미디어원 ㅣ 김정호 기자
현대로템이 철도차량의 선로 전방을 인식하고 충돌 위험을 예측하는 자동운전보조시스템 개발을 마쳤다.
현대로템은 철도차량에 특화된 ADAS를 개발하고 인공지능 기반 충돌 방지 알고리즘과 실제 노선 데이터를 활용한 기술 고도화를 진행하고 있다고 16일 밝혔다. 이 시스템은 라이다와 카메라로 선로 위 장애물을 감지하고 위험 상황을 운전자에게 알려 충돌 가능성을 줄이는 기술이다.
현대로템은 2023년 산업통상부가 주관한 수소전기트램 실증사업을 계기로 개발에 착수했다. 이후 폴란드 바르샤바에서 영업운행 중인 트램에 센서를 장착해 실제 운행 데이터를 수집하고 운행 패턴과 위험 상황을 반복 분석했다.
자동차보다 긴 제동거리, 더 먼 장애물까지 감지
철도차량용 ADAS는 자동차용 운전자보조시스템과 마찬가지로 라이다와 카메라를 사용하지만 검지 거리와 판단 대상이 다르다.
철도차량은 선로를 따라 움직이고 제동거리가 길기 때문에 차량이나 보행자, 구조물을 더 먼 거리에서 식별해야 한다. 장애물이 선로 밖에 서 있는지 실제 선로로 진입할 가능성이 있는지까지 판단해야 한다.
현대로템은 이러한 운행 특성을 고려해 전방 100m 이상을 탐지할 수 있는 고성능 라이다를 적용했다. 시스템은 사람과 구조물을 구분하고 이동 방향과 선로 진입 가능성을 분석해 운전자에게 경고한다.
바르샤바 트램 영업운행 데이터 활용
기술 검증에는 폴란드 바르샤바 트램에서 수집한 주행 데이터가 사용됐다.
현대로템은 실제 영업운행 차량에 센서를 장착해 직선과 곡선, 교차로와 정류장 등 다양한 상황의 데이터를 확보했다. 이를 토대로 운행 패턴을 분석하고 보행자와 차량이 선로에 접근하는 상황을 시뮬레이션했다.
실제 노선 데이터는 시험선에서는 충분히 재현하기 어려운 돌발 상황을 학습하는 데 활용된다. 도심 트램은 일반 도로와 선로를 공유하는 구간이 많아 차량과 보행자, 자전거가 동시에 접근할 수 있기 때문이다.
현대로템은 현지 운전자의 의견을 반영해 경고음과 화면 표시, 위험 단계 구분 등 사용자 인터페이스도 개선하고 있다. 향후에는 ADAS 정보를 관제 시스템과 연결할 계획이다.
지하철 무인운전과 다른 트램 자율주행
지하철은 선로가 외부와 분리돼 있고 승객이나 차량이 선로에 진입할 가능성이 낮다. 반면 트램은 도로와 가까운 지상에서 운행하고 교차로와 횡단보도, 상업지역을 통과한다.
직선과 곡선, 분기 선로에서 보행자와 차량의 움직임을 동시에 예측해야 해 자율주행 기술의 난도가 높다.
철도차량용 ADAS는 트램의 완전자율주행을 즉시 구현하는 기술이라기보다 운전자의 판단을 지원하고 충돌 위험을 줄이는 단계다. 현대로템은 위험 감지와 경고, 운행 데이터 축적을 거쳐 자동제동과 관제 연동 등으로 기술 범위를 넓힐 계획이다.
피지컬 AI로 위험 상황 판단
피지컬 AI는 인공지능이 실제 이동체와 센서, 제어장치에 연결돼 현실의 상황을 인식하고 판단하는 기술을 뜻한다.
철도 분야에서는 라이다 거리값과 차량 속도, 선로 곡률, 제동거리, 주변 물체의 움직임을 함께 계산해야 한다.
ADAS는 여러 센서 정보와 과거 주행 데이터를 결합해 보행자나 차량의 선로 침범 가능성을 예측하고 운전자에게 경고한다. 기술의 정확도는 주간과 야간, 비와 눈, 역광과 복잡한 도심 교차로 등 다양한 환경에서 동일한 성능을 유지하는지에 달려 있다.
대만 수출형 철도차량 적용 목표
현대로템은 기술 성숙도와 안정성을 높여 해외 철도차량 수주 경쟁에 활용할 계획이다.
회사는 특히 대만 시장에 ADAS를 탑재한 철도차량을 수출하는 것을 목표로 하고 있다. 글로벌 철도차량 발주 시장에서 장애물 감지와 충돌 방지 기술 보유 여부가 입찰 평가 요소로 확대되고 있다는 판단이다.
향후 수출 경쟁력은 센서 성능뿐 아니라 현지 노선과 신호체계, 관제 시스템에 맞춰 ADAS를 조정하고 운전자 교육과 유지보수 체계까지 제공할 수 있는지에 달려 있다.
상용화까지 데이터·제도 검증 필요
현대로템은 철도차량용 ADAS의 개발을 완료했다고 밝혔지만 완전자율주행 트램의 상용화 시점이나 적용 노선은 공개하지 않았다.
향후에는 자동제동 개입 기준과 오인식 대응, 센서 고장 시 운행 방식, 관제센터와의 정보 연동 등을 추가로 검증해야 한다.
이번 ADAS 개발은 철도 자율주행을 완성한 단계라기보다 도심 트램의 안전 운행과 완전자율주행으로 이동하기 위한 핵심 기반을 확보한 단계로 볼 수 있다.
현대로템 철도차량용 ADAS 핵심 내용
현대로템은 전방 100m 이상을 감지하는 라이다와 카메라를 이용해 선로 장애물과 사람, 구조물을 구분하고 선로 진입 위험을 예측하는 철도차량용 ADAS를 개발했다. 2023년 수소전기트램 실증사업을 통해 개발에 착수했으며 폴란드 바르샤바 트램의 실제 운행 데이터를 활용했다. 향후 관제 시스템 연동과 대만 등 해외 철도차량 시장 적용을 추진한다.
현대로템의 이번 개발은 실제 영업 노선에서 축적한 데이터를 기반으로 기술 정확도를 높이고 관제와 제동 시스템까지 연결할 수 있는지가 향후 상용화와 해외 수주의 관건이 될 전망이다.
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