따로 또 같이, 열차의 중련운행 시스템 A to Z

본격적인 여름 휴가철을 앞두고 여행을 계획하고 있는 분들 많으실 텐데요. 이처럼 단기간에 여행객이 집중될 때, 대표적인 이동수단 중 하나인 열차는 특별 시스템으로 운영됩니다. 바로 ‘중련운행’이라 불리는 것인데요. 두 대의 열차가 따로 있는 듯 하나로 움직이는 중련운행의 모든 것에 대해 알아봅니다. 

두 개 이상의 열차를 연결하는 중련운행

코레일 광주본부는 7월 21일부터 8월 20일까지를 ‘하계 특별수송기간’으로 정했습니다. 이는 여름 휴가철, 많은 사람들이 열차로 이동할 상황을 대비하여 임시 열차가 추가로 투입되는 기간입니다. 이번에는 KTX 83회의 열차가 추가 투입되는데, 덕분에 무려 3만 8천여 명이 추가로 이동할 수 있게 되었죠. 특히 이동이 더 많아지는 주말에는 KTX-산천 열차를 추가로 투입해 중련열차를 59회 운행할 예정이라고 하는데요. 휴가 피크 시즌인 7월 31일부터 8월 3일까지 16회의 KTX가, 연휴가 겹치는 광복절 연휴 기간인 8월 14~15일에는 KTX가 8회 추가된다고 합니다. 

여기서 잠깐! 중련운행(열차)은 도대체 무슨 의미이길래, 이 열차를 통해 많은 사람이 이동할 수 있게 되는 것일까요? 중련(重連)운행은 두 개 이상의 열차를 연결하여 차량을 운행하는 방식을 말합니다. 코레일 광주본부의 예처럼 여름 휴가철을 비롯해 설날이나 추석과 같은 명절 등 여객이 한꺼번에 집중될 때 사용하는 방식이죠. 그 밖에도 평소 열차에 승객이 많이 탑승하는 출퇴근 시간이나 월요일과 금요일 지방에서 서울 사이 오가는 인원이 많을 때 운영합니다. 

과거 열차 시스템이 잘 갖춰져 있지 않던 유럽에서는 중련운행과 관련한 재미있는 에피소드가 있습니다. 같은 승강장에서 출발한 중련열차가 중간에서 분리돼 서로 다른 방향으로 가는 경우가 있는데, 잠시 잠이 들었다 깨고 보니 목적지와는 전혀 다른 곳에 도착해 있다던가 하는 등 말이죠.

중련운행은 왜 필요할까?

그렇다면 중련운행이 왜 필요할까요? 이에 대한 근본적인 답을 알지 못한다면 중련운행에 대해 이해할수 없겠죠? 

중련운행은 열차 시스템의 효율적인 운영을 위해 필요합니다. 예를 들어, 주말 또는 출퇴근 시간이나 설, 추석과 같은 대명절에는 평소보다 많은 열차가 필요합니다. 그러나 오전 10시부터 오후 3시까지 한가한 평일 낮 시간에 열차를 타보면 좌석이 매우 여유로운 것을 흔히 볼 수 있는데요. 승객이 많은 시간대만 고려하여 승객을 한번에 많이 태울 수 있는 기다란 열차를 항상 운행한다면 불필요한 전력 낭비에 열차 사용률만 높여서 부품수명이 줄어들게 됩니다. 그래서 1개 편성의 길이를 적정 수준으로 짧게 선정하여 시기에 따른 승객 수요에 따라 단편성, 2중련, 3중련으로 유연하게 투입시킴으로 효율적인 열차운영을 도모하는 것이 중련운행의 목적입니다.

앞 열차가 뒤 열차를 끌어줘요!

그렇다면 중련운행은 어떤 방식으로 움직일까요? 

열차는 동력이 위치하는 곳에 따라 동력집중식과 동력분산식으로 나뉘는데요, 열차의 양쪽 끝에 견인동력이 있는 동력차가 동력이 없는 객차를 끄는 방식이 동력집중식, 동력이 여러 차량에 분산되어 있는 전동차와 같은 열차가 동력분산식 열차입니다. 

국내에서 자주 볼 수 있는 중련운행은 동력집중식 열차에 적용됩니다. KTX 산천이나 SRT 고속철 등이 이에 해당하죠. 이 경우 중련하는 두 개의 열차 중 앞 열차의 운전실에서 뒤에 따라오는 열차까지 제어할 수 있는 방식입니다. 운전사는 가장 맨 앞의 열차에서 뒤 열차의 견인력, 제동력, 집전방법 등을 모두 제어할 수 있습니다.

여기서 잠깐! KTX는 왜 중련운행을 하지 않을까요? 이전에 제작된 KTX는 20량 1편성으로 제작했기 때문입니다. KTX-산천, 호남, 수서, 원강선 고속철은  편성을 보다 효율적으로 운영하기 위해 처음부터 10량으로 제작했기 때문에 상황에 따라, 시즌에 따라 중련운행을 할 수 있게 되었습니다. 20량 1편성의 KTX를 중련운행 한다해도 우리나라에서는 40량의 객차를 소화할 승강장이 없다는 점도 KTX-산천이 최대 2중련까지만 운행하는 이유와 같습니다.

중련운행을 위해 열차 제작 시 고려할 점은?

현재 국내에서 운행중인 열차의 최대 연결 가능 중련은 2중련입니다. 국내에는 열차 승강장 중 2중련의 길이보다 긴 승강장이 존재하지 않기 때문이죠. 철도 운영사에서 철도 시스템을 설계할 때에는 해당 영업구간의 승객수송 수요를 예측하여, 과하지도 모자라지도 않는 최적의 차량 길이, 승강장 길이, 편성 수량 등을 결정합니다. 이러한 사항은 차량 구매비용 및 역사 건설비용과 직결되는 사항이기 때문에 신중을 기할 수 밖에 없는 부분이죠. 우리나라에서는 이러한 사항들을 검토하여 결정된 승강장 길이와 열차 길이가 현재까지는 2중련까지만 가능하도록 설계되었고, 그렇기 때문에 2중련이 국내에서 볼 수 있는 최대 중련입니다. 그러나 미국에서는 열차를 2량의 단편성으로 구성하여 3중련까지 운행하는 사례도 종종 볼 수 있습니다.

중련운전을 위해 열차를 설계할 때는 다양한 사항을 고려해야 하는데요. 열차를 연결했을 때 양쪽 차량을 제어할 수 있는 전기적·기계적 연결, 열차가 연결되며 전기를 공급받는 장치인 팬터그래프(pantograph)의 압상력, 추진 및 제동 등과 같은 열차의 기본적인 제어, 운전실 간의 방송 및 대승객 방송장치, 열차 종합제어관리장치(TCMS) 네트워크 연결에 의한 차량의 주요 기능에 대한 제어 및 열차 하위 시스템의 고장정보 감시 등을 종합적으로 확인해야 합니다.

한국판 마일트레인, 현대로템의 무선 중련제어 기술로 만나다

중련운행 시스템은 여객열차뿐 아니라 화물열차에도 활용할 수 있습니다. 관건은 얼마나 많은 화물열차를 연결할 수 있는 지입니다. 이를 위해 최근 현대로템은 코레일 및 한국철도기술연구원과 함께 ‘무선 중련제어 기술’ 개발에 착수했는데요.

무선 중련제어 기술은 기관차를 수십 혹은 수백 칸 연결, 운행할 때 기관차를 적절히 배치하고 이들을 동시에 제어하는 데 사용하는 핵심 기술입니다. 열차 제동시에 제어기관차와 피제어기관차가 동시에 작용함으로써 열차 충격을 최소화하고, 기관차 위치 분산에 따라 견인과 제동명령, 피제어기관차 고장 정보 등을 실시간으로 송수신하여 제어할 수 있죠. 

지금까지 국내 화물열차는 1개 기관차에 최대 33개 화물칸을 연결, 수송했다면 이 ‘무선 중련제어 기술’로 양 끝의 기관차에 무려 80개의 화물칸을 연결, 수송할 수 있게 됩니다. 

특히 이번 무선 중련제어 기술 개발은 향후 도입 예정인 장대 화물열차의 운행 효율을 높이기 위해 지난 3월부터 본격적으로 진행됐습니다. 여기서 장대 화물열차는 일반적으로 35량 이상의 차량이 연결된 길이 500m 이상의 화물열차를 말하는데요. 무선 중련제어 기술을 활용하면 기존의 화물열차보다 한 번에 많은 양의 화물을 운송할 수 있어 수송효율은 물론 차량운행에 수반되는 관리효율도 높일 수 있습니다.

또한, 무선 중련제어 기술을 통해 화물열차의 제동 및 재가속 효율 향상에 큰 도움을 줄 것으로 기대됩니다. 장대 화물열차의 기관차마다 무선 중계기를 설치해 가속, 제동 신호 등 열차 운행에 필요한 신호들을 일치하도록 만들어 보다 안정적인 운행이 가능하도록 만들기 때문이죠. 장대 화물열차에 화차 80량을 연결한다면 수송량이 2.4배 120량은 3.6배로 늘어나는 효과가 있을 것으로 예상된다고 하네요. 

<출처 : 코레일>

따로 또 같이 움직이는 중련운행 시스템 어떻게 보셨나요? 여객이 집중되는 시기는 물론 화물 운송에도 효율적인 시스템인 중련운행. 중련운행의 장점은 승객과 화물의 운송량에만 있는 것이 아니라, 수요에 따라 탄력적으로 열차를 배치하여 운행할 수 있기 때문에 열차의 내구연한을 늘리고 에너지 효율 및 유지보수 측면에서도 매우 경제적인 시스템이라 볼 수 있습니다.

특히 현대로템과 코레일, 한국철도기술연구원이 함께 개발 중인 ‘무선 중련제어 기술’로 한국판 마일트레인(Miles Train)을 볼 수 있을 것으로 생각하니 무척 기대되는데요. 여러분도 이번 여름 휴가, 열차여행을 계획 중이라면 중련운행을 하고 있는지 살펴보는 것 잊지 마세요!