• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권9호
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• pp.6274-6281
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• 2015

무선통신기반 열차제어시스템은 차상과 지상과의 양방향 무선통신을 기반으로 실시간 열차간격제어가 가능하므로 운전시격 단축 효과가 있으며 궤도회로를 사용하지 않기 때문에 설비투자를 절감 할 수 있다. 무선통신기반 열차제어시스템에서 가장 중요한 부분인 자동열차방호(ATP: Automatic Train Protection)는 실시간 열차위치 추적을 기반으로 선행열차와 후행열차간의 안전한 간격제어를 수행한다. 본 논문은 도시철도용 무선통신기반 열차제어시스템의 열차간격제어를 위한 전체적인 ATP 열차간격제어 알고리즘과 ATP의 처리속도 향상을 위해 전처리 기반 속도프로파일 계산 알고리즘을 제안한다. 제안된 속도프로파일 계산 알고리즘은 사전에 선로와 열차의 영구속도제한에 해당하는 프로파일을 미리 계산하여 가장제한적인 속도프로파일로 활용한다. 만약 운행 중 특정 노선 구간에 임시속도제한이 발생하는 경우 미리 계산된 영구속도프로파일에 임시속도제한을 반영하여 해당 구간의 속도프로파일을 업데이트함으로써 계산효율을 높일 수 있다. 제안된 속도프로파일 계산 알고리즘의 성능을 평가하기 위해 시간복잡도 O-notation으로 분석하였으며 그 결과 기존에 비해 시간 복잡도를 개선할 수 있음을 확인하였다. 또한 ATP 열차간격제어 검증을 위해 열차간격제어 시뮬레이터를 제작하였으며 실험결과를 통해 다양한 운영상황에서 안전한 열차간격제어가 이루어지고 있음을 확인하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.29-36
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• 2012

본 연구는 무선통신기반 열차제어시스템의 ATP 기능을 차상장치와 지상장치에 배치하고 이를 검증하기 위한 ATP시뮬레이터 개발과 ATP알고리즘 검증을 포함한다. 무선통신기술을 열차제어에 적용하면 열차제어 시스템을 단순화하고 실시간 열차위치정보를 활용하여 열차운행의 안전성을 높이는 특징이 있다. 특히 ATP 지상장치와 차상장치에서 vital기능을 처리할 수 있다. 이 같은 vital기능을 어디에 배치하는 가에 따라서 인터페이스내용이 상이한 서로 다른 시스템이 구현된다. 따라서 지상과 차상에 vital 기능을 배치하는 것에 따른 특징을 도출하고, 이것에 의해서 영향을 받는 인터페이스 내용을 확인하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 ATP 지상장치에 열차이동권한과 열차속도제한 등의 기능을 배치하였고, 전동기를 직접 구동하여 실시간 열차위치정보를 생성하는 ATP시뮬레이터를 개발하였고, 본 시뮬레이터를 사용하여 ATP 알고리즘을 검증하였다. ATP 알고리즘을 검증하기 위한 적절한 모의환경을 확인하였고, ATP 기능에 영향을 주는 주요 인자를 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권11호
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• pp.1-9
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• 2016

열차제어시스템은 지상 전기 중심에서 차상 통신 중심으로 변화하고 있다. 최신의 열차제어시스템인 CBTC 시스템은 차상과 지상시스템 간 양방향 무선통신을 기반으로 높은 간격제어 효율을 가진다. 하지만 지상이 제어의 중심이 되고 있기 때문에 하나의 지상시스템이 허용할 수 있는 열차 투입 대수가 제한되고 차상과 지상제어시스템 간 cyclic-path 제어흐름으로 인해 운전시격 단축에 한계를 가진다. 본 논문은 열차자율주행제어시스템을 위한 간격제어와 차상중심 분산형 연동 알고리즘을 제안한다. 열차자율주행제어시스템은 차상에서 간격제어와 함께 분기제어를 수행하므로 선로와 분기기는 공유자원인 동시에 세마포어 요소이다. 제안된 열차자율주행기반 간격제어는 지상 제어시스템의 제어명령에 의존하지 않고 열차와 열차 또는 선로변 설비와의 직접적인 무선통신을 통해 열차 간격제어를 수행한다. 제안된 연동 알고리즘은 공유자원인 선로전환기가 동시에 두 대 이상의 열차가 점유하지 못하도록 선로전환기 고유 key를 이용한 세마포어 기법을 새롭게 정의한다. 시뮬레이션을 통해 제안된 열차자율주행제어시스템의 향상된 간격제어 성능을 확인하며, 차상중심 분산형 연동알고리즘과 기존의 연동장치에서 수행하던 여러 연동논리를 비교함으로써 단순화된 연동알고리즘으로 안전한 열차제어가 가능함을 확인한다.

• 시스템엔지니어링워크숍
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• 통권1호
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• pp.140-144
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• 2003

AGT 시스템은 복잡한 대규모 시스템이며 이 시스템에 도입된 무인운전의 운영 개념은 한국 철도 기술의 환경에서는 처음 시도되는 기술이다. 게다가 신호시스템을 무선 기술을 이용하여 구현해 한다는 요구사항이 추가되어 신호시스템 개발은 더욱 도전적인 문제가 되었다. 이와 같이 실천하기 어려운 요구사항이 많은 무선열차 제어시스템 개발의 위험을 줄이기 위해 시스템공학팀은 전산지원 시스템공학 도구를 사용한 재공학의 개발공정을 수행하도록 하였다. 본 연구에서는 기존의 정적인 데이터모텔에 추가하여 시나리오 기반으로 동적거동 분석을 수행하여 기능 모델을 구축하였고 기능 모델을 토대로 한 시스템 아키텍처를 구성하였다. 특히 기능 요구사항의 취약성을 보완하기 위해 CORE의 FFBD(Functional Flow Block Diagram)기능을 활용하여 열차 운행 중 발생할 수 있는 여러 가지 시나리오를 분석함으로써 기능 모델의 완전성의 기여하였다. 이는 정적인 데이터 흐름 다이아그램(DFD:Data Flow Diagram)이 가지는 한계를 모델 기반 시스템공학 도구에서 지원하는 동적인 기능 분석을 수행하여 보완함으로써 모델의 충실도를 높였음을 의미한다. 이를 통해 기능의 오류를 개념단계에서 최소화함으로써 기술 위험이 높은 제품을 개발할 수 있다는 것을 확인하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.262-271
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• 2013

최근 IT기술의 발달과 고속, 고밀도 운행을 요구하는 철도시스템에서 기존의 궤도회로기반 열차제어방식에서 새로운 개념을 도입한 통신을 이용한 열차제어로 변화가 됨과 동시에 유지보수의 효율화, 승객서비스 증대에 따라 철도시스템에서 무선통신이 중요한 역할은 담당하는 위치로 변경되고 있다. 본 논문에서는 철도시스템에서 통신의 역할을 분석하고, 수송력향상과 안전 확보 및 효율적인 열차제어를 위한 무선통신망 구축방안으로 국외의 사례 비교 및 검토를 기반으로 효과적인 방안으로 제시함으로써 철도시스템을 위한 최적의 철도 무선통신망의 구축을 도모하고자 한다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 춘계학술대회
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• pp.893-895
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• 2014

무선통신기반 열차제어시스템의 국내 도입을 앞두고 철도전용 주파수 할당에 대한 사항이 활발히 논의되고 있다. 공공자원으로서 큰 가치를 지닌 주파수를 적절한 용도에 알맞은 양을 할당하는 것은 다른 분야와의 형평성과 한정된 자원의 유용한 사용 측면에 있어서도 중요한 문제이다. 본 논문에서는 무선통신기반 열차제어시스템에서 기존에 논의되던 서비스들을 LTE 기반의 철도통신망에 적용했을 때 안정적인 운용이 가능한지에 대하여 시뮬레이션을 통하여 알아보았다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.207-212
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• 2022

철도 교통시스템은 최근 들어 각 구성 요소의 자동화 단계를 넘어 지능화를 추구하는 스마트 철도로 발전하고 있다. IoT(: Internet of Things), 빅데이터, 딥러닝, AI(: Artificial Intelligence), 블록체인 등 ICT(: Information & Communications Technology) 기술에 기반한 스마트 철도는 국내외 철도 기술에 많은 발전적 변화를 일으킬 것으로 예상된다. 본 논문에서는 이와 같은 스마트 철도 시스템(SRS: Smart Railway System)의 근간을 이루는 철도 통신 기술의 국내외 표준화 동향에 대해서 살펴보고 향후 우리나라 철도교통시스템에서의 열차제어 기술(CBTC)이 세계 철도산업에서의 선도 기술이 되기 위한 지향점(UBTC)에 관하여 논한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제39C권4호
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• pp.362-369
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• 2014

열차전력원격감시제어시스템은 열차 운행에 필요한 전력을 공급하는 제어시스템이다. 열차전력원격감시제어시스템은 관제실에서 원격지의 RTU(Remote Terminal Unit) 장치에 제어명령을 내리면, RTU는 이를 해석하여 입출력 모듈을 제어하고, 각 입출력 모듈로부터 수집된 데이터는 사령실로 전송함으로써, 사령실에서 열차에 공급되는 전력 상태를 감시 및 제어하는 시스템이다. 본 논문은 열차전력원격감시제어시스템의 구성요소인 VxWorks 실시간 운영체제 기반의 RTU에서 동작하는 DNP3 제어프로토콜 통신 소프트웨어의 취약점을 검출하기 위한 퍼징 기술에 대하여 제안한다. VxWorks는 동작중인 프로세스의 상태를 감시하기 위한 모니터링 에이전트를 설치할 수 없기 때문에, 모니터링 에이전트 없이 프로세스의 상태 정보를 획득하기 위해서 VxWorks의 디버그 채널을 이용하였다. 또한 DNP3 제어프로토콜은 제어명령을 순서대로 전송하지 않을 경우 패킷을 무시하기 때문에 제어프로토콜 함수코드 순서를 고려한 퍼징을 수행하였다. 이러한 두 가지 기술을 이용하여 VxWorks 기반의 RTU에서 실행되는 DNP3 제어프로토콜 응용프로그램의 취약점을 시험할 수 있었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.528-533
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• 2013

열차운행의 효율성 및 안전성 향상을 위해, 철도 제어시스템은 연동장치 등의 지상설비를 기반으로 한 지상중심의 제어시스템에서 ICT기술이 접목되어 지능적인 제어가 가능한 차상중심 제어시스템으로 진화하고 있다. 이러한 ICT기반 차상중심 열차제어시스템의 도입으로 선로변에 위치한 시설물들이 간소화되어 효율적이고 경제적인 제어시스템의 구현이 가능하다. 본 논문에서는 이러한 차상중심 열차제어시스템의 적용가능성을 평가하기 위해 차상 및 지상 제어장치의 시제품을 제작하고 선로전환기, 건널목 차단기 등 기존 선로변 시설물들을 이용하여 테스트 베드를 구축하였다. 또한, 열차운영 시나리오를 작성하여 통합 운영 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과는 열차 운행 시 요구되는 차상중심 제어시스템의 시험 항목들을 모두 만족시켰으며, 이를 통하여 제안된 ICT기반 차상중심 열차제어시스템의 유효성이 검증되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.573-584
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• 2016

최근 철도 열차제어시스템은 최첨단 기술로 인한 무선통신기반 개발의 수요와 이에 따른 환경의 다변화, 설계 정보의 복잡성, 시스템 설계에 대한 추적성 등 여러 요인으로 인해 모델기반 설계와 안전에 대한 쟁점도 증가하고 있다. 이에 따라 기존의 열차제어시스템에서 다루는 지상 설비 설계에 대한 모델기반 설계와 단계별 안전 활동 강화의 필요성 역시 강조되고 있다. 이를 해결하기 위해서 본 논문에서는 먼저 열차제어시스템에 대한 효과적인 개발을 위하여 모델기반 설계를 수행하였고 이는 SysML(System Modeling Language)을 활용하여 표현하였다. 열차제어시스템의 안전성 향상을 위하여 설계 모델을 활용할 수 있는 시험 시나리오를 생성하였다. 생성한 시험 시나리오에 모델기반 설계를 수행한 차상중심 열차제어시스템을 적용하여 사례 연구를 수행하였고 이에 대한 결과를 분석하여 본 연구의 활용 가능성을 입증하였다. 본 연구의 결과를 토대로 안전성 향상 접근에 대한 시험 활동 재정립을 통해 개선함으로써 향후 모델을 기반 설계로 수행된 열차제어시스템 개발시 개념설계에서 발생할 수 있는 비용 및 시간을 절감 시킬 수 있을 것으로 기대된다.