전기 기관차

철도차량 관련 정보
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한국철도공사 8500호대 전기기관차

1. 개요2. 상세3. 한국의 전기 기관차

3.1. 한국철도공사의 전기 기관차

4. 기타

4.1. 문서가 존재하는 외국의 전기 기관차

5. 관련 문서

1. 개요

[1]

電氣機關車 / Electric Locomotive

전기를 이용하여 전동기를 돌려서 움직이는 기관차이다. 여기서는 별도의 전선(가공전차선/제3궤조 등)에서 전기를 받아서 운행하는 기관차만 다루며 디젤 엔진에서 전기 만들어서 가는 것은 디젤 기관차의 일종으로 분류하는 경우가 보통이다.

놀이공원에서 흔히 보이는 범퍼카, 정확히는 그 중에서도 꼬리 부분에 수직으로 솟아오른 긴 막대기가 달려 있으며 그 막대기 끝에 뻗어나간 철사가 천장에 닿아있는 것도 결국 구조적으로는, 전기 기관차와 완전히 같은 물건이다.[2]

2. 상세

고전압/대전류를 외부에서 직접 공급받아 전동기를 돌리는 차량구조 상 동급의 디젤 기관차보다 출력이 월등하게 높은 편이다. 최근에는 VVVF 제어기술의 발달로 가스 터빈 기관차까지 바르며 출력이 12,000마력이 넘는 괴력을 가진 기관차[3]까지 출시된 상태이긴 한데 견인력(Tractive effort) 부분에서는 여전히 가스 터빈 기관차를 뛰어넘는 전기 기관차는 드문 편.[4] 전기자동차와 같이 파워트레인의 내구성도 뛰어난 편이다.

전기를 급전받는 방식에 따라 몇가지로 나누어 볼 수 있는데, 미국 등에는 제3궤조집전식을 통해 급전받는 차량도 있고, 가공전차선을 통해 급전받는 차량도 있다. 후자의 경우 급전에는 대체적으로 집전장치가 많이 쓰인다.

치명적인 단점이 있는데, 전기로 구동되는 특성상 전기가 끊기면 고철 덩어리가 되어버린다. 그래서 아무리 전기 기관차의 천국이라도 디젤 기관차는 운영에 필수다. 전쟁이라도 나는 순간, 폭격 내지는 의도적인 시설 파괴 등으로 인해 단전이 될 게 뻔하기 때문이다.[5] 또한 이에 대비하여 추진 방식을 전기 및 디젤 혼용으로 돌리는 하이브리드 기관차도 존재한다. 또한 상대적으로 중량에 비해 출력이 높다 보니 공전현상이 일어나기도 쉽다.

3. 한국의 전기 기관차

일제강점기에 경원선 일부 구간(복계~고산 간 53.9km) 및 중앙선 일부 구간(제천~풍기 50.5km)을 운행하기 위해 데로형 전기기관차를 일본에서 도입한 적이 있었다. 금강산선 역시 전철구간이지만 기관차가 아닌 전동차가 운행했다. 당시 중앙선 전철화 공사는 직류 3kV로 계획되었고, 광복으로 인해서 1차 중단되었다. 광복 이후 분단과 한국 전쟁으로 경원선 전철화 구간은 모두 북한 지역으로 들어갔고, 용산공작창에 있었던 데로3형 전기 기관차 2량도 북한으로 끌려갔다. 덕분에 중앙선 전철화 공사는 당시 영구 중단되었고, 부산에 남아있었던 데로형 1대마저 모두 폐차되었다.[6]

1970년대 대량 석탄 수송을 목표로 중앙선과 태백선 전철화를 진행하면서 다시 전기 기관차가 들어왔다. 당시 도입된 8000호대 전기기관차는 ACEC, AEG, 알스톰, 브라운 보버리, 지멘스가 합작한 컨소시엄 50 C/S Group에서 개발하고 알스톰에서 최종 제작하였다. 지금은 지멘스 오이로슈프린터 기반의 8200호대 [7]와 8500호대 신형 전기 기관차가 도입되며 대부분 편성이 폐차되었다. 오랜 시간 동안 중단되었던 중앙선 전철화 구간도 1988년 제천-영주간 교류 25kV로 전철화되었다.

당연히 전기로 가기 때문에 매연이 배출되지 않으며 디젤 기관차보다 객차내 전력공급이 간단하여 HEP가 있다면 발전차를 따로 달지 않아도 되는 장점이 있다.[8] 한국에 도입된 시기가 사실상 철도에 대한 관심이 묻히기 시작한 1980~1990년대여서 발전차가 필요없는 8200호대의 도입은 2002년이 되어서야 가능해졌다.

다만 8000, 8500호대의 경우 화물견인이 주목적이라 HEP를 생략했다. 물론 디젤 기관차보다 전기 기관차에 HEP를 다는 것이 구조적으로 훨씬 쉽기 때문에 8200호대에서는 HEP를 아주 잘 활용하고 있다. 디젤 기관차는 HEP를 달기가 아무래도 어렵고 복잡하며 효율이 낮아서 전기 기관차에 다는 것이 좋다.

3.1. 한국철도공사의 전기 기관차

4. 기타

한국의 한국철도공사에서는 해당 편성이 다니는 선로가 그 편성이 운행을 마칠 때까지 단 한 번도 단전되지 않을 때에만 발전차를 연결하지 않는다. 새벽 1시부터 5시까지는 중앙선, 태백선, 영동선을 제외한 모든 전차선 설치구간은 전차선의 점검 및 유지보수로 인해 단전하며, 따라서 야간에 전기 기관차가 운행하지 않는다. 낮에 전기 기관차로 운행한 편성이 밤에 올라가는 경우에는 디젤 기관차로 견인해야 하기 때문에 발전차가 필요하지만, 새벽 1시 전에 운행을 마치는 열차는 발전차를 생략하고 전기 기관차로만 운행할 수 있다. 중앙선, 태백선, 영동선은 열차의 운행횟수가 적고 야간에 운행하는 화물열차가 다수 존재하기 때문에 24시간 가동하며, 점검이 필요한 경우에는 부분 단전을 한다.

컨테이너 열차나 시멘트조차, 황산조차 등 윗부분이 열리는 대부분의 화물열차에서 화물 상하적시에는 전차선이 있으면 문제가 되기 때문에 전기 기관차를 사용할 수 없다. 전철화율 99%를 자랑하는 스위스 철도에도 입환용 디젤 기관차가 있는 이유 중 하나이기도 하다. 그래서 화물선으로 진입하기 전에 디젤 기관차로 견인기를 교체하거나, 디젤/전기 겸용 기관차를 사용하기도 한다. 디젤/전기 겸용 기관차는 비전철화 구간을 달릴 때에는 디젤 엔진을 구동시키며, 전철화 구간에 들어오면 기관차 교체 없이 전기로 동력을 바꾼다. 윗부분이 개방되지 않는 유개화차나 여객열차는 전차선이 있어도 상관없어서 전기 기관차가 자주 연결된다.

대한민국에서 이 차량을 운전하기 위해서는 '제1종 전기차량운전면허'를 소지하여야 한다.

4.1. 문서가 존재하는 외국의 전기 기관차

5. 관련 문서

[1] 영상의 기관차는 프랑스 SNCF의 BB15000으로 한국의 8000호대 전기기관차와 디자인이 유사하며 실제로 8000호대 기관차의 기반이 된 차량이기도 하다.[2] 범퍼카의 꼬리 부분에 위치한 기둥 형태 막대기가 집전장치, 막대기 끝에 철사가 닿는 천장이 가공전차선, 범퍼카 시설의 철판바닥이 철로에 상응한다.[3] 스웨덴 MTAB IORE라는 기관차가 그 주인공이긴 한데, 2량 1세트라서 이런 힘을 낼 수 있다. 계열 자체는 봄바르디어 TRAXX의 일종이다.[4] 이는 그냥 요구성능이 달라서 그렇다. 가스 터빈 기관차 수준의 견인력을 필요로 하는 경우는 별로 없기 때문에 차라리 견인력을 포기하고 대신 운행 최고 속도를 올리는게 이득이기도 하고 견인력을 올리려면 마찰력을 위해 차량 중량도 커져야 하다보니 비효율이 생기기 때문이다. 못 만드는 게 아니라 안 만드는 것이다.[5] 그래서 휴전 상황인 대한민국은 물론이고, 여러 나라에서 비상용으로라도 디젤 기관차를 몇 십 대는 구비해놓고 있다. 이는 법으로 정해져 있는 것이기 때문에, 어기면 안 되는 사항이다. 굳이 전쟁까지 가지 않아도, 절연구간이 매우 길게 존재하거나 아예 전철화가 되질 않은 구간이 아직 남아있는 까닭에, 디젤이 여전히 현역으로 상용되는 경우가 있다.[6] 인터넷레일뉴스(itrailnews.co.kr)의 "조선철도사-한반도 전기철도" 문서 참조.[7] 파워트레인이나 운전설비는 원본 오이로슈프린터와 거의 같지만 어째선지 껍데기는 오히려 독일철도 101형을 닮았다.[8] 물론 7000호대에도 HEP가 있긴 했으나 잔고장이 잦고 소음이 심각하여 떼 버렸다.[9] 지멘스 오이로슈프린터 모델로 8200호대는 지멘스 옥타브 구동음을 들을 수 있고 8100호대는 요소를 지니고 있다.