프랑스 차세대 고속전철 AGV 소개

[Techno_Holic]

   

박 춘 수 | 한국철도기술연구원 고속철도기술개발사업단 시험운영팀장

프랑스 TGV는 시험속도로 시속 515.3Km를 주파하였고, 상업용 운행속도로 시속 320, 350Km의 차량 개발이 일본, 독일, 프랑스에서 급속하게 진행되고 있으며, 알려진 바로는 2004년 개통예정인 스페인 고속철도가 시속 350Km로 운행될 예정이다. 이 글에서는 프랑스에서 추진되고 있는 차세대 고속전철 사업을 통해 개발되는 차량의 특성에 대하여 개괄적으로 살펴보도록 한다.

TGV 개발역사

1981년 개통된 프랑스의 고속철도 차량은 개발단계를 기준으로 세대를 구분해 볼 수 있다.
제1세대 차량은 TGV-SE(Sud-Est)로 현재 TGV의 기본이 되었으며, 직류전동기로 최고속도는 시속 260Km로 운행되었다. 제2세대 차량은 TGV-A(Atlantic), TGV-R(Reseau) 그리고 Euro-star(유도전동기)로 동기전동기를 사용하고 있으며, 최고속도는 시속 300Km로 운행되고 있다.
제3세대 차량은 TGV-D(Duplex)로 전체시스템의 특성은 2세대 차량과 같으나, 객차를 2층으로 제작하여 수송효율을 45% 증가시켰다. 또한, 2001년 6월에 개통한 지중해선에는 TGV-SE, TGV-R 그리고 TGV-D를 개조한 차량을 투입하였다.
제4세대 차량은 AGV로 TGV 특성인 전·후부에 동력차를 배치하는 동력 집중식에서 동력을 전체적으로 분산시키는 동력 분산식을 채택하는 획기적인 변화가 추진되고 있다.

차세대 고속전철 AGV(Automotrice a Grande Vitesse)

AGV 차량의 주요 혁신은 동력을 열차에 분산 배치하는 동력 분산식을 채택한 것이다. 이러한 분산식의 채택은 열차를 모듈화(Modular Design)하여 노선별 수송 수요에 탄력적으로 대응할 수 있는 특성을 갖는다. 동력 분산식을 고속열차에 적용한 방법은 새로운 것은 아니다. 일본의 신간선 열차는 초기부터 지금까지 분산식을 채택하고 있으며, 이태리의 팬돌리노(Pendolino), 독일의 ICE 3 등에도 채택되었다. 관절형 고속열차가 축중 17톤을 초과하지 않으면서 동력을 분산시킨 방법이 혁신적이라고 말할 수 있다. 이와같이 동력을 분산시킨 AGV는 동일한 열차길이에서 기존 TGV보다 9% 증가된 좌석수를 갖게 되었다. 그러면, AGV의 주요시스템별 특성을 간단하게 살펴보자.

- 추진시스템 : 동력분산식에 적합하도록 기존 추진전동기 보다 용량이 적은 600Kw 유도전동기를 사용하며, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 전력반도체를 사용하여 최고운행속도를 시속 320Km와 350Km가 가능하도록 하였다.

- 승차감의 향상 : 알스톰(Alstom)사는 TGV가 시속300Km로 주행할 때 발생되는 진동 궤도부담과 동일하게 작용하는 범위에서 속도 향상을 이루고자 하였으며, 이를 위해 능동 현가시스템을 개발하였다. 이 시스템은 부수대차에 장착되어 궤도 위에서 대차의 상하 운동을 능동적으로 제어하는 방법으로 전기적인 엑츄에이터를 사용하고 있다. 능동시스템은 TGV-R에 장착하여 시속 350Km로 시험주행을 실시하였는데, 이 장치를 장착하지 않고 시속 300Km로 주행했을 때 승차감과 장착 후 시속 350Km로 주행시의 승차감이 일치하는 것으로 알려졌다.

- 제동력의 향상 : 속도향상에 따른 감속거리를 동일하게 유지하기 위해 제동력의 향상이 필요하였으며, 이를 위해 기존의 마찰제동과 전기제동에 추가로 와전류제동을 채택하였다. 이 제동장치는 기존의 TGV에 설치하여 시속 350Km로 시험주행을 실시하였으며, 3분 운행간격에서 열적인 부하 등에 의한 선로이상 없이 성능을 발휘하는 것으로 증명되었다. 이 장치는 첫 번째와 마지막 대차에만 장착하였다.

- 동력 관절대차 : 동력이 분산되어 있으므로 객차 하부에도 전동기가 설치되는데, 이로 인하여 객실에 진동을 증가시킬 우려가 있어 견인전동기와 차체사이에 Silent Block을 채택하여 진동을 줄이도록 하였다. 또한 관절대차에 전동기를 부착하면 전동기 냉각을 위한 강제 공기냉각에 어려움이 있는데, 이를 전동기 자체강제 냉각시스템을 적용하고 선로에서 들어오는 먼지를 제거하기 위해 소용돌이를 이용하는 방법 등이 적용되었다.

- 차체 : 차체는 알루미늄을 사용하였으며, 철제 TGV와 비교하면 2톤 정도를 경감시켰다. 또한, 전두부의 충격에너지는 TGV- D와 동일한 6MJ을 흡수하도록 하였다.
개발된 AGV 시제열차는 유레일테스트(EurailTest)사에 의해 2002년 아래 사항을 중심으로 고속선과 기존선에서 시험이 이루어졌으며, 시험의 결과는 아직까지 알려지지 않고 있다. 이 AGV 시제열차를 기반으로 2004년 개통 예정인 스페인 고속철도에 응용되어 최고운행속도 350Km인 고속열차가 탄생할 것이다.

≪시험항목≫
- 열차의 동적 안정성(Dynamic comport of the trainset)
- 중간 동력 대차의 특성
- 양 끝단 부수대차 특성
- 추진장치의 냉각공기 흐름 특성
- 음향 특성( 실내의 소음 및 진동 특성)
- 지붕에 장착된 저항 제동기 특성
- 집전장치(Europantograph) 특성
- 객실내의 공기 유동 특성

프랑스의 고속전철 개발 노력

프랑스는 앞으로도 고속철도망을 확충할 계획이며, 확충된 고속철도 노선에 투입될 새로운 열차는 기존 시스템을 바탕으로 첨단기술을 접목시켜 개량 발전시킬 것으로 알려지고 있다. 또한 기존에 운행되고 있는 열차는 승객들의 요구에 부응할 수 있도록 개선하여 운행속도를 향상시킬 뿐만 아니라, 실내설비 또한 인터넷, 사무공간 제공 및 DVD 설치 등의 노력을 기울일 것이다.

[shinzino]

도색 때문인지, 문득 구도색 시절의 PP가 연상되네요...;

[★THALYS★]

TGV Reseau 와 TGV Duplex 는 지난 3월 부터 320km/h 까지 달릴수 있게되었답니다. TGV Duplex 의 추진장치는 사이리스터가 아니라 GTO 구요 TGV A 는 Atlantic 이 아니라 Atlantique 입니다 (불어식).