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알아두면 쓸데있는 동력분산식 열차 상식

지난주에 현대로템 공식 블로그에서 소개해 드린 'KTX-이음'은 알려진 대로 국내 최초의 동력분산식 고속열차입니다. 그런데 '동력분산식'이란 대체 무엇을 뜻할까요? 기존의 열차는 과연 어떤 방식으로 움직였길래 차이가 나는 걸까요? 철도의 모든 것이 궁금한 ‘철알못’을 위해 준비했습니다. 오늘의 알쓸신철은 '알아두면 쓸데있는 동력분산식 열차 상식'에 대해 알아봅니다.

▲대한민국을 잇는 스마트한 고속열차, KTX-이음을 소개합니다!


동력분산식과 동력집중식의 차이

우리가 이전부터 이용했던 KTX-I과 KTX-산천은 동력집중식, 1월부터 운행에 들어간 KTX-이음은 동력분산식을 채용한 철도차량입니다. 이들은 말 그대로 ‘동력 방식’에서 차이를 보이는데요. 동력집중식은 동력기관이 열차의 앞뒤에 집중된 차량, 동력분산식은 각 차량에 동력기관이 분산된 차량을 의미합니다.

  

▲동력집중식 차량인 KTX-산천(왼쪽)과 동력분산식 차량인 KTX-이음(오른쪽)

동력분산식과 동력집중식 차량은 각각의 특징이 있습니다. 먼저 동력집중식 열차는 앞뒤에 동력차를 배치하기 때문에 편성이 유연하고 운전 효율이 높습니다.

반면 각 차량의 하단에 동력기관이 분산 배치되는 동력분산식 차량은 가감속 성능이 동력집중식보다 우수하여 역 사이 거리가 짧은 국내 철도에 효율적입니다. 모든 차량에 승객을 태울 수 있기 때문에 수송 능력과 운영 효율도 높죠. 실제 KTX-이음은 KTX-산천보다 4량이 적지만 18석 많은 381석을 확보하고 있습니다. 

특히 KTX-이음은 현대로템의 철도 기술이 집약된 고속차량 ‘해무(HEMU-430X)’에 기반을 둔 차량입니다. 최고속도 시속 421.4km를 자랑하는 HEMU-430X가 개발되며 한국은 세계 4번째 400km대 고속열차 기술 보유국에 이름을 올렸는데요. 현대로템의 기술력은 기존 동력분산식의 단점을 상쇄하고 장점을 극대화하며 미래 고속철도의 시대를 열었습니다.


동력분산식은 승차감이 떨어진다?

이번에는 각 동력 방식 차량의 승차감을 살펴보겠습니다. 바로 발밑에 동력장치가 있는 동력분산식 차량의 소음이나 진동이 동력집중식 차량보다 클 것으로 생각될 수도 있을 텐데요. 하지만 KTX-이음에 탑승하면 KTX-산천과 비교해도 뒤지지 않을 정도로 정숙한 승차감을 느낄 수 있습니다. 그 비결은 과연 무엇일까요?

 

▲동력분산식은 별도의 기관차 없이 각 객차에 동력장치가 적용된 차량이다.

동력분산식 고속열차는 진동과 소음을 발생시키는 추진과 제동, 전원공급 장치가 모두 객실 하부에 장착된 차량입니다. 진동이 바로 객차에 전해지기 때문에 장치 자체의 진동과 소음을 줄이는 기술이 필요하죠. 현대로템은 이를 위해 개발단계부터 소음과 진동의 한계 수준을 정하고, 다양한 시험과 시뮬레이션을 진행하며 승차감 차이를 최소화했습니다. 또한, 장치에서 차체로 전달되는 소음과 진동을 줄이기 위해 차체 바닥과 벽체에 흡수 능력이 뛰어난 구조와 재질을 적용했습니다. 대표적으로 차체 알루미늄 압출재 내부에는 흡음재를 충전하고, 객실 바닥은 플로팅플로어(Floating-Floor, 바닥 패널이 바닥에서 떠 있는 형태) 기술을 적용해 소음과 진동 전달을 최소화했죠. 

그 결과 KTX-이음의 실내 소음 수준은 최고속도 260km/h에서 70dBA 이하로, KTX-산천과 비교해도 뒤지지 않는 편안한 승차감을 자랑한답니다. 

이동수단 소음 수준(출처: 국가소음정보시스템)

◎조용한 승용차: 60dBA

◎지하철 내부: 80dBA

◎열차 통과 시 철로 변: 100dBA

◎자동차 경적: 110dBA

◎비행기 이착륙: 120dBA


▲2019 부산국제철도산업기술전 현대로템 부스에서 전시한 고속철도용 동력분산식 대차

이처럼 높은 승차감을 확보하면서도 250km/h 이상의 고속열차를 제작하는 것은 결코 쉬운 일이 아닙니다. 전동차 제작 기술뿐만 아니라 복잡한 장치를 모두 차량 하부에 설치해야 하는 고도의 기술과 노하우가 요구되죠. 현대로템은 전동차 제작으로 축적된 기기 배치와 기계장치 설계 기술을 토대로 대한민국 최초의 동력분산식 고속열차 HEMU-430X 국책과제 개발에 성공했으며, 이로 인해 추진장치 설계와 배치 기술 노하우도 축적할 수 있었습니다. 


그린 뉴딜, 디지털 뉴딜 시대의 고속열차, KTX-이음

또한, KTX-이음과 같은 동력분산식 고속열차는 그린 뉴딜과 디지털 뉴딜 시대에 걸맞은 다양한 장점을 지닙니다. 첫 번째는 바로 가용성(Availability)인데요. 동력집중식 고속열차는 기관차의 추진장치가 하나라도 고장 날 경우 감속운행을 하거나 운행을 중단할 수밖에 없습니다. 하지만 동력분산식 고속열차는 몇 개의 추진장치가 고장 나더라도 운행이 가능해 승객 불편을 최소화할 수 있죠. 

두 번째는 차량의 무게와 관련이 있습니다. 동력집중식 고속열차는 객차를 이끄는 기관차의 중량이 무거워 레일에 가해지는 축중(철도차량에서 한 쌍의 바퀴가 부담하는 무게)이 증가되는 부분이 있습니다. 하지만 동력분산식 고속열차는 동력차가 없고 각 객차의 축중이 비교적 가벼워 레일의 수명을 연장할 수 있습니다. 

마지막으로, 동력분산식 고속열차는 환경적인 측면에서도 우수합니다. KTX-이음은 동력집중식 고속열차인 KTX-I과 KTX-산천에 비해 전력 소비가 70% 수준으로 낮습니다. 아직도 많은 전기가 화석에너지에 의존하기 때문에 소비전력 최소화는 곧 온실가스 배출 최소화로 연결되죠. KTX-이음은 차체 경량화를 비롯해 공기 흐름, 저항력 등 다양한 기술이 총동원돼 완성된 친환경적 고속열차입니다.

이뿐만이 아닙니다. 동력집중식 차량은 휠이 헛도는 현상을 방지하기 위해 레일에 모래를 분사하는 살사장치를 설치할 필요가 있는데요. 각 객차에 동력장치가 적용된 동력분산식의 경우 동력이 각 객차에 분산돼 추진 시 휠이 헛도는 일이 드물기 때문에 살사장치를 장착하지 않아도 됩니다.

 

현대로템은 지속적인 연구개발과 고속열차 노하우를 바탕으로 다양한 신기술을 적용하며 더욱 깨끗하고 조용하면서도 빠른 고속열차 개발에 앞장서고 있습니다. 대한민국 표준을 넘어 세계의 표준이 될 그날까지 현대로템 고속열차에 많은 관심 부탁드립니다!


참고 자료

▲국가소음정보시스템

▲한국철도기술연구원