디젤동차 [특급형/하이브리드] HC85계(특급 히다, 난키) - JR동해

[787-ARIAKE]

토카이여객철도 특급형 하이브리드 디젤동차 HC85계의 제원 

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운용주체 : JR동해
운용노선 : 타카야마본선 특급 "히다", 키세이본선 특급 "난키" 등
데뷔 : 2022년 3월
차체 : 경량 스테인리스(일본차량제조 블럭공법)
주엔진 : 커민스 C-DMF14HZF(QSN14) 수평직렬 6기통 터보인터쿨러 디젤엔진 1기(456Hp/2100rpm)
발전기 : 245kW 형식불명 영구자석동기발전기 1기
견인전동기 : 145kW 형식불명 영구자석동기전동기 2기 
주변환장치 : VVVF-풀SiC MOSFET 2레벨 1C2M제어 - 도시바
축전지 : 도시바 SCiB 리튬이온전지 1셋트 40kWh
대차형식 : 원추고무스프링 탠덤배치식(NS대차) C-DT68/C-TR256 / 세미액티브 서스펜션 
제동방식 : 회생제동 및 주엔진배기제동 병용 전기지령식 공기제동
최고속도 : 120km/h
기동가속도 : 2.1km/h/s
편성 : 4량(D1편성) 혹은 2량(D100편성) 고정편성, 20미터 대형전동차
편의시설 : D1편성 기준 1호차 그린샤, 전 좌석 전원콘센트 설치(팔걸이), 휠체어좌석, AED, 차내 CCTV, 차내 WiFi
제작사 : 일본차량제조

HC85계 편성도감 보러가기

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HC85계 D1, D100편성(4량, 2량편성 / JR동해 나고야차량구 소속)

[5/11][38량][특급형하이브리드] HC85계(D편성/4,2량/나고야) - JR도카이도본선/타카야마본선 특급 ＜

히다-난키 세대교체. 일본 첫 하이브리드 특급형 디젤동차 등장

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 89년 민영화 초기에 도입된 키하 85계는 타카야마쪽으로 향하는 특급"히다"와 키세이반도 쪽으로 가는 특급"난키"로서 양대 관광지와 나고야를 잇는 인기 특급열차로 활약하고 있었다. 2020년대가 되어 도입 30년이 지나 노후화된 키하 85계를 대체하기 위해 JR동해에서는 2017년부터 차기 특급형 디젤동차를 준비해 하이브리드 시스템을 탑재한 특급형 디젤동차 HC85계를 2019년 도입하여 2022년 3월 정식으로 운행을 시작했다. 

120km/h 짜리 하이브리드식 디젤동차. 

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 일본에서 처음 만들어졌으며 현재도 일본에서만 활약중인 시리즈 하이브리드 방식의 디젤동차는 지방 근교에서 통근열차로 활약되는 차량이나 관광용 열차에 적용되어 있었다. 하부에 엔진-발전기-주변환장치-견인전동기 등의 장비가 복잡하게 들어가고 배터리는 공간상 지붕에 탑재되었기 때문에 성능향상에는 어느정도 제약이 따르기 때문에 최고속도도 100km/h대에 머무르고 있었다. HC85계는 도시바가 제작에 전면적으로 협력해 120km/h가 가능한 하이브리드식 디젤동차를 개발하는데 성공했다. 
 기본 원리는 기존 디젤동차와 같다. 디젤엔진이 발전기를 돌려 생산된 전기로 축전지를 충전하고 견인전동기에 동력을 공급한다. 초반 가속부터 최고속도를 낼 때까지 엔진과 축전지에 저장된 전력을 합쳐 속도를 내고 타행시에는 발전기의 전력은 충전지의 충전에 집중한다. 제동시에는 회생제동으로 나오는 전력을 축전지에 충당하는 방식은 기존과 크게 다르지 않다. 처음부터 안정적인 고속성능을 요구하기 때문에 초반 가속이 축전지 전력만으로 이뤄지지는 않고 엔진과 축전지 전력을 모두 사용해 견인력을 낸다. 정차중(승강문 개방)에는 소음과 매연을 줄이기 위해 엔진을 끄는 아이들링 스탑 기능도 추가되었다. 

엔진은 역시 커민스 엔진이다. 엔진을 차체에 바로 장착하는게 아닌 마운트와 중간 버퍼를 장착해 소음 진동이 객실로 올라오는것을 최소화 했다. 

엔진 소리에 묻히지만 PMSM특유의 구동음이 살며시 들린다. 출발 직전에 엔진 시동이 걸리는것을 알 수 있다. 

 좁은 공간에 엔진과 전력장치를 모두 넣어야 하고 전동기 출력도 강해져야 했기 때문에 견인전동기에는 기존 유도전동기가 아닌 영구자석동기전동기(PMSM)을 채용했다. 엔진은 JR동해의 취향을 반영한 커민스 엔진이 그대로 사용되었고 발전기도 3상교류를 낼 수 있는 영구자석식 동기발전기가 채용되었다. 주변환장치도 최신 SiC소자를 채용한 컨버터-인버터가 채용되었으며 보조전원장치와 일체화 되어있다. 축전지 모듈은 도시바의 SCiB 산업용 2차전지를 사용해 최대 40Ah(27.6V)의 출력을 저장한다. 축전지, 주변환장치 등 주회로는 엔진과 함께 냉각수 라인을 사용한 수냉방식을 채택해 충분하게 소형화 하여 하부에 탑재할 수 있게 되었다. 
 차체는 스테인리스로 되어있으며 선두부는 강철로 되어있다. 일본차량제조의 블록공법과 레이저 용접으로 용접부분이 노출되지 않는 깔끔하고 기밀성이 향상된 구조로 되어있으며 대차도 일본차량제조에서 개발한 원추고무스프링 탠덤배치식 대차(NS대차)를 채용하고 세미액티브 서스펜션을 채용했다. 이 세미액티브 서스펜션은 분기기 등 많이 흔들리는 지점을 기억해 두었다가 나중에 해당 위치를 지날 때 적절하게 승차감을 제어해주는 지점제어기능이 추가되어 개량되었다. 

키하85계의 동력대차부. 대차 차축을 둘러싼 축상(베어링박스)의 밑에는 탈선방지 가이드가 달려있다. 건널목 사고 등에서 탈선을 최대한 방지할 수 있다. 

HC85계의 운전실. 기존 313계등과 큰 차이는 없다. 커다란 파노라마 전망창의 기존 키하85계만큼은 아니지만 그래도 최대한 전망을 좋게 할려고 노력한 흔적은 보인다. 

키하 85계의 명맥을 잇는 깔끔하고 정돈된 거주성

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 전작 키하85계의 경우 파노라마 선두차, 대형화된 객실창과 충분한 시트피치 등 타카야마와 키세이반도 양대 관광지를 잇는 특급열차의 유명세에 걸맞는 거주성으로 호평받아왔는데 후속차량인 HC85계도 그 분위기에 맞춰 깔끔한 거주성을 갖추고 있다. 선두부의 파노라마 전망창은 안전이나 여러가지 이유로 폐지되었지만 그만큼 차내에 많은것을 채워넣고자 노력했다. 선두부는 전통칠기의 질감을 재현하고자 검은색과 백색 라인, 그리고 JR동해의 상징색인 오렌지색으로 심플하게 디자인 되었으며 313계처럼 원형의 곡면 선두부에는 수납식 연결막을 장비한 양미닫이식 관통문과 더불어 상단부의 커다란 LED라인등이 눈에 띈다.
 4량 고정편성과 2량 부속편성으로 구성되어 4량편성 선두차 한량은 그린샤로 지정되어있다. 그린샤, 보통차 모두 2+2의 좌석배열로 되어있으며 그린샤의 좌석은 신록의 녹색, 강을 표현한 청색, 석양의 하늘을 상징하는 줄무늬 그라데이션으로 표현되었으며 보통차도 낙엽과 불꽃놀이를 상징하는 빨강-주황색 그라데이션을 입혀 지역색을 강조했다. LCD모니터방식의 승객안내장치와 차내 CCTV등의 안내, 안전설비나 휠체어 거치공간, 수화물칸, 장애인대응 화장실과 같은 배리어프리와 편의시설이 충실하게 갖춰져 있으며 데크에는 지역 미술품등을 전시한 "나노 뮤지엄" 공간을 마련해두었다. 안내방송 차임벨도 기존 미디음향이 아닌 현대적으로 재현한 국철시대 차내 안내방송 차임벨인 "알프스의 농장"이 재생되며 자동안내방송과 더불어 중간중간 나오는 지역명소 안내에는 지역 학생들이 참여해 호응도를 높였다.

HC85의 그린샤 객실. 2+2로 그렇게 넓은 좌석은 아니다. 

HC85계 그린샤 좌석. 그래도 그린샤 값은 하는 정도. 

역시 트렁크등을 보관하는 수화물 보관함도 완비되어 있다. 

HC85계 보통차 객실. 역시 깔끔한 구성. 

HC85계 보통차 좌석. 

HC85계의 승객안내장치. 통짜 LCD를 사용하고 있다. 하이브리드차 아니랄까바 에너지 흐름도를 안내하고 있다. 

나노뮤지엄이라고 불리는 차내 전시공간. 타카야마본선 연선의 특산품 미노한지를 전시했다. 이것 외에도 편성마다 여러가지 전시품이 4량편성은 2개소(1, 3호차), 2량편성 1개소에 전시되어 있다. 

HC85계에 적용된 안내방송 차임벨 "알프스의 농장" 과거 국철시절 오르골을 수동으로 돌려 동작시키던 멜로디가 2020년대에 현대적인 음원으로 다시 태어났다. 

"과연 이 열차는 어떤 기관사 면허로 운전할 수 있는가?"가 화제에 올랐던 열차.

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 HC85계는 2019년 선행양산차로 4량 2개편성이 도입되어 2년정도 시운전을 거친 후 양산차가 속속 도입되며 2022년 3월부터 특급 "와이드뷰 히다"에 투입되면서 영업운행을 시작했다. 2023년까지 총 68량이 도입되어 4량 기본편성에 2량 부속편성을 추가 연결하는 방식으로 운용하며 기존 키하 85계처럼 중간차를 한량 단위로 증결하지 않고 편성단위로 운용하게 되었다. 2023년 3월부터는 타카야마본선 "히다"는 HC85로 일원화되어 키하 85계는 순차 퇴역하게 되었으며 7월부터는 "난키"에도 투입되기 시작했다. 디젤엔진의 특성을 따라 바이오디젤 연료를 시험 운용하는 등 환경대책에도 꽤 신경쓰는 모습을 보이기도 했다. 
 HC85계의 선행양산차가 도입되었을 때 철도 애호인들 사이에서 화제가 되었던 부분은 HC85계의 형식명이 "모하/쿠모하 85"로 되어있었다는 것인데 디젤엔진과 전동기를 동시에 장착한 차량들 중 JR동일본의 경우는 "키하E200형"으로 되어있었고 이후에는 별도의 형식명 없이 HB-Exxx 등으로 불리는 등 애매하게 이름이 붙여졌기 때문에 이 차량을 "전동차"로 분류해야 하는건가에 대한 의문과 더불어 어떤 면허를 소지한 운전사가 운전할 수 있는가에 대한 의문이 트위터 등을 통해 화제가 되기도 했다(심지어는 이 차량과 관련 없는 철도회사 트위터들 까지 모여서 논쟁을 벌일 정도).
 답은 2016년 국토교통성 지침을 통해 "갑종 전기차면허"(우리나라의 1,2종전기차면허), "갑종 내연차면허"(디젤차면허) 둘 중 하나만 취득한 후 일정 시간의 실무수습만 거치면 운행이 가능한 것으로 확인되었다. 

- 글 : 송승학(부운영자, 787-ARIAKE)

- 사진 : Hikari Railstar님, earendil님

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