시작품 개발완료 자기부상시스템 성능검증 난연 마그네슘함금 알루미늄 대비 25% 난연 마그네슘 차체 적용방안 도출 차체기술 경량화 설계 기술 상용화

콘크리트 급속양생 프리캐스트 촉진양 건축물 시범적용 생기술 개발 및 상용화 터널 굴착용 핵심장비 설계 터널현장적용 및 Wire-saw 기술 실용화

- 59 - 다. 지능형 광역도시철도시스템 기술개발

국가기간교통망계획 수정계획(’01-’20) : 선진국 수준의 교통서비스 제공 철도분야 국가정책목표 국가철도망 구축계획(’11-’20) : 대도시 30분대 광역급행철도망 및 편리한 철도환경 구축 철도산업발전 기본계획(’11-’15) : 철도운영 부문의 경쟁력 제고

2014 2015 2016 2017 2020

급행화 및 저심도 기능실 슬림화 등 경전철 기능실 등 핵심기술 설계 도시철도 핵심기술성능 검증 상용화 차세대전동차 성능 및 차세대전동차 및 신뢰성 평가 (10만 km) 무가선 저상트램 차세대전동차 상용화 상용화 무가선 저상트램 무가선 저상트램 성능검증 (6만 km)

ICT기반 열차위치검지 위치검지시스템 등 시작품 성능평가 현장시범적용 및 제어시스템 실용화

LTE기반 그룹통신시스템 500단말 1그룹 LTE기반 공공재난망 현장시범적용 시스템 시작품 성능평가 D2D 상용화

현장시범구축 및 역사 이동환승기술 시작품 성능평가 상용화 (’18) 성능안전성 검증

라. 물류·교통체계 선진화 및 친환경성 기술개발

국토종합계획 수정계획(’11-’20) : 녹색교통·국토정보 통합네트워크 구축

철도분야 국가정책목표 국가기간교통망/철도망 구축계획(’11-’20) : 저탄소 녹색성장형 교통물류체계 구축

대중교통 기본계획(’12-’16) : 대중교통 보편적 통행권 제공 및 분담률 5% 향상

2014 2015 2016 2017 2020

도시철도 터널내 시작품 제작 및 도시철도 터널(’18) 상용화 미세먼저 저감장치 성능평가 ※(초)미세먼저 30%이상 저감

방사소음 저감 시범선로 적용 철도소음차단기술 시작품 제작 및 평가 ※주행방사소음 5dB 저감

마이크로웨이브기반 기술검증 및 철도오염부지 토양오염정화기술 효율시험 현장시범적용

최적교통체계 TRIPS 지자체 TRIPS 빅데이터 분석시스템 설계기술 시범활용 전국확대 시범적용(’18)

위험물관제시스템 ICT기반 위험물 관제 물류현장 적용 성능평가 및 상용화

CTX(Cargo Train EX) 고속화물전용 고속화물시스템 본선 성능시험 고속화물운송시스템 물류시스템 개발 상용화

- 60 - 마. 사회기반 성숙형 철도안전관리시스템 기술개발

철도산업발전 기본계획(’11-’15) : 세계최고수준의 철도안전확보 및 해외철도시장 진출 확대

철도분야 국가정책목표 국가교통안전기본계획(’12-’16) : 대형 철도사고 및 역사 내 철도사상사고 예방시설 확충·보완

철도종합안전계획(’14-’18) : IT기술을 활용한 철도안전관리 효율화

2014 2015 2016 2017 2020

충돌탈선 사고대응 사고대응 복구 지원체계 구축 철도안전핵심기술 체계 구축 ※ 5시간 이내 복구

안전감시장치 실시간 안전관제 현장시험 관제실용화 관제기술 개발

국제표준기반 안전 국제상호인증 EU 독립안전평가 안전검증 제품인증 성평가 제도화 기반조성 공동인증 시행(’19)

차량 및 용품 철도안전법 근거 철도안전법 개정관련 최고수준 검사기관 운영 기술기준 고도화 기술기준 수립 승인제도 운영

국제표준 부합화 및 국제표준활동 국제표준활동 국제표준 선도 국내표준 정비 활성화

- 61 - 제4장 미래교통 핵심원천기술 연구 기획

제1절 전략과제 발굴을 위한 기술수요 조사 및 우선순위 분석

1. 2015년도 주요사업 선정을 위한 기술수요조사

표 4.1.1 2015년 신규주요사업 수요조사 제안과제

순위 과제명

1 고속 중련 운전이 가능한 저소음 팬터그래프 및 집전판 소재 개발

2 빠른 응답특성 및 높은 신뢰도를 갖는 접촉식 제동 핵심기술 개발

3 수송시스템용 고출력/고에너지 밀도 에너지저장장치(LIC: Lithium-Ion Capacitor) 기술 개발

4 시스템 Flexibility와 Scalability 향상을 위한 모듈형 열차제어시스템 개발

5 역간 주행용 전동차 전력 급속충전기술 개발

6 고안전(SIL4) 신호제어 입출력장치 개발 및 안전설계 실용화 연구

7 빅데이터기반 교통계획 및 운영 효율화를 위한 통행자 분석시스템 개발

8 스마트 모노레일시스템 기술개발

9 고속철도 선로구축물 전철주 일체화 기술 개발

10 전로슬래그 도상 개발 연구

11 다양한 선로 및 운행조건을 고려한 PowerRail 시뮬레이터 개발

12 선도적 철도-대중교통정책 개발연구

13 복합재 대차 및 차체 손상 보수기술 개발

14 유라시아 철도 이종 인프라 연계기술 개발

고속철도용 추진성능 시험기 연구 인프라 구축 및 5상 구동 영구자석 형 동기전동기 15 추진시스템 개발

16 콘크리트 부유식 인프라의 철도물류 응용을 위한 핵심기술연구

17 나노재료기반 콘크리트 철도시설물 성능향상 및 기능화 연구

18 자원순환을 고려한 탄소중립형 철도시스템구축 기반기술개발

19 콘크리트 도상 급속 복원 및 노반 보강공법 개발

20 미래교통시스템 개발을 위한 융합 신기술 개발

21 철도차량 운전자용 저소음 공간제어장치 실용화 모델 개발

- 62 - 22 저비용 침하저감 철도 교대 접속부 구조개발

23 전차선 상태 검측장비 충전용 원거리 무선전력전송시스템 개발

24 형식승인 운영 기반 철도표준 선진화

25 전동차의 각 차량별 승객 비상탈출 안내 시스템

26 경쟁운영체계에서 승객 서비스 선택 시뮬레이션 기술개발

27 시장 맞춤형 철도부품 기술개발 연구

28 빅데이터 기반 고속열차 시험/검증 데이터 분석 기술개발

29 고속열차 주행저항 예측을 위한 원천기술 개발연구

30 철도부지오염도 평가기술개발

초고속 열차-궤도-지반의 상호작용을 고려한 초고속 철도시스템의 비선형 동해석기법 31 개발 및 지진응답 특성 분석

32 충돌안전평가 시험설비 활용성 확대 및 충돌안전부품 실용화 기술 개발

33 이종데이터 기반 철도선로 무인 감시 핵심기술 개발

34 전기철도 차량의 운영에너지저감 및 효율 개선을 위한 스마트 미터링 장치 기술개발

35 도시형 자기부상열차 인증체계 고도화 연구

36 철도 구성품 진동내구성평가기술 개발

37 인프라 장애에 따른 열차스케줄의 운행지연 시뮬레이션 및 회복비용 추정 모델 개발

38 철도지하화에 대비한 급구배구간 열차견인 시스템 개발

39 지자체 연계형 중소-중견기업 신기술 신제품 개발지원 및 기반구축연구

40 시스템성능(Capability) 평가표준체계 및 기술분야별 Design Level 가이드 기술 개발

41 철도운영기관, 중소철도산업체, 정부의 철도안전 현장활동 지원체계 운영

2. 제안된 RFP에 대한 우선순위 도출 설문조사

가. AHP (Analytic Hierachy Process) 개요 ◦ AHP: Analytic Hierachy Process (계층분석 의사결정 방법) - 의사결정의 계층구조를 구성하고 있는 요소간의 쌍대비교 또는 절대비교에 의한 판단을 통하여 평가자의 지식, 경험, 직관 등을 포착하고자 하는 새로운 의사결정방법 - 이론의 단순성 및 명확성, 적용의 간편성 및 범용성

- 63 - 그림 4.1.1 AHP 분석과정

○ 평가대상 : 2015년 신규 주요사업 수요조사 41개 RFP ○ 일 시 : 2014년 7월 14일 14:00 ~ 17:00 (대회의실) ○ 평가위원 : 내외부 22명 (내부 11명 / 외부 11명) ○ 평가방법 - 내/외부 평가위원을 대상으로 AHP분석 설문지 응답 - 설문결과를 AHP 프로그램으로 분석하여 우선순위 도출 ○ 평가결과 - 전체 41개 중 상위 70% (28개) 통과 - 융합 4개, 중소기업지원 11개, 본부전략 9개 및 자유공고 4개

- 64 - 제2절 수요기반 전략과제 기획

가. 추진방향

(1) 주요사업 기본방향 ○ 창의적이고 도전적인 과제 중심의 확산형 포트폴리오로 전환 ○ 과제중심에서, 수요자 ․ 융복합 중심으로 핵심기술개발 집중 ○ 과학적 분석기법을 활용한 R&D 시스템 개선 ○ 성과 중심의 주요사업 제도 선진화

(2) 주요 추진전략 ○ 창의적이고 도전적인 핵심원천기술 발굴 ▪ 선진국 모방형․추격형 연구개발에서 탈피 ▪ 기술한계 극복을 위한 창의적 연구개발 ▪ 철도산업 원천기술 확보 및 고부가가치 창출을 위한 아이디어 발굴

○ 과제중심에서, 수요자․융복합 중심으로 핵심기술개발 집중 ▪ 기술수요처 니즈(Needs) 발굴을 통한 기술개발 기획 ▪ 임무수행형 강소형 조직의 R&D 강화를 위한 묶음예산 투자 ▪ NT, BT, IT 등 첨단기술의 접목을 통한 혁신적 기술 개발 지원

○ 과학적 분석기법을 활용한 R&D 시스템 개선 ▪ 세계 최고 수준과 기술차이 분석, 미래기술 예측 ▪ 인지분석을 통한 미개척 선도 분야(Empty-Hole) 선점 ▪ 외부 최고수준 전문가 대상 AHP 분석을 통한 과제 우선순위 선정 등

○ 성과 중심의 주요사업 제도 선진화 ▪ 우수한 성과창출 가능성을 높이기 위한 사전기획 기능강화 ▪ 객관적 성과평가시스템 및 보상시스템 구축을 통한 연구생산성 강화 ▪ 기술이전 활성화를 위한 기업 공동연구 제도화 ▪ 선정 및 평가의 공정성 및 전문성 강화를 위한 전문가 Pool 구성

(3) 추진 방향 및 추진 체계 ○ 철도 및 대중교통 분야의 정부정책을 지원하고, 산업계 발전을 위한 핵심원천기술 개발 - 5개 연구원 중점전략목표 및 산업계 연계기술, 창의연구를 포함한 7개 대과제 구성 수립

- 65 - 그림 4.2.1 2015년 신규주요사업 구성(안)

(4) 창의연구의 활성화 ○ 창의연구 집중 및 강화 이유 - 현재 수요에 대응한 기술 외에 미래사회 변화예측을 통한 기술선도형의 대중교통 분야 원천기술 확보가 필요 - 시스템개발 연구원의 장점 극대화로 출연(연) 간 협업을 주도하여 원천기술분야 발굴 및 개발을 통해 미래신교통 시스템 실용화의 기반 구축 ※ 현재 수행 중인 전차선 없는 철도구현이 가능한 무선급전(협업기관: KAIST), 철 도차량의 획기적인 경량화를 위한 차세대 난연마그네슘(협업기관: 재료(연)) 등과 같이 해당분야에 강점을 가진 연구기관과의 융합연구를 통해 교통기술 의 혁신적인 변화가 가능한 원천기술 발굴

○ 창의연구 추진방안 - 지속적인 원내 토론, 연구원 내·외 수요조사 등을 통해 도출된 연구주제에 대한 지 원을 통해 기술적 타당성을 평가하여 원천기술 아이템 도출 ※ 확보된 원천연구과제를 차후 연구원 전략과제로 추진 - 각 본부의 원천연구를 위한 연구실 중심의 사업참여로 연구개발 효율 향상 - 세계 선도적 창의기술연구수행을 위한 World Class Lab (WCL) 구성·운영 ※ 2개 Topic을 선정 5명 내외 구성원의 WCL을 조직하여 창의연구 수행 지원 및 연구성과창출 관리

- 66 - 표 4.2.1 4대 전략 및 중점과제 주요 내용

4대 전략 중점과제 주요 내용

① 성과관리․활용 전 ○연구원 TLO(기술이전조직)의 기능강화(CBO형 조직으로 담조직 기능 및 전문 확대개편) 역량 강화 ○전담 변리사 채용 등 전담인력 확충 및 전문성 강화

② 전주기적 R&D 기 ○연구원 R&D 성과가 효율적으로 『창출→발굴→보호→활용」 획․관리 및 성과 될 수 있는 종합 지원 체계 구축 운영 확산 시스템 도입 ○ R&D 전주기 3P분석 지원

③사업화 기술개발 ○연구원 개발 R&D 성과의 시장진출을 위한 사업화 기 (R&BD) 추진 술개발 추진(주요사업 산업계 연계형 사업 활용)

④수요자 맞춤형 개발 ○신개념 R&D 성과물의 운영기관 활용 비즈니스 창출 기술 운영 기관 활 모델 제시 용 모델 제시

⑤수요자 맞춤형 마케팅 등 전략적 마케팅 활 ○철도기술 특성을 반영한 찾아가는 마케팅 활동 강화 동 강화

⑥세계 철도시장 선점을 ○신흥시장(브라질, 중동, 중앙아시아, 동남아시아 등) 지원 위한 글로벌 마케팅 강화 을 통한 글로벌 철도기술 마케팅 강화

○연구원 보유 IP의 유지 관리 체계 개선 ⑦성과창출 확산을 위 - 연구성과물의 IP 자산화 관리 한 IP관리체계 개선 - 신규 특허 사전 심의 강화

○연구관리 생산성 제고를 위한 휴면특허 및 미활용 ⑧미활용 특허와 휴면 특허 관리 특허에 대한 효율적 프로세스 구축 ○특허 질적 평가 강화(SMART3 특허분석평가시스템 활 용)

⑨출연(연) 공동 「중 ○출연(연) 공동 「중소기업지원통합센터」를 통한 철도관 소 기 업 지 원 통 합 센 련 중소기업 애로기술 해결 터」 및 기술사업화연 구실 운영 ○기술사업화연구실 운영을 통한 철도산업 활성화 지원

⑩ C&D(연계개발) 상용 화 기술개발 및 중소 ○연구개발 지원 C&D(연계개발) 추진으로 강소 중소기업 육성 기업 맞춤형 기술지 ○중소기업 맟춤형 기술지원을 통한 중소기업 애로 기술 지원 원 ○출연연 공동기술지주회사와 연계한 중소기업 지원 체계 구축

- 67 - 제3절 신진연구자 원천기술 Feasibility 연구지원

1. 소형·경량철도차량을 위한 고에너지 하이브리드 커패시터 및 시스템 적용 기술개발 기획

가. 연구개발의 필요성 ○ 최근 들어, 탄소배출량의 규제 강화에 따라 전기구동차량의 시장이 점차 확대되고 있

음. CO2 배출량 중 수송기계가 차지하는 비중이 약 20%에 달하고 있으며, 이에 따라 전 세계적으로 탄소배출량 규제가 강화됨. 특히, 유럽은 1998년 EU환경이사회에서

CO2 배출량을 130g/km으로 제한(2015년도 기준)하고 있으나, 현재 우리나라 차량의 경우 168g/km로 규제치 달성을 위한 대체 에너지 기술 개발이 절실한 실정임. ○ 전기자동차 기술의 시장진입 및 산업 확대를 위해서는 경제성을 동반한 고성능 에너 지저장 전원과 충전기술이 필요하지만, 기존의 이차전지는 성능, 가격, 사이즈, 일 충 전 운행거리에 대한 제약으로 인해 산업 활성화에 많은 어려움이 있음. 따라서, 이러 한 문제점들을 모두 해결하기 위해 자동차 제조사 및 관련 전문기업에서는 저비용, 고성능, 고효율 무선충전기술을 경쟁적으로 개발중임. ○ 현재 전기구동 차량용 에너지저장 전원장치의 경우, 슈퍼커패시터(Supercapacitor)는 전기이중층 커패시터(EDLC: Electric Double Layer Capacitor)와 리튬이온 커패시터 (LIC: Lithium-Ion Capacitor)가 주로 사용되고 있고, 이차전지는 일반적으로 납축전 지(Pb acid battery)와 리튬이온전지(LIB)가 상업화되어 있음. ○ 납축전지(∼70Wh/L)와 리튬이온전지(∼300Wh/L)는 높은 에너지밀도를 나타냄에도 불구하고 낮은 출력특성(∼400W/L)과 1000회 정도의 충·방전 횟수로 인해 무선충전 효율 감소와 2, 3년 사용 후의 교체 비용이 발생되는 것이 단점임. 반면 슈퍼커패시 터는 이차전지에 비해서 출력과 횟수가 많아 고출력 특성과 장기신뢰성을 요구하는 분야(예: Power back-up, Regenration, Power assist)에 특화되어 사용되어 옴. 이에, 전기구동 차량의 긴 주행거리, 높은 무선충전 효율 및 장기신뢰성을 확보하기 위해 기존의 전기이중층 커패시터와 이차전지와의 장점을 겸비한 하이브리드 커패시터 (Hybrid Capacitor)에 대한 관심이 증대되고 있음. ○ 기존 EDLC(Electric Double Layer Capacitor)의 에너지밀도는 대략 6Wh/L로 수송시 스템에 요구되는 에너지 밀도를 충족시키기 위해 기본적으로 직렬 셀의 개수가 많아 져 많은 공간을 차지하는 반면에 기존 이차전지(납축전지와 리튬이온전지)는 3.8V이 고 에너지 밀도가 매우 높은 장점은 있으나, 낮은 출력특성과 1000∼3000회 정도의 충·방전 수명으로 인해 낮은 충전 효율과 2∼3년의 잦은 교체주기로 인한 추가 비용 이 발생하는 문제가 있음. 따라서 기존 이차전지의 장점인 높은 전압을 구현하고 EDLC의 장점인 수초 이내의 충·방전이 가능한 수송시스템용 대용량 매체의 개발이 필요함.

- 68 - 그림 4.3.1 수송시스템용 대용량 슈퍼커패시터의 성장전망

○ 수송시스템용 대용량 커패시터의 경우 기술 선진국(미국, 일본, 유럽)에서 대부분 발 전기 또는 성숙기 초기 단계이며 전 세계적으로 특허 증가율이 매우 높은 분야로 기 술격차(현재: 4 ∼ 7년)가 더욱 커질 것으로 예상되기 때문에 선제적인 과감한 투자 로 이를 극복하고 이의 조기 산업화를 통한 고부가가치 창출이 필요함. ○ 고출력 에너지 저장장치의 세계 시장 규모는 2010년 2조원 규모에서 2020년 47.4조 원 규모로 성장할 것으로 예상되며, 2030년에는 120조원 규모로 성장할 전망됨(출 처:PIKE 리서치). 국내 기업들도 에너지밀도가 높은 차세대 하이브리드 커패시터 개

발에 중요성을 인식하고, 각 기업별로 리튬이온 커패시터, Li4Ti5O12/AC형 하이브리 드 커패시터를 연구 개발하고 있음. (자료출처: 2013년 한국 수퍼커패시터 네트워크 자체 분석 및 Electrochemical Double Layer Capacitors : Supercapacitors 2013-2023(2012 IDTechEx))

그림 4.3.2 슈퍼커패시터 시장전망

- 69 - 나. 연구목표 및 내용

○ 연구목표 - 탄소 나노소재 기반의 수송용 고출력/고에너지밀도 하이브리드 커패시터(Hybrid Capacitor) 개발 및 수송시스템 적용/시험평가를 위한 신규 출연(연) 간 융합과제의 기획을 위한 기초연구

그림 4.3.3 하이브리드 커패시터 기본 개념도

○ 연구내용 - 대용량 고출력 슈퍼커패시터의 주요 국내외 제작사의 현황 및 국내외 운송시스템 적용된 사례 조사 및 향후 기술개발의 방향 분석 - 융합연구 도출을 위한 기술 조사 분석 및 단계별 기술개발 로드맵 작성

○ 핵심기술 개요 (가) 전극(소재) 기술 - 부피 대비 전하의 수용 면적을 증가시키기 위한 화학적 공정 개선 및 나노기술과의 융합 기술을 의미하며, 양극 고용량 활성탄 전구체 및 이종원소 도핑 기술, 음극 활 물질 표면 화학 구조 제어 및 전해액 밀도 향상 전극 기술을 포함. (나) 셀(모듈화)기술 - 모듈화 과정에서의 공정 및 비용 측면에서의 최적화 기술을 의미한다. 양극 활성화 공 정, 전해액 선정 및 최적화 기술을 포함한다. (다) 시스템 적용 및 인터페이스 기술 - 셀 디자인, 모듈 및 팩의 사양 설계 기술, CMS 설계 기술, 전력변환장치와의 인터페 이스 및 시스템 적용과 (안정성 및 성능)평가 기술을 의미한다.

○ 출연(연) 융합연구계획서 RFP 및 컨소시움 구성(안) 도출

- 70 - - 궁극적으로 출연(연) 간 융합연구를 위한 RFP를 도출을 위해 연구 추진체계 구축 및 상호 Matching Fund 규모 및 참여인력 등에 관한 계획을 수립 계획

다. 하이브리드 커패시터의 개발 목표 사양

○ 기존에 개발된 슈퍼커패시터의 단점인 에너지밀도 문제를 극복해서, 시장 증대와 다 양한 분야에서의 적용을 확대하기 위해서는 슈퍼커패시터의 출력과 이차전지의 에너 지 밀도 특성이 융합된 하이브리드 커패시터의 개발이 필요하며, 이에 대한 개발 목 표 사양은 아래(표 3.1.1 참조)와 같이 정의.

표 4.3.1 하이브리드 커패시터의 개발 목표

○ 기존의 하이브리드 커패시터(예: LIC)는 전기이중층 커패시터(EDLC) 보다는 높은 에너지 밀도인 7∼20Wh/L를 나타내나 납축전지보다 적은 에너지밀도로 인해 전기이 중층 커패시터 시장의 일부를 대체하는 제한된 적용 분야와 시장에 머물고 있는 실 정임. 이에 본 과제의 신형 하이브리드 커패시터는 납축전지와 유사한 에너지밀도를 가지면서 기존의 하이브리드 커패시터의 출력밀도와 유사한 고출력, 고에너지밀도형 으로 개발하는 것을 목표로 함. 제조 단가는 납축전지의 약 2배를 목표로 하며, 이를 충방전 cycle 당 단가로 계산할 경우, 리튬이온전지 (약 0.35$/Wh/cycle), 납축전지 (약 0.10$/Wh/cycle)보다 저렴한 0.05$/Wh/cycle 이하로 상업성을 고려하여 개발하 며, 납축전지를 대략 사용수명을 2년으로 보았을 경우, 신형 하이브리드 커패시터는 10년 이상을 보장하는 것이 목표. ○ 표 3.1.1에 정리된 사양은 단위모듈에 대한 것으로, 실제 수송시스템에 적용하기 위해

- 71 - 서는 수송시스템의 에너지 및 출력 밀도에 대한 요구사항에 따른 시스템 전압이나 모듈 간 직/병렬 구성 사항, 시스템에 구축될 전력제어시스템과의 인터페이스 및 부 하 특성에 대한 면밀한 검토가 필요. 이를 위해, 에너지 시뮬레이터 혹은 다중물리 (전기-화학)해석 기법 기반의 해석연구를 통한 매개변수(무게, 부피, 출력전압 및 정 전용량 등) 연구 또한 요구됨

라. 개발 항목별 핵심 추진 기술의 요구사항 정의

(1) 전극(소재) 기술 ○ 전극의 고에너지밀도화를 위해서는 기존 상용 전기이중층 커패시터 및 하이브리드 커패시터(LIC)와 차별화된 양, 음극의 Bulk Energy Storage화 기술에 대한 개발이 필요. ○ 이를 위해 전기적 특성이 매우 우수한 탄소 나노소재 기반 하이브리드 물질(예: Graphene, 금속(수)산화물 나노입자)을 이용한 슈퍼커패시터 양극 설계 및 제조 기술 의 개발이 필요. 특히, 하이브리드 물질을 구성하는 물질 간 결합력을 증대하고 활성 표면적을 증대하기 위한 기술 개발이 핵심임. 또한, 탄소 나노기공 분포 조절 및 수 분/산성 관능기의 최소화를 통한 음극 활물질의 고출력 기술의 개발 및 전극 특성에 최적화된 고밀도화 전해질 합성기술이 요구됨.

그림 4.3.4 탄소나노복합소재를 활용한 전극 개발: (a) 나노금속산화물 입자의 크기에 따른 용량 변화 (b) Graphene-나노금속수산화물입자 하이브리드 전극

- 72 - (2) 셀(모듈화)기술 ○ 중대형 셀/단위모듈을 제작하기 위해서는 셀을 대면적화하기 위한 공정기술 개발이 요구됨. 셀 대면적화에 따른 특성변화 분석 및 불균일 최소화를 통한 성능 최적화 기 술, 단위셀의 중량 및 부피 최적화 기술 및 장수명 충방전(전해액 최적화, 내부저항 최소화) 기술 등이 해당됨.

그림 4.3.5 대면적화를 위한 공정 기술(성능최적화 기술)

○ 또한, 대면적에 따른 불순물이나 온도특성 저해요소를 분석하고 비가역 반응을 억제 하는 기술을 통해 성능저하를 방지하기 위한 연구 필요. 이와 더불어 모듈을 실제 설 계하는 단계에서는 운송시스템의 공간/하중 조건에 대한 사전 분석 및 시스템 적용 을 위한 인터페이스 기술(예: Case 금형 및 단자인출 방식, 직렬 셀 기술 및 셀 조립 (패키징) 기술 등)에 대한 연구가 요구됨.

- 73 - 그림 4.3.6 직렬 셀 기술 모식도

(3) 시스템 적용/인터페이스 기술 ○ 철도연이 기 개발한 다양한 형태의 전기구동 철도차량 및 신교통 시스템의 개발 및 성능시험 수행을 통해 축적한 수송시스템 관련 기술력을 바탕으로 적용할 대상 차량 시스템의 특성을 분석하고 시뮬레이션을 통해 저장매체의 모듈 및 팩의 사양(무게, 부피, 출력전압 및 정전용량 등)을 설계할 예정.

그림 4.3.7 수송시스템의 요구사항에 따른 에너지저장장치의 사양 설계

- 74 - ○ 또한, SOC (State of Charge)에 따라 달라지는 하이브리드 커패시터의 성질을 분석 하여 수송시스템 맞춤형 대용량 모듈을 제작하기 위한 셀의 직/병렬 구성법을 제안 하고, 커패시터의 모듈 및 팩의 전기/화학적 안정성 테스트 및 운영환경 평가를 통한 안전 확보 기술개발이 요구됨.

그림 4.3.8 철도기반의 전기구동 수송시스템

○ CMS(Capacitor Management System)의 H/W 및 S/W 기술과 관련해서는 충방전 중 과전압으로 인한 과열을 방지하기 위한 단위셀 간 전압편차 조절 회로 설계 및 제작, 셀 및 모듈/팩의 상태 (온도, 전압, 전류 등) 실시간 모니터링시스템 구축, 셀- 셀 간, 셀-모듈/팩 간 제어를 위한 CMS (Capacitor Management System) 제어모듈 의 설계 및 제작을 통해 하이브리드 커패시터의 운영효율성의 향상 가능. ○ 고효율 급속 무선충전시스템 기술 개발과 관련해서는 수송시스템의 무선충전을 위한 차량 탑재 급속충전 핵심부품 (pick-ups, 컨버터 등)의 소형화 및 경량화 기술의 개 발이 필요. 또한, 운영안정성 확보를 위한 에너지저장매체-전력공급시스템과의 인터 페이스 기술 및 수송시스템 시험 노선 내 무선충전 인프라 구축을 통한 실증 테스트 및 충방전 효율향상 연구가 요구됨.

그림 4.3.9 무선충전시스템 모식도

- 75 - 그림 4.3.10 원내 PRT 시험노선 구축

마. 신규과제 RFP 도출 ○ 출연(연)간 융합과제 수행을 위한 RFP 도출

탄소나노소재 기반 고에너지밀도 하이브리드 커패시터 개발

□ 연구의 필요성 ○ 고효율 충전 및 고출력·장수명의 에너지 저장 시스템 개발을 통한 전기구동 신교통 시스템(PRT, GRT, 무가선 트램 등)의 효율성 및 신뢰성 확보 - 기존 EDLC(Electric Double Layer Capacitor)의 에너지밀도는 대략 6Wh/L로 수송 시스템에 요구되는 에너지 밀도를 충족시키기 위해서는 기본적으로 직렬 셀의 개수가 많아져 많은 공간을 차지함 - 기존 이차전지(납축전지와 리튬이온전지)는 3.8V이고 에너지 밀도가 매우 높은 장점은 있으나, 낮은 출력특성과 1000~3000회 정도의 충·방전 수명으로 인해 낮은 충전 효율과 2~3년의 잦은 교체주기로 인한 추가 비용이 발생하고 있음 - 따라서 기존 이차전지의 장점인 높은 전압을 구현하고 EDLC의 장점인 수초 이내의 충·방전이 가능한 수송시스템용 대용량 매체의 개발이 필요함 ○ 셀의 모듈화(패키징) 과정에서 시스템의 특성에 따른 모듈 및 팩 설계 기술을 확보하고 이를 시스템에서 평가하고 안정적으로 운영하는 기술개발을 통해 실용화를 위한 기반 마련

○ CO2 배출량 중 수송기계가 차지하는 비중이 약 20%에 달하고 있으며, 이에 따라 전

- 76 - 세계적으로 탄소배출량 규제가 강화되고 있기 때문에 이에 대한 대응이 필요함(예: 유 럽은 1998년 EU환경이사회에서 CO2 배출량을 120 g/km으로 제한, 2012년 기준) - 현재 우리나라 차량의 경우 168 g/km로 규제치 달성을 위한 대체 에너지 기술 개발이 절실함 ○ 수송시스템용 대용량 커패시터의 경우 기술 선진국(미국, 일본, 유럽)에서 대부분 발전기 또는 성숙기 초기 단계이며 전 세계적으로 특허 증가율이 매우 높은 분야로 기술격차 (현재: 4~7년)가 더욱 커질 것으로 예상되기 때문에 선제적인 과감한 투자로 이를 극복하고 이의 조기 산업화를 통한 고부가가치 창출이 필요 - 고출력 에너지 저장장치의 세계 시장 규모는 2010년 2조원 규모에서 2020년 47.4조원 규모로 성장할 예정이며 2030년에는 120조원 규모로 성장할 전망(출처:PIKE 리서치) ○ 고효율 전기 에너지 저장장치의 개발은 교통분야 외에 전기/전자/통신 등 전 산업에 걸쳐서 파급효과가 큰 분야임

□ 연구 목표 ○ 최종목표 - 카본/나노소재 기반의 수송용 고출력/고에너지밀도 하이브리드 커패시터 개발 및 수송 시스템 적용/시험평가

(한국전기연구원) 고에너지 하이브리드 커패시터 (EnerCap) 기술 개발 - 1.2V/20Ah형 단셀 (EnergCap) 제조기술 - 12V/20Ah형 모듈 제조기술

국내최고수준 세계최고수준 핵심 기술/제품 성능지표 단위 달성목표 (기관명) (보유국, 기업/기관명) 1.2 1 단위 셀 전압 V >1.2 없음 (러시아, ESMA) 2 단위 셀 에너지밀도 Wh/L >50 없음 13 3 단위 셀 파워밀도 W/L >5000 없음 2,000 4 단위 셀 충방전 cycle 회 >100,000 없음 - 5 용량@-40~70℃ vs. RT % 80 없음 -40~70 6 직렬 셀 전압 V 12 12(납축전지) - 7 직렬 셀 용량 Ah 20 20(납축전지) -

(한국철도기술연구원) 수송시스템 적용 기술 및 운용 기술 개발 - 셀 적용 시스템(144V/20Ah) 기술 및 전기구동 차량 운용 기술 개발 - 차량 적용 및 운용 기술 개발 ·주행성능 : 1충전 주행거리(5km), 무선급전(4분 이내 급속충전)

- 77 - 국내최고수준 세계최고수준 핵심 기술/제품 성능지표 단위 달성목표 (기관명) (보유국, 기업/기관명) 1 시스템 전압 V 144 - - 2 시스템 용량 Ah 20 - - 2 급속충전 분 <4 - - 3 주행거리(1충전기준) km 5 - - 4 차량 적용 공간 L 30 - - 5 요구전력량 Wh 2400 - - 6 운영기간* 년 5 - -

한국전기연구원(공동) 한국철도기술연구원(주관)

매체 시스템 및 차량 소재기술 적용/평가 기술

1.2V/20Ah 단셀 기술 144V-20Ah 시스템

12V/20Ah 모듈 기술 PRT 적용 및 운용

[기관별 역할분담]

○ 연차별 목표 1차년도 - 수송시스템용 중대형 전극/셀/모듈 제작을 위한 설계 사양 정립 · 상용저장매체 매체특성 분석 · 하이브리드 커패시터의 수송시스템 적용을 위한 주요 파라미터 도출 및 시스템 인터 페이스 설계 - 카본/나노소재 기반의 중대형 셀 제작을 위한 소규모 전극샘플 제작 및 시험 · 양극(금속산화물 등)과 음극(나노기공 카본)의 하이브리드 전극 설계 및 제조기술 · 친환경 전해액 적용기술 - CMS(Capacitor Management System) H/W 및 S/W 기초설계 · 셀-셀 간 전압편차 조절 회로 및 CMS 제어모듈 기초설계 2차년도 - 셀/모듈 제원 설계 및 제작 공정 개발 - 중대형 셀/단위모듈 제작 및 시험 · 셀 대면적화에 따른 특성변화 분석 및 성능최적화 설계 기술 · 단위셀의 중량 및 부피 최적화 기술 · 단위셀의 모듈화 및 패키징 기술 · 장수명 충방전(전해액 최적화, 내부저항 최소화) 기술

- 78 - · 하이브리드 커패시터 최적 평가시스템 구축 - 모듈 제작을 위한 관련 인터페이스 기술 개발 - 에너지저장매체 모듈 제작 및 CMS 알고리즘 설계 · 셀-셀 간, 셀-모듈/팩 간 CMS 제어모듈 설계 3차년도 - 수송시스템 실증시험 및 공정최적화 기술 개발 · 하이브리드 커패시터 조립공정 최적화 · 실증시스템에 최적화된 커패시터의 직/병렬 구성 설계 - 차량 관련 전력변환장치(DC-DC컨버터)등과의 인터페이스기술 개발 - 에너지저장매체의 시스템 적용 및 안정성/성능 시험 평가 · 충방전, 온도 및 장기신뢰성 평가

□ 주요 연구내용 ○ 나노기술, 최적화된 화학적 조성 및 신소재 등을 이용하여 화학적/전기적 성질이 우수 한 전극소재 발굴, 단전지 설계 및 차량용 소규모 샘플(모듈) 제작 - 부피 대비 전하의 수용 면적을 증가시키기 위해서 화학적 제조공정의 개선 및 나노 기술 과의 융합을 통한 성능 향상 기술 개발 ·양극 금속산화물/탄소 나노 복합/융합 기술 개발 ·음극의 미세기공 분포 조절 및 수분/산성 관능기 최소화 기술 - 기존에 개발된 화학/전기적 성질 면에서 우수한 전극 소재들을 활용하여 실제 시스템에 적용하기 위한 모듈화 과정에서의 공정 및 비용 측면에서의 최적화 기술 개발 ·극판조성 최적화 기술, 대면적에 따른 특성 분포측정 및 불균일 최소화 기술 ·저가소재 공정기술 개선연구, 셀조립 공정 최소화 기술 ○ 시스템의 특성(에너지 및 출력 밀도 등)에 따라 전지를 구성하는 셀의 디자인(예: 두께, 부피, 이온의 밀도 및 팩 설계)을 차별화하고 이를 소프트웨어적으로 최적화하기 위한 관리 시스템의 개발 - 고출력, 장수명 에너지저장 모듈 및 팩의 사양 설계 기술 개발 ·양극/전해액/음극 구성 최적화, 단자인출방식의 최적화 기술 ·부피 및 중량 최소화 기술 및 내부 저항 최소화 기술 - 전기구동 운송시스템에의 적용 및 고효율 급속(1분) 충전을 위한 인터페이스 기술 개발 ·CMS, 전력공급시스템과의 인터페이스 기술, 적용/평가

□ 국내외 기술동향 ○ 독일(Epcos), 미국(Maxwell), 일본(Matsushita, NEC Tokin, ELNA, JEOL 등)이 수송 시스템용 대용량 커패시터의 개발 및 시스템 적용 시도 등을 위해 노력하고 있는 중임 - 특히, 하이브리드 커패시터의 일종인 LIC의 경우 일본의 후지중공업이 최초/최고 기술 (3.8V, 2000F, 30Wh/kg, 100,000cycle)을 보유하고 있으며, 일본(JM Energy) 기업이 최초로 LIC 상용 모듈(45.6V, 275F)을 제작/판매하고 있으나 아직 광범위한 적용 단계는

- 79 - 아님 ○ 철도의 경우 프랑스(Alstom), 독일(Simens) 및 일본(Kawasaki Heavy Industries, Ltd.) 등에서 무가선용으로 Ni-MH 고밀도 배터리를 활용한 경전철 시스템을 시범 운영한 사례가 있으나 낮은 출력 특성과 1000~3000회 정도의 충방전 수명의 단점이 있음 ○ 국내의 경우에도 무가선용으로 Li-ion 배터리를 저상트램에 적용한 사례가 있으며, 저 장매체의 경우 대학(서울대, 전남대, 연세대 등)에서는 주로 전극소재 개발했으며 연구소 (KERI, KIER 등)에서는 셀(Cell) 단위의 개발 연구를 수행하였음 - 국내 기업(Nescap, Korchip, LS 전선 등)에서는 주로 EDLC(Electric Double Layer Capacitor)를 활용한 수송시스템용 고용량 커패시터 모듈을 개발해왔음

□ 예상성과 ○ 다양한 교통수요에 대한 시스템 설계 및 경량화를 통한 에너지 및 탄소배출량 절감 (에너지 효율 향상) ○ 전기차량용 고효율 충전기술과 고전압, 고출력, 고용량 에너지저장 시스템 구축으로 전기에너지 사용기술의 고도화 확보 ○ 배터리와 슈퍼커패시터(예:EDLC)의 장점을 융합한 하이브리드 커패시터(예:LIC)의 고전압, 고출력, 고용량 특성은 펄스부하 흡수전원, 파워전원, 리튬이차전지와의 혼용에 의한 파워보조전원 등으로 활용 가능 ○ 고출력 에너지저장 선도 기술 확보로 관련 국내 산업 수출증대 : 2020년 100억원→2025년 1,000억원→2030년 4,000억원

□ 사업기간 및 소요예산(연차별) ○ 총 연구개발 기간 : 2015. 01. 01. ~ 2017. 12. 31. (3년) - 1차년도 연구개발 기간: 2015. 01. 01. ~ 2015. 12. 31. - 2차년도 연구개발 기간: 2016. 01. 01. ~ 2016. 12. 31. - 3차년도 연구개발 기간: 2017. 01. 01. ~ 2017. 12. 31. ○ 총 정부출연금 : 3,713백만원(직접비 기준) - 1차년도 정부출연금 : 713백만원 - 2차년도 정부출연금 : 1,500백만원 - 3차년도 정부출연금 : 1,500백만원 ※2,3차년도 예산은 전체사업 예산 및 연차평가결과에 따라 변동

2. 나노 유체를 이용한 철도차량 내 냉각성능 향상을 위한 실험적 연구

가. 연구개발의 필요성 ○ 최근 들어, 경량화 및 지능화를 위해서 새롭게 개발되고 있는 철도차량에 집적화된 추진 시스템 및 고도화된 시스템이 도입됨에 따라 더욱 많은 에너지 소요가 발생하 고 있으며, 특히 시스템의 작동온도에 대한 제한사항을 유지하고 시스템의 온도 균일

- 80 - 성을 보장하는 것은 시스템의 안정적인 운영에 필수적임. 예를 들어, 그림 3.1.11에 보이는 바와 같이 고속철도차량(예: KTX-산천)의 동력차 부분에는 냉각을 위한 환 기(Fan) 시스템 및 덕트(Duct)가 부착되어 있으며, 이는 열차의 공기역학적 저항을 증가시키는 요인이므로 차량의 냉각성능을 향상시킴으로서 고속열차의 성능을 높이 는 것이 가능해짐.

그림 4.3.11 고속열차(KTX) 동력차 내부 냉각 시스템

○ 특히, 냉각시스템의 고장(예: 전력 반도체의 냉각 실패)은 시스템의 동작을 일시에 정지시켜 사용자의 안전을 위협할 수 있으며, 최근 들어 고성능의 전력 반도체를 위 한 고효율의 냉각 기술의 적용에 대한 수요가 증가함. 고열환경에서의 시스템의 운영 은 시스템의 열적 피로(Thermal Fatigue)를 주기적으로 일으켜 시스템의 수명을 단 축시킴.

그림 4.3.12 전력 반도체의 운영 온도와 수명과의 관계

- 81 - 그림 4.3.13 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)의 (a) 가속 및 (b) 감속 시 운도분포

○ 기존에 가장 선호되고 있는 공랭방식(Air Cooling)에 근거한 팬-핀(Fan-Fin) 방식의 냉각방식은 고열 유속(예: 1000 [W/cm2])의 냉각에 활용되기에 제한적이며, 그림 3.1.14은 각 온도분포별 가능한 냉각방식을 나타냄. 특히, 최근에 개발되고 있는 동력 분산방식의 고속열차의 경우 수 냉각(Liquid Cooling)방식의 영역에 속함.

그림 4.3.14 온도분포별 냉각방식 비교

○ 나노유체(Nanofluids)를 냉각수로 이용하기 위한 연구는 항공, 전기자동차, 군사 분야 등을 중심으로 활발히 연구 중이며(그림 3.11.5 참조), 아직 철도에 실제로 적용된 사 례는 없는 것으로 알려짐. 현재, 유럽의 기업(Siemens)/연구센터/대학으로 이루어진 철도기술 공동연구단에서 2015년 상용화를 목표로 연구진행 중.

- 82 - 그림 4.3.15 나노유체(Nanofluids)의 냉각수로서의 각 활용 분야

○ 마이크로 열전달 현상은 높은 표면적 대 부피의 비율(Surface Area to Volume Ratio)로 인한 유효 열전달 면적(Effective Heat Transfer Area)의 증가로 인해 냉각 효율을 높이기 때문에 적은 유량으로 큰 효과를 보이며, 나노입자의 브라운 모션 (Brownian Motion)은 기본 유체(Base Fluids) 내에서 입자가 뭉치거나 침전되는 것 을 막기 때문에, 기존의 매크로(Macro) 크기의 입자를 사용했을 때의 단점을 보완함.

그림 4.3.16 나노유체의 마이크로 열전달 현상에 관한 모식도

○ 2012년도에 한국과학기술정보연구원(KISTI)에 의해 10대 유망기술 중 하나(나노유체 응용기술)로 선정되었으나, 상용화를 위해서는 아직 산적한 과제들이 많으며, 실질적 으로 다양한 요소들에 대한 이론적/실험적 평가가 요구됨. 특히, 나노유체에 의한 열 전달 성능 향상을 위해서는 물리적인 메커니즘, 최적 입자크기, 입자 형상(Spherical 혹은 Cylindrical 형상), 입자 체적농도, 유체첨가, 입자코팅 및 주성분 유체(Base Fluid) 등과 관련한 연구개발이 요구됨.

- 83 - 나. 연구개발의 목표 및 내용

○ 연구 목표 - 입자의 지름이 20 [nm] ∼ 100 [nm]의 금속(Metallic) 및 금속 산화물(Metallic Oxide) 계열의 나노입자(Nano-particle)가 수용액 상태로 안정화된 나노유체 (Nano-fluids)를 냉각수로 활용했을 때의 열전달 현상을 알아보기 위한 기초연구

○ 연구 내용 - 나노유체의 열-물리적 특성 파악을 위해 입자의 종류, 크기 및 농도가 작동 유체 (Working Fluids)로 사용되는 나노유체의 열 물리적 성질(Thermo-Physical Properties: 예) 밀도, 점성, 열전도도, 비열 등)에 미치는 영향 평가. - 나노유체에 의한 냉각효과 평가를 위해 실제 시스템에 적용하기 전 나노유체의 냉각 수로서의 가능성을 열-물리적 성질을 통해서 확인하고 가상의 열원(Heat Source)과 유동루프(Flow Loop)에서의 순환을 통한 실험적 평가를 수행.

표 4.3.2 나노유체의 종류 및 평가 범위

나노유체의 종류 평가 범위

SiO2 - 열원(Heat Source)의 온도에 따른 영향

TiO2 - 입자의 사이즈 및 농도에 의한 영향

Al2O3 - 작동유체의 유량에 따른 영향

- 선행된 연구 자료를 바탕으로 나노입자의 유동이 열전달에 미치는 영향을 실험적 방 법으로 검증하고 추후 상용단계에서의 기술적용에 대한 지침을 제시하기 위한 기초 실험 진행

다. 연구개발 수행 내용 및 결과

(1) 나노유체 제조와 특성 분석 ○ 나노유체(Nanofluids)는 나노입자(Nano-Particle)가 수용액 상태로 안정화된 2상 (Two Phase) 유체를 의미함. 아래 그림 3.1.17과 같이 제조되며, 특히 나노 입자의 분산도를 높이기 위해 초음파 분해(Sonication)를 장시간(예: 6시간) 수행하여야 함.

- 84 - 그림 4.3.17 나노유체(Nanofluids)의 제조 과정

○ 나노입자의 존재 여부는 고밀도의 광학 장비(예: SEM(Scanning Electron Microscope) 혹은 TEM(Transmission Electron Microscope 등)를 이용해서 확인함.

그림 4.3.18 나노입자 SiO2(100 [nm])와 TiO2(50 [nm])의 TEM 이미지

표 4.3.3 나노유체의 열전도도 계산에 사용된 나노 입자의 특성

특성 값

열전도도, kp [W/m-K] 11.9

밀도, ρ [kg/m3] 3990.24

비열, cp [J/kg-K] 700

Boltzmann 상수, kB [J/K] 1.38E-23

입자의 평균 크기, dp [m] 2.60E-08

○ 정제수 대비 같은 온도에서 5 ∼ 10 [%]의 상승한 결과를 나타내었으며, 실험결과와 의 오차는 고온에서보다는 저온(18 [°C])에서 더 컸음(2.5 [%]의 오차)을 확인. 나노 유체를 작동 유체(Working Fluids)로 사용하여 시험을 수행하였으며, 농도가 다른(즉,

1 [vol%]와 2 [vol%]의 TiO2 나노입자) 나노유체에 대해서 결과(그림 3.2.19 및 3.2.20 참조)를 비교. 그 결과, 나노유체가 기본유체(DIW)에 비해 열전도도가 높은 것으로 측정되었으며, 상승효과는 대략 5 ∼ 50 [%]의 범위였으며, 정적열전도도의 상승폭 (즉, 10 [%] 내외) 대비 더 높은 비율을 나타냄. 이는 유동의 흐름 속에서의 입자의 활발한 거동 때문인 것으로 판단됨. 또한, 유량이 클수록 상승효과가 줄어들었는데, 이는 유속에 의한 효과가 보다 커짐에 따라 입자의 영향이 감소하였기 때문으로 생각됨.

- 85 - 그림 4.3.19 DIW에 대한 열전달 시험 결과

그림 4.3.20 TiO2-DIW 나노유체 (좌) 1 [vol%] 및 (우) 2 [vol%]에 대한 열전달 시험 결과

그림 4.3.21 나노유체의 (동적)열전도도 측정 결과 (kd,nf: 나노유체의 (동적)열전도도, kd,f: 기본유체(DIW)의 (동적)열전도도)

- 86 - 제6장 미래 철도기술 전략분야 환경 연구

제1절 주요 국가의 교통인프라 투자사업 추진체계

1. 미국

가. 평가 및 의사결정체계

○ 계획(Plan)단계에서는 일반적으로 경제성, 환경성, 사회성, 재무성 등을 종합적으로 평가하여 사업별 투자우선순위를 선정함. ○ 예산요청 단계에서는 사업의 경제성(B/C)을 기준으로 예산요청여부를 결정하며, 예산이 확정되어 추진되는 사업에 대해서는 NEPA process1)를 거쳐 환경에 미치는 영향을 세부적으로 평가하고 있음. ○ NEPA Process에서는 아래 그림과 같이 각 사업이 환경에 미치는 영향정도에 따라 CEs(Categorical Exclusions), EAs(Environmental Assessments), 그리고 EISs(Environmental Impact States) 등의 추가자료 작성을 통해 환경에 미치는 영향을 평가하게 됨.

표 6.1.1 NEPA 절차에 따른 평가순서 및 내용

구분 내 용

․ 분석의 첫 번째 수준으로 어떠한 기준을 충족시키면 구체적인 환경분석은 제외 CE ․ 많은 기관들이 NEPA 규정하에서 환경평가를 제외시킬 수 있는 몇 가지 방안을 개발하여 적용하 고 있음

․ 분석의 두 번째 수준으로 연방기관이 사업시행으로 인해 환경에 유의한 영향을 미칠지 여부를 결정하기 위해 준비 ․ 만일 분석결과 큰 영향을 미치지 않을 경우 FONSI라는 결과 보고서 제출하며, 여기에서 잠재적 EA 으로 유의한 환경영향을 경감시키기 위해 기관이 취해야할 조치시항에 대해 언급 ․ 만일 EA에서 제안된 사업이 환경적으로 유의한 영향을 가질 것으로 판단될 경우 EIS 수행을 위 한 준비가 이루어짐

․ 이 단계에서는 제안된 사업의 대안에 대한 구체적인 평가가 이루어짐 ․ 다른 연방기관 및 외부 집단에서 EIS의 수행을 위한 다양한 자료를 제공하고, EIS가 완료될 경 우 EIS 초안에 대한 의견을 개진 EIS ․ 만일 해당사업이 환경적으로 부정적인 영향을 미친다고 예상될 경우 연방기관은 EA를 준비하 지 않고 바로 EIS를 선택할 수 있음 ․ 최종적으로 EIS가 완료될 경우 연방기관은 EIS분석에 의한 결과를 제출하게 되는데, 여기에는 고려된 대안을 포함하여 EIS에서 도출된 결과들이 어떻게 의사결정과정에 포함되었는지를 제시

주: FONSI: Finding Of No Significant Impact, EIS: Environmental Impact Statement 자료: http://environment.transportation.org/environmental_issues/nepa_process/

1) 사업추진여부를 결정하는 과정은 아니며, 각 사업의 환경적 영향정도의 검토를 통해, 추가적인 사업 대안을 마련하고, 각 대안별 적정성을 판단하는 절차

- 87 - 그림 6.1.1 미국의 NEPA process

나. 투자우선순위 선정체계

○ 투자우선순위의 경우 각 주별로 서로 상이한 평가항목을 통해 이루어지고 있음. 계획 (Planning)단계에서는 교통분야 중장기계획인 LRSTP (Long-Range Stete wide Transportation Plan)가 주(州)단위로 수립되는데, 이 때 경제성, 환경성, 재무성, 그리고 안전성 등을 평가함.

① MTP(The Metropolitan Transportation Plan) 또는 LRTP(Long-Range Transportation Plan) ○ 이 계획에서는 장기계획과 단기계획을 모두 포함하고 있으며 교통시스템에 있어 지역계획이 투자해야할 방식을 설정 - 미래에 대한 정책, 전략 및 사업 등을 제시하며, 20년 동안의 교통시설물 이용수요, 비용추정, 운영 및 유지에 소요되는 이용 가능한 재정지원 등을 포함.

- 현재의 도로, 시설물 등 현 시스템의 효율적 활용을 위한 방법을 제시

○ MTP와 LRTP는 서로 일관성을 지녀야 하며, MTP는 지역별로 매 5년 또는 4년마다 갱신되어야 함.

② LRSTP(The Long-Range Statewide Transportation Plan) ○ 주 DOT에서는 LRSTP를 반드시 수립해야 함. ○ 이는 각 주별 정책성향과 특정사업을 포함하고 있기 때문에 주별로 상이하게 수립 ○ 이 계획에서는 다음과 같은 내용을 포함

- 88 - - 교통관련된 정책, 전략 또는 향후 추진사업

- 20년 또는 그 이후의 교통수요

- 도로, 대중교통, 수단간 연결 등을 고려한 시스템 수준에서의 접근

- 운영, 유지 및 자원투자를 위한 가용재원에 대한 비용추정

- 주 또는 지역 전체의 토지이용, 개발, 주택보급, 자연환경, 그리고 고용계획 등

○ TIP와 STIP 작성을 위한 표준지침은 존재하지 않으나, 다만 SAFETEA-LU에서 제 시한 주요 항목에 대한 분석결과가 각 프로그램에 포함되어 있어야 함. - TIP 또는 STIP에 포함되는 사업의 예산을 신청하는 양식은 OMB에서 발간한 「CIRCULAR NO. A-11」에서 규정하고 있으며, 대상 사업의 B/C분석을 위한 Guideline 과 사회적 할인율은 「CIRCULAR NO. A-94」에서 제시함.

○ 최종적으로 사업 우선순위를 선정하는 방식과 경제성 분석을 위한 주요 편익항목에 대해서는 각 주별로 상이한 기준을 가지고 있으나, SAFETEA-LU에서 제시하고 있 는 항목은 모두 고려하여 분석이 수행되어짐. - SAFETEA-LU에서 교통계획수립 시 고려해야할 항목은 다음과 같이 8가지로 구분됨.

․ Economic Vitality of the metropolitan area

․ Safety of the transportation system

․ Security of the transportation system

․ Accessibility and Mobility

․ Environment, Energy Conservation, and Quality of life

․ Connectivity of the transportation system

․ System Management and Operation

․ Preservation of the existing transportation system

○ 평가지표별 가중치는 전문가의 의견수렴을 통해 결정되고, 평가지표를 계량화하여 종합점수를 산출한 후 투자우선순위를 결정하게 됨.

표 6.1.2 미국의 각 주별 투자우선순위 선정을 위한 평가항목 및 평가방법

지역 Virginia Hampton Pennsylvania Texas 경제성 ○ ○ ○ ○ 사회성 ○ ○ ○ ○ 평 환경성 - ○ ○ ○ 가 재무성 ○ - ○ - 네트워크 항 - - ○ - 연계성 목 상위계획 - ○ ○ ○ 연관성 평가방법 점수화법 가중치법 가중치법 가중치법 주) 1) 점수화법 : 평가항목별 긍정효과, 중립, 부정효과 등 정성적 효과를 점수화하여 평가하는 방법 2) 가중치법 : 평가항목별 가중치를 산정하여 평가점수에 반영함으로써 평가하는 방법 2. 일본

- 89 - 가. 평가 및 의사결정체계

○ 예산요청 및 배정시 사업별 신규사업평가 및 재평가를 통해 사업의 타당성 여부를 국토교통성에서 조사하고, 재무성과 협의를 통해 최종 교통SOC예산을 결정하게 됨. ○ 신규사업평가 및 재평가 시 사업의 효과 및 영향, 경제성 분석, 채산성(수익성)분석, 사업의 실현가능성 등 총 4가지 항목에 대하여 평가함. ○ 평가 시 경제성 분석과 채산성 분석은 정량적 지표로 제시하고, 사업의 효과 및 영 향과 사업의 실현가능성은 서술식으로 제시하여 사업의 평가결과를 평가표에 작성한 후 “국토교통성 정책평가위원회”의 의사결정을 통해 사업의 추진여부(신규평가) 또 는 조정여부(재평가) 등을 판단함.

나. 투자우선순위 선정체계

○ 개별사업에 대한 투자우선순위는 기본적으로 경제성 분석결과를 기준으로 선정하며, B/C, NPV 등의 지표를 이용하여 지표가 높은 사업순으로 우선순위를 선정하고 있 음.

그림 6.1.2 일본의 의사결정체계

- 90 - 3. 영국

가. 평가 및 의사결정체계

○ 기본적으로 교통투자사업 평가방법은 WebTAG에서 제시된 방법을 활용하고 있음. ○ WebTAG에 따르면 사업 평가를 위해 경제성, 환경성, 사회성, 재정성 등 4가지 요 소에 대해 사업을 평가하도록 규정하고 있으며, 4가지 항목에 대한 정량적 또는 정 성적 평가결과를 종합하여 총괄평가표(AST, Appraisal Summary Table)를 작성한 후 최종 의사결정을 하고 있음. ○ 사업제안 및 검토 단계에서는 EAST(Early Assessment and Sifting Tool)을 통해 사업에 대한 개략적 평가가 이루어지고 있으며, EAST에서는 Strategic Case, Economic Case, Economic Growth, Carbon emission 등 10가지 항목에 대한 개략적 인 평가를 수행하고 있음.2) ○ 전략적 사업특성 검토 단계에서는 the strategic case에 대해 평가가 이루어지며, 세 부대안 분석 및 최적대안 선정단계 full economic and financial appraisal을 수행하 게 됨. ○ 사업시행여부 결정 단계에서는 앞 단계의 평가항목이 재검토되며, 추가적으로 business와 재무적 근거, 제안된 사업효과의 실현 계획, 이러한 사업효과가 시간과 비용의 투자를 어떻게 정당화할 것인지에 대한 설명, 그리고 투자목적을 달성하기 위해 개선해야할 점 등이 제시됨. ○ 사업시행여부 결정 단계에서의 의사결정을 위한 평가항목을 살펴보면 정책성(The Strategic Case), 경제성(The Economic Case), 상업성(The Commercial Case), 재무 성(The Financial Case), 운영가능성(The Management Case) 등 총 5가지 항목을 검토하고 있음. ○ 다음 그림의 음영부분(√표시)은 어떤 자료들이 Business Case의 각 항목을 결정하 는데 기여를 하는지 보여주고 있음. 예를 들어 AST(Appraisal Summary Table)에 서 도출된 결과는 전략적, 경제적, 재무적 그리고 상업적 Cases를 판단하는데 필요 한 정보를 제공할 수 있으며, 운영관리 Case는 Gateway Review절차 또는 Highways Agency's Project Control Framework 등 다양한 자료에서 근거를 찾을 수 있음.

2) https://www.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/4475/east-guidance.pdf

- 91 - 그림 6.1.3 교통시설의 사업화를 위한 검토항목 및 관련 자료

나. 투자우선순위 선정체계

○ 영국의 경우 지자체에서 예산을 신청하기 위해 개별사업별 투자우선순위를 선정하고 있음. ○ 투자우선순위는 지역계획 수립과정에서 결정되는데, 표준화된 투자우선순위 선정방 법은 부재하나, 다음 표와 같이 최소한의 요구사항으로 Value for Money, 추진 및 실행 가능성, 환경적 사회적 영향 등을 고려하여 투자우선순위 선정을 하도록 LTB(Local Transport Bodies)권고하고 있음3). ○ 투자우선순위 선정단계에서 고려되는 계획은 DfT에서 제시하는 상세한 business case분석을 수행할 필요는 없으나, 객관적인 방법을 이용하여 적절한 수준의 근거를 제시해야 함.4).

3) https://www.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/15176/guida nce-local-transport-bodies.pdf 4) 「Local Frameworks for Funding Major Transport Schemes: Guidance for Local Transport Bodies」

- 92 - 표 6.1.3 최소요구조건과 권고사항

Prioritisation must be evidence based, robust and based on clear objectives. Minimum The prioritisation methodology must be published. Requirement The selection criteria must consider value for money, deliverability, environmental and social and distributional impacts.

Recommended Use of the Department's Early Assessment and Sifting Tool(EAST)

4. 독일

가. 평가 및 의사결정체계

○ 계획단계에서는 경제성 분석결과(B/C)에 의해 독일 연방교통시설투자계획(FTIP) 반 영여부를 결정함. ○ 예산요청 및 배정단계에서는 사업별 경제성 분석, 환경평가, 공간계획, 도시환경 등 4가지 분야에 대해 평가하고 사업의 투자우선순위를 선정한 후 내각의 승인을 거쳐 법제화 하고 있음. ○ 사업 추진단계에서는 법제화된 사업에 대해 IRP를 수립하는데, 연방교통기본계획의 방법론을 준용하여 평가하고 있음.

그림 6.1.4 독일의 평가체계(FTIP 2015)

- 93 - 나. 투자우선순위 선정체계

○ 경제성 분석(BCA)은 일반적인 비용편익분석을 수행하며, 평가결과에 따라 투자가 긴급한 사업(B/C > 3), 투자가 필요한 사업(1 < B/C < 3), 투자가 불필요한 사업 (B/C < 1)으로 구분하고, 투자가 불필요한 사업은 FTIP에 포함되지 않게 됨. ○ 환경위험평가(ERA)는 시설투자에 따른 환경적 측면에서의 위험에 대한 정성적인 평 가를 수행하며, 공간영향평가(SIA)는 교통혜택으로 인한 지역의 접근성 향상 또는 교통량이 과도한 지역의 부담 경감 효과 등 지역(공간)적 측면에서의 교통사업에 따 른 영향정도를 평가함. ○ 경제성 분석을 통해 투자가 필요한 사업을 결정하며, 이 후 환경위험평가와 공간영 향평가를 단계적으로 수행하여 사업의 투자우선순위를 결정함.

그림 6.1.5 독일의 의사결정체계

5. 프랑스

가. 평가 및 의사결정체계

○ 사업기획단계에서의 평가체계는 경제성 위주로 구성되어 있으며, 주로 NPV와 IRR 에 의해 이후 단계로의 진행여부가 결정됨. ○ 사전협의 과정에서는 ‘사업타당성 조사 및 사전연구’에서 제시된 연구결과를 바탕으 로 관계자들(주로 사업시행 주무부처) 회의를 통해 거시적인 관점에서 투자방침을 결정함. ○ 예산신청 및 배정단계에서는 사업기획단계에서와 같이 경제성에 의해 평가가 되며, 추가적으로 재무성 또는 해당 사업에 관련된 특수한 항목에 대한 분석이 함께 이루 어짐.

- 94 - ○ 사업확정단계에서는 기본적으로 앞 단계에서 이루어진 항목들에 대한 좀 더 세밀한 검토가 이루어지며, 이 외에도 환경성, 사회성, 해당지역에 대한 영향 그리고 타 계 획과의 관계 등 다양한 항목들에 대한 검토가 수행됨. ○ 특히 법적으로 정해진 “공청회”를 반드시 실시하여, 이에 대한 결과 보고서를 제출 하도록 하고 있음. 이 과정에서 환경성, 사회성, 지역에 대한 영향 등 계량화가 어려 운 항목에 대해서는 서술형태로 보고서에 기술되며, 이러한 사항을 종합적으로 판단 하여 최종 의사결정이 이루어진다.

표 6.1.4 프랑스 투자평가체계 편익항목

항목 세부 사항 운영비 절감 편익 특정 수단 선정에 따른 운영비 절감 비용을 반영 운영자 수입 증대 이용객 증대로 인한 운영자 수입 증대 포함 기존 철도 이용자: 시간 절감

전환 이용자: 자동차 운행 비용 절감 편익, 시간 절감 편익(시간 가치는 기존 철도 이용자의 절반을 적 용) 이용자 편익 기존 미이용자(induced traffic): 시간 절감 편익(시간 가치 는 전환 이용자와 동일하게 적용) 계량 * 단, 유발수요 적용은 케이스별로 유동적 자동차 지속 이용자: 도로 혼잡 완화 편익 반영 도로 안전 향상 편익 소음 저감 편익 환경 관련 편익 국지 환경 오염 개선 편익 CO2 저감 편익 에너지 소비 절감 편익 도로 유지 보수비 절감 편익 공적 자금 절감 편익 주차장 미건설에 따른 편익 건설에 따른 고용 증대 및 교통수단 운영에 따른 고용 창출 지역 발전 및 고용 관련 편익 편익 비계량 도시 구조 변화 효과 1인당 평균 이동 횟수 증가 서비스 수준 향상 편익 경전철 역 기준 500m 접근성 향상

- 95 - 나. 투자우선순위 선정체계

○ 프랑스의 경우 최상위 계획으로 국가교통시설계획5)(SNIT: Schéma national d'infrastructures de transport)을 수립하고 있으며, 여기에 교통전략, 교통사업 및 개발프로젝트 선정방법에 관한 사항을 제시하고 있음. ○ “국가교통시설계획(안)”은 여러 평가(환경평가, 지속가능위원회 평가, 전문가 및 각 지역 국회의원들의 의견 수렴)를 실시한 후 공청회를 거치며, 국회 경제사회환경 위 원회의 심의를 거쳐 국회에서 토론 후 최종적으로 결정됨. ○ 이 계획에서는 교통시설투자의 대원칙으로 도로와 항공 이외의 교통 시설에 대한 투 자를 원칙으로 삼고, 도로의 경우 안전 문제 해소나 극심한 혼잡 제거 혹은 지역 균 형 발전의 경우에만 투자가 인정된다고 명시하고 있음. ○ 2013년 6월 27일 발표된 「Mobilité 21」6)은 “국가교통시설계획”에 대한 수정 계획 의 형태로 제안된 것으로, 이 계획에서는 국토부 내의 "생태 및 지속가능 자문회의 (CGEDD)"와 "지속가능위원회(CGDD)"에서 수행된 평가 방법을 활용하여 위원회에 서 우선순위를 제안하고 있음. ○ 국토부 제시 방법은 “비가중 다중평가방법(non-weighted munticiteria evaluation)"이 며, 이에 대한 적용 기준은 국무총리 산하 "전략분석위원회(CAS)"와 "투자위원회 (CGI)"와의 협의를 통해 결정됨. ○ 이를 바탕으로 각 프로젝트 별로 각 주제에 대해, 현재 입수 가능하거나 제공된 정보 에 기반을 두어 “생태 및 지속가능 자문회의” 및 “지속가능위원회”에 소속된 전문가 들이 평가를 실시함. ○ 종합적인 투자우선순위 선정을 위한 평가항목은 다음과 같음.

표 6.1.5 투자우선순위 선정을 위한 평가항목

구분 주요 내용

1 주제 : 교통 정책의 4가지 주요 4가지 주요 목적: 국가 경제 경쟁력 향상, 유럽 통합 지원, 국토 목적에 이바지 불평등 감소, 도시 이동 환경 향상

온실가스 저감, 대중교통 개발에 기여 또는 거대 화물 운송 활용 2 주제 : 생태적 성과 등을 통한 환경 개선에 기여

국토 개발, 거주민에 대한 불편익 저감, 안전 향상, 건강 보호 등 3 주제 : 사회적 성과 을 통한 사회적 환경 개선에 기여

4 주제 : 사회경제적 성과 NPV를 활용한 프로젝트 간 사회적, 경제적, 환경적 편익 비교

5) “Mobilité 21”(2013.06.27)에 의해 재조정 6) 지속가능한 국가 이동성(mobility) 계획이라 할 수 있음. “국가교통시설계획”에 대한 수정 계획의 형태로 제안된 것으 로, 국회의원 6명과 전문가 3명으로 이루어진 "모빌리티 21 위원회“에서 작성하여 교통부에 제출됨

- 96 - 6. 국가별 철도사업 추진체계 비교

○ 각 국가별 평가항목을 살펴보면 한국의 경우 경제성과 사회성, 지역영향(지역균형발전) 평가를 수행하는 반면, 일본을 제외한 유럽이나 미국에서는 환경성과 지역영향 또는 사회성, 재정성, 채산성(수익성) 등을 평가함으로써 친환경 ․ 지속가능성에 대한 사업 추진의 효과를 반영하고 있음. ○ 의사결정기준을 살펴보면 한국의 경우 경제성 분석(B/C)위주로 사업의 추진여부를 결정하는 반면, 주요 선진국에서는 다기준분석(MCA) 또는 Framework를 준용하고 있음. ○ 계획단계에서 경제성 분석(B/C)를 이용하여 계획의 반영여부를 검토하는 국가는 일본과 독일이며, 미국과 영국은 MCA로 결정하며, 프랑스의 경우 B/C대신 NPV를 이용하고 있음. ○ 예산배정시 대부분의 국가에서 경제성 분석(B/C)를 활용하고 있으나 경제성 분석 뿐 만 아니라 환경성, 사회성 등을 함께 평가할 수 있는 MCA를 통해 예산배정여부를 결정하고 있음. ○ 이후 사업확정 단계에서 사업의 추진여부를 결정하기 위해서도 한국과 미국을 제외한 나머지 국가에서 동일한 방법을 적용하고 있음. ○ 미국은 사업추진시 환경적 문제점과 개선방안을 제시하기 위해 NEPA Process를 이용하고 있음. ○ 예산배정 및 사업의 추진여부 결정을 위한 사업평가는 한국을 제외한 모든 국가의 경우 교통관련부처에서 시행하는 한편, 한국은 예산배정을 위한 사업평가를 예산관련 부처인 기획재정부에서 시행하고 있음.

- 97 - 표 6.1.6 국내 ․ 외 철도사업 추진체계

구분 한국 미국 일본 영국 독일 프랑스 경제성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ 환경성 - ○ - ○ ○ ○ 평 가 사회성 ○ ○ - ○ - ○ 항 지역영향 ○ - ○ - ○ ○ 목 재정성 - - ○ ○ - ○ 채산성 - - ○ - - - MCA 계획단계 MCA B/C B/C NPV(IRR) (개략적) B/C 의 예산요청 B/C B/C 사 단계 NPV(IRR) 결 + 예산배정 MCA MCA Framewor 정 MCA 재무성 단계 (B/C포함) (B/C포함) k 기 (B/C포함) 준 MCA (B/C포함) MCA 사업확정 NEPA (B/C포함) B/C (NPV(IR 단계 process R)포함)

BMVBS 환경, U.S. DoT 국토교통 국토교통 DfT (연방교통 에너지, 주무부처 (연방 부 성 (교통부) 건설도시 지속가능 교통부) 개발부) 개발부 사 업 기획재정 경제 예산부처 OMB 재무성 재무부 재무부 부 부 재정부 처 환경, 예산배정 기획재정 국토교통 에너지, 위한 U.S. DoT DfT BMVBS 부 성 지속가능 사업평가 개발부

- 98 - 제2절 물류산업 및 철도물류의 현황 및 동향

1. 물류산업의 환경변화

물류산업의 법제도와 규제 등 다양한 환경요인의 변화로 인해 철도물류사업의 불확실성 이 증가하고 있다. 이러한 불확실성의 증가는 철도 사업자의 성장기회를 제공하기도 하지 만, 동시에 위협 요인으로 작용되고 있다. 전 세계적으로 WTO(World Trade Organization: 세계무역기구) 체제하에 세계무역의 촉 진과 지역 간 무역블럭인 FTA(Free Trade Agreement: 자유무역협정)의 지속적인 확대로 인한 국가 간 또는 지역 간 교역량의 증대로 화물수송량은 지속적으로 증가하고 있다. 이와 동시에 지난 50여 년간 컨테이너화(Containerization)에 따른 컨테이너 운송의 증가와 해상 운송의 발전과 다품종·소량·다빈도 수송에 대한 고객의 니즈(Needs)에 부응할 수 있는 문 전(Door to Door) 수송이 보편화되고 있다. 최근 물류산업의 추세가 소량·다품종생산화 되고 있고, 제품수명주기(Product Life Cycle)의 단축에 따른 재고관리의 새로운 인식 전환 및 적기 공급체계(Just In Time)의 구 축으로 점차 고객 맞춤화(Customized)된 물류 체계를 갖추어 감에 따라, 물류기업들은 통 합된 서비스를 제공하도록 요구받고 있다. 결국 기업들은 이러한 고객의 욕구에 부응하기 위해 물류인프라와 서비스 네트워크 확대 의 기반 하에 글로벌 시장의 확대와 신규고객 발굴을 통해 새로운 성장 동력을 확보하고, 자사의 경쟁력 강화를 통한 지속적인 매출증대와 수익확보를 달성을 목표로 운영하고 있는 것이다. 최근 전 세계가 기후변화로 인한 온실가스 감축에 주력하면서 친환경 운송수단인 철도의 중요성이 강조되고 있다. 우리나라의 경우 국가온실가스의 감축목표를 2020년 BAU(Business as usual: 감축계획을 수립·시행하지 않을 경우의 배출전망치) 대비 30%(244백만t)로 설정하여 이행중이다. 이 가운데 물류산업부문의 감축목표인 달성하기 위 해 2020 물류분야 온실가스감축이행 계획을 수립한 상태다.

2. 국내 물류산업의 현황과 시장 환경

국내 물류산업의 국민경제에서의 비중은 통계청의 경제활동별 GDP(Gross Domestic Product: 국내총생산) 및 GNI(Gross National Income: 국민총소득)에 의하면, 운수·보관업 의 경우 총생산액이 2010년에 42조6574억 원, 2011년에 44조2798억 원을 그리고 2012년에 는 44조9176억 원으로 전체 산업 총생산액의 4.1%의 비중을 차지하였고 있음을 알 수 있다. 그리고 국가물류비는 2001년 80,792십억 원, 2005년 101,019십억 원, 2009년 122,194십억 원 으로 매년 약 5.7%의 증가세를 보였으며, GDP 대비 국가물류비의 비중 역시 국내부문 국 가물류비의 경우 2001년 12.40%, 2005년 11.68%, 2009년 11.47%로 매년 조금씩 감소하고 있는데 이는 기업들의 물류비용 절감 노력과 정부의 물류인프라 확충에 따른 결과로 추정 할 수 있다.

- 99 - 표 6.2.1 국내총생산(GDP)

단위 : 십억 구 분 2010 2011 2012 운수보관업 42,657.4(4.1%) 44,279.8(4.1%) 44,917.6(4.1%) 총부가가치(기 941,179.8(90.2%) 973,343.0(90.0%) 993,310.3(90.0%) 초가격) GDP(시장가격) 1,043,666.3 1,081,593.9 1,103,467.3

표 6.2.2 운수업 일반현황

단위 : 개, 백만 원 비중 구 분 업 체 2008 2009 2010 2011 (%) 총 계 341,789 339,992 340,527 346,079 100% 육상운송업 320,257 321,552 322,547 327,736 94.7% 기업체 수상운송업 454 466 513 472 0.1% 수 항공운송업 11 13 15 34 0.0% 운송관련 21,067 17,961 17,452 17,837 5.2% 서비스업 총 계 102,438,350 127,745,306 112,267,173 136,161,780 100% 육상운송업 41,106,405 46,270,502 47,874,193 56,034,425 41.2% 수상운송업 33,042,552 52,425,259 35,999,248 41,557,073 30.5% 매출액 항공운송업 12,579,766 14,606,528 13,610,096 20,351,101 14.9% 운송관련 13,709,627 14,443,016 14,783,636 18,219,180 13.4% 서비스업

해외 운송부문의 경우, 대부분의 국가에서 민영화(Privatization)와 자유화(Liberalization) 가 급격히 진행됨에 따라 아래 <표3>와 같이, DP-DHL(독일), Keuhn+ Nagel(스위스), DB-Schenker(독일) 등 글로벌 포워더(Global Freight Forwarder)와 Maersk(덴마크), MSC(스위스), CMA CGM(프랑스) 등 세계적인 해운회사를 비롯한 글로벌 물류기업이 출 현하여 시장지배력을 확보해 나아가고 있다.

표 6.2.3 세계 Global Forwarder 순위(2011~2012)

단위 : 백만$ 2011년 2012년 순위 업체명 증감률(%) 매출 매출 DHL Supply Chain & Global 1 32,160 30,486 5.5 Forwarding 2 Kuehne + Nagel 22,181 19,476 13.9 3 DB Schenker Logistics 20,704 18,999 9.0 4 Nippon Express Co.,Ltd 20,313 18,450 10.1 5 C.H.Robinson Worldwide 10,336 9,274 11.5 6 CEVA Logistics 9,602 9,091 5.6 7 UPS Supply Chain Solutions 8,923 8,670 2.9 8 Hyundai Glovis Co.,Ltd 8,588 6,303 36.3 9 DSV A/S 8,170 7,587 7.7 Panapina World 10 7,358 6,887 6.8 Transport(Holding)Ltd

- 100 -

3. 국내 물류시장의 환경변화

국내 철도화물시장의 위축은 국내 화물운송시장의 구조적 문제점에 기인한다고 볼 수도 있다. 현재 우리나라 화물운송시장은 도로를 이용한 화물자동차가 주된 시장이며, 철도를 이용한 화물철도운송은 화물자동차 운송시장의 보완적 역할 내지 중량물, 위험물 등 틈새시 장의 역할을 담당하고 있다고 해도 과언이 아닐 것이다. 국내화물수송의 통계에서 알 수 있듯이 2011년 기준으로 국내화물수송 실적은 도로 (80.8%), 연안 해운(14.0%), 철도(5.1%), 항공(0.1%)로 도로운송이 압도적인 수송 분담률을 나타내고 있다. 또한 국제화물의 경우, 최근 7년간(2005~2011) 지속적인 상승으로 2005년에 해운(755백만 톤), 항공(2.6백만 톤)에서 2011년에는 해운(1,065백만 톤), 항공(3.2백만 톤)으 로 해운은 약 41%, 항공은 약 23% 수송량이 증가하였다. 하지만 철도수송의 경우, 2005년 41.6백만 톤에서 2011년에 40백만 톤으로 오히려 0.4% 감소하였다.

표 6.2.4 국내 교통수단별 화물 수송현황

단위: 천 톤, % 철 도 도 로 연 안 해 운 항 공 연도 수송 분담 수송 분담 수송 분담 수송 분담 합계 실적 률 실적 률 실적 률 실적 률 2005 41,669 6.1 526,000 76.5 117,410 17.4 372 0.1 687,451 2006 43,341 6.3 529,278 76.6 117,805 17.1 355 0.1 690,779 2007 44,562 6.2 550,264 76.9 120,079 16.8 316 0.1 715,221 2008 46,805 6.4 555,801 76.2 126,964 17.4 254 0.1 729,824 2009 38,898 5.1 607,480 79.2 120,031 15.7 268 0.1 766,677 2010 39,217 5.0 619,530 79.6 119,022 15.3 262 0.1 778,031 2011 40,012 5.2 621,474 80.5 110,135 14.3 281 0.1 771902

현재 화물운송시장은 공급자인 화물운송업체가 주도하는 공급자시장(seller's market)이 아니라 화물운송 공급능력의 과다로 인한 공급자 간 치열한 경쟁구조로 화물에 대한 수요 를 보유하고 있는 수요자인 화주가 주도하는 수요자시장(buyer's market)으로 볼 수 있으 며, 지난 십여 년간 집계된 국내 화물운송은 수요에 비해 공급이 초과되고 있는 상황이다. 국토교통부(2012)에 의하면 국내 화물자동차의 등록대수는 1997년 등록제 전환이후 매년 조금씩 증가하였다. 그런데 2004년 4월 허가제 전환이후 신규공급 금지조치로 화물차량의 대수를 점차 감소시키기 위한 정책으로 전환되었다. 2003년 화물연대 운송거부사태 시 국내 화물자동차는 총 314,864대이었으나, 그로부터 10 년이 경과한 2012년에는 총 354,010대로 12.4% 꾸준히 증가하였다. 또한 신규 화물자동차의 공급과 관련하여 2007년까지 신규허가를 제한하기로 하였으나 화물자동차 공급과잉 현상이 여전히 지속됨에 따라 2012년까지 화물자동차 공급신청에 대한 신규허가를 제한이 계속되 고 있다. 결국 2003년 화물연대 운송거부사태 이후 화물자동차의 공급제한 정책이 지속되 고 있음에도 불구하고, 국내 화물자동차의 공급대수는 여전히 감소하지 않고 있는 것으로

- 101 - 나타나고 있다. 이로 인해 화물자동차의 공급이 감소하지 않는 한 화물수송수요의 부족으로 인한 저 운임의 지속은 화물자동차운송시장의 어려움은 당분간 지속될 것으로 보인다.

표 6.2.5 국내 영업용 화물자동차 현황

단위: 대 구분 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 합 계 349,504 357,276 358,123 364,095 373,647 378,603 381,977 387,200 395,032 400,479 화물자동차 314,864 321,104 321,700 326,794 334,584 338,711 341,745 345,805 351,197 354,010

특수자동차 34,640 36,172 36,423 37,301 39,063 39,892 40,232 41,395 43,835 46,469

표 6.2.6 국내 화물자동차 등록 현황

단위: 대 구 분 화물차량대수 자가용 관용 사업용 ‘12년 12월 3,243,924 2,862,737 27,177 354,010 비 율 100% 88.25% 0.84% 10.91%

그림 6.2.1 국내 영업용 화물자동차 대수 (자료: 국토교통부, 2013)

그런데 지난 십여 년간 홈쇼핑과 인터넷쇼핑몰 등 B2C, B2B 등 전자상거래의 폭발적인 증 가에 따른 물류배송 수요의 증가에 따라 차량 부족 현상을 야기한 소형 택배차량에 대해서 2013년 정부는 제한을 일부 완화하여 택배차량에 한정하여 차량 증차를 예외적으로 허가하 였다. 택배화물자동차를 제외한 화물자동차 공급초과 현상은 IMF(International Monetary: 국제통화기금) 관리체제 이후 현재까지 지속되고 있는데, 이와 관련하여 정부에서는 일부 택배차량의 증차조치 이외에 2013년에도 여전히 화물자동차 공급을 허가제로 묶어두고 있 는 상황이다. 하지만 우리나라가 2003년 화물연대의 운송거부사태 이후 화물운송시장에 대한 규제를 강화한 것에 비해, 영국과 미국에서는 과거에는 철도, 해운, 화물자동차, 항공 산업에 대한

- 102 - 규제가 엄격히 진행된 적이 있었으나, 1980년대 이후 운수자유법 개정, 화물운송업자의 주 (州)간 이동 가능, 시장진입규제완화, 최저임금 등 노동조건 완화 조치와 같은 물류산업의 규제철폐 내지 완화가 본격적으로 시작되었다.

4. 주요 선진국의 물류시장 변화

유럽과 미국 등 선진국가의 3PL시장은 물류산업의 규제철폐에 따른 물류업체 간 경쟁심 화와 화주기업의 비용절감 노력으로 크게 확대되었다. 대부분의 국가에서 존재하던 운송부 문의 진입규제가 철폐 또는 완화됨에 따라 물류시장에서의 경쟁이 극도로 격화되었고, 그와 동시에 화주기업들은 비용절감 압박이 강화되었고 기업의 입장에서는 비용으로서의 역할만 을 수행하는 물류비를 절감시키려고 하였다. 이러한 맥락에서 화주기업은 물류비 절감을 위 하여 자사 물류기능을 외부에 위탁함에 따라 아웃소싱의 발전된 형태인 3PL 시장이 확대되 었다. 영국과 미국의 3PL 시장의 발전과정을 살펴보면 다음과 같다. 영국은 1968년 교통법에 의해 규제를 받던 트럭운송업의 경쟁규제를 철폐하였으며, 1970 년에는 면허제도에 의한 시장진입제한을 폐지하고 운임규제도 철폐하여 운임이 자유화되었 다. 그에 따라 운송업자들의 신규진입이 확대되었으며 운송시장에서의 경쟁이 격화되는 현 상을 초래하였다. 미국 화물자동차 운송시장의 규제완화를 살펴보면, 크게 4가지로 나눌 수 있는데, ‘80년 운수자유법 개정, 화물운송업자의 주(州)간 이동 가능, 시장진입규제의 완화 및 최저임금 등 노동조건 완화 조치가 있었으며, 주요연혁을 살펴보면 1887년 철도대상의 주간통상법 제 정, 1935년 Motor Carriers Act(화물자동차운수법)제정, ICC(Interstate Commerce Commission)7), 1980년 Motor Carriers Act (화물자동차운수법)제정8), 1993년 운임교섭법 (The Negotiation Rates Act)제정9), 1994년 화물자동차운송사업규제개혁법(Trucking Industry Regulatory Reform Act)제정10), 1995년 ICC를 폐지하고 STB11)와 DOT(연방운수 성)으로 이관된 바 있다.12) 미국의 경우 로널드 레이건 전 미국대통령이 1980년대 초 물류산업의 규제철폐 내지 완 화 후 엄청난 변화가 있었는데 주요변화를 살펴보면, 첫째, 규제완화 후 화물운송시장에 운 송업체들의 신규 진입이 대폭 증가되었으며, 운임경쟁이 확대되고 관련기업의 도산이 급증 하고, 둘째, 소수의 대형운송업체와 다수의 소형운송업체로 나뉘게 되었으며, 셋째, 운임수 입만으로는 적정한 이윤확보가 불가능하여 도로와 철도 또는 도로와 해상을 연결하는 복합 운송시장 진입관련 기업 인수 및 3PL업체의 본격적인 등장과 관련 시장의 확대되었으며, 넷째 대기업들은 운임이외 부문의 수익증대를 꾀하고, 물류컨설팅과 정보관리에 중점, 1대 차량을 소유한 운송업자들은 대기업 운송부문의 소형업자 용차 역할을 하게 되었다.

7) 진입규제 - 면허취득 : 국가운송정책 적합성 판단, 영업활동지역, 운행가능루트, 취급화물 종류 등을 규제하고 귀로화 물을 수송 금지함 8) 규제완화 - 참가 이의 주장에 대한 입증책임을 신청자 측에 전환함, 운임규제 - Rate View로 운임결정관여에 대한 규 제, 상하 10% 운임변경시 신규운임표 등록이 불필요함, 합병수속 단축과 자가 운송의 확대 등조치 9) 사업자와 화주 간 개별운임의 결정을 허용함 10) 이사운임을 제외한 운임의 ICC등록 의무를 폐지 11) STB : Surface Transport Board 12) 진입규제를 면허제에서 등록제로 변경, 하와이 , 알라스카를 제외한 지역의 운임표 폐지

- 103 - 이를 세부적으로 살펴보면, 미국에서는 1980년 운수자유법의 개정으로 운송업자들은 각 주를 자유롭게 오가며 영업이 가능하게 되었으며, 동시에 진입조건과 최저임금 등의 노동조 건에 대한 규제가 완전히 철폐되었다. 운수자유법 개정으로 운송업에 신규 참여가 급격하게 증가하였으며 경쟁심화에 따라 많은 운송업체들이 파산하였다. 또한 전반적인 화물운송임 의 하락으로 운송업체는 운임수입만으로 적정한 이윤확보에 어려움을 겪었다. 따라서 대 화주 영업력과 정보시스템의 기반으로 살아남은 물류대기업은 운임 외에 부가적인 물류서 비스를 제공하는 3PL 시장을 확대시켰다. 수입이 적은 실제 운송부분은 소형업체의 차량을 용차를 이용하였으며, 물류컨설팅 및 정보관리업무 등 부가서비스를 제공하여 이익을 확대 시켰다. 이러한 과정에서 화주기업들은 부가가치를 제공하지 않는 단순한 기능과 업무를 외 주화(outsourcing)하는 전략을 폈으며 그에 따라 물류부문에 대한 아웃소싱의 인수업체로 3PL업체를 이용하게 되었다.13) 특히 미국 철도시장의 규제완화를 보면, 철도산업간 합병 증가, 경제성 없는 노선의 철폐, 운행노선의 합리화 조치가 시행되었고, 규제완화 결과로 수송물동량, 생산성 및 수익성 증 가, 철도산업의 편익 등이 증가하였다.14) 미국의 철도회사의 인수합병을 살펴보면 1976년까지 Class I의 철도회사가 56개인데 철 도산업의 규제폐지 및 완화정책에 따른 철도기업 간 인수합병의 결과 1986년까지 Class I의 철도회사가 21개로 감소하였으며, 스태거스철도법(Staggers Rail Act of 1980) 기간 이후 인수합병이 지속적으로 진행된 결과, 미국은 the Burlington Northern, the CSX, the Norfolk Southern, the Union pacific System의 4개 주요 철도회사로 크게 재편되기 이르렀 다. 그리고 이 4개의 주요 철도회사는 인수합병 이후 4%~33%의 원가절감을 달성하게 되었 다. 특히 합병의 결과 이루어진 인력의 감축은 상당한 인건비의 절감효과를 가져왔으며 이 는 합병의 순수한 효과로 볼 수 있다.15) 미국에서 철도에 대한 규제는 1887년부터 시작되었으며, 초기의 철도운송산업 규제정책 은 주로 운임율 결정, 차별운임 등에 대한 독점규제가 주류를 이루었다. 1950년대 이후 화 물자동차운송과 항공운송이 성장하면서 철도 운송이 경영적자를 나타내기 시작하자, 연방 정부는 1962년에 종래의 각 운송영역을 대상으로 하였던 개별적인 규제정책을 종합적인 교 통정책으로 통합하였다. 한편 철도재건 및 규제개혁법(Railroad Revitalization and Regulatory Reform Act of 1976)은 고정 화주에 대한 서비스를 제외하고 상하 일정한 범위 내에서 자율적으로 철도운임을 변경시킬 수 있도록 조치하였으며 수익성이 없는 노선의 폐 지 기준도 크게 완화시켰다. ICC(Interstate Commerce Commission: 州間商去來委員會)에 의한 운임규제완화, 철도회사 간 인수합병 및 통합절차 단순화가 진행되고 1978년에 철도와 화주 간 계약운임 허용, 복합운송기술의 편익제고를 위해 이른바 ‘장기운송계약’을 협상토 록 허용하였으며, 1979년에는 과일과 채소 등에 대한 철도운송 시 운임규제 완화하고 복합 운송(트럭-철도-트럭)의 촉진으로 1980~1988년 기간 동안 복합화물 물동량이 87% 증가하 였으며, 또한 1980년의 스태거스철도법(Staggers Rail Act of 1980)16)은 비수익 노선 폐지

13) “제3자 물류업체의 현황과 발전방향”, 이상근, 삼영물류 물류산업의 여건변화와 M&A가능성 검토, 하나금융경영연구소, 2007년 5호 14) Richard H. Spady, 1981, Moore, Thomas G., 1983 참조 15) Christopher A. Vellturo, and Ernst R. Berndt 외 4인, 1992 16) ①piggy-back 운송을 ICC 규제로부터 해방시킴 ②컨테이너운송화물에 대해 단순 컨테이너화물요금이 아닌 열차화 물분류운임으로 규정하여, 저가격 책정을 원천적으로 봉쇄함 ③복합운송을 증진시킨 중요한 규제완화 조치임 ④철도

- 104 - 절차를 대폭 간소화하였고 자율적인 운임설정 폭을 더 크게 늘렸다.17) 미국철도의 규제개혁은 운임인하와 서비스수준의 향상을 통해 경쟁을 촉진하는 효과를 가져왔으며 철도회사간의 합병을 통한 대형화가 활발하게 이루어지는 계기를 마련하였다. 또한 철도운송업체의 사업 다각화를 촉진하였으며, 철도운송사업의 경쟁력을 강화시켰다. 미국의 경우 철도를 비롯한 전 물류산업분야의 규제완화와 철도회사 간 인수·합병으로 인해, 트럭과 철도, 해운과 철도 등의 연계 복합운송이 촉진되어 복합운송을 중심으로 한 종합물류기업이 증가하게 되었다.18) 위에서 언급한 바와 같이 미국과 영국 등에서는 화물운송산업의 규제철폐 내지 완화정책 을 과감히 추진함으로써 일시적으로는 관련 산업 종사자들의 혼란과 구조조정이 있었지만, 이러한 과정을 거치는 동안 화물운송시장이 경쟁원리를 통해 운임이 하락하고 경쟁이 심화 되면서 시장이 개방되어, 물류업체간 M&A(Merger & Acquisition: 인수합병)와 전략적 제 휴가 추진되고 마침내 글로벌 경쟁력을 확보한 대형 물류기업으로 성장하는 계기가 되었던 것으로 사료된다. 결국 미국의 경우에도 규제철폐와 완화정책을 통해 철도회사가 해운, 항공 및 화물자동차 업체를 인수·합병하여 복합운송을 통한 고객의 문전일관운송 욕구를 충족시킴으로써, 경쟁 력 있는 종합물류기업으로 경쟁우위를 확보하여 생존할 수 있었던 것처럼, 우리나라 역시 철도물류사업자가 철도수송에 국한하는 것이 아니라, 철도와 연계된 도로나 해운 등 연계복 합운송을 영위함으로써 범위의 경제를 통한 고객의 욕구를 충족함으로써 화물운송시장에서 경쟁력을 확보할 필요가 있다고 본다. 미국의 경우와 같이 규제 완화로 인해 화물운송에 대한 운임의 전반적인 하락은 화물운 임 수입만으로는 적정한 이윤의 확보가 어렵게 되었듯이, 우리나라의 경우 철도물류사업자 가 복수의 사업을 포트폴리오사업으로 운영하지 않고 오로지 철도화물수송에 전적으로 의 존하는 사업구조 하에서, 화물운송시장의 극심한 경쟁으로 인한 비현실적으로 낮은 운임과 화물운송 공급능력의 지속적인 초과현상은 도로운송과 경쟁을 해야 하는 철도화물운송사업 자의 수익구조를 지속적으로 악화시키는 결과를 초래하여 철도화물운송 사업만으로는 정상 적인 경영을 영위해가기 매우 어려운 것이 현실이다.

5 국내․외 철도물류의 현황

가. 우리나라 철도물류의 기본현황

우리나라의 경우, 철도가 수송을 주로 담당했던 1970년대 전까지만 해도 산업계는 중후장 대(重厚長大)화물로 대표되는 소품종․대량․소빈도 운송을 위주로 철도의 분담률이 40∼ 50%까지 담당한 적이 있었다. 그러나 고속도로와 국도의 대대적인 건설과 확장이 되기 시

가 트럭에 대항하여 피기백 운송의 요율을 경쟁적으로 설정할 수 있도록 함으로써 철도가 소유한 트럭노선을 포함한 피기백 공동노선의 교통량을 증대시킴 17) 한국해양수산개발원, 21세기 글로벌 해운·물류, 2011 18) 1)다른 운송수단 소유제한 규정의 철폐 2)1980년대 초 중반 이후 철도, 항공운송 업체들이 철도, 내륙수운, 해운회 사 등을 인수하거나 설립하면서 본격적인 복합운송 회사가 등장함 3)CSX Transportation, Union pacific Corporation, Consolidated Freightways, TNT North America 등 복합운송 업체 등장

- 105 - 작한 1970년대와 80년대 이후부터 고속도로와 국도를 이용하는 화물자동차의 지속적인 증 가가 이어졌다. 따라서 고속도로와 산업도로 등의 급격한 확장으로 인하여 화물자동차의 대수가 급속도 로 증가하는데 비례하여 화물자동차를 이용한 도로운송은 점차 증가하게 되고 이에 비해 물류인프라의 증가가 거의 없었던 철도의 수송량은 점차적으로 감소하게 될 수밖에 없었다. 국내 도로의 총 연장길이는 56,380km(1989)에서 105,931km(2011)로 약 87.6%가 증가하였 는데 비해 철도의 연장길이는 불과 3,600여km이며 이는 지난 100년간 거의 증가하지 않고 있다. 이와 같은 도로의 지속적인 건설과 최근까지 급격한 탈산업화와 전자 및 전기산업을 비 롯한 2차 산업, 그리고 3차 산업인 서비스산업이 발달하였다. 더욱이 자동차의 급격한 보급 확대와 더불어 화물운송에 있어서 트럭운송의 비중이 급격히 증가한데다, 최근 경박단소(輕 薄短小) 화물의 다품종․소량․다빈도 운송 위주로 제품과 화물운송의 패턴이 바뀌어 가면 서 철도화물 수송 분담률이 5%(톤 기준)선에 머무르고 있는 실정이다. 우리나라의 경우 국내 교통수단별 화물 수송현황 통계에 의하면, 2000년에 철도화물수송 량이 45,240천 톤 및 분담률이 6.7%에 이르렀으나, 2005년까지 지속적인 감소추세를 보여 철도화물수송량이 41,669천 톤으로 감소하고 분담률 또한 6.1%로 낮아지다가, 2006년부터 2008년까지 철도수송이 다소 증가하여 2008년에는 철도화물수송량이 46,805천 톤으로 최근 10년간 최고를 기록하고 분담률은 6.4%를 기록하였다. 그러나 2008년 미국의 서브 프라임 모기지 사태로부터 촉발된 글로벌 금융위기의 여파로 2009년에 국내 철도화물수송량은 38,898천 톤으로 급락하여 전년대비 16.9%의 감소세를 기 록하였고, 특히 수출입 컨테이너 화물의 경우 무려 32.5%나 대폭 감소하였으며 철도화물의 수송 분담률도 5.1%로 하락하였으며. 2011년에 여전히 5%대에 머무르고 있는 실정이다. 과 거 ‘80~’90년대까지만 하더라도 석탄수송이 무려 연간 2천만 톤에 달하고 철도화물수송총량 이 약 6천만 톤에 기록하면서 철도화물운송의 분담률이 약 50%에 이르던 때와는 완전히 달 라졌다. 한편 국내 철도화물수송량을 톤·킬로미터를 기준으로 할 경우에는 2006년에 10,554백만 톤·킬로미터, 2008년 11,566백만 톤·킬로미터를 정점으로 2009년 글로벌 금융위기의 여파로 철도화물수송량이 급감하여 9,273백만 톤·킬로미터로 하락하였다가 2011년 9,996백만 톤·킬 로미터로 2008년에 비해 여전히 감소세를 유지하고 있는 실정이다.

- 106 - 표 6.2.7 국내 교통수단별 화물 수송현황

단위 : 천 톤, % 철 도 도 로 연 안 해 운 항 공 연도 수송 분담 수송 분담 수송 분담 수송 분담 합계 실적 률 실적 률 실적 률 실적 률 2000 45,240 6.7 496,174 73.4 134,467 19.9 434 0.1 676,315 2001 45,122 6.3 535,725 74.2 140,544 19.5 431 0.1 721,822 2002 45,733 5.9 584,573 75.7 141,706 18.3 433 0.1 772,445 2003 47,110 6.2 565,456 74.6 145,327 19.2 423 0.1 758,316 2004 44,512 6.6 518,856 76.4 115,636 17.0 409 0.1 679,413 2005 41,669 6.1 526,000 76.5 117,410 17.4 372 0.1 687,451 2006 43,341 6.3 529,278 76.6 117,805 17.1 355 0.1 690,779 2007 44,562 6.2 550,264 76.9 120,079 16.8 316 0.1 715,221 2008 46,805 6.4 555,801 76.2 126,964 17.4 254 0.1 729,824 2009 38,898 5.1 607,480 79.2 120,031 15.7 268 0.1 766,677 2010 39,217 5.0 619,530 79.6 119,022 15.3 262 0.1 778,031 2011 40,012 5.2 621,474 80.5 110,135 14.3 281 0.1 771902 주 : 도로는 1998년부터 비영업용 자동차의 수송량이 제외된 값임

표 6.2.8 국내 철도화물수송량 추이

단위 : 백만 ton·km 연도 2006 2007 2008 2009 2010 2011 수송량 10,554 10,927 11,566 9,273 9,452 9,996

- 107 - 표 6.2.9 국내 영업용 화물자동차 수송 총괄

여객수송 화물 수송 백만 천 도로총 인구 자동차대 인-킬로 수송톤 톤-킬로 구분 연장 (천인) 수(unit) 인원(천) (million 수 (thousan 연도 (km) Pass-km (천) d ) ton-km) 1985 40,806 1,113,430 10,601,046 78,025 148,699 7,067,713 52,264 1986 41,184 1,309,434 10,932,607 79,732 168,778 8,033,735 53,653 1987 41,575 1,611,375 11,455,784 81,264 175,282 8,376,051 54,689 1988 41,975 2,035,448 11,905,340 85,324 184,558 8,644,916 55,778 1989 42,380 2,660,212 11,949,830 85,608 199,945 8,958,503 56,481 1990 42,869 3,394,803 12,721,877 89,711 215,125 9,325,221 56,715 1991 43,268 4,247,816 12,854,211 87,697 245,126 10,530,073 58,088 1992 43,664 5,230,995 12,848,749 83,151 266,008 11,364,110 58,909 1993 44,056 6,274,008 12,117,439 77,997 289,450 12,665,551 61,295 1994 44,453 7,404,347 11,603,575 74,167 345,830 15,446,421 73,833 1995 45,093 8,468,901 11,289,507 72,324 408,368 18,212,853 74,237 1996 45,545 9,553,092 11,480,421 72,871 426,413 19,114,177 82,342 1997 45,991 10,413,427 10,887,455 68,737 499,083 22,219,330 84,968 1998 46,430 10,469,599 10,783,922 66,853 408,136 9,387,128 86,990 1999 46,858 11,163,728 10,455,862 76,193 401,177 9,277,071 87,534 2000 47,274 12,059,276 10,410,577 74,572 496,174 11,412,002 88,775 2001 47,343 12,914,115 9,857,402 84,255 534,725 12,321,675 91,396 2002 47,640 13,949,440 9,783,594 77,925 584,573 13,275,158 96,037 2003 47,925 14,586,795 9,404,763 77,348 565,456 13,005,493 97,252 2004 48,082 14,934,092 9,169,559 83,216 518,855 12,545,496 100,278 2005 48,294 15,396,715 8,801,839 91,665 526,000 - 102,293 2006 48,298 16,895,234 9,014,746 97,853 529,277 - 102,293 2007 48,456 16,428,117 9,518,759 116,700 550,264 - 103,019 2008 49,268 16,794,219 9,798,410 104,152 555,801 -, 104,236 2009 48,787 17,325,210 9,588,132 100,617 607,480 - 104,983 2010 48,580 17,941,356 9,646,404 79,440 619,529 - 105,565 2011 50,734 18,437,373 9,907,168 112,9104 621,474 - 105,931 자료: 국토교통부 국토해양통계연보

국내 철도물류사업자의 화물수송 매출 역시 2008년 4,256억 원을 정점으로 2009년에는 글로벌 금융위기의 여파로 인한 철도수송량 급감에 따라 3,607억 원으로 오히려 15.3%나 감소하였으며, 2010년은 3,638억 원, 2011에는 3,873억 원, 2012년에는 다소 회복되어 3,922 억 원에 이르렀다. 철도화물의 수송량이 지난 10여 년간 큰 차이를 보이고 있지 않고 철도 물류사업자의 매출규모가 지난 십여 년간 약 4천억 원에 머무르고 있는 것은 철도물류사업 의 한계를 드러내고 있는 정도로 매우 심각한 문제이며, 철도물류부문의 매출액이 증가하지 않는다면, 국내 철도사업자의 철도물류사업은 조만간 존폐의 위기에 처해질 수도 있을 것이 다. 이러한 철도물류의 침체는 물류산업에 있어서 화물운송 수요의 최근 추세와 특징에 기인 하는 것으로, 과거에는 화주의 입장에서 제품을 자신의 창고나 야적장에 저장 및 보관해 놓 고 출하하는 방식이었다. 하지만 최근에는 창고와 야적장 등 자신의 물류시설을 감축하는

- 108 - 대신, 필요한 시점에 소량씩 출하하게 되므로 열차단위로 조성되어 대량으로 수송하는 철도 수송과는 성격이 맞지 않는데 기인한다. 따라서 고객입장에서 소량단위의 철도수송 요청은 철도의 입장에서 고비용 원가 구조를 더욱 가속화하는 요인일 수밖에 없다. 그러므로 장거리대량 화물수송의 특성과 장점을 가진 철도운송은 적시공급체계를 구축하지 못하여 우리나라에서는 공급사슬관리의 차원에서 적 합하지 않는 수송수단으로 인식되기 십상이다. 결국 철도수송에 적합한 화물의 크기가 상대적으로 작아지는 동시에, 과거 경부간 간선수 송으로 대표되는 수출입화물의 장거리운송 형태가 이제는 중단거리운송 형태로 전환되고 있는 실정이다. 그 이유는 과거 수도권 지역에 입지한 제조기업의 공장들이 천안, 탕정, 아 산, 청주 등 충청권 아래로 이전하거나, 아예 중국이나 베트남, 인도네시아 등 동남아시아 국가로 생산시설을 이전함으로써, 수출화물의 경우에 수도권-부산항간 철도수송물량이 점 차 감소되는 결과를 초래하였다. 또한 정부의 SOC(Social Overhead Capital: 사회간접자본) 사업의 일환으로 추진되어온 항만개발이 인천, 광양, 평택, 군산, 목포, 포항 등 국내 주요항만을 중심으로 적극 추진되는 과정에서, 종전의 경부간에 수송되던 화물 중 상당부분이 여러 항만으로 분산되어 처리되는 현상을 야기하게 됨에, 결과적으로 경부간을 중심으로 한 장거리 철도수송물량은 점점 감소 추세에 있을 수밖에 없었다. 일본의 경우에도 수송기관별 평균 수송거리를 살펴보면 항공 979.3km, 내항해운 470km, 철도 378.3km, 화물자동차 56.1km의 순이다. 그러나 우리나라의 경우에 철도화물운송의 평 균수송거리가 약 240km로 조사되고 있어 일본에 비해 짧을 뿐만 아니라 철도의 장점인 중· 장거리 수송에 적합하지 않은 거리라고 볼 수 있다.19) 또한 이러한 철도화물 평균 수송거리 는 근본적으로 운송사업의 채산성을 확보하기 매우 어려운 구조적인 문제를 안고 있다. 궁극적으로 이러한 화물운송시장의 수요형태는 철도화물운송을 위협하는 요인으로 작용 하고 있다. 이러한 추세를 감안할 때 정체된 상태에 있는 철도물류의 매출확대를 더 이상 화물수송에만 의지하는 것은 어려우며, 관련 철도물류의 경쟁력 강화를 통한 활성화방안의 모색이 시급한 시점이다. 따라서 이러한 철도물류의 활성화방안의 필요성을 검토하기 위해 먼저 철도물류사업의 지속적인 부진이 심각한 철도물류사업자의 경영현황을 살펴볼 필요가 있다

나. 우리나라 철도물류 사업자의 경영 현황

철도사업자는 철도산업 구조개혁의 일환으로 지난 2005년부터 실시된 이른바 상하 분리 정책의 도입에 따라 철도청에서 한국철도공사로 공사화 되었으며, 철도운영부문이 분리되 어 오늘에 이르고 있다. 하지만, 공사 출범이후 철도 화물부문의 경우 대규모 적자를 지속 적으로 경험하고 있으며, 공사 전체 영업적자의 절반이 화물부문에서 나올 정도로 공사 경 영에 심각한 영향을 끼치고 있다.

19) 최영수, 황세정 역자(이용상 감수), 일본의 물류와 로지스틱스, 도서출판 범한, 2010년

- 109 - 표 6.2.10 한국철도공사의 매출액 및 영업이익

연도 매출액 영업이익 2007 3조 5천억 원 -6,414억 원 2008 3조 6천억 원 -7,374억 원 2009 3조 5천억 원 -6,861억 원 2010 3조 6천억 원 -5,287억 원 2011 3조 9천억 원 -5,224억 원 2012 4조 3천억 원 -3,591억 원

최근 수년간 국내 철도사업자의 전체 사업실적을 보면 매출액은 <2007년 3조 5천억 원에 서, 2010년 3조 6천억 원으로 증가율이 거의 없이 답보상태를 보이다가 2012년 4조3천억 원 으로 다소 증가하였는바, 이는 자회사와 지분법에 의한 매출을 포함한 것이며 철도사업자 자체의 매출은 크게 증가되지 않고 있다. 또한 철도사업자의 영업수익을 보면 철도화물운송 수익은 ‘12년 말 기준 약 10.6%에 불과한 실정이다. 영업이익을 살펴보면 2007년 6,414억 원, 2008년에 7,374억 원, 2009년 6,861억 원, 2010년 5,287억 원, 2011년 5,224억 원, 2012년 3,591억 원의 적자를 보이고 있다.

표 6.2.11 한국철도공사 경영현황(2000년 - 2012년)

경영성과 총수익 총비용 년도 당기 영업 기타 영업 기타 합계 합계 순이익 수익 수익 비용 비용 2000 -1,439 19,778 14,575 1,135 21,217 21,053 164 2001 -1,510 21,162 15,270 1,351 22,672 22,350 322 2002 -2,195 21,831 15,366 1,438 24,026 23,645 381 2003 -3,479 23,077 15,554 1,538 26,556 26,014 542 2004 -1,729 31,627 19,293 5,072 33,356 31,334 2,022 2005 -6,062 36,528 34,029 2,499 42,590 39,402 3,188 2006 -5,260 39,389 35,302 4,087 44,649 40,639 4,010 2007 1,333 46,632 35,703 10,929 45,299 42,117 3,182 2008 5,140 62,251 36,314 25,937 57,111 43,688 13,423 2009 6,486 60,079 35,288 24,791 53,593 42,149 11,444 2010 3,808 54,914 36,825 18,089 51,107 42,113 8,994 2011 3,123 53,435 39,745 16,690 49,013 43,203 5,801 2012 -28,202 57,589 48,153 9,436 85,791 50,207 35,584

국내 철도사업자의 물류사업부문의 매출액은 2007년 4천 3백억 원, 2012년에 3천 9백억 원으로 지속적으로 감소하는 추세를 보였고, 철도화물 수송량 역시 2007년 44,563천 톤, 2012년 40,854천 톤에서 감소하는 추세를 보였다. 철도물류사업자의 화물수송추이를 살펴보면 2008년을 정점으로 총 철도화물수송량(백만 ton·km)가 계속하여 감소하고 있어서 철도수송이 부진함을 면치 못함을 알 수 있다.

- 110 - 표 6.2.12 한국철도공사의 연도별 손익계산서

단위 : 억 원 구 분 ’05 ’06년 ’07년 ’08년 ’09년 ’10년 ’11년 ’12년 ◦ 영업수익 34,029 35,302 35,703 36,314 35,288 36,825 39,745 43,049 1. 운송사업 24,636 25,613 26,712 27,880 26,281 28,036 30,914 33,400 고속철도 8,376 9,048 10,149 10,458 10,183 11,387 13,844 15,056 일반철도 5,480 5,217 5,013 4,964 4,668 4,773 4,797 5,005 광역철도 4,662 4,667 5,176 5,951 5,482 5,651 5,977 6,762 화물·기타 3,118 3,195 3,524 3,845 3,241 3,294 3,471 3,537 PSO보상 3,000 3,486 2,850 2,662 2,707 2,931 2,825 3,040 2. 다원사업 661 822 881 819 917 1,077 1,291 1,460 3. 수탁사업 8,732 8,867 8,110 7,615 8,090 7,712 7,540 8,189 ◦ 영업비용 39,402 40,639 42,117 43,688 42,149 42,112 44,968 46,640 기본인건비 13,091 14,054 14,608 14,566 14,332 14,208 14,716 15,085 성과상여금 202 1,245 1,857 3,217 1,956 2,369 2,556 2,186 퇴직급여 866 1,296 1,303 1,502 1,342 1,074 1,372 1,437 복리후생비 2,714 2,673 2,955 3,245 3,017 3,009 3,189 3,456 선로사용료 5,188 4,803 6,175 5,719 5,688 5,710 6,754 7,176 동력비 3,716 4,059 3,882 4,723 3,877 4,183 4,734 5,085 감가상각비 3,142 3,233 3,370 3,510 3,739 3,918 4,459 4,173 수선유지비 5,684 5,424 4,506 3,556 4,621 4,060 3,472 4,002 지급수수료 등 4,799 3,852 3,461 3,650 3,577 3,581 3,716 4,040 <영업 손익> △5,373 △5,337 △6,414 △7,374 △6,861 △5,287 △5,223 △3,591 ◦ 영업외수익 2,499 4,087 9,474 25,937 24,791 18,089 20,243 8,457 ◦ 영업외비용 3,188 4,010 3,182 10,893 7,534 6,955 8,675 33,396 <영업외손익> △689 77 6,292 15,044 17,257 11,134 11,568 △24,939 <세전순이익> △6,062 △5,260 △122 7,670 10,396 5,847 6,345 △28,530 <법인세비용> - - △1,455 2,530 3,910 2,039 3,222 207 <당기순손익> △6,062 △5,260 1,333 5,140 6,486 3,808 3,123 △28,737 주 : ’10년까지 K-GAAP 기준, ’11년부터 K-IFRS 별도재무제표 기준

표 6.2.13 철도공사의 물류사업 매출액 및 화물수송량

철도공사 철도공사 연도 물류사업 매출액 화물수송량 2007 4천 3백억 원 44,563천 톤 2008 4천 2백억 원 46,835천 톤 2009 3천 6백억 원 38,908천 톤 2010 3천 7백억 원 39,272천 톤 2011 3천 8백억 원 40,056천 톤 2012 3천 9백억 원 40,354천 톤

표 6.2.14 한국철도공사의 철도 화물수송 추이

단위 : 백만 ton·km 연도 2006 2007 2008 2009 2010 2011 화물수송(백만ton×km) 10,554 10,927 11,566 9,273 9,452 9,996

- 111 - 표 6.2.15 연도별 철도 컨테이너수송량 현황(2003-2012)

단위 : 천TEU, %20) 구분 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 계 825 835 956 1,069 1,126 1,185 799 934 1,099 1,138 전년 108 101 114 111 105 105 67.5 116 117 103 대비

품목별 화물 수송실적은 연도별로 가장 수송량이 많은 양회가 2007년 16,478천 톤, 2008 년 17,670천 톤, 2009년 16,014천 톤, 2010년 14,793천 톤, 2011년 14,676천 톤, 2012년 14,603 천 톤으로 점차 감소세를 나타냈다. 두 번째로 수송량이 많은 컨테이너화물의 경우 2006년 100만 TEU, 2007년 110만 TEU, 2008년 110만 TEU, 2009년 80만 TEU, 2010년 90만 TEU, 2011년 100만 TEU, 2012년 110만 TEU를 기록하였다. 2006년에 최초로 100만 TEU를 돌파 한 후 2008년을 정점으로 증가하다가, 2008년 글로벌 금융위기로 인한 국제화물수송량의 급격한 감소로 무려 전년 대비 33%의 철도수송량이 감소하였다. 그리고 2010년부터 서서히 회복세를 보여 2012년에는 2007년 수준의 수송량을 회복하여 총 1,138,929TEU를 기록하였 으나 2013년도 철도파업의 여파로 인해 철도수송량은 다시 약 4% 감소하여 1,097,492TEU 를 기록하였다.

2014년의 상반기의 경우에 총 392,168TEU로 전년 동기대비 무려 17.4%나 급감하였다. 이는 2014년 1월 장기간 철도파업을 인해 화물열차의 운행률이 30%대로 하락하면서 화주 들은 트럭운송으로 전환해 철도수송량은 급감하게 된 것이다.

20) TEU : Twenty-foot Equivalent Unit의 약자로 20ft 컨테이너 1개가 1 TEU임

- 112 - 표 6.2.16 철도화물 품목별 수송실적(2004년-2012년)

단위 : 톤 품목 구분 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 수송량 383 371 69 348 331 329 321 포대 전년비 73.0% 96.9% 99.5% 94.3% 95.1% 99.4% 97.6% 수송량 14,591 15,089 16,181 15,217 14,244 14,081 13,970 벌크 양 전년비 105.9% 103.4% 107.2% 94.0% 93.6% 98.9% 99.2% 회 수송량 849 1,018 1,120 449 218 266 312 크링카 전년비 99.5% 119.9% 110.0% 40.1% 48.6% 122.0% 117.3% 수송량 15,823 16,478 17,670 16,014 14,793 14,676 14,603 소계 전년비 104.4% 104.1% 107.2% 90.6% 92.4% 99.2% 99.5% 수송량 4,367 3,465 3,644 3,183 2,405 1,866 1,745 무연탄 전년비 117.3% 79.3% 105.2% 87.3% 75.6% 77.6% 93.5% 수송량 1,878 2,771 2,821 2,692 3,264 3,299 3,044 유연탄 석 전년비 103.9% 147.6% 101.8% 95.4% 121.2% 101.1% 92.3% 탄 수송량 1,123 647 618 498 503 133 91% 경석 전년비 108.4% 57.6% 95.5% 80.6% 101.0% 26.4% 68.4% 수송량 7,368 6,883 7,083 6,373 6,172 5,298 4,880 소계 전년비 112.2% 93.4% 102.9% 90.0% 96.8% 85.8% 92.1% 수송량 11,253 11,729 12,446 8,513 9,948 11,678 12,111 컨테이너 전년비 112.1% 104.2% 106.1% 68.4% 116.9% 117.4% 103.7% 수송량 2,202 2,104 2,006 1,819 1,640 1,348 1,173 유류 전년비 91.7% 95.5% 95.3% 90.7% 90.2% 82.2% 87.0% 수송량 1,758 1,999 1,939 1,968 2,024 2,212 2,319 광석 전년비 89.4% 113.7% 97.0% 101.5% 102.8% 109.3% 104.8% 수송량 1,331 1,818 2,001 1,127 1,733 2,119 2,670 철강 전년비 95.1% 136.6% 110.1% 56.3% 153.8% 122.3% 126.0% 수송량 182 224 261 130 148 119 108 비료 전년비 51.7% 123.1% 116.5% 49.8% 113.8% 80.4% 90.8% 수송량 256 230 187 253 260 276 250 건설 전년비 90.5% 89.8% 81.3% 135.3% 102.8% 106.2% 90.6% 수송량 813 666 549 491 413 440 470 사업용 전년비 76.3% 81.9% 82.4% 89.4% 84.1% 106.5% 106.8% 수송량 2,355 2,432 2,693 2,220 2,141 1,890 1,770 기타 전년비 96.4% 103.3% 110.7% 82.4% 96.4% 88.3% 93.7% 수송량 43,341 44,563 46,835 38,908 39,272 40,056 40,354 합 계 전년비 104.0% 102.8% 105.1% 83.1% 100.9% 102.0% 100.7%

품목별 수송량의 분담률을 살펴보면, 컨테이너화물의 경우 철도수송 분담률이 2006년 10.4%에서 2010년 7.4%로 지속적인 감소추세에 있다.21) 위에 언급한 바와 같이 철도공사 물류사업부문의 철도화물수송실적을 품목별 추세를 살 펴보면, 컨테이너와 철강제품의 경우에는 지속적인 수송량 증가를 보이고 있는 반면에, 철 도화물의 주력상품이었던 시멘트의 경우 2008년을 정점으로 지속적인 감소를 보이고 있으 며, 이는 국내 아파트 등 주택건설경기의 급격한 감축과 항만, 철도, 도로 등 사회간접자본 건설의 축소에 따른 건설경기의 장기침체로 인하여 지속적인 감소세를 보이고 있고, 시멘트 의 특성 상 수송비용이 차지하는 비중이 높은 관계로 벌크시멘트 업체 상호간의 물량교환 에 의한 지역별 공급체계의 확산으로 인하여 실제 시멘트의 수송이 감소하는 부분도 늘어 나고 있다. 서민들의 난방연료인 무연탄의 경우, 과거 10~20년 전에 비해 전체적으로 감소세를 나타

21) 한국철도공사 내부자료[KROIS 철도화물 품목별 수송실적(연도별)]

- 113 - 내고 있으나, 최근 유류가 상승으로 인한 서민들의 경제적 부담으로 인해 다소 증가하고 있 지만, 전체 사용량으로 볼 때 과거에 비해 현격히 감소하고 있으며, 산업용과 가정용 전기 를 생산하는데 소요되는 발전용 유연탄의 경우 화력발전소의 추가건설에 따른 지속적인 증 가세를 보이고 있고, 최근 원자력발전소의 잦은 고장으로 인해 화력발전소의 전기 생산이 증가하여 이에 소요되는 연료인 발전용 유연탄 역시 다소 증가하고 있다. 유류의 경우 국내 유류수송 파이프라인 망이 구축되고 정유사간 제품교환의 거래방식으 로 인해 유류화물이 직접 수송되지 않고 거래되는 경우가 증가하여 2006년 이후 지속적으 로 감소세를 나타내고 있는 것으로 나타났다. 비료의 경우에는 계절적인 수요의 변동이 매 우 커서 비료에 대한 수송수요 역시 변동성이 큰데다가, 포대비료의 경우 벌크비료에 비해 소분화된 포장으로 인해 철도수송에 적합하지 않는 소량·다빈도 수송을 요함에 최근 포대 비료의 철도수송을 줄여가고 있는 추세로 비료수송은 점차 감소세를 보이고 있다. 이러한 철도화물수송량의 감소추세는 종래의 철도수송의 약점인 역간 운송을 벗어나지 못한 채, 단순한 거점간의 운송사업 만으로 한정하여 사업을 영위한 것이 주된 원인으로 작 용하였다. 예를 들면, 철도를 이용한 컨테이너화물의 운송은 화물운송시장에서 철도운송이 갖고 있는 여러 가지 문제점, 즉 문전일관운송(Door to Door)이 불가능하므로, 화주문전이 나 항만의 컨테이너터미널까지의 단거리 운송(shuttle)에 따른 추가운송료의 부담과 다단계 운송에 따른 철도역에서의 추가적인 상하역비용의 부담뿐만 아니라, 셔틀운송과 철도역 상 하역 작업에 따른 시간의 추가소요로 인한 고객이 요구하는 리드타임의 지연 등의 문제점 을 안고 있다. 또한 철도인프라 중 가장 중요한 화물철도선로의 길이는 <부록 4>에서 볼 수 있듯이 지 난 수십 년간 큰 변화가 없이 답보상태인데, 현재의 화물철도 연장선을 가지고는 획기적인 철도화물수송량의 증대를 기대하긴 매우 어려운 실정이다. 이제 우리나라의 경우도 산업구조적인 측면에서 자동차, 조선, 석유화학 등과 같이 중후 장대(重厚長大)형 산업에서 전자, 정보통신 등과 같은 경박단소(輕薄短小)형 산업으로의 전 환과 주요 생산거점의 중국, 베트남 등 해외 이전 등으로 인해 근본적인 화물수송량의 양적 인 증대를 기대하기 어려워졌다. 더욱이 제조업에서 대형 할인점을 위시한 유통소매업의 급 격한 확대로 인하여 이들의 요구사항인 소(小)로트(Lot)화와 배송빈도의 증가 및 JIT(Just In Time: 적시공급체계) 방식의 도입 등으로 철도에 의한 화물수송보다는 자동차를 이용한 화물수송이 상대적으로 증가하게 된 것으로 볼 수 있다.22) 또한 송화인의 문전에서 수화인 의 문전까지 이음새가 없는 물류 즉, One-stop 물류서비스를 원하는 화주의 요구에 따라 복합운송서비스의 제공이 불가피한 것이 현실이다. 본 자문에서는 국내 철도물류사업자의 사업이 철도화물수송업과 이와 관련한 제한된 사 업을 위주로 영위함에 따라 매출확대의 한계 및 사업의 수익성 악화가 지속되고 있음을 문 제점으로 인식하였다. 결국 철도사업자의 주된 사업인 철도화물수송이 전체의 손익에 지대 한 악영향을 끼치고 있는 현 상황에서, 철도화물운송사업 외에 다양한 사업의 신규진출이나 연관사업의 전개를 통하여 물류사업의 비즈니스 포트폴리오를 구축함으로써, 철도사업자의 경영 리스크를 줄이는 동시에 매출확대와 수익성 제고를 검토할 필요성이 있다. 이와 관련하여 국내 철도사업자의 사업다각화를 검토하기 위해, 먼저 일본, 독일, 영국 등

22) 최영수, 황세정 역자(이용상 감수), 일본의 물류와 로지스틱스, 도서출판 범한, 2010년

- 114 - 철도선진국의 사업다각화 사례를 살펴볼 필요가 있다

다. 일본 및 영국의 철도물류 현황

유럽연합(EU) 주요국가의 경우에도 10여 년 전부터 철도화물수송 분담률을 늘리기 위한 마르코 폴로 프로그램이나 TEN(Trans-European Networks: 유럽횡단네트워크) 등 다양한 제도와 프로그램을 추진해오고 있으나 여전히 철도화물수송 분담률은 10%선에 머무르고 있다. 유럽연합은 트럭운송에 의존으로 야기되는 환경문제를 해결하기 위해 철도나 내륙수 운을 이용한 수송을 확대하고 수송수단간 복합운송의 촉진과 TEN(Trans- European Networks: 유럽횡단네트워크)을 통하여 철도수송을 확대하는 정책을 시행해오고 있다. 특히 영국에서는 철도전환보조금 제도를 시행해오고 있으며 트럭에서 철도로 수송을 전 환하는 이른 바 모달 시프트(Modal Shift) 정책에 따라, 2010년까지 화물철도의 수송량을 2000년 대비 80% 증가시킨다는 계획으로 정책을 수립하고, 2000년에 신규 운수법이 제정되 면서 SRA(Strategic Rail Authority; 전략적 철도위원회)가 설치되어 2001년에 화물전략을 발표하였는데, 화물철도의 비중을 7%에서 10%로 증대시킨다는 내용이 포함되어 있다. 23) EU국가 중 철도화물에 대한 지원정책의 일환으로 보조금을 지급하여 철도수송분담률을 증대하는 정책을 펴온 영국 철도화물의 경우를 살펴보기로 한다. <표 18>에서 알 수 있듯 이 첫째, 영국의 수송수단별 화물수송량의 추이를 살펴보면 톤을 기준으로 할 때, 1953년의 경우 철도화물수송량이 294백만 톤을 정점으로 하여 지속적인 감소추세를 보여서 2009년의 경우 90백만 톤으로 감소된 반면에, 도로화물수송량은 1953년의 경우 889백만 톤을 최저점 으로 하여 지속적인 증가추세를 보여서 2007년에 1953백만 톤을 정점으로 최고점에 도달한 것으로 나타났다. 그리고 톤·킬로미터를 기준으로 할 경우에도 1953년의 경우 철도화물수송량이 370억 톤· 킬로미터를 정점으로 하여 지속적인 감소추세를 보여서 2010년의 경우 190억 톤·킬로미터 로 감소된 반면에, 도로화물수송량은 1953년의 경우 320억 톤·킬로미터를 최저점으로 하여 지속적인 증가추세를 보여서 2007년에 1690억 톤·킬로미터를 정점으로 최고점에 도달하였 다가 그 이후 다소 감소되어 2010년에는 1510억 톤·킬로미터로 나타났다. 영국의 경우에 1950년대 초에는 도로와 철도의 수송량이 톤·킬로미터를 기준으로 서로 비슷하였으나, 도로의 지속적인 확장과 화물자동차의 보급 확대에 따라 도로화물수송량이 지속적으로 증가하여, 최근에 이르러 톤·킬로미터를 기준으로 할 경우에 도로화물수송량이 철도화물수송량의 약 8배에 달하고 있는 실정이다.24)

23) 최영수, 황세정 역자(이용상 감수), 일본의 물류와 로지스틱스, 도서출판 범한, 2010년 24) Domestic freight transport: by mode: 1953-2010, Department for Transport, Great Britain

- 115 - 표 6.2.17 영국의 국내 수송수단별 화물수송량

단위 : 톤기준/톤킬로미터 기준 화물수송량(10억톤킬로미터) 화물적재량(백만 톤) 파이 파이 연도 도로 철도 해운 프라 합계 도로 철도 해운 프라 합계 인 인 1953 32 37 20 - 89 889 294 52 2 1,237 1958 41 30 21 - 92 1,078 247 53 2 1,380 1963 57 25 25 - 108 1,407 239 60 15 1,721 1968 79 23 25 2 129 1,707 211 59 32 2,009 1973 90 23 31 5 149 1,660 196 122 50 2,028 1978 100 20 48 10 178 1,503 171 133 83 1,890 1983 96 17 60 10 183 1,358 139 143 82 1,722 1988 130 18 59 11 219 1,758 150 156 99 2,163 1993 135 14 51 12 211 1,615 103 134 125 1,977 1998 160 17 57 12 246 1,727 102 149 153 2,131 2000 159 18 67 11 256 1,693 96 137 151 2,077 2002 159 19 67 11 256 1,734 87 139 146 2,106 2004 163 20 59 11 253 1,863 100 127 158 2,249 2006 163 22 52 11 248 1,901 108 126 159 2,294 2008 157 21 50 10 238 1,800 103 123 147 2,173 2010 151 19 42 . .. 1,621 90 106 .. .. 주 : 1. 모든 화물/차량통계(총차량중량 3.5톤이하 포함) 2. 철도수치는 회계연도(즉, 2010은 2010/11임) 3. 일부 파이프라인 데이터는 추정치임 4. 해운과 파이프라인의 2010년도 데이터는 현재 입수불가 5. 2006년도부터 2009년도 도로 수치는 수정된 것임

영국의 경우에도 철도화물의 품목별 톤·킬로미터 수송량 추이를 살펴보면, 2010년도 통계 에 의하면 총 192억 톤·킬로미터의 철도화물수송량 중에서 석탄 등 연료가 55억 톤·킬로미 터(28.4%), 석유제품이 13억 톤·킬로미터(6.9%), 금속류가 22억 톤·킬로미터(11.6), 광물 및 건설자재가 32억 톤·킬로미터(16.6), 기타 70억 톤·킬로미터이다.

- 116 - 표 6.2.18 영국 국내 상품별·수송수단별 화물수송량

단위 : 10억 톤·킬로미터/퍼센트 1 1,2 1 Pipeline Road(도로) Rail(철도) 품목집단 (파이프라인) (NST Chapter) 10억 10억 10억 톤킬로 % 톤킬로 % 톤킬로 % 미터 미터 미터 농업제품 및 생동물류s 11.7 7.8 ...... 식품 및 동물사료 39.2 26.0 ...... 고체광물 1.5 1.0 5.5 28.4 .. .. 석유제품 6.0 4.0 1.3 6.9 10.2 100 광석 및 금속폐기물 1.1 0.8 ...... 금속제품 4.9 3.3 2.2 11.6 .. .. 원유, 광물제조, 건축자재 19.5 12.9 3.2 16.6 .. .. 비료 2.5 1.7 ...... 화학제품 6.2 4.1 ...... 기계,수송장비제조 및 기타 57.9 38.5 ...... 비분류 품목 .. .. 7.0 36.6 .. .. 전 품목 계 150.5 100 19.2 100 10.2 100 주 : 1. 도로수치는 2010년 기준, 파이프라인은 2010년, 철도는 2010/2011년 회계연도 기준 2. 영국에 등록된 총 차량톤수 3.5톤 또는 미만을 포함하는 제품수송차량 3. 수송에 대한 표준 EC분류: 주석 및 정의 참조 4. ORR이 제공한 철도자료는 NST 품목분류와 맞지 않으며, 맞지 않는 품목은 비분류 품목으로 함

이러한 철도수송 분담율의 지속적인 하락추세는 철도화물 분담률이 가장 높은 캐나다와 미국 등 대륙철도수송이 발달한 국가를 제외하고는 비단 우리나라만의 현상은 아니며, 선진 철도국인 일본의 경우에도 연안운송과 도로운송의 발달로 인하여 철도화물수송 분담률이 1% 미만이다. 2007년도 일본의 수송수단별 분담률을 보면 톤·킬로미터 기준으로 자동차 60.9%, 내항해운 34.9%, 철도 4.0%, 항공 0.2%의 순이었다. 또한 1995년부터 2007년까지의 추이를 살펴보면 큰 변동을 찾을 수 없다. 그리고 톤수를 기준으로 할 경우에 2007년도에는 자동차 91.4%, 내항해운 7.6%, 철도 0.9%, 항공 0.02%로 자동차의 비중이 더 커진다. 또한 1995년부터 2007년까지의 추이를 살 펴보면 톤·킬로미터 기준과 뚜렷한 변화를 찾을 수 없다. 25) 하지만 2005년을 기준으로 2012년까지 일본의 철도화물수송량은 톤을 기준으로 52,473천 톤에서 42,339천 톤으로 약 19.3% 감소하였으며, 톤·킬로미터를 기준으로 할 경우에 22,812백만 톤·킬로미터에서 20,471백만 톤·킬로미터로 약 10.3% 감소하였다. 이를 품목별로 살펴보면 컨테이너화물은 톤을 기준으로 25,163천 톤에서 23,157천 톤으로 약 6.4% 감소하였으며, 톤·킬로미터를 기준으로 할 경우에, 19,972백만 톤·킬로미터에서 18,697백만 톤·킬로미터로 약 7.8% 감소하였으며, 일반화물의 경우에는 톤을 기준으로 할 경우에 27,309천 톤에서 19,182천 톤으로 약 29.8% 감소하였으며, 톤·킬로미터를 기준으로 할 경우에 2,840백만 톤·킬로미터에서 1,774백만 톤·킬로미터로 약 37.5% 감소한 것으로 나 타났다.

25) 최영수, 황세정 역자(이용상 감수), 일본의 물류와 로지스틱스, 도서출판 범한, 2010년

- 117 - 일본의 경우 톤과 톤·킬로미터를 기준으로 철도화물수송량이 감소추세를 보여 왔으며, 품 목별로는 컨테이너화물에 비해 일반화물의 감소세가 뚜렷한데, 우리나라의 경우 톤과 톤·킬 로미터를 기준으로 철도화물수송량이 감소하고, 품목별로는 일반화물은 감소하고 컨테이너 와 철강 화물은 지속적으로 증가하는 추세를 보이고 있다. 일본 JR Freight(화물철도주식회사)의 경우 일반화물의 철도수송량이 많이 감소하고 12ft container 등을 활용한 컨테이너화를 통하여 국내화물의 철도수송에 주력한 결과 최근 컨테 이너화물의 비중이 80%를 초과하고 있다. 결국 일본의 경우에도 철도수송만으로는 철도사 업자의 매출증대나 적정한 수익창출이 어렵다는 것을 인식하고, 사업 다각화를 통해 매출과 수익을 함께 제고해가는 전략을 추진해오고 있다고 할 수 있다.

표 6.2.19 일본의 철도화물수송통계 2010년=100기준

단위 : 수송톤 화물종류 회계연도 또는 Total Container 화물자동차 월별 Ton Index Ton Index Ton Index 2005 52,473,492 120.2 25,163,697 108.7 27,309,795 133.2 2006 51,871,919 118.8 26,241,442 113.4 25,630,477 125.0 2007 50,850,323 116.5 26,624,349 115.0 24,255,973 118.2 회 2008 46,225,217 105.9 26,181,675 108.8 21,043,542 102.6 계 2009 43,250,531 99.1 22,987,399 99.3 20,263,132 98.8 년 도 2010 43,647,118 100.0 23,144,980 100.0 20,502,138 100.0 2011 39,885,724 91.4 21,862,845 94.5 18,022,879 87.9 2012 41,339,724 97.0 23,157,201 100.1 19,182,523 93.6 전년대비 106.2 105.9 106.4 2010 회계년도 3,637,260 100.0 1,928,748 100.0 1,708,512 100.0 평균 6/2012 3,279,028 90.2 1,877,474 97.3 1,401,554 82.0 7/2012 3,429,104 94.3 1,929,546 100.0 1,499,558 87.8 8/2012 3,401,173 93.5 1,844,846 95.6 1,556,327 91.1 9/2012 3,475,820 95.6 1,935,783 100.4 1,540,037 90.1 10/2012 3,748,609 103.1 2,144,425 111.2 1,604,184 93.9

월 11/2012 3,760,607 103.4 1,997,271 103.6 1,763,336 103.2 별 12/2012 4,038,500 111.0 2,027,327 105.1 2,011,173 117.7 1/2013 3,677,405 101.1 1,691,904 87.7 1,985,501 116.2 2/2013 3,618,658 99.5 1,819,314 94.3 1,799,344 105.3 3/2013 3,762,405 103.4 2,143,283 111.1 1,619,122 94.8 4/2013 3,436,224 94.5 1,996,493 103.5 1,439,731 84.3 5/2013 3,240,779 89.1 1,792,600 92.9 1,448,179 84.8 6/2013 3,249,728 89.3 1,888,577 97.9 1,361,151 79.7 전년동월 99.1 100.6 97.1 대비

- 118 - 표 6.2.20 철도화물수송통계 2010년=100기준

단위 : 톤-킬로미터 화물의 종류 회계연도 또는 합계 Container 화물자동차 월별 천 Index 천 Index 천 Index 2005 22,812,582 111.8 19,971,938 108.1 2,840,644 148.0 2006 23,191,582 113.7 20,624,297 111.6 2,567,285 133.7 2007 23,333,738 114.4 20,900,161 113.1 2,433,577 126.8 회 2008 22,255,722 109.1 20,176,782 109.2 2,078,940 108.3 계 2009 20,561,669 100.8 18,560,352 100.4 2,001,317 104.3 연 도 2010 20,398,382 100.0 18,478,799 100.0 1,919,583 100.0 2011 19,998,369 98.0 18,035,339 97.6 1,963,030 102.3 2012 20,471,499 100.4 18,697,278 101.2 1,774,220 92.4 전년대비 102.4 103.7 90.4 2010년 1,699,865 100.0 1,539,900 100.0 159,965 100.0 평균 6/2012 1,594,325 93.8 1,473,620 95.7 123,705 75.5 7/2012 1,648,280 97.0 1,515,257 98.4 133,023 83.2 8/2012 1,630,568 95.9 1,485,769 96.5 144,799 90.5 9/2012 1,705,595 100.3 1,586,762 103.0 118,833 74.3 10/2012 1,931,563 113.6 1,799,797 116.9 131,766 82.4 11/2012 1,808,390 106.4 1,650,069 107.2 158,321 99.0 월 12/2012 1,866,148 109.8 1,661,002 107.9 205,145 128.2 별 1/2013 1,546,981 91.01 1,363.973 88.6 183,008 114.4 2/2013 1,627,498 95.7 1,458,899 94.7 168,599 105.4 3/2013 1,890,424 111.2 1,740,913 113.1 149,511 93.5 4/2013 1,719,573 101.2 1,592,946 103.4 126,627 79.2 5/2013 1,527,383 89.9 1,409,659 91.1 124,724 78.0 6/2013 1,595,110 93.8 1,484,832 96.4 110,278 68.9 전년동월 100.0 100.8 91.4 대비

- 119 - 제5장 참고문헌

□ 국내

1. 건설교통 R&D 중장기 발전계획, R건설교통기술평가원, 2012 2. 제 2차 국가교통기술 개발계획, 국토해양부, 2009 3. 새로운 철도 R&D 비전과 강소기업 육성 전략, 국토교통부, 2013 4. 레일방식 초고속철도(500km/h급 이상) 핵심기술 개발 연차보고서, 한국철도기술연구원, 2012 5. 국토교통 R&D 중장기 전략, 국가과학기술위원회, 2014 6. Railway Technology 2020, 한국철도기술연구원, 2010 7. 한국철도기술연구원 경영성과계획서 2014-2017, 2014 8. 한국철도기술연구원 고유임무재정립, 2014 9. Global Rail Market Trend Analysis(1), 한국철도기술연구원, 2013 9. 새로운 철도 R&D 비전과 강소기업 육성전략, 국토교통부(2013) 10. 국가연구개발사업 표준성과지표 - 성과목표․지표 설정 가이드라인, 국가과학기술위원회, 2013.1 11. 2013년도 산업기술연구회 소관연구기관 평가편람, 산업기술연구회, 2012.12 12. SLP 보고서, 한국철도기술연구원, 2014

□ 해외

1. Strategic Rail Research Agenda 2020, ERRAC, 2002 2. Delivering a sustainable railway, United Kingdom Parliament, 2007 3. Rail Technical Strategy Europe, UIC European Regional Assembly, 2014 4. The Worldwide Market for Railway Technology, SCI/Verkehr, 2009-2014 5. ESPRC, 2005/06 to 2007/08 Output framework, 2005.5 6. http://errac.uic.org/ 7. Nam, Eun Kyoung, Railway engineering, KRRI, 2007 8. Healy, Juan, “high speed rail”, Vehicle System Dynamics V.12 No.1, 2007 9. SCI/Verkehr, The Worldwide Market for Railway Technology 2009-2014 10. European Commission, Sixth FP7 Monitoring Report, 2013.8 11. Gilmour, John B., “Implementing OMBs Program Assessment Rating Tool (PART): Meeting the Challenges of Integrating Budget and Performance”, OECD Journal on Budgeting, V.7 No.1, 2007 12. NASA, Fiscal Year 2011 Performance & Accountability Report, 2011.11 13. Wickland, Diane, Metrics and MODIS, NASA, 2001.12

- 120 - KRRI 연구 2015-

미래교통 핵심원천기술개발을 위한 전략기획 연구 발 행 인 김 기 환 발 행 일 2015년 1월 31일 발 행 처 한국철도기술연구원 437-757 경기도 의왕시 월암동 360-1 전화 : (031)460-5000 팩스 : (031)450-5029 홈페이지 : http://www.krri.re.kr

ISBN : 본 보고서의 내용은 無斷轉載․譯載․複寫를 금함.

- 121 -