[이지경제=견재수 기자] 수십 년 간 시민의 다리 역할을 하다 수명을 다한 전동차의 다음 주자, 새로운 도시철도는 어떤 모습일까? 한국철도기술연구원(이하 철도연, 원장 홍순만(洪淳晩)) 김길동 박사팀이 개발 제작한 새로운 도시철도, 차세대전동차가 10월 28일(금) 목포 대불시험선에서 첫 공개된다.
차세대전동차는 운행되는 지역의 교통환경에 맞춰 승객의 편의성과 쾌적성을 고려해 다양한 실내 디자인을 한 새로운 개념의 도시철도로 에너지 절감, 소음진동 저감 등 차량 성능을 크게 향상시킨 주요 핵심장치를 개발 적용했다.
국토해양부와 한국건설교통기술평가원이 국가연구개발사업으로 지원한 ‘차세대전동차기술개발사업’은 2005년 개발을 시작, 2010년 차량 제작을 완료하고, 현재 목포 대불선 12km 구간에서 최고속도 130km/h로 시험 중이다.
차세대전동차는 향후 2014년까지 10만km 주행시험을 거쳐 2015년 부터 서울메트로, 부산 1호선 등 전국 도시철도에서 운행될 예정이다.
◆미래지향적 외형과 승객의 편의성 대폭 개선한 생활형 실내 디자인
차량과 차량 사이 연결 부분의 문을 없애고 이동 통로를 기존 120cm에서 170cm로 1.4배 더 넓혀 원활한 이동과 공간 활용도를 높였다. 객실 앞 칸에서 맨 뒷부분이 다 보일 정도로 확 트여 승객들이 보다 쾌적하고 편리하게 도시철도를 이용할 수 있고, 연결 통로문이 없음에도 소음이 현재 도시철도보다 훨씬 줄어든 점이 특징이다.
차량 외형은 기존의 정형화된 도시철도 모습에서 벗어나 부드러운 곡선미와 풍부한 입체미를 강조해, 유럽풍의 모던함과 현대적 감각이 적절히 조화를 이루고 있다. 또한 실내 디자인은 운행되는 지역의 교통환경에 맞춰 도심혼잡형(종방향 좌석 배치), 교외형(혼합 좌석 배치), 첨단형(중간 좌석 배치) 등의 3가지 타입으로 의자 위치를 각각 다르게 디자인했다.
- 도심 혼잡형(종방향 좌석 배치) : 현재의 도시철도와 동일한 모습의 좌석배치로 승객이 많은 도심 구간에 적합한 방식
- 교외형(혼합 좌석 배치) : 승객빈도가 높지 않은 도시 간, 또는 광역 구간에 적합한 방식
- 첨단형(중간 좌석 배치) : 혼잡 시간에는 의자를 접어 입석으로 승객을 수송하고, 평상 시간에는 의자에 앉아 창측을 바라보며 이동할 수 있도록 구상한 방식으로 경치가 아름다운 구간을 운행하는 철도에 적합한 방식
◆곡선 주행성능이 뛰어난 조향 대차 방식으로 승차감 개선
도시철도 최초로 주행장치가 곡선부를 따라 가도록 하여 승차감이 크게 개선됐으며, 성능이 기존보다 12배 향상돼 차륜 마모율이 줄어들었다. 또한 급곡선 구간에서 차륜과 레일 사이에서 일어나는 마찰 소음을 크게 감소시켰다.
직접구동전동기 개발로 에너지 저감 및 유지보수 기간 3배 연장
※ 전력요금 25년간 1조 1,600억원 절감
차세대전동차의 핵심기술은 직접 구동 전동기로 차축에 직접 전동기를 연결하여 동력을 전달하는 방식으로 동력전달 손실과 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
직접 구동 전동기는 기존의 소비전력을 20% 이상 절감할 수 있어, 전력요금을 1조 1,600억원(국내전동차 총 7,089량 적용, 25년 기준) 절감할 수 있게 되었다. 또한 전동기의 회전수가 기존 유도 전동기의 약 1/7로 줄어들어 모터의 소음이 기존 103dB에서 80dB로 20dB 이상 줄어들고, 유지보수 주기를 기존보다 3배 연장하여 9년 동안 유지보수 없이 운행 가능하다.
- 접구동전동기(DDM, Direct Drive Motor) : 전동기의 회전력을 기어박스 등을 통하여 간접 구동하던 기존의 방식과는 달리 기어박스 없이 직접 차륜에 전달하는 방식으로 장치 간소화, 저소음화, 고효율화, 경량화가 가능.
회생에너지를 재활용하는 에너지저장시스템 적용
※ 전력비용 10년간 2,600여억원 절감
전동차 제동시 발생하는 에너지를 재활용하는 에너지저장시스템을 적용하여 전동차 사용 에너지의 20∼25%를 절약할 수 있다. 이 시스템은 도시철도 주요 구간(서울메트로 등 12개 노선)에 설치할 경우 약 2,600여억원(10년)의 전력비용을 절감할 수 있어 에너지 절감에 크게 기여할 것으로 기대된다.
에너지저장시스템은 현재 서울 도시철도 7호선(2011년), 대전도시철도공사(2011년), 코레일(2010년)에서 상용화 됐다.
철도연 김길동 박사는 “승객의 편의성을 증대시키고, 도시철도 운영기관의 운영비를 절감시키는 차세대전동차 개발을 통해 미래의 도시철도기술을 선도하고 친환경 녹색철도 구현에 이바지” 할 것 으로 보인다고 밝혔다.
견재수 kyuncruise@hanmail.net
