전기 철도 차량

KTX-Sancheon.jpg
  • 전기 기관차 (Electric locomotive)
  • 전동차 (Electric multiple unit)

전기 모터로 구동되며 기관차 외부의 전선 또는 내부의 배터리에서 전기를 공급받는 철도 차량이다. 가스 터빈이나 디젤 터빈 등을 장착한 디젤 철도 차량은 전기 발전으로 구동되지만, 발전기와 전기 모터가 동력 전달부의 일부로 존재하기 때문에 전기 차량으로 분류하지 않는다.

1 역사[편집]

최초의 전기 기관차는 1837년, 스코틀랜드인 로버트 데이비슨에 의해서 만들어졌다. 이 전기 기관차는 갈바니전지로 움직였고, 나중에 크기가 더 큰 전기 기관차를 만든 데이비슨은 1841년에 왕립 스코틀랜드 기술 협회의 전시에 출품하면서 '갈바니'라고 불렀다. 하지만, 갈바니전지에서 공급되는 전기는 일반 철도에서 기관차를 움직이기에는 적당하지 못했다.

최초의 전기 동차는 1880년에 러시아에서 도입한 노면전차가 시초이다. 이것은 당연히 1량 뿐이지만, 스스로 움직일 수 있는 동력기관을 갖춘 동차였다. 현재와 같은 총괄 제어 시스템을 가진 전동차 편성(EMU)는 1983년 최초로 등장했다.

최초의 전기철도 노선은 1895년, 볼티모어&오하이오 철도의 볼티모어 벨트 선으로 전체 길이는 4마일이었다. 당시 세 대의 Bo'Bo' 기관차가 도입되었으며, 전철화 구간의 남쪽 끝에서는 다른 열차에 전기기관차와 객차를 모두 붙여서 운행하였다.

1.1 대한민국[편집]

전기기관차의 도입은 일제 강점기에 경원선 복계~고산 구간 및 중앙선 단양(현재의 단성역)~풍기 구간 등에 전철화를 위해 데로형 전기 기관차를 일본에서 도입하여 이미 전철화되어 전동차 운전을 실시하는 금강산선 등에서 시운전 한 적이 있으나, 분단으로 전철 구간이 북한 영역에 포함되거나 노선이 단절되어 실질 운용이 불가능해졌으며, 해방직후 전철화 시도는 한국전쟁으로 인해 물적 피해와 재정난이 겹치면서 폐지, 남한측에 남은 전기기관차는 모두 폐차처리하였다.

이후 다시 한국에 전기 기관차가 들어온 것은, 1970년대에 산업 간선으로 불리는 중앙선, 태백선, 영동선의 전철화가 완료되면서 본격적으로 전기철도의 시대가 열리면서 부터다. 1970년대 태백선 전철화로 인하여 대량의 석탄 수송을 위한 목표로 50 C/S Group 에서 개발하고 프랑스의 알스톰사가 제작하여 들어온 것이다. 이후 이 실적을 바탕으로 경부선 등의 전철화와 함께 전기기관차의 대량도입을 추진하였으나 재정적 이유에서 이는 취소되었다.

개통 당시에는 영서, 영동지역 일대의 무연탄과 시멘트를 효율적으로 수송하기 위해서 급구배 운행 능력을 갖추고 견인력이 좋은 8000호대를 도입하였다. 2000년대에 들어서면서 충북선, 경부선, 호남선 등 주요 간선의 전철화가 차례로 이루어졌다. 또한 본격적인 여객 열차의 전철화를 위해 8100호대, 8200호대를 도입하였고, 8000호대의 퇴역에 대비하여 화물 견인용으로 8500호대를 도입하였다.

2016년 현재 광역 전철 구간을 포함한 대한민국의 전기 철도 구간은 2,727.1km이며, 2017년 현재 총 176대의 한국철도공사 소속 전기 기관차가 운행되고 있다.

종류 형식명 사용 기간[1] 생산량 잔존량
8000호대 전기 기관차 1972~현재 94 4
8100호대 전기 기관차 ES64F 1998~현재 2 2
8200호대 전기 기관차 ES64F 2003~현재 83 83
8500호대 전기 기관차 2012~현재 87 87

2 원리[편집]

가공전차선 또는 제3궤조 또는 배터리에서 나오는 전력을 이용해서 전동기를 돌려서 움직이는 방식이다. 전동기를 돌리는 속도를 제어하는 방식에는 여러 종류가 있다. 배터리 급전 방식의 경우 전철화 구간에서 비전철 구간으로 진출할 때 사용되거나, 비상시 긴급운용 용도로 사용한다.

  • 저항제어
    일단 전차선에서 주는 전기를 다 받은 뒤, 저항을 거치면서 필요한 전력량만 걸러내고 나머지는 저항의 발열 에너지로 모두 소모해버리는 방식. 전력 효율이 낮을 뿐만 아니라 저항이 발열을 견디다 못해 불이 붙는 경우도 종종 있었다. 전동차에서는 발열이 객실로 전해져 기온이 오르는 문제가 있다.
  • 사이리스터 위상제어
    코레일 8000호대 전기 기관차에 쓰이는 방식. 이 방식을 쓰는 기관차들은 직류 전동기를 쓰는 데, 교류 전원을 받아 사이리스터에 통과시키면 직류가 된다. 단, 완전히 평탄한 직류가 아니라 교류의 사인파를 위로 접어올린 형태라 짧은 주기로 전압이 요동치는 데, 사이리스터의 게이트를 조정해서 0~최대 전압 사이에서 적정한 투입 구간을 지정해 해당 구간만큼만 전력을 투입하는 방법이다.
  • VVVF 제어
    코레일 8100호대 전기 기관차 이후에 나오는 전기 기관차에 쓰이는 방식. 스위치를 미친듯이 빠르게 껐다 켜면서 전압과 주파수를 조정하는 것이 기본적인 원리인데, 스위치를 껐다켜는 소리가 독특해 지멘스 옥타브 같은 용어도 있다.

3 같이 보기[편집]

4 각주

  1. 사용 기간은 한국철도공사 (옛 철도청) 소유였던 기간만으로 한다.
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