전력·철도·인프라

철도 신호 전원 구조와 정전보상시간 정리

fullmethod 2026. 9. 20. 18:00

 

철도 신호 전원이 어떤 구조로 내려오는지, 정전보상시간을 비롯해 철도 기준 문서들이 정전에 대비해 무엇을 요구하는지, 선로변에는 어떤 부하와 조건이 걸리는지를 문서별로 모아 봤습니다.

철도 신호설비가 왜 전기에 민감한지, 그 자리의 축전지가 왜 바뀌고 있는지는 철도 신호실 UPS를 다룬 글에 정리해 뒀고, 오늘은 전원 계통과 기준 문서 쪽입니다. 이 분야는 한국어 해설이 거의 없고 기준 문서가 기관마다 흩어져 있어서, 어느 문서에 무엇이 적혀 있는지를 한자리에 놓는 것만으로도 쓸모가 있겠다 싶었습니다.

철도 신호 전원이 내려오는 길

전원설비가 무엇으로 구성되는지는 국가건설기준 KDS 47 40 45 「전원설비」에 적혀 있습니다.

"전원설비의 구성은 입력측 수전반, 입력전원 자동절체스위치, 무정전전원장치(UPS), 정류기, 축전지, 신호배전반 등으로 구성한다."

수전반, 자동절체스위치, UPS, 정류기(교류를 직류로 바꾸는 장치), 축전지, 신호배전반. 구성품을 열거한 조문입니다. UPS가 어떤 장비인지는 UPS(무정전전원장치)를 소개한 글에 정리해 뒀습니다.

상용전원과 예비전원을 무엇으로 삼는지는 국가철도공단 설계지침 KR S-09010 「신호전원설비」(Rev.14, 2025년 12월)가 적고 있습니다. 먼저 용어의 정의입니다.

"(5) 상용전원: 철도 고압배전선로에서 수전하는 전원 / (6) 예비전원: 철도 고압배전선로에서 수전하는 전원 또는 한전전원"

평소에 쓰는 상용전원이 한국전력(한전)에서 바로 받는 전기가 아니라 철도 자체 배전선로에서 받는 전기라는 점이 저에게는 제일 의외였습니다. 예비전원 쪽은 철도 배전선로일 수도 있고 한전일 수도 있습니다.

둘을 어떻게 쓰는지는 2.1 개요에 있습니다.

"신호설비의 전원장치는 정전이 될 경우에도 정상적인 열차운행을 위해 상용과 예비전원으로 2중계 구성을 원칙으로 한다. 전원이 정상일 경우에는 상용전원으로 사용하고 정전이나 장애가 발생될 경우에는 자동절체기에 의해 예비전원으로 절체 되도록 하고 상용전원이 복구되면 다시 상용전원으로 환원되는 구조로 한다."

같은 지침의 해설은 철도 배전선로 두 회선에 한전전원까지 받아 삼중화로 구성한 경우를 따로 그려 두고, 철도 회선을 먼저 쓰고 한전으로 넘어가는 절체(전원을 다른 쪽으로 바꿔 잇는 것) 순서까지 적고 있습니다. 건널목에 대해서는 KDS 47 40 60이 따로 "철도 전원을 사용하는 것을 원칙으로 하며 현장 여건상 부득이한 경우에는 한전전원을 직접 수전"하도록 열어 두고 있습니다.

아래 그림의 점선은 예비전원을 한전에서 받는 경우를 그린 것입니다.

왼쪽부터 한전 수전과 철도 배전, 신호기계실, 선로변 네 지점이 실선 한 줄로 이어진 노선도 모양의 그림이고 예비전원을 한전에서 직접 받는 경우의 경로가 한전 수전에서 신호기계실로 가는 점선으로 따로 그려져 있으며 신호기계실에 UPS와 축전지를 뜻하는 배터리 그림이 붙어 있다

직류 쪽 구성도 KR S-09010 본문에 있습니다.

"신호제어설비에 사용되는 직류전원은 24V를 원칙으로 하며 정류기는 축전지와 병렬로 연결하여 부동, 균등 충전을 할 수 있어야 한다."

정류기와 축전지가 병렬로 붙어, 평소에는 정류기가 부하에 전기를 대면서 축전지를 가득 찬 상태로 유지하고(부동충전) 정류기 쪽이 끊기면 축전지가 이어받는 구성입니다.

정전보상시간, 문서마다 요구하는 것

정전과 관련해 요구를 적어 둔 문서가 여럿입니다. 문서마다 강도도 다르고 적용 대상도 다르므로, 나란히 놓고 봅니다.

국토교통부 고시 「철도의 건설기준에 관한 규정」(제2025-244호, 2025년 5월 16일 시행) 제66조.

"신호설비의 전원은 저압을 사용하고, 무정전전원장치 또는 축전지 등의 예비전원을 확보하여야 한다."

예비전원을 확보하라는 의무이고, 시간은 적혀 있지 않습니다.

국가철도공단 설계지침 KR S-09010 본문 5.3(5).

"신호제어설비의 정전보상시간은 설계 시 열차집중제어장치(CTC)는 3시간(역정보전송장치 제외) 이상으로 하고, 고속철도는 2시간, 일반철도는 1시간으로 한다."

정전보상시간은 들어오는 전원이 끊긴 뒤 축전지로 설비를 계속 살려 두는 시간이고, 열차집중제어장치(CTC)는 관제실 한곳에서 열차 진로를 통제하는 장치입니다.

설계지침이 요구하는 정전보상시간을 가로 막대 세 개로 비교한 그림이며 열차집중제어장치 3시간 이상이 가장 길고 고속철도 2시간, 일반철도 1시간 순으로 짧아진다

한국철도공사 「신호제어설비 유지보수 세칙」(2014년 제정, 공개본) 제83조는 "축전지 정전보상시간은 고속철도 2시간, 일반철도는 1시간을 기준으로 한다"고 적습니다. 철도건설공사 전문시방서(2017년) EG011105는 축전지설비 용량을 전 부하 기준으로 관제실 3시간, 신호기계실 1시간을 백업할 수 있는 크기로 요구합니다. 이 시방서의 현행판인 국가철도공단 전문시방서 KRACS 47 40 45 「실내설비 설치공사」(2024년 7월 개정)에도 같은 문구가 있습니다.

국토교통부 고시 「철도시설의 기술기준」(2025년 12월 31일 시행) 제187조는 도시철도 부분에 들어 있습니다. 제1항과 제4항을 함께 옮깁니다.

"신호전원장치는 정전 시에도 예비전원이나 축전지로부터 전원을 공급받아 지상신호설비가 동작하도록 하여야 한다."

"신호전원장치에 고장이 발생한 경우 예비전원이나 축전지를 사용하여 지상신호설비에 1시간 이상 전원이 공급되어야 한다. 다만, 신호관제실에는 3시간 이상 전원이 공급되어야 한다."

앞의 것은 정전 시의 동작 요구이고 시간이 붙어 있지 않습니다. 뒤의 1시간·3시간은 신호전원장치가 고장 난 경우의 숫자입니다.

시간을 적은 조문만 표로 모으면 이렇습니다. 제187조의 숫자는 '정전보상시간'이라는 말 없이, 신호전원장치 고장 시의 공급 시간으로 적혀 있습니다.

기준 문서 대상 요구 시간
KR S-09010 설계지침 (Rev.14, 2025) 열차집중제어장치(CTC)
(역정보전송장치 제외)		 3시간 이상
KR S-09010 설계지침 (Rev.14, 2025) 고속철도 신호제어설비 2시간
KR S-09010 설계지침 (Rev.14, 2025) 일반철도 신호제어설비 1시간
철도시설의 기술기준 제187조
(신호전원장치 고장 시)		 도시철도 지상신호설비 1시간 이상
철도시설의 기술기준 제187조
(신호전원장치 고장 시)		 도시철도 신호관제실 3시간 이상
코레일 신호제어설비 유지보수 세칙 제83조 (2014 제정, 공개본) 고속철도 / 일반철도 2시간 / 1시간
철도건설공사 전문시방서 EG011105 (2017)
현행 KRACS 47 40 45 (2024)에 같은 문구		 전 부하 — 관제실 / 신호기계실 3시간 / 1시간

UPS를 통해 공급하라고 적힌 대상

앞에서 본 KDS 47 40 45에는 무정전 공급에 관한 조문이 따로 있습니다.

"일반철도의 전자연동장치, 열차자동제어장치(ATC) 및 열차집중제어장치(CTC)와 고속철도의 신호제어설비 전원공급은 무순단 전원공급이 되도록 무정전전원장치(UPS)등을 통하여 공급한다."

무순단은 전원이 바뀌는 순간에도 공급이 끊기지 않는다는 뜻입니다. 고속철도 쪽은 '신호제어설비'라고 통으로 적혀 있고, 일반철도 쪽은 장치 셋의 이름이 적혀 있습니다. 전자연동장치는 신호기와 선로전환기(열차가 갈 선로를 바꿔 주는 장치)가 모순되게 움직이지 않도록 잠가 주는 장치입니다. 열차자동제어장치는 파악된 열차 위치를 바탕으로 속도 정보를 열차에 전하는 장치입니다. 열차집중제어장치는 앞에서 풀었습니다.

KR S-09010은 같은 주제를 다르게 적습니다. 본문 4.1(3)입니다.

"신호제어설비 전원공급은 무정전전원장치를 통하여 공급한다. 다만, 선로변 자동폐색제어장치와 신호배전반으로부터 공급받지 않는 안전설비는 무정전전원장치 공급범위에서 제외한다."

이쪽은 일반철도와 고속철도를 나누지 않고 '신호제어설비 전원공급'이라고 적고, 선로변 자동폐색제어장치와 신호배전반에서 공급받지 않는 안전설비를 공급범위에서 뺍니다. 자동폐색은 선로를 구간으로 나눠 열차 간격을 자동으로 잡는 방식입니다.

UPS를 두는 목적은 같은 지침의 해설에 적혀 있습니다.

"전자연동장치, ATC장치 및 CTC장치 등에는 입력전원을 안정시키고 전원공급이 중단될 경우 소프트웨어데이터를 보호하기 위한 무정전전원장치를 설치한다."

해설은 그 앞에 "최근 신호제어설비의 컴퓨터화로 인하여 입력전원 저하현상이 순간적으로 발생할 경우 신호제어설비 제어장치의 메모리가 손실되거나 연산장치에 오류가 발생하게 될 우려가 있다"고 적고 있습니다. 지침의 일러두기는 본문을 설계 시 준수해야 하는 부분으로, 해설을 참고용 기술도서로 구분해 두고 있습니다.

절체 속도를 적은 대목도 있습니다. KR S-09010 본문 6.1은 자동절체스위치가 "정전 또는 전압이 일정값 이하로 내려갈 경우에는 자동으로 무순단 절체 되어야 한다"고 적습니다. 같은 지침의 해설은 신호용 배전반의 상용전원이 정전되거나 93V 이하가 되면 0.1초 이내에 '비상전원'(해설의 표현)으로 전환된다고 설명합니다. 해설은 93V의 기준 전압을 따로 적지 않았고, 같은 문단에서 상용전원으로 되돌아가는 조건은 "93% 이상"으로 적고 있습니다. 순간적인 전압 저하가 설비에 어떤 영향을 주는지는 순시 전압강하를 다룬 글에, UPS가 평소 어떤 모드로 도는지는 UPS 운전 모드를 정리한 글에 적어 뒀습니다.

선로변에 실제로 걸리는 부하

선로전환기 한 종류의 부하 숫자는 발주 사양서에서 볼 수 있습니다. 부산교통공사가 2025년에 낸 선로전환기 제작구매 사양서입니다. 국가철도가 아니라 도시철도 발주 건입니다.

  • 전환용 전원은 교류 110V 또는 220V 단상 60Hz, 제어용은 직류 24V
  • 전환을 담당하는 것은 콘덴서 기동형 유도전동기
  • 전동기 회로 접점은 교류 110V·18A, 역률 0.2의 유도 부하를 연속 개폐
  • 전열기 정격은 교류 110V·50W, 온도감응장치로 자동 동작하며 설치 자리는 제어계전기 옆
  • 사용조건은 사용전원 ±20%, 주위온도 영하 40℃에서 영상 70℃까지

접점의 18A와 역률 0.2는 사양서의 성능 항목에, 그 접점이 개폐할 수 있어야 하는 부하 조건으로 적힌 값입니다. 역률은 흐르는 전류 가운데 실제로 일에 쓰이는 몫을 나타냅니다. 전압·전류·전력의 관계는 전압·전류·전력을 정리한 글에 적어 뒀습니다.

전열기는 선로가 갈라지는 자리의 눈을 녹이는 융설장치가 아니라 전환기 안쪽에 들어가는 장치입니다.

용도별 전압은 KR S-09010 해설의 변압기 구성표에 있습니다. 자동폐색용 교류 600V, 선로전환기용·궤도회로용·건널목전원용 교류 220V, 신호기용 교류 71～94V입니다. 궤도회로는 선로에 전기를 흘려 열차가 그 구간에 있는지 알아내는 회로입니다.

용량을 잡는 방법도 지침에 있습니다. 「정류기, 축전지 및 무정전전원장치 용량산정」 절은 "설비 총 부하(최대부하 시)의 20% 이상 여유분"을 두라고 하고, 선로전환기에 대해서는 "선로전환기의 운전부하는 가장 많은 선로전환기가 전환되는 2개의 진로에 해당되는 수량으로 하되 그 중에서 동시에 기동되는 선로전환기 총합 부하를 기동부하로 한다"고 적습니다.

같은 지침의 해설은 "부하가 급변할 때에는 과도적으로 전압변동이 발생하며 UPS 정격용량의 30%～50% 입력전압의 변동으로 출력측에서는 ±8%～10% 정도의 전압변동이 있을 수 있다"고 적은 뒤, "컴퓨터 부하일 경우 전압변동률이 ±10% 이하이므로 부하 기동시의 돌입전류까지 포함해서 50% 이하가 되도록 UPS 용량을 산정한다"고 덧붙입니다. 돌입전류는 기기를 켜는 순간 몰리는 전류입니다. 무엇의 50%인지는 해설에 더 풀이가 없습니다.

선로변이라는 자리가 걸어 두는 조건

선로변 설비에 붙는 조건도 문서에 적혀 있습니다.

거리. 철도건설공사 전문시방서는 "옥외연동함: 신호기계실 및 선로전환기간 케이블길이가 2,000[m] 초과 시 설치"라고 적습니다.

전압. KR S-09010 해설은 신호용 기기류의 단자전압을 "교류일 경우 정격치의 0.8～1.2배, 직류는 정격치의 0.9～1.2배 범위로 사용한다"고 적습니다.

온도. 한국철도표준규격 KRS SG 0015는 전자연동장치에 대해 "실외에 설치되는 장치는 주변온도 -40℃～+70℃에서 정상 동작하여야 하며, 실내에 설치되는 장치는 IEC 62498-3에 의해 규정된 온도에서 정상 동작하여야 한다"고 적습니다. 실외와 실내의 기준이 따로입니다. 참고로 「철도설계기준(시스템편)」(2013년)의 기상조건 표는 국내 내륙의 설계 최저온도를 영하 25℃로 잡고 있습니다.

낙뢰와 서지. KDS 47 40 70 「보호설비」는 "신호제어설비는 낙뢰, 서지, 노이즈(Noise) 등에 대한 보호대책을 마련해야 하며, 서지방지기 설치는 KS C IEC 61643(저압 서지 보호 장치) 규격을 적용한다"고 정합니다. 서지는 KDS 47 40 05 「신호설계일반사항」이 "전기적인 선로나 회로에서 발생되거나 인가되는 이상전압"이라고 정의합니다.

접지. 접지방식에 대해 KDS 47 40 70은 공통접지를 원칙으로 한다고 적습니다. 2017년 전문시방서가 시공 단계에서 요구하는 접지저항은 기기에 따라 다릅니다. 계전기실·폐색제어유니트·건널목 제어유니트는 10Ω 이하, 신호기·기구함·접속함·경보기·차단기 등은 전철화 구간 50Ω 이하, 비전철화 구간 100Ω 이하입니다.

여기 옮긴 수치는 모두 설계와 구매의 기준값입니다. 실제 설비의 점검과 조작은 유자격자의 영역이고, 현장에서는 해당 설비의 매뉴얼과 운영기관 규정이 먼저입니다.

철도신호용 통합전원공급장치 — 2024년 규격과 2026년 제품

국가철도공단은 2024년 12월 「철도신호용 통합전원공급장치(자가진단형)」라는 잠정표준규격을 제정했습니다(2026년 5월 개정). 구성은 모전원부와 에너지저장부, 교류·직류 출력부, 감시부, 전원 절체부이고, 교류 출력 전압을 신호기용·선로전환기용·궤도회로용·자동폐색용·전자연동용으로 각각 규정해 두었습니다.

에너지저장부에는 배터리 관리 시스템을 넣어 과충전과 과방전, 과전류, 과열을 감시하도록 했습니다. 배터리 관리 시스템이 하는 일은 BMS를 다룬 글에 정리돼 있습니다. 축전지 용량은 KR S-09010의 축전지 용량 산출 및 정전보상시간 기준에 따른다고 적혀 있고, 배터리 화학 종류는 지정돼 있지 않습니다.

제품 쪽 소식도 있습니다. 철도 신호실 UPS 글에서 소개한 철도 신호·통신 전문기업 에스알의 통합전원공급장치가 2026년 5월 국토교통부 혁신제품으로 지정됐습니다. 보도에 따르면 이 제품은 선로전환기와 신호기, 궤도회로까지 무정전 공급 범위에 넣었습니다. 보도는 이를 전자연동장치 중심으로만 무정전 기능을 제공하던 기존 설비와 다른 점으로 적었습니다. 주전원과 예비전원이 동시에 나가도 배터리로 주요 신호설비에 전원을 공급한다는 설명, 리튬인산철 배터리 기반 에너지저장 시스템을 적용해 화재 위험을 낮췄다는 설명이 함께 붙었습니다.

앞에서 본 KDS 47 40 45(2019)는 일반철도에서 장치 셋의 이름을 적고 있고, 이 보도는 "전자연동장치 중심으로만"이라고 말합니다. 현행 KR S-09010 본문은 앞에서 본 대로 다르게 적습니다. 저는 KDS 47 40 45와 이 보도, 두 기록이 나란히 놓인다는 점이 눈에 띄었습니다. 이것은 제 관찰일 뿐이고, 실제 현장 구성은 노선과 사업마다 다르므로 설계도서를 봐야 알 수 있습니다.

배터리 쪽은 문서마다 이렇게 적혀 있습니다. KR S-09010 본문 5.3(2)가 선택지로 드는 축전지는 납(연)축전지와 니켈 계열입니다. 같은 지침의 해설은 축전지 종별에 리튬-이온을 함께 들고, "니켈-수소 및 리튬-이온 축전지를 적용할 경우에는" 과충전과 과방전이 생기지 않도록 축전지셀감시시스템(BMS)을 적용하라고 적습니다. 국가철도공단 표준규격 KRSA-3103(전철변전소용 직·교류 무정전 전원장치)은 납축전지를 명시합니다. 발주에서는 2026년 4월 인천교통공사가 축전지를 리튬인산철로 명시한 무정전전원장치 구매 공고를 냈습니다. 신호가 아니라 통신설비 건입니다.

무선통신을 쓰는 한국형 열차제어시스템(KTCS-2)에 관한 보도도 있습니다. 철도경제신문 기사(2025년 7월)에서 한 업체 임원은 이 방식이 선로변에 설치했던 설비를 대폭 간소화할 수 있다고 말했습니다. 같은 기사는 궤도회로와 발리스(열차가 지나갈 때 위치 정보를 전해 주는 지상 장치)가 위치를 검지하고 보정하는 용도로 남는다고 적었습니다.

정리하며

문서별로 확인한 것을 모으면 이렇습니다.

  • 전원설비의 구성품으로 KDS 47 40 45가 열거한 것은 수전반, 자동절체스위치, UPS, 정류기, 축전지, 신호배전반입니다.
  • KR S-09010은 상용전원을 철도 고압배전선로에서 수전하는 전원으로, 예비전원을 철도 고압배전선로에서 수전하는 전원 또는 한전전원으로 정의합니다. 직류전원은 24V가 원칙이고 정류기와 축전지를 병렬로 연결합니다.
  • 「철도의 건설기준에 관한 규정」 제66조는 예비전원을 확보하라고 정하고 시간은 적지 않습니다.
  • 정전보상시간 숫자는 문서마다 대상과 조건이 달라 위 표에 나란히 모았습니다.
  • 「철도시설의 기술기준」 제187조는 도시철도에 대해, 정전 시 지상신호설비가 동작하도록 요구하고(시간 없음) 신호전원장치 고장 시에는 1시간·3시간을 요구합니다.
  • UPS 공급 대상을 KDS 47 40 45(2019)는 일반철도의 전자연동장치·ATC·CTC와 고속철도의 신호제어설비로 적습니다.
  • KR S-09010(2025) 본문은 '신호제어설비 전원공급'으로 적되 선로변 자동폐색제어장치와 신호배전반에서 공급받지 않는 안전설비를 뺍니다. KR S-09010 해설은 전자연동장치·ATC·CTC 등에 UPS를 두는 목적을 입력전원 안정과 소프트웨어 데이터 보호로 적습니다.
  • 선로전환기 사양서(도시철도 발주 건)의 숫자는 전환용 교류 110V/220V, 제어용 직류 24V, 접점 개폐 조건 18A·역률 0.2, 전열기 50W, 주위온도 영하 40℃에서 영상 70℃까지입니다.
  • 선로변 조건으로는 케이블 길이, 실외 장치의 동작 온도, 서지 보호, 접지저항이 문서에 적혀 있습니다.
  • 2024년에 통합전원공급장치 잠정표준규격이 생겼고 2026년에 철도신호용 통합전원공급장치 한 제품이 혁신제품으로 지정됐습니다.

찾아보며 든 생각을 한 줄 보탭니다. 같은 '신호 전원'을 두고도 기관마다 문서가 따로 있고 숫자의 조건이 조금씩 달라서, 어느 문서 기준인지를 빼고 말하면 어긋나기 쉽겠다는 것입니다.

건널목 보안장치의 전원은 또 사정이 달라서 따로 한 편으로 다루겠습니다.

[다음 글]에서는 주제를 바꿔 집에서 쓰는 전기 이야기로 가 보겠습니다. 여름마다 말이 나오는 주택용 전기요금 누진제가 어떤 구간으로 짜여 있고 실제로 어떻게 계산되는지 정리합니다.

참고자료

※ 이 글의 수치는 위 기준·규격 문서에 적힌 값이며, 실제 설비는 노선·발주 조건·제조사에 따라 다를 수 있습니다. 철도 신호·전원 설비의 점검과 조작은 유자격자의 영역이며, 실제 작업은 해당 설비의 매뉴얼과 운영기관 규정을 우선합니다.

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