알아두면 쓸데있는 디젤열차 상식

“사라질 위기의 새마을호 태극실 열차에 관심을 부탁드립니다.”

지난 2018년 11월 6일, 조금 독특한 청원이 청와대 ‘국민청원 및 제안’ 페이지에 올라왔습니다. 새마을호 운행이 종료된 후 폐차가 예정된 새마을호 디젤동차 태극실 전용 차량을 철도 문화유산으로 보존할 수 있도록 해달라는 내용이었죠. 아마 많은 분에게 ‘디젤동차’라는 단어가 낯설게 느껴지셨을 겁니다. 요즘 시대에는 전기 열차가 당연하게 느껴지니까요. 한국을 대표하는 철도 제작사인 현대로템은 지금도 전 세계에 디젤열차를 제작해 수출하고 있답니다. 알아두면 쓸데있는 디젤열차와 관련된 상식! 다양한 정보를 현대로템 공식 블로그에서 확인해 보세요.

6.25부터 지금까지 이용되어 온 디젤열차의 역사

1800년대에 처음 발명된 이후 계속 발전해온 증기기관차는 산업혁명의 견인차 역할을 했습니다. 하지만 1900년대에 들어서는 개량을 기대할 수 없었고, 이를 대신할 목적으로 디젤열차를 개발하게 됩니다. 디젤 엔진은 다른 기관에 비해 열효율이 높고 전기 공급시설 없이도 독립적으로 운영할 수 있다는 장점이 있습니다. 이 때문에 우리나라에서는 1950년도에 디젤기관차가 도입되어 6.25 무렵부터 UN군의 군수물자 및 군병력을 수송하는 데 주로 사용되었습니다.

이후 경부선을 비롯한 철도망이 나라 곳곳에 개통되면서 승객과 화물을 실어나르던 디젤열차가 디젤기관차(Diesel Locomotive) 및 디젤동차(DMU: Diesel Multiple Unit)로 개발되며 우리 철도의 주축을 담당하게 됩니다. 하지만 1990년대 후반부터는 자원과 환경에 대한 이슈로 점점 그 비중이 줄어들고 있죠. 지금은 승객 수송의 목적이던 무궁화호, 새마을호 등의 노후화로 디젤기관차가 이를 대신하고 있으며 일부 지역 및 관광열차 등으로 디젤동차가 여전히 운행되고 있습니다.

기계식, 액압식, 전기식 등 다양한 디젤열차의 종류

디젤열차는 앞서 언급한 것과 같이 디젤동차(기계식/액압식)와 디젤기관차(기계식/전기식) 두 가지로 나뉩니다. 디젤동차와 디젤기관차의 기계식 모델은 디젤 엔진을 통해 생성된 힘 자체를 바퀴에 전달해 열차를 움직이는 방식이고, 디젤기관차 전기식 모델(디젤전기기관차)은 디젤 엔진의 힘을 이용하여 생성된 전기를 이용해 바퀴와 연결된 모터 작동을 통해 바퀴에 힘을 전달하여 열차가 움직이는 방식입니다.

▲디젤 액압식 동차인 새마을호의 주행 사진

앞서 문화재 보존 청원에 등장한 새마을호 디젤동차 태극실 전용 차량 역시 디젤 액압식 동차입니다. 해당 차종 중 262호의 경우에는 제일 마지막으로 차적 등록이 된 의미 있는 차량이라고 하네요. 현재 디젤동차는 디젤기관차로 대체되거나 관광열차 및 일부 소규모 운행구간에만 사용되고 있으며 디젤기관차도 사설 화물노선 입환용 이외에는 대부분 사라졌고, 현재 새로 생산되는 기관차는 디젤전기기관차 또는 전기기관차가 대부분입니다. 다만, 해외에서는 인프라 구축비용이 적게 드는 디젤동차 또는 디젤기관차의 수요가 여전히 있습니다.

▲1979년, 현대로템이 국내 최초로 제작한 디젤기관차

현대로템은 미국 GM 및 EMD사와 기술제휴로 1979년 최초로 디젤기관차를 생산했으며, 그 이후로 30여년간 전문적인 기술과 노하우를 축적하고 제작공법을 개선하여 어떠한 조건에서도 운용이 가능한 다양한 기관차를 설계하여, 출력효율, 기동성, 운용성 측면에서 경제적이고 신뢰성 높은 디젤기관차를 제작해 왔습니다. 제작기술을 습득한 현대로템은 1987년에 디젤기관차의 국산화에 성공하였고 ‘7000대’ 시리즈의 디젤기관차는 철도공사에 처음 납품된 모델입니다. 최근 현대로템은 성능 및 효율이 한층 업그레이드 된 디젤전기기관차 ‘7600대’을 생산해 공급하였습니다.

▲현대로템이 생산하는 7600대 디젤전기기관차

7600대 디젤전기기관차는 VVVF 인버터를 사용해 에너지 전환 효율을 늘렸으며, 다른 디젤기관차와는 다른 4행정 엔진을 적용해 연료 효율과 실린더 체적 효율이 뛰어나고 저부하 시 연료 소모량이 적으며 내구성도 높은 모델입니다.

▲현재도 운행 중인 CDC, RDC 디젤 동차(출처: Wikimedia Commons)

아쉽게도 현재 디젤동차는 국내에서는 거의 볼 수 없는데요. 과거에 통근 열차로 운영되던 CDC(도시통근형 디젤 액압식 동차)와 RDC(무궁화호 개조형 디젤 액압식 동차)가 경전선, 동해선, 광주선 계통에서 도시통근형 열차 및 관광열차로 운행되고 있습니다.

디젤열차의 장점: 레일만 있으면 어디서나 OK!

화석 연료가 계속 고갈되고 있으며, 기후변화 등의 이슈로 전기차와 같은 친환경 교통기관이 트렌드로 자리잡았습니다. 철도 역시 전기로 움직이는 전동차(EMU, Electrical Multiple Unit)가 대세죠. 그러나 아직 디젤열차의 저력을 무시할 수는 없습니다. 그 이유는 무엇일까요?

▲전기 열차의 전차선. 전기 열차는 전기를 공급하기 위한 기본적 인프라를 필요로 한다

첫 번째는 디젤엔진의 견인력입니다. 전기 열차와 디젤열차의 개발 초기에는 디젤열차가 월등히 출력이 높았습니다. 하지만 전압을 변화시켜 모터의 출력을 제어하는 VVVF 제어기술이 발달하면서 어느새 전기 열차는 디젤열차의 출력을 뛰어넘을 정도로 개선되었습니다. 하지만 견인력, 즉 대량의 화물 수송만큼은 여전히 힘이 좋은 디젤열차가 유리합니다.

▲2004년 현대로템이 납품한 이란 디젤동차. 전기 인프라를 갖추기 힘든 지역에서는 디젤열차를 운행하는 것이 유리하다

두 번째는 ‘전기’ 때문입니다. 전기 열차는 축전지 배터리를 싣고 다니면서 전기를 공급받아 운행하기 때문에, 전차선과 변전소 등 제반 인프라를 갖춘 상태에서만 운용할 수 있는데요. 전력 설비를 설치하기 쉽지 않고 유동인구가 적은 산악지형 등에는 디젤열차로 운행하는 것이 더 효용성이 높습니다. 레일만 깔려 있다면 디젤열차는 세상 어디에서든 운영할 수가 있으니까요.

세 번째, 비상시를 대비해서도 디젤열차가 필요합니다. 갑자기 한 지역에 전기가 끊겨 당분간 복구되지 않는다고 가정해 볼까요? 전기를 이용해 운행하던 전동차가 멈춰서는 것은 당연지사. 멈춰선 열차를 견인하려면 결국 디젤기관차를 투입하는 방법밖에 없습니다. 이런 문제로 한국을 비롯한 여러나라에서는 디젤기관차를 일정량 준비해 놓도록 규정하고 있습니다.

그렇다면 디젤열차의 연비는 어떻게 될까요? 자동차의 경우 ‘카본밸러스’(Carbon-Balance) 법을 사용해 실험실에 일정한 거리를 주행하는 등 테스트로 차량의 연비를 측정하지만, 열차의 경우 그러한 실험이 애초에 불가능하고 게다가 견인하는 열차의 차량 수와 운행 환경에 따라 모두 다르기 때문에 공인 연비를 이야기하기는 불가능합니다. 하지만 연료 탱크와 운행 거리 등을 계산 해 대략 디젤 기관차는 최소 3.6km/리터, 디젤 동차는 최소 4.1km/리터 정도로 공인연비를 생각해 볼 수 있습니다.

사라지지 않고 지속될 디젤열차의 미래

▲지난 2018년 현대로템이 방글라데시 철도청에서 수주한 디젤전기기관차

현대로템은 지난 2017년 이란 철도청에서 발주한 디젤동차 450량을 수주하는 쾌거를 이룩했습니다. 또한 2018년 5월 방글라데시 철도청에서 디젤전기기관차 10량을 수주하는 데 이어, 2018년 10월 추가로 70량을 수주하는 등 꾸준히 디젤열차 수출을 늘려나가고 있습니다.

현대로템은 7600호 디젤전기기관차를 생산하면서 엔진의 추진력과 운전 기술, 에너지 저장과 신호시스템을 비약적으로 향상시킨 경험이 있습니다. 앞으로 디젤열차는 이러한 기술들을 모두 활용해 디젤만 연료로 운행하는 방식을 벗어나 디젤과 전기를 함께 연료로 사용할 수 있는 하이브리드 형태로 변화할 것으로 전망하고 있습니다. 또한, IT 기술을 활용해 차량의 에너지 효율을 높이고, 스마트 유지보수 시스템을 적용해 승객의 안전을 책임지는 동시에 유지보수 비용을 절감시키는 방향으로 나아갈 것입니다.

전기열차에 밀려 사라질 줄 알았던 디젤열차는 자신만의 쓸모를 가지고 영역을 구축하며 발전해나가고 있습니다. 현대로템 역시 디젤열차가 인간의 삶에 더욱 도움이 되면서 환경을 해치지 않도록 연구를 지속하고 있죠. 이러한 고민 덕분에 2017년과 2018년 1조 2천억 원이 넘는 디젤열차 수주라는 성과를 이뤄낸 것이죠. 앞으로도 현대로템의 디젤열차에 많은 관심을 부탁드립니다.