한국철도공사 통근형 VVVF 전동차/1세대

한국철도공사 통근형 1세대 VVVF 전동차
Korail vvvf 1st gen namyoung.jpg
남영역에 진입중인 311X14편성
철도차량 정보
운영 한국철도공사
제작연도 1994년 ~ 1999년
구조 1편성 4량, 6량, 10량
제원
궤간 1,435 mm (표준궤)
최고속도 110 km/h
엔진 WN 드라이브
가속도 35 km/h까지 3.0 km/h/s
감속도 3.5 km/h/s (상용)
4.5 km/h/s (비상)
제동 회생제동 병용
전기지령식 공기 제동
전기 교류 25 kV, 60 Hz, 팬터그래프
직류 1,500 V, 팬터그래프
제어 AC VVVF 인버터 1C4M
GTO 사이리스터
IGBT (일부 개조차량)
보안 ATS

이 문서에서는 한국철도공사의 VVVF 제어를 사용하는 통근형 전동차 중 1세대분을 다룬다. 해당하는 차량은 다음과 같다. 철도 동호인들이 흔히 납작이라고 부르는 계열에 해당된다.

1 사양[편집]

1993년부터 1999년까지 도입된 VVVF 전동차의 세대로, 한국철도에 VVVF 시대를 연 최초의 차량군이다. 도입 시기 상으로 당시 서울지하철공사의 신형 4000호대 VVVF 차량보다 1달 정도 빨리 도입되어 한국철도 최초의 VVVF 차량군에 해당된다.

1970년대까지 세계 철도에서 전동차는 대부분이 직류 전동기를 사용하고, 기초적인 전류량 제어법 등을 사용한 경우가 대부분이었다. 하지만 1970년대부터 전자 공학이 급속히 발전되면서, 교류 유도 전동기가 개발되었다. 기존 전류량 제어법의 가장 대표적인 제어법인 저항 제어 장치는 저항기가 온도에 굉장히 민감했기 때문에 추운 지방에서 운용하기에는 저온에 의한 저항 감소 등으로 과전류 고장률이 높아지는 등 애로사항이 많았다. 헬싱키 메트로가 1970년대 초 교류 전동기와 교류 인버터를 사용한 차량을 개발하기 시작했고, 1977년부터 사용이 시작되면서 VVVF 시대를 열었다. 이후 독일철도 E 101 전기기관차 등 본격적으로 VVVF를 사용하는 차량이 늘어나기 시작하면서 VVVF 기술이 발전한다.

전기전자 기술 산업에 역점을 둔 일본은 이런 시류를 타고 1980년대부터 본격적으로 VVVF 차량을 개발한다. 오사카 시영 지하철 20계 등 간사이 권 일대 사철을 중심으로 초기형 VVVF 차량이 개발, 도입되기 시작했으며, 보수적인 일본국철도 말기 1986년에 207계 900번대를 도입하면서 VVVF 차량을 검토하기 시작했다.

1988년 말, 한국 철도청도 VVVF 차량의 개발을 검토하기 시작한다. 하지만 기존 저항제어 차량의 정비도 바빴고, VVVF 차량의 수요 자체도 당장 급한 것은 아니었다보니 개발 지연이 이어졌고, 1991년 말에야 VVVF 차량의 기초가 확정되었다.

먼저, 가장 기초적인 대차는 일본국철 말기에 개발된 205계와 207계 900번대 기술을 베이스로 한다. 일본국철 말기는 보수 편의성과 보수 비용을 중시하는 기조가 단단했으며, 때문에 이들 차량의 대차인 DT50/TR235는 볼스터리스 형이면서 정비성을 최대한 높이고 비용을 최대한 낮춘 구조를 취하게 된다. 대차 성능 자체도 크게 뒤지지 않는 편으로, 110 km/h까지 주행 안정성을 보장하고 있어 코레일의 통근형 전동차들은 현재까지도 최신 도입분에 동일 구조의 대차를 사용한다. 차체 역시 205계, 207계 900번대는 기존 마일드스틸+페인트 구조가 아니라 내부식성이 우수하고 중량 부담이 적은 스테인리스 스틸 차체를 사용하고 있으며, 철도청의 VVVF 전동차 역시 이에 영향을 받아 스테인리스 스틸 차체를 사용하기로 결정된다.

제어 장치는 207계 900번대와 비슷한 초기형에 가까운 물건으로, GTO 사이리스터를 사용하며 도시바 제 장치를 사용한다. 다만 인버터는 극초기형까지는 아니고 초중기형에 해당되며, 전반적으로 신칸센 300계 전동차에 가깝다. 교류를 사용하기 위한 기술이나 인버터 냉각 기술 등도 역시 신칸센 300계를 참고해 얻어온 기술을 섞었으며, 중공축 평행 카르단을 쓴 205계와는 다르게 JR 서일본 207계 전동차 등에서 사용된 WN 드라이브 등을 사용하는 구조를 취하는 등, 당대 일본에서 사용되기 시작한 최신 기술 등을 섞어 당시 기준으로는 꽤 사양이 괜찮은 차량으로 계획되었다.

운전 장치 등에도 진전이 있어, TGIS(Train General Information System)이라는 운행 보조 시스템이 도입되었다. 각 차량의 기기 상태들과 차량 상태 등에 대한 정보, 승무원/검수 지원 기능 등이 들어가 있어, 운전 편의성을 크게 높였다.

2 운용[편집]

2.1 311 / 수도권 전철 1호선[편집]

31101편성부터 31141편성까지 총 41편성 410량은 수도권 전철 1호선에서 운행 중이다. 변경 전 차호는 5000호대였으며, 01편성부터 42편성까지였다. 1편성이 결번된 것은 영등포역 구내에서 발생한 4400호대 디젤기관차와의 충돌 사고로 인한 것으로, 이 때 19편성의 5119호차, 5719호차가 프레임까지 손상된 탓에 19편성이 결번된 것이다. 남은 8량은 일부가 선두차화 개조를 거쳐 31906, 31907편성으로 각각 개조되었다.

수도권 전철 1호선의 특성에 맞춰 전 차량이 직류교류 양용 차량이며, ATS를 사용 중이다. 이 때문에 광명셔틀 운행을 위해서 시흥연결선, 경부고속선 광명역까지 ATS를 병설했을 정도.

IGBT 개조를 많이 거친 341, 351 계열과는 달리 대부분이 여전히 GTO 사이리스터를 사용 중이다. 이는 정비성 때문인데, 341, 351 계열의 경우 IGBT 시험 도입을 위해 개조한 차량을 오래 전부터 운용하고 있었기 때문에 구형 편성에서도 IGBT를 사용하는 것에 익숙해져있으나, 311 계열의 경우 1세대에선 개조 시험이 이루어진 차량이 없다보니, IGBT를 들여놓기 위해서는 검수 부품 납입 등의 추가가 필요하기 때문. 다만 35편성 등 개조된 차량이 생기면서 일부 차량이 개조되는 등, IGBT로의 전환 분위기도 감지되고 있는 편.

도입분(시기)에 따라서 다시 1세대 전동차도 다시 쪼갤 수 있다.

1차분 (01 ~ 06)
01편성부터 06편성까지의 6편성 60량이다. 1996년 말 ~ 1997년 초에 당시 현대정공에서 제작된 전동차로, 당시 4호선에는 1994년부터 VVVF 전동차가 운행되었지만, 1호선의 경우 94년 이후로도 정비 문제 등으로 저항제어 전동차가 도입되었다. 하지만 성능도 나쁠 뿐더러, 직류 전동기의 좋지 않은 정비성과 저항 열 등으로 인해 VVVF 전동차를 도입하기로 결정되었고, 이에 따라 발주된 분량이다. 저항제어 전동차와 성능이 다르기 때문에 운전 사항 등을 정리하기 위해서 반 년 정도의 시운전 기간을 거쳤으며, 이후 사용이 개시되었다.

2022년 3월부로 전 편성 퇴역하였다.

2차분 (07 ~ 27)
07편성부터 27편성까지의 22편성 220량이다. 이 중 원래 19편성으로 도입되었던 차는 위에 말한 사건으로 인해 폐차를 겪어, 현재 남은 차량은 21편성 210량이다. 1997년 말 ~ 1998년 중엽까지 당시 현대정공에서 제작된 차다. 경인선부평역까지 복복선화가 이루어지면서 이에 대한 차량 증비용으로 도입된 분량이며, 출입문 경고음 등을 제외하면 큰 사양의 변경은 없었다. 차량의 문 무늬나, 방열판 등의 디자인 변경 등이 이루어졌다.
3차분 (28 ~ 41)
28편성부터 41편성까지의 14편성 140량이다. 1998년 말 ~ 1999년 초까지 당시 대우중공업(의왕)에서 제작된 차로, 기존 1호선에서 운행되던 초기형 저항제어 전동차 차량의 내구연한이 도래함에 따라 이를 대체하기 위한 목적으로 도입된 분량이다. 이 분량부터 객실 내의 안내 장비가 1개에서 2개로 늘어났으며, 휠체어 공간 등이 신설되었다.
← 신창 · 인천
311 0__
Tc
311 1__
M
311 2__
M'
311 3__
T2
311 4__
M'
311 5__
T1
311 6__
T2
311 7__
M
311 8__
M'
311 9__
Tc
소요산 →
  • Tc / 무동력객차 (운전실 설치), 보조전원장치, 공기압축기, 축전기 장비
  • T1 / 무동력객차, 보조전원장치, 공기압축기, 축전기 장비
  • T2 / 무동력객차, 장비 없음
  • M / 동력객차, 주변환장치, 견인전동기 장비
  • M' / 동력객차, 집전기, 주변압기, 주변환장치, 견인전동기 장비

2.2 319 / 광명셔틀 등[편집]

광명역에서 발차 대기중인 319X07 편성

319 계열 중 06, 07 편성 2편성 8량이 이에 해당된다. 5000호대 19편성 사고 이후 남은 8량 중 부속차를 선두차화 개조한 뒤, 2편성으로 만들어서 운행하는 것이다. 마침 광명셔틀 열차가 4량화 수순을 밟고 있었기 때문에 개조된 것으로, 광명셔틀이 감편된 현재는 영등포 ~ 병점 급행 등으로 운행된다. 전두부 개조를 하면서 3세대 VVVF 전동차의 전두부를 이식하였고, 1세대 VVVF 차량들 중에 가장 이질적인 외모를 보여주는 특이한 편성이다. 동호인들은 앞모습이 변한점을 빗대어 뱀작이(뱀눈이 + 납작이)라는 칭하기도 한다. 개조 당시 사양 자체는 크게 변한게 없었다. 다만 현재는 GTO 사이리스터 대신 IGBT를 사용하도록 개조되었다. 비교적 최근에 개조된 열차인지라 내장제는 1세대 전동차가 아닌 3세대 후기형 전동차에 가깝다.

← 광명 · 병점
319 0__
Tc
319 1__
M
319 2__
M'
319 9__
Tc
영등포 →
  • Tc / 무동력객차 (운전실 설치), 보조전원장치, 공기압축기, 축전기 장비
  • M / 동력객차, 주변환장치, 견인전동기 장비
  • M' / 동력객차, 집전기, 주변압기, 주변환장치, 견인전동기 장비

2.3 341 / 수도권 전철 4호선[편집]

동작대교를 건너고 있는 341X05 편성

34101편성부터 34125편성까지 총 25편성 250량은 수도권 전철 4호선에서 운행 중이다. 변경 전 차호는 2000호대였으며, 변경 전 편성 번호는 분당선 차량과 섞여 있어 다소 불규칙하다.

모든 차량이 ATS, ATC직류, 교류 겸용 차량이다. 상당히 비싼 차로 4호선 자체가 워낙 꼬인 계통이어서 생긴 일.

351 계열과 동일하게 IGBT 개조를 많이 거친 편으로, 시험 운용 실적도 있었고, 정비 절차도 이미 잘 정착되었기 때문에, 기존 GTO 사이리스터 장비의 정비성 문제 등으로 빠르게 갈아탄 편. 311 계열과 마찬가지로 도입분(시기)에 따라서 다시 쪼갤 수 있다. 참고로 한때 과천선안산선에 공동배차되는 차내 청소상태가 우수한 서울교통공사 차량들과 비교되어 외관이나 내부 청소상태, 간혹 악취까지 풍기는 등의 문제로 동호인들로부터 대차게 까이던 시절이 있었다.[2] 현재는 많이 개선된 편.

1차분 (01 ~ 22)
01편성부터 22편성까지의 총 22편성 220량이 해당된다. 서울 지하철 4호선안산선이 따로 놀다가 1994년부터 과천선 개통으로 직결 운행이 시작되면서 1993년 중반부터 1994년까지 도입된 전동차들이다. 한국철도공사가 최초로 도입한 VVVF 차량이며, 이 때문에 서울교통공사(당시 서울지하철공사) VVVF 차량과 더불어 많이 시행착오를 겪은 편이다. 처음에는 6량으로 도입되었으나, 1995년 전 차량 10량화가 결정되면서 이후 증결분이 끼어있다.
2022~23년부로 신조전동차로 대차 예정이다.
2차분 (23 ~ 25)
1996년에 도입된 분량으로, 운행 간격 단축 등을 위한 증비분으로 처음부터 10량 편성에 맞춰 도입되었다. 특별히 큰 사양 변화는 없으며, 내장재의 색상 변경이나 안내 표시의 변경 등 정도: 만 이루어진 편.
2022년 2월부로 전 편성 퇴역하였다.
← 당고개
341 0__
Tc
341 1__
M
341 2__
M'
341 3__
T2
341 4__
M'
341 5__
T1
341 6__
T2
341 7__
M
341 8__
M'
341 9__
Tc
오이도 →
  • Tc / 무동력객차 (운전실 설치), 보조전원장치, 공기압축기, 축전기 장비
  • T1 / 무동력객차, 보조전원장치, 공기압축기, 축전기 장비
  • T2 / 무동력객차, 장비 없음
  • M / 동력객차, 주변환장치, 견인전동기 장비
  • M' / 동력객차, 집전기, 주변압기, 주변환장치, 견인전동기 장비

2.4 351 / 수도권 전철 분당선[편집]

분당선을 운행중인 351X16 편성

35101편성부터 35122편성까지 총 22편성 132량은 수도권 전철 분당선에서 운행 중이다. 변경 전 차호는 2000호대였으며, 변경 전 편성 번호는 4호선 차량과 섞여 있어 다소 불규칙하다. 코레일 특유의 자석 도색을 적용하였지만 여타 노선들의 색상과 확연히 구분되는 밝은 노란색 투톤을 적용하였기에 동호인들은 레몬맛 납작이라 칭하기도 한다.

1차분 (01 ~ 16)
01편성부터 16편성까지의 총 16편성 96량이 해당된다. 1993년부터 1995년에 도입되었으며, 341 계열 1차분과 완벽하게 동일한 사양이었다. 최초 도입 당시에는 341 계열과 같이 직류, 교류 겸용에 ATS, ATC 겸용이었지만 4호선 차량의 10량화가 진행되며 6량 편성 분량은 분당선으로의 운용이 정착, 고정되면서 직류, ATS 장비는 제거되었다. 때문에 교류, ATC 전용으로 운행되고 있다.
2차분 (17, 18)
17편성과 18편성까지 총 2편성 12량이 해당된다. 1996년에 도입된 분량으로, 341 계열 2차분과 동일한 시기에 도입되어, 기본 사양은 거의 이와 비슷하다. 다만 분당선 전용 운용이 확정된 뒤라서 교류, ATC 전용 6량 편성으로 도입되었다는게 차이.
2022년 2월부로 전 편성 퇴역하였다.
3차분 (19 ~ 22)
19편성부터 22편성까지의 총 4편성 24량이 해당된다. 1998년부터 1999년에 도입된 분량으로, 311 계열 3차분과 동일한 시기에 도입되었다. 때문에 기본 사양은 311 계열 3차분과 동일(객실 안내기 수 등)하나, 분당선 전용 편성이므로 교류, ATC 전용 6량 편성으로 도입되었다는 차이가 있다. (단, 22편성의 경우 ATC/ATS 겸용이다.)
← 수원
351 0__
Tc
351 1__
M
351 2__
M'
351 3__
T2
351 4__
M'
351 9__
Tc
왕십리 →
  • Tc / 무동력객차 (운전실 설치), 보조전원장치, 공기압축기, 축전기 장비
  • T2 / 무동력객차, 장비 없음
  • M / 동력객차, 주변환장치, 견인전동기 장비
  • M' / 동력객차, 집전기, 주변압기, 주변환장치, 견인전동기 장비

3 같이 보기[편집]

4 이야깃거리[편집]

4.1 신저항 차량과 외형 구분[편집]

코레일 저항제어 전동차 계열중 후기 모델인 신저항 차량들과 비슷한 시기에 도입되어서 외형이 상당히 비슷한 편이다. 전두부 형상과 객실 창문의 형태라던가, 전체적인 실루엣이 유사하기 때문에 두 차량을 같은 차량으로 인식하기도 한다. 이 문단에서는 두 차량을 구분할 수 있는 차이점을 간략히 서술한다.

전두부 형상 차이점
신저항 차량은 운전실 상단 창문의 형태가 다소 각져보이는 형태이나, VVVF 1세대 차량은 운전실 상단 창문의 형태가 부드러운 곡선의 형태에 가깝다.
행선지 표기색상 차이점
신저항 차량의 전두부 상단 중앙에 위치한 행선지 글자 색상은 빨간색 계열이지만, VVVF 1세대 차량은 주황색 계열이다. 급행으로 운용되는 경우 VVVF 차량은 행선지는 주황색, 급행 표기는 빨간색 혹은 녹색[3]으로 표시한다.
차호표기 차이점
가장 쉽게 알아볼 수 있는 포인트로, 운전실 창문 하단에 표기된 숫자로 구분이 가능하다. 신저항 차량은 1000호대 4자리로 표기되나, VVVF 차량은 300000호대 6자리로 표기한다.
열차 도색 및 외형
신저항 차량은 차체를 마일드 스틸로 제작하였고, 열차 외형 전체적으로 흰색 페인트를 입혔고 출입문에 자석도색을 적용하였다. VVVF 차량은 차체를 스테인레스로 제작하였고 별도의 외벽 도색을 하지 않아 스테인레스 고유의 은색이 나타나며, 출입문에만 자석도색을 적용하였다. 또한 신저항 차량의 외형은 전체적으로 밋밋한 반면, VVVF 차량의 외형은 객차 하단부에 3줄의 주름이 잡혀있다.

4.2 내장제 개조[편집]

최신 사양의 내장제가 적용된 319XXX 광명셔틀 내부

2008년부터 순차적으로 내장제 개조를 시작하였고 2015년을 전후하여 1세대 VVVF 차량들의 내장제 개선작업이 완료되었다. 가장 큰 변경점은 객차 통로의 수동식 철문이 터치식 자동문으로 변경되었다는 점이며, 객실 내부 여객 안내기를 기존 LED 전광판에서 LCD 디스플레이로 변경한 차량들도 있다. 또한 의자 재질도 난연성 모켓 시트로 교체한 차량들도 있다.

5 각주

  1. 사진에도 나와 있듯이, 당시에는 5x05편성으로 운행중이었다.
  2. 코레일 4호선 차량들은 시흥차량사업소에서 관리를 받았는데 이때문에 해당 차량사업소를 동시에 비판하는 여론이 있었다.
  3. 서울역 급행 한정