[서울신문이 만난 사람] 한국형 고속열차 ‘KTX산천’ 개발 주역 김기환 한국철도기술연구원장
세계 각국이 고속철도 속도 경쟁을 벌이고 있다. 1964년 일본이 시속 200㎞급 고속철도를 내놓은 뒤 20여년 단위로 철도 속도가 빨라지고 있다. 고속철도는 일본과 프랑스, 독일이 선두를 달리고 있는 가운데 우리나라와 중국, 스페인이 선진국을 따라붙는 형국이다. 우리나라도 시험속도 시속 421㎞를 주파했으며, 앞으로 시속 350㎞ 열차 운행을 상용화할 계획이다. 철도 증속을 이야기하는데 있어 김기환(58) 한국철도기술연구원장을 빼놓을 수 없다. 한국형 고속철도 ‘KTX산천’과 차세대 고속열차 ‘해무 430’ 개발의 주역인 김 원장을 만나 국내 철도 연구개발 현황과 철도기술의 미래를 들어봤다.
→KTX산천 기술개발의 주역이다. 어려움도 많았을 텐데.
-연구원에 입사했을 때만 해도 우리나라 고속철도의 수준은 걸음마 단계였다. 경부고속철도 건설사업이 본격적으로 시작되고 있었는데, 당시 일본·독일·프랑스 등 선진국들은 고속철도 개발에 매우 적극적이었다.
반면 우리나라는 프랑스로부터 차량, 전차선, 신호 및 유지보수 등 전반에 걸친 기술이전이 막 시작될 때였다. 고속철도의 기술자립에 대한 논의가 막 시작될 때였다. 무(無)에서 시작했다고 봐도 된다.
→한국형고속열차기술개발사업 단장으로 사업을 이끌었는데.
-한국형고속열차 개발은 경부고속철도가 도입될 때까지 우리 철도기술을 세계 최고 수준으로 끌어올린다는 정부의 강력한 의지로 1996년 시작됐다.
29개 산학연에서 1000여명의 연구인력이 참여했고 사업비 2100억원이 투입됐다. 그리고 6년 만에 7량의 시제차량이 나왔다. 우리나라 철도기술이 철도선진국의 26% 수준에 머물렀을 때이다. 지금은 철도선진국과 기술 격차를 6~8% 정도까지 좁혔으니 고속철도와 함께 엄청난 발전을 해온 셈이다. 한국형고속열차가 ‘대한민국 10대 신기술’(2003년), ‘국가 R&D 실용화 10대 과제’(2005년), ‘광복70년, 대한민국 과학기술 대표성과’(2015년) 등 의미 있는 상을 받았는데 충분한 가치가 있다.
→에피소드도 많을텐데.
연구진들이 했던 말이 있다. ‘꿈은 이루어진다’인데, 아직까지도 우리는 이 표현을 자주 사용한다.
1996년 사업을 시작하고 차량을 제작한 뒤 2002년 8월, 첫 시험주행을 했다. 당시 속도는 시속 60㎞였다. 점차 속도를 올려 2003년 8월 1일, 드디어 시속 300㎞를 넘었다. 그런데 그날은 기술개발을 이끌어 오는 동안 가장 속상한 날이기도 하다. 오후 시속 300㎞ 돌파행사를 준비했는데, 열차가 출발한 지 몇 분 만에 멈춰 서는 바람에 행사를 취소해야 했다.
더위를 먹은 배터리 충전장치가 고장을 일으켰다. 자정 무렵에야 복구하고 시속 300㎞를 기록하면서 연구진과 시험요원들이 ‘우리만의 잔치’를 했다. 당시에는 안타까웠지만 돌이켜보면 연구자로서, 기술자로서 아무나 누릴 수 있는 축복이 아니었던 것 같다.
→안타까웠을 것 같다. 그래도 성공적으로 개발하지 않았나.
-기술자들은 기술로 말한다. 2004년 12월 16일 새벽 1시 23분 한국철도에 전무후무한 순간이 왔다. 시험운행을 시작한 지 2년 반 만에 매서운 겨울 추위와 눈비를 뚫고 시속 352.4㎞를 돌파했다. 한국형고속열차의 352.4㎞는 아직도 감동의 숫자로 남는다. 2005년 12월까지 12만㎞에 걸친 무사고 시험운행을 마치고 한국형고속열차는 2010년 3월, KTX산천으로 상용화됐다.
→고속철도차량 개발이 특별히 어려운 점은.
-차량개발도, 증속시험도 고속철도 개발의 길은 참으로 험난했다. 수많은 기술적 오류가 발생했고, 이를 해결하기 위해 많은 연구진이 밤을 지새웠다. 성능분석과 평가를 위해 열차 곳곳에 계측시스템을 설치하고, 400여개가 넘는 전자센서로 열차의 동작특성을 파악해야 했다. 각종 데이터를 분석해 설계된 성능이 제대로 발휘되고 있는지, 개선이 필요한 부분은 없는지 확인하고, 점검하고, 고민하는 시간의 연속이었다. 시험운행도 어려웠다. 전용시험선이 없어 KTX 공급사인 프랑스가 시험하지 않는 밤과 새벽에야 겨우 가능했을 정도였다. 밤낮이 따로 없었던 10년, 한국형고속열차 KTX산천은 그렇게 탄생됐다.
→철도기술의 중요성은 상대적으로 낮다. 원인이 무엇인가.
-철도기술 확보가 왜 중요한지를 단적으로 보여주는 사례가 있다. 우리가 프랑스로부터 기술이전을 전제로 고속철도차량 12편성을 수입하는 데 들어간 비용이 1조 2000억원쯤 됐다. 그런데 34편성을 국내 제작하는 데 들어간 비용도 같다.
기술을 이전받아 제작비를 3분의1 수준으로 낮출 수 있었다. 기술이전 이후 현대로템에서 710량을 제작했는데, 비용이 2조원밖에 들어가지 않았다. 경제적 이득이 얼마나 큰 지를 보여주는 사례다. 빼어난 기술 하나가 많은 일자리를 만들고 미래의 먹을거리를 만든다는 것을 잘 보여주는 사례다. 이런 게 창조경제 아닌가 생각한다. 철도기술 확보는 유라시아이니셔티브를 쥐는 데도 유리하다.
→시속 350㎞ 열차가 나왔는데 추가 증속경쟁이 의미가 있느냐는 지적도 나온다.
-현재 상용화는 세계적으로 시속 300㎞급이다. 앞으로 시속 350㎞ 열차가 상용화될 것이다. 2007년부터 개발에 들어간 ‘해무’는 2013년 3월 시험운행에서 시속 421.4㎞를 기록했다. 430㎞가 목표다. 그래서 프로젝트 이름도 ‘해무 430’이다. 다른 나라들은 그 이상의 속도기술 개발에 나서고 있다. 최고 속도는 바로 기술력의 바로미터다. 그래서 세계 각국이 증속경쟁에 나서는 것이다.
→상용화를 350㎞급 이상으로 올리는데 다른 기술이 뒷받침되나.
-현재로서는 어렵다. 경부고속철도는 시속 320㎞ 이상으로 달리면 열차가 자동으로 멈춰선다.
고속열차 차량을 개발했더라도 당장 상용화하는 데는 위험이 따른다. 현재 고속철도 일반 신호체계는 300㎞급에 맞춰졌다. 350㎞ 열차 운행에 노반은 큰 문제가 없지만 신호기술이 전제되고, 차량도 더 가벼워져야 한다. 특히 우리나라는 산과 강, 터널을 지나야 하고 굴곡이 심해 어려움이 많다. 앞으로 신호체계 등 기술개발로 5년 이내에 350㎞급 상용화가 이뤄질 것으로 전망되지만 그 이상의 속도는 경제성 문제다.
→미래형 고속열차도 나오고 있다.
-‘튜브트레인’이라는 열차가 있다. 우리 연구원이 먼저 제안했다. 일종의 진공터널을 만들어 열차가 저항을 적게 받고 달리도록 하는 기술이다. 국내에선 ‘말도 안 된다’는 소리를 들어야 했는데, 미국은 캘리포니아 고속철도건설사업에 이 기술을 실현하겠다고 밝혔다. 적극적인 선제 투자가 따라야 하는 이유다.
→현재 우리나라 철도기술의 수준은.
-최고기술의 수준을 100%로 했을 때, 우리나라는 83% 정도이다.
철도선진국인 프랑스는 89%, 일본은 91% 정도로 보면 된다. 프랑스와는 약 6%, 일본과는 약 8% 정도 격차가 있다. 중국이 무섭게 달리고 있다. 차량, 전력, 건축, 시스템 분야 등에 비해 선로와 통신 분야에서 격차가 큰 편인데, 국내 토목기술과 정보통신(IT)기술 수준이 세계적인 만큼 철도기술에 접목해 경쟁력을 향상시킬 수 있을 것으로 생각된다. 친환경 녹색교통수단인 철도 시장이 지속적으로 확대되고 있는 만큼 국가 경제 성장을 견인할 고부가가치 산업으로, 세계 최고 수준의 기술 확보를 위한 노력이 필요하다.
→미래철도기술의 발전 방향은.
-미래사회는 자연파괴와 환경오염, 기후변화 등을 고려해야 한다. 고령화로 인한 성장정체, 다양한 국제정세 등을 극복하는 동시에 국민의 행복과 안전을 보장하는 기술 개발이 필요하다. 철도 교통은 ‘2040년 도시 내 30분, 거점 도시 간 60분’을 목표로 더욱 효율적이고 환경친화적인 철도기술이 개발될 것이다. 화석연료 고갈로 교통수단에서는 에너지 효율성이 더욱 강조돼 항공이나 선박 수요를 상당 부분 철도가 대체할 것으로 예상된다. 초고속 자기부상열차, 초고속 튜브트레인, 아음속 추진제어 트레인 등이 새롭게 등장하고, 모든 시스템의 운영이 무인, 무선으로 이뤄질 것으로 예측된다.
도시철도의 발달로 저심도, 대심도 도시철도가 등장하고 논스톱으로 달리는 개인용 철도시스템도 생각해볼 수 있다.
→20여년 동안 철도기술연구원에서 몸담았다. 언제부터 철도기술에 관심을 가졌나.
-어린 시절부터 기계에 관심이 많았다. 대학에서 기계공학을 전공했는데 졸업 후 독일 유학의 길을 걸었다. 독일에서 10년 동안 기계공학 석·박사 과정을 마치고 한국으로 돌아와 한국철도기술연구원에 들어오게 됐다. 기계공학을 전공하면서 철도기술에 관한 공부도 자연스럽게 병행했다.
→기계공학 전공자 가운데 철도기술자는 많지 않다는 얘기를 들었다.
-철도기술 선진국인 독일에서 유학하면서 철도기술의 발전이 곧 국가도 발전시킬 수 있다는 것을 깨달았다. 자신의 능력으로 철도뿐 아니라 국가경제에 힘을 실을 수 있다는 믿음이 있었다. 철도를 위해 쉼 없이 달릴 수 있었던 것은 어렸을 때부터 철도의 매력에 푹 빠졌기 때문이다. 철도의 가능성은 무궁무진하고 철도만큼 정확한 교통수단도 없다. 시계가 보편화되기 전 일제강점기에는 철도가 도착하는 것을 보고 시간을 가늠했을 만큼 철도는 시간의 정확성을 보장한다.
→개인적으로 이루고 싶은 소망은.
-우리 고속철도기술의 해외진출에 관심을 갖고 있다. 내년이면 연구원이 20주년이 되는데, 그동안 KTX산천과 경량전철 K-AGT의 상용화를 비롯해 도시철도도 95% 이상 국산화했다.
무가선 트램, 바이모달 트램, 시속 430㎞급 차세대고속열차도 개발했다. 고속철도에서부터 도시철도, 경전철, 트램에 이르는 기술과 경험을 해외에서 펼쳐보는 게 소망이다. 최근 말레이시아, 싱가포르를 비롯해 동남아 철도진출을 위해 다각도로 노력 중이다. 터키, 베트남, 인도 등이 우리 철도기술에 관심을 갖고 있다. 해외진출과 기술 수출을 위해 연구원 모두 밤을 새고 있다. 이른 시일 안에 ‘꿈은 이루어진다’를 다시 한 번 실현해보고 싶다.
글 사진 류찬희 선임기자 chani@seoul.co.kr
■김기환 원장은
국내 고속열차 걸음마 단계부터 초고속 개발 총지휘
단국대에서 기계공학을 전공하고 독일 아헨 공대에서 기계공학 석·박사를 마치고 1996년 한국철도기술연구원 선임연구원으로 철도와 인연을 맺었다.
고속철도기술개발사업단장, 고속철도연구본부장, 선임본부장을 거쳐 2014년부터 현재까지 제7대 한국철도기술연구원장을 역임하고 있다. 우리나라 최초의 고속열차인 350㎞/h 한국형고속열차를 비롯해 430㎞/h 차세대고속열차(HEMU-430X) 개발의 최고 책임자로 한국고속철도의 기술 개발을 이끌어 왔다.
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