프랑스 의존에서 벗어나 세계 4위권 철도기술 강국으로 도약
시속 320km로 질주하는 한국의 차세대 고속열차. 20년간의 기술 발전을 통해 완전한 기술 독립을 달성한 한국 고속철도가 세계 시장을 향해 새로운 도약을 준비하고 있다.[사진 = 코리아비즈니스리뷰 자료 사진]
프랑스 기술 이전 제한으로 시작된 한국 고속철도 기술이 20년 만에 완전한 기술 독립을 달성하며 세계 고속철도 시장의 새로운 경쟁자로 떠오르고 있다. 한국은 현재 기술 내재화와 운행 실적을 종합한 평가에서 세계 4위권 철도 기술 보유국으로 평가받으며, 독자 개발한 기술을 바탕으로 글로벌 수출 시장에서 주목받고 있다. 다만 네트워크 총연장과 운행속도 등 일부 분야에서는 중국이 세계 1위 수준을 기록하고 있어, 분야별로 경쟁 양상이 다르게 나타나고 있다.
2004년 경부고속철도 개통과 함께 시작된 한국의 고속철도 여정은 단순한 기술 도입을 넘어 독자 기술 개발로 이어졌다. 특히 2024년 운행을 시작한 3세대 고속열차 KTX-청룡은 시속 320km의 최고 속도로 국내에서 가장 빠른 고속철도가 되었으며, 100% 국내 기술로 제작된 동력분산식 고속열차로서 세계 시장 진출의 교두보 역할을 하고 있다.
프랑스 기술 한계를 뛰어넘은 한국형 고속철도
한국 고속철도 기술의 발전 과정은 프랑스와의 기술 협력에서 시작되었지만, 결과적으로는 독자적인 기술 개발로 귀결되었다. 1994년 프랑스 알스톰과 기술 계약을 체결하면서 TGV 기반의 KTX를 도입했지만, 프랑스 측은 핵심 기술 이전을 거부했다. 고속철도 핵심 부품과 시스템 기술 이전은 막힌 채 차량 조립과 일부 유지보수 기술만 확보할 수 있었다.
운영 과정에서도 문제가 드러났다. 터널 내 공기압 변화, 곡선 구간 주행 안정성, 혹한기와 고온다습한 환경에서의 성능 저하가 나타났다. 한국 지형과 기후에는 프랑스 기술을 그대로 적용하기 어려웠던 것이다. 이로 인해 독자 기술 개발이 불가피했다.
당시 알스톰 사내에서도 한국 측의 기술적 역량을 과소평가했다는 업계 평가가 있었으며, 한국은 프랑스가 제공을 거부한 핵심 기술들을 독자적으로 개발해야 했다. 이 과정에서 한국의 끈질긴 기술 연구와 개발 노력이 결국 완전한 기술 자립으로 이어졌다.
기술 독립과 세대별 발전 과정
한국은 2010년 프랑스 기술에서 벗어나 KTX-산천을 개발했다. 국산화율 80%를 넘기며 독자 기술의 가능성을 확인했다. 2020년에는 완전 국산화한 동력분산식 KTX-이음이 등장했고, 2023년에는 최고 시속 320km의 KTX-청룡을 개발해 한국형 고속철도 기술이 한 단계 도약했다.
1세대 모델인 KTX는 프랑스 고속열차 TGV-A 차량을 기술도입해 한국의 운행여건에 맞도록 제작된 차량으로 2004년 4월 1일 영업운전을 시작했다. 20칸 1편성으로 구성되어 총 46편성의 고속철도차량이 경부고속선과 호남고속선에서 현재까지 운행되고 있다.
2세대 모델인 HSR-350X는 최초로 국산화 개발된 한국형 고속철도차량으로 이를 상용화한 차량이 KTX-산천이다. KTX-산천은 2010년 3월부터 10칸 1편성으로 구성되어 총 71편성이 최고 운행속도 300km/h로 운행되고 있다.
3세대 모델인 HEMU-430X는 일본, 프랑스, 독일에 이어 세계 4번째로 국내 개발한 동력분산형 고속철도차량이다. 이를 바탕으로 개발된 KTX-이음과 KTX-청룡이 현재 운행 중이다.
KTX-청룡, 세계 최고 수준의 동력분산식 고속열차
2024년 5월부터 운행을 시작한 KTX-청룡은 한국 고속철도 기술의 집약체라 할 수 있다. 100% 국내 기술로 설계·제작된 이 차량은 최고 운행속도 시속 320km로 국내에서 가장 빠른 고속철도다. 설계 최고속도는 시속 352km에 이른다.
기존 KTX와 KTX-산천이 동력집중식이었다면, KTX-청룡은 동력분산식을 채택했다. 동력분산식은 기관차가 따로 없어 동력집중식 열차보다 객실 공간을 더 많이 확보할 수 있다. 그로 인해 KTX-청룡은 좌석수가 산천 대비 136석(35.8%) 더 많은 515석을 확보했다.
가속 성능도 뛰어나다. KTX-산천은 시속 300km까지 도달하는데 5분 16초가 걸리지만, KTX-청룡은 3분 32초로 1분 44초 단축했다. 역 간 간격이 비교적 짧은 우리나라 지형과 특성에 최적화된 장점을 가지고 있다.
승객 편의시설도 대폭 향상되었다. 좌석 간 좌우, 앞뒤 공간과 좌석 통로가 넓어져 객실 내 탁 트인 공간감을 제공한다. 또한, 좌석마다 개별 창문이 있으며 220V 콘센트, 무선충전기, USB 단자 등 승객을 위한 이용 시설을 구비했다.
글로벌 수출 시장에서 주목받는 한국 기술
한국이 개발한 열차제어시스템(KTCS)은 유럽 표준 ETCS와 호환되면서도 한국 지형에 최적화했다. 자동열차제어(ATC) 시스템도 국산화해 열차 간격 조정과 속도 제어를 자동화했다. 이러한 기술력을 바탕으로 한국은 글로벌 고속철도 시장에서 경쟁력을 인정받고 있다.
한국의 철도 수출은 단순한 차량 공급을 넘어 기술 서비스와 시스템을 포함한 종합 패키지 형태로 발전하고 있다. 우즈베키스탄에는 KTX-이음 6편성을 2억 달러 규모로 수출하는 계약을 체결했으며, 이는 차량뿐만 아니라 유지보수 및 기술 서비스를 포함한 종합적인 수출 모델이다.
현재 진행 중인 해외 프로젝트들을 살펴보면, 인도네시아의 경우 4조원 규모의 자카르타-수라바야 고속철도 사업이 예비타당성 조사와 협의 단계에 있으며, 자카르타 수도권 광역철도 2단계 사업에 한국 기술 적용을 추진하고 있다. 필리핀에서는 1조5000억원 규모의 마닐라 경전철 현대화 사업이 실제 진행되고 있으며, 신호·통신 시스템 공급과 유지보수 계약을 포함하고 있다.
이집트에서는 3조원 규모의 철도 차량과 인프라 수출 계약을 맺었고, 현대로템이 철도차량을 공급하고 현지 철도 현대화 사업을 돕고 있다. 타이완의 경우 1조원 규모의 철도 신호와 유지보수 시스템 수출이 입찰 단계에 있으며, 호주에서는 2조5000억원 규모의 시드니 광역철도 차량 공급 계약을 체결했다.
이러한 수출 사업들의 특징은 대부분이 차량 공급만이 아닌 유지보수, 신호·제어 시스템, 운영 컨설팅 등을 포함한 종합 패키지 형태라는 점이다. 따라서 제시되는 사업 규모는 시스템과 서비스를 포함한 전체 금액으로 이해해야 한다.
차세대 기술 개발과 인프라 확충
한국은 현재보다 높은 운영속도로 고속철도를 운행하기 위해 고속철도차량뿐만 아니라 선로인프라 고속화 기술개발과 제도적 장치 마련을 동시에 추진하고 있다. 국가철도공단은 2017년 4월에 운행속도 400km/h급 선로인프라 관련 철도설계지침 및 편람을 제정했고, 2022년 12월에는 인프라 기준과 전차선 기준의 30개 항목 개정을 추진했다.
2025년에는 인천KTX가 개통될 예정이다. 인천KTX 개통이 완료되면 수인분당선 송도역에서 초지역~어천역을 지나 경부고속선으로 연결된 후 천안·아산을 지나 오송에서 분기해 목포, 여수, 부산으로 연결된다. 인천KTX가 개통되면 인천 송도역부터 부산역까지 2시간 20분 정도로 단축되며 전남 목포시 소재 목포역까지 2시간 10분이면 도착할 수 있게 된다.
동력분산식 열차 확대와 미래 계획
코레일과 SR은 국내 간선철도망이 신설·고속화되는 추세에 맞춰 동력분산식 열차 도입을 확대할 계획이다. KTX-청룡은 2028년 152칸으로, KTX-이음은 2028년 276칸, ITX-마음 474칸을 운행하는 등 친환경 동력분산식 열차를 지속 도입할 예정이다.
신형 고속열차는 2027년 말부터 2028년까지 코레일 17편성, SR 14편성 등 총 31편성을 추가로 도입할 예정이다. 또한 2027년 평택-오송 고속철도 개통 후 최고 운행속도 320km/h로 증속 운행할 목표를 가지고 있다.
세계 고속철도 시장에서의 경쟁력
세계 고속철도 시장에서는 치열한 기술 경쟁이 펼쳐지고 있다. 프랑스, 독일, 일본, 중국 등 주요 고속철도 기술보유 국가는 기술 경쟁력 우위를 과시하기 위해 치열한 최고 속도 경쟁에 매진해 왔다.
현재 상용 운행 기준으로 중국이 최고 운행속도 350km/h로 고속철도를 운영하고 있으며, 향후에는 속도를 400km/h로 높일 계획이다. 프랑스와 일본은 현재 320km/h의 최고 운영속도를 가지고 있으며 향후 360km/h로 향상시킬 계획을 갖고 있다. 한국의 KTX-청룡은 현재 320km/h로 운행하고 있어 프랑스, 일본과 대등한 수준이지만, 최고 속도 면에서는 중국이 앞선 상황이다.
특히 상하이 마그레브의 경우 460km/h로 상용열차 중 최고 기록을 보유하고 있으나, 이는 자기부상열차로 일반적인 바퀴식 고속철도와는 기술 방식이 다르다. 한국은 속도 경쟁보다는 기술 자립과 국산화, 동력분산식 기술 개발에서 세계적 경쟁력을 확보했다고 평가받는다.
최근에는 최고 운영속도뿐만 아니라 에너지 효율 향상, 유지보수비용의 감소를 통한 운영비용의 감소 등 경제성에도 초점을 맞추고 있는 추세다. 이에 따라 세계 각국은 고속철도차량 국제입찰 시 생애주기비용(LCC) 저감, 전력소비량 만족조건을 기본으로 요구하고 있으며, 철도차량의 에너지 라벨링도 추진하고 있다.
기술 안정성과 운영 실적
KTX-청룡은 운행 초기부터 안정적인 성능을 보여주고 있다. 운행 초기 고장이 잦았던 KTX-산천이나 ITX-마음과 달리, 비교적 양호한 평가를 받고 있다. 2024년 5월 1일부터 영업 운행을 시작한 KTX-청룡에서는 중대한 결함이나 장애가 나타나지 않았으며, 경미한 장애 사례가 2건 있었으나 차축센서 오류 등 시스템적 문제가 아닌 일시적 현상이었다.
신규 철도차량 제작 후, 처음 영업운행에 투입할 때마다 크고 작은 장애와 고장이 끊이지 않았는데, 그에 비해 KTX-청룡은 아직까지 경부·호남고속선에서 시속 300km로 주행하면서도 큰 고장이나 결함을 일으키지 않았다.
KTX-산천의 경우 2010년 3월 정식 운행을 시작한 후, 1년 여간 약 40건이 넘는 고장을 일으켰다. 당시 신호장치 이상 10건, 공기배관 이상 10건, 고압회로 이상 4건, 모터블록 고장 3건, 승강문 고장 3건, 보호장치 오검지 2건, 공조장치 등 기타 9건 등 고장이 발생했던 것과 대조적이다.
한국 고속철도의 미래 전망
한국 고속철도는 중앙아시아와 동남아시아 신흥 시장에서 경쟁력을 인정받고 있다. 차량 공급을 넘어 신호·제어·유지보수·운영 시스템까지 포함한 종합 패키지 수출로 철도 산업 경쟁력을 높이고 있다. 세계 철도 시장의 새로운 강자로 자리매김할 전망이다.
과학기술정책연구원 분석 결과 한국은 일본, 프랑스, 독일에 이어 세계 4위 철도 기술 보유국으로 평가받는다. 신호·제어와 차량 제작 분야도 글로벌 수준에 도달했다는 평가를 받고 있다.
한국 고속철도 기술은 20년간의 발전을 통해 프랑스 기술 의존에서 벗어나 완전한 기술 독립을 달성했다. 이제는 오히려 세계 시장을 선도하는 기술력을 바탕으로 글로벌 철도 산업의 새로운 패러다임을 제시하고 있다. 앞으로도 지속적인 기술 개발과 해외 시장 확대를 통해 세계 고속철도 시장에서의 입지를 더욱 공고히 할 것으로 전망된다.