Năm 1994, Hàn Quốc bắt tay vào một dự án lớn trị giá 16 tỷ USD nhằm xây dựng tuyến đường sắt cao tốc đầu tiên, dài 412 km nối Seoul – Busan, được gọi là Korea Train eXpress (KTX). Mục tiêu không chỉ là xây dựng một hệ thống đường sắt hiện đại mà còn là tiếp thu và làm chủ công nghệ đường sắt cao tốc thông qua hợp tác với nước ngoài.

Thời điểm đó, nhiều quốc gia dẫn đầu thế giới về đường sắt cao tốc – Nhật Bản, Pháp và Đức – đã cạnh tranh để cung cấp hệ thống của mình, mỗi bên đều có thế mạnh công nghệ riêng.

Shinkansen của Nhật Bản, hệ thống đường sắt cao tốc đầu tiên trên thế giới ra mắt vào năm 1964, đã trở thành chuẩn mực toàn cầu về độ an toàn, độ tin cậy và hiệu quả. Với tỷ lệ đúng giờ đạt trên 98%, Shinkansen là ứng viên sáng giá cho dự án KTX của Hàn Quốc.

Hệ thống truyền động phân tán của Shinkansen, sử dụng các đoàn tàu EMU (nhiều toa có động cơ) với trục dẫn động trên toàn bộ toa, giúp tăng tốc mượt mà và mang lại chất lượng hành trình cao – rất phù hợp với đặc điểm nhiều điểm dừng và nhiều hầm của Nhật Bản. Các hệ thống phát hiện động đất và khả năng vận hành ở tốc độ lên đến 320 km/h càng làm nổi bật năng lực kỹ thuật của Shinkansen.

Tuy nhiên, Nhật không đưa ra cam kết về chuyển giao công nghệ, do đó dù hệ thống của Nhật đã được kiểm chứng, Hàn Quốc chốt nói không với công nghệ Nhật, theo tờ High Speed Rail Alliance.

Pháp, đại diện bởi Alstom, đã đưa ra một phương án hấp dẫn với hệ thống Train à Grande Vitesse (TGV). TGV, vận hành từ năm 1981, nổi tiếng với tốc độ (tối đa lên tới 380 km/h trong các thử nghiệm) và khả năng tương thích với mạng đường sắt thông thường – một lợi thế lớn đối với cơ sở hạ tầng đường sắt của Hàn Quốc.

Quan trọng hơn, Alstom cam kết chuyển giao công nghệ toàn diện, bao gồm đào tạo kỹ sư Hàn Quốc và cho phép sản xuất tại chỗ các linh kiện. Điều này hoàn toàn phù hợp với tầm nhìn của Hàn Quốc về chiến lược tiến tới tự chủ công nghệ.

Hệ thống tín hiệu số tiên tiến của TGV, tích hợp các giao thức Bảo vệ tàu tự động (ATP) và Hệ thống kiểm soát tàu (ETCS), đảm bảo kiểm soát tốc độ chính xác và tránh va chạm. Các hệ thống quản lý lưu thông thời gian thực tối ưu hóa lịch trình tàu, trong khi các hệ thống liên lạc kỹ thuật số tích hợp, sử dụng GSM-R (Hệ thống thông tin di động toàn cầu cho đường sắt), cho phép điều phối liền mạch giữa tàu và trung tâm điều khiển. Các công cụ mô phỏng kỹ thuật số giúp kiểm tra và tinh chỉnh hiệu suất hệ thống, dự đoán các kịch bản hỏng hóc và nâng cao hiệu quả vận hành.

Đáng chú ý, việc chuyển giao công nghệ tập trung vào ba lĩnh vực chính: toa xe, hệ thống tín hiệu và cung cấp điện. Alstom bàn giao hai đoàn tàu đầu tiên dựa trên mẫu TGV Réseau cho Hàn Quốc vào năm 1998 để lắp ráp và thử nghiệm tại các cơ sở trong nước. Đến năm 2002, đoàn tàu KTX thứ 13 – được sản xuất hoàn toàn tại Hàn Quốc – đánh dấu một cột mốc trong quá trình nội địa hóa.

Trong tổng số 46 đoàn tàu KTX-I được đặt hàng, chỉ có 12 chiếc được sản xuất tại Pháp, 34 chiếc còn lại do Hàn Quốc sản xuất, đạt tỷ lệ nội địa hóa trên 70% đối với KTX-I. Sau đó, Hàn Quốc tự phát triển thế hệ tàu KTX-II với các đặc tính từ tàu TGV gốc, như công nghệ động lực tập trung và hệ thống truyền thông qua GMS-R, khẳng định vị thế tự chủ công nghệ cao tốc của mình.

Chính sau sự kết hợp với Pháp, Hàn Quốc khánh thành tuyến đường sắt cao tốc đầu tiên và chính thức trở thành nước thứ 5 trên thế giới có đường sắt cao tốc cùng Nhật, Tây Ban Nha, Pháp và Đức vào năm 2004. Đặc biệt, vào tháng 12/2004, Hàn Quốc thử nghiệm thành công đoàn tàu HSR – 350x do nước này tự sản xuất.

HSR-350x là một thành tựu then chốt trong lịch sử đường sắt cao tốc của Hàn Quốc, chứng minh khả năng phát triển tàu 350 km/h với hơn 80% linh kiện trong nước của quốc gia này. Với tốc độ trên 300km/h vào năm 2004 và quá trình thử nghiệm rộng rãi đã mở đường cho KTX-Sancheon và các đoàn tàu sau đó, củng cố vị thế của Hàn Quốc là quốc gia đã tự chủ công nghệ đường sắt cao tốc.

Ngoài ra, các cải tiến tiếp theo như HEMU-430X (tốc độ trên 400 km/h vào năm 2013) và các phiên bản thương mại như KTX-Eum (260 km/h) và KTX-Cheongryong (320 km/h) đã củng cố khả năng công nghệ của Hàn Quốc. Năm 2024, Hàn Quốc xuất khẩu công nghệ KTX sang Uzbekistan trong một hợp đồng trị giá khoảng 196 triệu USD, chứng minh năng lực cạnh tranh của nước này.