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과제기본정보

KTX 차량컴퓨터제어장치 개발1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 철도기술연구사업 과제번호 05PRTD-C044136-01
국가과학표준분류 1순위 None | None | None 적용분야 -
2순위 None | None | None 실용화대상여부 -
3순위 None | None | None 과제유형 -
과제명 KTX 차량컴퓨터제어장치 개발
주관연구기관 현대로템(주)
총괄연구 책임자 성명 이상길
소속 현대로템(주) 직위 부사장
전화번호 031-596-9064 FAX 031-460-1780
총 연구기간 2005-06-01 ~ 2009-12-31
당해연도 연구기간 2005-06-01 ~ 2006-05-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
1차년도 240,000,000 31,500,000 88,500,000 120,000,000 360,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 경부고속열차(KTX)의 차량컴퓨터제어장치(OBCS)는 열차의 제어와 전장품의 상태감시와 현시기능 및 고장기록과 진단기능이 있는 장치로서 하자보증기간 이후의 효율적인 유지보수 및 기능개선을 위하여 국산화 개발이 불가피하다. 또한 대부분의 전장품의 신호가 차량컴퓨터제어장치(OBCS)와 연계되어 있으므로 전장품의 국산화 및 기능의 개선과 변경에 어려움이 수반되고 있다. 따라서 경부고속열차 차량컴퓨터제어장치를 연구, 분석을 통해 국산화 개발을 함으로써 유지보수 및 운영기술을 확보하고자 한다.
최종목표 미래철도기술개발사업, "경부고속열차(KTX) 차량컴퓨터제어장치개발(OBCS)" 과제는 2005년도에 기술력 확보가 시급한 신규과제로 선정되어 2008년 12월까지 국산화 개발을 최종 목표로 다음의 연구과제를 수행할 예정이다.
- 열차간 통신 프로토콜 분석(Tornad Network) 및 설계
- 차량컴퓨터제어장치와 주변기기와의 통신프로토콜 분석 및 설계
- 열차진단제어 및 고장 현시기능 분석 및 설계
- 유지보수기능 분석 및 설계
- 시작품 제작 및 단품시험
- 시뮬레이터 제작(20량 1편성분 시험용)
- 경부고속열차 차량컴퓨터제어장치 1편성분 개발·제작
- 성능검증 및 차량 탑재시험(정적시험 및 동적시험 수행)
연구내용 및 범위 기존 경부고속열차(KTX)에서 사용해온 차량컴퓨터제어장치(OBCS)는 네트워크 통신을 이용하여 열차제어 및 고장기록, 진단 전체를 담당하는 장치로서 경부고속열차(KTX)의 핵심장치이다.
경부고속열차 국산화 제작시, 차량컴퓨터제어장치(OBCS)는 (프)알스톰사가 기술이전 회피를 목적으로 세부기능, 내용, 구성 등의 기술이 전혀 이전되지 않았으며, 하자보증기간 이후의 효율적인 유지보수 및 기능개선 등을 위하여 국산화 개발이 불가피하다. 특히 KTX의 전장품(추진제어장치, 보조전원장치, 출입문제어장치 등)을 국산화하고자 할 때, 대부분의 인터페이스 신호가 차량컴퓨터제어장치와 연계되어 있어 국산화에 어려움이 예상된다. 따라서 KTX의 차량컴퓨터제어장치의 국산화를 통해 선진국의 기술종속에서 탈피하여 고속열차 전장품 분야의 기술 자립화에 기여하고자 한다.
⑴ 1차년도
- OBCS 장치 및 연계장치의 구성 분석
* 운전자화면, 유지보수지원화면
* Radio, Tachometer, FDTR, 여개정보표시장치, 에어컨 등
- 제어계측용 신호분석 및 인터페이스 분석
* 신호/데이터의 입/출력 및 처리 과정 분석
* 주변장치와의 통신방식 분석
- 하드웨어 분석
* MPU, APU, TPU 하드웨어 분석(각종 Board별 분석)
* MBU 보드 인터페이스 분석
- 제어 기능 및 제어 로직 분석
* Control System Specification 분석
* Software Specification 분석
* Data Processing Specification 분석
- 통신 네트워크 분석(TORNAD*, Serial)
* 통신 네트워크 분석 및 사양 작성
* 통신 네트워크 보드 분석
- 시뮬레이터 설계 및 제작
* 시뮬레이터 구성 분석
* OBCS 시뮬레이터 사양작성
* OBCS 시뮬레이터 설계
⑵ 2차년도
- 하드웨어 설계
* CPU, 통신 네트워크, 입/출력 및 인터페이스 보드 설계
* 기구 및 전원 장치 설계
* 장치 및 기구 인터페이스 설계(커넥터 배선 설계 포함)
- 소프트웨어 설계 및 작성
* 구동 소프트웨어 및 운영체제 탑재
* 열차제어 소프트웨어 작성
* 네트워크 통신 소프트웨어 작성
* 운영자 화면, 고장처치 소프트웨어 작성
- 시작품 제작 및 시험
* 기능 및 호환성 검증시험
- 시뮬레이터 제작
* 시뮬레이터 상세 설계(하드웨어, 소프트웨어)
* 운용자 화면 설계 및 개발
* 인터페이스 설계 및 개발
* 시뮬레이터 제작 및 시험
⑶ 3차년도
- 시제품 1편성분 제작
- 열차 적용 시험
* 단품 및 조합 시험
* 정적 및 동적 시험
* 시험 결과 평가 및 분석
- 기능 수정 및 보완을 통한 시스템 안정화
- 환경시험 및 기능시험을 통한 신뢰성 구축
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 KTX 시스템 분석 및 사양결정 시뮬레이터 설계 및 제작 -OBCS 및 연계장치의 구성품 분석-제어계측용 신호분석 및 I/F 분석 -Hardware 분석 -제어기능 및 제어 Logic 분석 -통신 네트워크 분석, 사양 작성 (TORNAD*, Serial, BSS) -시뮬레이터 사양작성 시뮬레이터 설계
연구성과 기술적 기대성과 경부고속열차(KTX) 운영에 핵심장치인 차상컴퓨터(OBCS)를 국산화 개발함으로써 하자보증기간 이후에도 해외 기술 의존 없이 국내에서 독자적으로 유지보수를 수행함으로서 효율 및 비용 측면을 제고할 수 있으며, 기능 보완 및 개선시에도 용이하게 대처함은 물론 향후 증편이 예상되는 호남/전라선 고속열차에 보다 진보된 국산화 차량컴퓨터제어장치의 적용도 가능하리라 예상된다.
사회 경제적 파급효과 해외기술 의존시 연간 유지보수 비용은 약 20억원(KTX 46편성기준, 전체 예상 유지보수 비용의 7%)으로 차량수명이 연간 60만km 주행시 최소 20년을 운행한다고 가정할 때, 약 400억원의 유지보수 비용이 예상된다. 그러나 국내기술로 개발 완료시에는 연간 약 10억원(알스톰 대비 50%)이 예상되며, 이를 최소 20년 운행한다고 할 때, 약 200억원으로 해외기술 의존 대비 60%의 비용이 절약될 것으로 기대된다. 그리고 차량의 운용·관리 단계에서 발생하는 기능, 사양변경 및 전장품 변경 등 개량화 관련비용 절감 효과를 살펴보면, 해외기술 의존시 개량화 비용이 약 435억원(KTX 46편성, 20년 기준, 전체 전장품 가격의 15%)이 예상되고, 반면, 국내기술로 개발 완료시에는 약 130억원(알스톰 대비 30%)으로 해외기술 의존 대비 70%의 비용이 절감될 것으로 기대된다.
또한 고속철도와 같은 종합적이고 첨단적인 기술의 개발은 운영을 통한 단기적인 경제성 보다는 설계기술 및 생산기술 개발을 통한 기술 하부구조와 부품업체 활성화 등을 통한 산업 하부구조 구축 및 관련 연구기관 및 연구인력의 질적 향상을 기하는 것과 같은 장기적인 경제성을 기대할 수 있다.
고속철도에 관한 기술자립을 바탕으로 국내외 고속철도사업에 진출함으로써 대외의존 기술의 수입대체효과를 기대함과 동시에 수출 전략적 측면도 충분히 기대할 수 있다.
활용방안 KTX 운영에 핵심장치이면서도 기술이전이 제외된 차량컴퓨터제어장치(OBCS)를 국산화 개발함으로서 하자보증기간 이후에도 해외의존 없이 국내에서 독자적으로 유지보수를 수행함으로서 효율 및 비용 측면을 제고할 수 있으며, 기능 보완 및 개선시에도 용이하게 대처할 수 있다.
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 차량컴퓨터 경부고속열차 열차제어시스템 고속열차 시뮬레이터
영문 OBCS KTX Train control system High speed train Simulator
최종보고서
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최종보고서 0120_경부고속열차(KTX) 차량컴퓨터제어장치(OBCS) 개발.pdf   다운로드

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