철도시스템

1. 개요[편집]

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철도 시스템에 관한 문서이다.

2. 일반적인 철도시스템[편집]

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인간의 필수요소 3요소에 한가지를 추가한다면 그것은 교통이 될 정도로 교통은 중요하다.
국가별로 철도는 불리는 이름은 다르지만, 그 의미는 모두 동일하다.

일반적인 철도시스템은 4개의 키워드로 이를 정리할 수 있다. 철도, 시스템, 공학, 기술과 기능이다.

2.1. 철도[편집]

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대한민국의 법인 철도산업발전기본법에서는 철도를 "여객과 화물을 운송하는 데 필요한 철도시설[6] 및 철도차량[7]과 관련된 운영·지원체계가 유기적으로 결합, 구성된 운송체계"라고 정의한다.

한국철도는 3가지의 주요한 운영·지원체계를 사용하는데, CTC, SCADA, IRIS가 대표적이다.

• CTC(중앙집중제어장치, Centralized Traffic Control)는 구로에 위치한 철도교통관제센터에서 운용 중으로, CTC에 의해 한국철도에서는 전 선로에 운행되는 차량의 모든 상황을 파악하고 있다. 이를 통해 만일 사고가 발생하는 등 사건이 발생할 시 열차를 우회시키는 등 전체적인 열차의 운용 상황을 확인하며 전체적인 교통상황을 컨트롤하는 것이 CTC이다.
• SCADA(전력망 감시 시스템, Supervisory Control And Data Acquisition)는 역시 구로에 위치한 철도교통관제센터에서 모니터링 중인 전력망 감시 시스템으로, 일명 스카다 시스템으로 부른다. 스카다 시스템을 통해 전철 전력 공급을 제어하며 전력망을 감시하여 긴급하게 지원하여야 할 때 이를 작동하여 관리한다.
• IRIS(통합열차정보시스템, Integrated Railroad Information System)는 열차 표 판매 운행을 위한 사전 운행계획이다. 열차 운행 240일 전 수송수요[8]
  경제상황, 코로나 상황 등으로 인해 수송수요가 증가하겠구나 등
  를 예측하고 - 180일 전 이에 따른 수송계획을 마련하고 - 120일 전 열차운영계획[9]
  기관사, 여객전무 등 승무원이 제대로 확보되었는지, 코레일관광개발에서 외주 맡긴 여승무원들을 제대로 제공할 수 있는지 등
  을 수립하고 - 90일 전 열차예매를 시작하고 - 당일날 열차 운행을 하고 - 이후 사후 관리를 하는 이 모든 과정을 총괄한다.

2.2. 시스템[편집]

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시스템은 정의된 목적을 실행하기 위해서 여러 요소들이 결합된 결합체이다.

시스템의 개념

시스템은 계층구조를 갖는, 정의된 목적을 실행하기 위해서 여러 요소들이 결합된 결합체이다. 시스템의 계층구조는 아래와 같다.

인체도 하나의 시스템이며, 자전거도 하나의 시스템이고, 철도도 하나의 시스템이다.

자전거 시스템을 다음과 같이 계층화할 수 있다. 프레임 → 조향장치, 동력장치 → 바퀴 → 링, 튜브, 허브, 스포크 등 최하위 부품들 ...
그러나 자전거 제작사에서는 최하위 부품들부터 조립하지 않는다. 자전거 제작사에는 Component 신분인, 구성품으로 온 바퀴가 들어온다. 자전거 제작사는 그렇게 들어온 바퀴부터 결합해서 동력장치와 조향장치를 만들고, 프레임을 구축한다. 최하위 부품부터 만드는 것이 아니다!

철도 역시 동일하며, 철도 → 고속철도, 도시철도, 일반철도 → 고속차량 ... → 장치 ... → 구성품 ... 등으로 계층화된다.

한국철도에서도 차량 발주 시 시스템 레벨을 6단계로 구분하라고 한다. 윤축은 바퀴 두개가 축으로 연결되어있어서 서로 분리시킬 순 있지만, 커다란 개념으로 윤축이라고 부른다. 이것을 시스템으로 보면, 하위 개체가 점점 나뉘어질 수 있다.

자동차도 동일하다. 공기와 연료를 혼합해서 실린더 내부로 들어오면 → 압축해서 점화해서 폭발시키고 → 그러면 엔진 회전력을 높여서 → 열에너지를 엔진을 통해서 기계적 에너지로 바꿔서 발전해서 → 발전된 전기를 다시 모터로 보내고 바퀴로 보내서 → 이를 다시 반복한다.

그러나 장치를 하나만 떼버린다면 아무리 우수한 자동차라도 한 발자국도 못 움직인다.]

각 부품이 그정도로 대단히 중요하다는 것이다. 시스템이 100%라면 10%의 성능이 고장났을 때 90%의 성능을 내는것이 아니라 그냥 망가진 시스템으로, 0%의 성능이 나오게 된다.

시스템의 가장 중요한 것은 각 요소들의 '결합체'로써 '상호연관성'을 가진다는 점이다. 이것이 시스템의 가장 큰 특징이다.

'heap'라는 단어는 '무더기'라는 뜻이다. 상호 연관성이 없다면 시스템은 그냥 하나로 묶어놓은 무더기에 불과하다. 이것이 시스템의 중요성을 나타낸다.

곤충울 세 부분으로 나누면 머리-가슴-배 로 나눌 수 있다. 그런데 어떤 초등학생의 대답은 달랐다. (죽)-(는)-(다) 였다. 해당 문제에서는 틀릴 수 있겠으나, 철도시스템에서는 맞다. 이는 그만큼 상호 관련성, 연관성이 철도에서 매우 중요한 점을 차지하고 있다는 것을 사실상 의미한다. 각 철도 부품들은 장치 내부에서도 서로 연관성을 가지고 있고, 어느 한 부분이 고장날 때 조기에 수리하지 않거나 한다면 여타 다른 Component에 지장을 주기에 고장이 확산되는 경우가 많다.

1량에 40-50억 하는 차량이 운행을 못하고 고장나는 경우가 많다. 이는 무언가 고상한 부분이 고장나서 그렇게 된 것이라고 생각할 수 있으나, 사실은 우리가 사소하게 생각할 수 있는 Part에 해당하는 부분이 제 기능을 못함으로써 수십얼짜리 차량이 고장으로 운행하지 못하는 경우가 대부분이다. 차량으로 보면 볼트, 너트, 와셔의 고장이고, 전기적으로는 다이오드, 저항기, 트랜지스터의 고장이다.

2.3. 공학과 기술 및 기능[편집]

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전기차량이 팬터그래프로 전기를 공급받기 위해서는 한국전력이 발전소에서 고압전기를 보내서 변전소를 거쳐, 각 철도운용기관에 154,000V의 교류전기가 들어와 이를 변환시켜, 3상을 단상으로 변환시켜 전차선으로 쏴주면, 팬터그래프로 보내서 차량이 전기를 받아들여 집전하여 차량 내부의 변압기로 보내고, 최종적으로 모터로 보낸다. 이후 기관사가 모터에서 단자 전원을 얼마만큼 보낼 건지 정하는 원리를 통해 NOTCH로 속도를 제어해서 차량을 운행할 수 있다.

기술이라는 용어의 가치는 과거보다 크게 상승했다. 과거에 기술을 배우는 학교는 공업고등학교, 상업고등학교 등의 명칭으로 부정적인 어감이 있었다면, 현재는 디자인고등학교, 과학고등학교 등등으로 용어를 긍정적이고 고품격적으로 바꿔왔다. 기술을 대하는 사회의 가치가 예전보다 훨씬 높아졌다는 반증이다.

철도에 대한 기술을 배우는 학부도 철도'공학부'이다. 공학이 뭘까? 영어론 Engineering이다. 공학이라 함은 기술적인 문제점을 찾아내고 발굴하고 이를 해결하려고 노력하는 학문이다.

공학 이전에는 과학이었다. 과학은 자연을 연구하고 자연현상을 관찰하여 이에 따른 지식을 발견해내는 학문이다. 과학 지식은 → 공학 해결책 탐구로 이어진다. 과학에서 공학으로 이어지는데, 과학과 공학의 차이는 무엇일까? 그 차이는 경제성이다. 경제성 여부에 따라 과학과 공학이 달라진다.

공학은 기술적인 문제들을 다룬다. 그러나 기술은 기능과 다르다.

지식의 형태로 이것이 전달되는 것이 기술이고, 내가 그 동일 작업을 얼마나 했느냐 안했느냐는 숙련의 형태로 전달되는 것이 기능이다.

• 기술이라 함은 생산적인 실천 중 조직적이고 사회적으로 통용되는 것으로, 지식의 형태를 띈다. 기술은 문서화,형식화되어 전수된다.
• 기능이라 함은 생산적인 실천 중 개인적이고 심리적으로 통용되는 것으로, 숙련의 형태를 띈다. 이러한 차이가 있다.

기술에 있어서는 새로운 작업을 하는데 힘을 발휘한다. 그러나 기능은 동일 작업에 있어 힘을 발휘한다. 각 특성에 따라 적합한 것이 다르다.