세계 향한 미래 교통은 전기철도 가 책임진다!

[전영석]

세계 향한 미래 교통은 전기철도 가 책임진다!

- 전철 2010년 세계수준도약 국가경제 뒷받침
- 환경친화적 전철 국가기술자격 전기철도 신설
- 경부고속철도 21세기 철도발전 중추적 역할
- 전국철도망 전철화 설계·시공 100% 국산

현대 사회의 가장 큰 문제로는 교통난을 들 수 있는데 이의 해결에는 전기철도가 단연 손꼽힐 만하다.

전기철도의 시작은 1879년 독일의 시멘스사가 개발한 제3궤조방식의 전기철도가 그 시초로 우리나라는 1899년 5월17일 서대문~홍릉간 노면궤도전차의 개통이 처음이며, 1924년 일제치하에서 철원~내금강을 잇는 금강산선 116.6km 구간을 전철화한 것이 전기철도의 서막이었다.

6·70년대에는 물동량과 도심교통난 증가에 대처하기 위해 산업선과 수도권전철을 개통했다.

산업선은 연탄파동을 해소시켰고 대량수송체계를 구축해 전철화시대의 막을 열었으며, 수도권전철의 개통역시 인구의 도시집중화 현상을 막아 인접지역의 균형적인 발전에 큰 몫을 담당했다.

한편 전기철도의 신기술 축척을 위해 1973년 철도청 전기국이 신설돼 시설국에 속해있던 신호과를 전기국으로 통합 운영함으로써 전기분야의 새로운 기틀을 마련하였다.

80년대 들어 교통난이 가속화되기 시작, 이를 해소하기 위해 1984년부터 서울지하철 2·3·4호선, 부산지하철 1호선, 일산선등이 건설되었고, 경원선, 안산선, 과천선·분당선등의 복선전철을 건설하고 망우급전사령을 서울급전사령실로 통합 구축하여 신도시 주민의 교통편익을 제공하게 되었다.

또한 간선수송력을 증가시키기 위해 1988년 중앙선 제천~영주간, 97년 영동선 영주~철암간을 전철화 했으며, 2000년 안산~오이도간이 복선전철로 개통되었다.

우리나라의 전철화율은 2002년 7월말 현재 총 영업거리 3,129km의 21.3% 수준인 667.5km이지만 고속철도사업이 마무리되면 상황은 뒤바뀔 전망이다.

경부고속철도의 1단계 구간이 완성되는 2004년 이면 세계 5번째 고속철도 보유국으로서 전기철도의 전성기를 맞이하게 되는 것이다.

현재 세계 철도는 고속철도 및 자기부상열차·경전철 등 첨단 전철의 개발에 전력을 다하고 있으며, 우리나라도 수도권 광역전철망 건설과 중앙선, 영동선 전철화 사업을 통한 기술축적과 국산화 노력에 힘입어 90%이상의 국산화가 이루어진 상태이고, 설계·시공은 100% 국내기술화 되었다.

이에 따라 철도청은 전문 인력 확보의 필요성을 직시하고 국가기술자격제도에 전기철도분야 신설을 추진해 1998년 전기철도기술사, 1999년 전기철도기사 및 기능사 자격이 대통령령으로 신설·공포되었으며, 2002년 전기철도 산업기사자격이 신설되어 전문 인력을 배출토록 했다.

또한 1998년 발족된 비영리법인 ‘한국전기철도기술협력회’는 전기철도기술에 관한 연구·조사·개발·보급 및 기술인력 양성에 참여하여 해외 기술협력을 적극 추진해 국내 기술발전은 물론 역수출 기반을 조성하고 있다.

이러한 철도의 전철화·고속화를 위한 노력은 21세기 철도발전에 중추적 역할을 담당하게 될 것이다.

한편 우리나라가 보유하고 있는 전철은 대부분 70년대 이후 건설된 것으로 AT방식인 수도권전철은 일본 OECF 차관과 기술을 도입해 건설했고, 산업선 BT방식은 유럽 혼성차관단에서 자재와 기관차를 도입하여 건설했다.

현재 세계적으로 사용되는 전철은 운송목적에 따라 시가지전철·도시전철·교외전철·도시간전철·간선전철 ·산업선전철로 나뉘고 전기 방식에 따라 직류전철과 교류전철로 나뉘며 교류전철은 다시 상별·주파수별 ·전압별로 분류된다.

세계 전기철도의 39%를 점유하고 있는 직류방식은 급전방식에 따라 가공단선식·가공복선식·제3궤조식으로 구분되며 전압은 600V·750V·1,500V·3,000V를 많이 사용한다.

교류방식은 세계전기철도의 약 61%를 차지하고 있으며 급전방식에 따라 직접급전방식, 흡상변압기(BT)급전방식, 단권변압기(AT)급전방식으로 구분된다.

동력방식에는 동력차의 동력원에 있어 구동용 전동기의 소요개수를 전기기관차에 탑재한 동력집중방식과 전동열차에 주전동기를 분산 배치한 동력분산방식이 있다.

전철설비의 경우 중앙선 제천~영주간과 영동선 영주~철암간이 AT방식으로 건설됨에 따라 우리나라의 산업선은 BT 방식과 AT 방식이 공존하고 있다.

70년대 중반 건설된 산업선 320km BT전철구간에는 30km 간격으로 11개의 전철변전소를 두고 인접한 한전변전소 또는 선로로부터 수전하여 스코트결선 주변압기를 사용해 전차선로에 전력을 공급하고 있고 서울과 영주급전사령실에서 원격으로 조작·감시하고 있다.

제천~영주간은 단양 전철변전소를 설치하고 한전 단양변전소에서 수전하고 있으며 영주~철암간은 춘양에 전철변전소를 신설하고 한전 영주변전소에서 수전해 87km에 8개의 구분소·보조구분소를 두어 전차선로에 전원을 공급하고 있다.

산업선의 전차선로는 조가선에 10m간격으로 드롭퍼를 사용해 전차선을 현수하는 심플커티너리 가선방식으로 전차선로를 최대 1,600m씩 끊어 그 양단에 활차식 자동장력 조정장치를 설치해 온도변화에 관계없이 항상 일정한 장력을 유지토록 했다.

한편 전철화에 따른 통신유도장애를 막기 위해 통신선로를 지하에 매설해 차폐케이블화 하고, 역간에는 연선전화를 설치해 업무용 및 비상연락용으로 사용하고 있으며 점차 광케이블화하고 있다.

또한 사령전화와 열차무선전화장치가 승무원간의 운전정보교환용으로 쓰이고 있으며 터널내 난청 해소를 위해 500m이상의 터널에는 무선중계기를 설치하고 중앙선과 태백선 CTC 그리고 산업선 전철의 원격제어회선은 통신케이블을 이용하고 있다.

신호설비는 1968년에 중앙선 망우~봉양간 각 역의 신호설비 및 열차운행상황을 감시·제어하는 CTC가 처음 설치되었고, 1997년 최신 설비로 개량하면서 서울사령실로 통합해 운용하고 있다.

1988년에는 태백선 제천~철암간에 열차집중제어장치를 시설해 운영하고 있으며, 1995년부터 영주통합사령실 설치계획에 따라 노후 설비를 개량하고 있고 망우~영주~철암간은 1999년 개통되었다.

2000년 1월 영동선 백산~강릉, 12월 중앙선 영주~영천, 호남선 서대전~강경간 열차집중장치를 신설해 운영중이며 호남선 용돈~목포간 CTC사업은 2004년까지 완공할 예정이다.

1986년부터 국산개발이 이루어진 산업선 전철구간에 운용되고 있는 전기기관차는 모두 82대로 최대 출력 5,300HP의 Bo-Bo-Bo형으로 사이리스터 속도제어방식과 공기 및 발전제동방식이며 최고 속도는 85km/h이다.

수도권전철은 총 155.7km로 구로·의정부·군포·모란·주안전철변전소에서 분담해 전력을 공급하고 있다.

수도권 전차선로 가선방식은 산업선과 같으나 AT급전방식에 따라 급전선과 보호선에 전차선·조가선이 병행 가선된 것이, 제천~영주~철암구간을 제외한 산업선방식과 다르며 조가선에 5m간격으로 행거를 설치해 전차선을 매달고 최대 1,600m의 인류구간 양단에 2톤 또는 3톤의 장력을 지닌 추를 달아서 온도변화에 따른 전차선의 신축에 자동적으로 대처케 하고 있다.

부하전류량의 부족현상을 빚고 있는 수도권전철 일부구간에 대해서는 전차선 전류용량을 증대시키고 공해로 인한 전차선 장애를 막기 위해 아연도강의 조가선을 카드뮴동연선으로 바꾸고 알미늄 급전선도 동연선으로 대체하는 한편 단선사고를 줄이기 위해 지지점의 이중화를 시행하였고, 1994년에 개통된 과천선과 분당선에는 선진외국에서 널리 사용되는 교류 25kV, R-Bar 전차선방식을 국내에 처음 채택했다.

수도권전철 구간과 경부·중앙선 37개역은 CTC로 서울통합사령실에서 감시·제어하고, 서울·영주통합사령설비의 안전성 확보를 위해 1998년 5월 CTC 이중화를 완료하였고, 1999년 7월에는 대전사령실의 이중화를 완료하였으며 과천·분당·일산선은 자동으로 열차의 속도를 제어하는 최첨단 열차자동제어장치(ATC)에 의해 운영되고 있다.

수도권 전철구간에는 근거리 이동에 적합한 교·직양용 전기동차 1,001량이 투입되어 운용 중에 있으며, 과천·분당·일산선에 운용하는 차량은 총 456량으로 3상 유도전동기에 의한 구동방식인 VVVF 형식으로 제작되었다.

1985년 개통된 부산지하철은 2002년 현재 2호선 호포~양산간과 3호선 대저~수영간이 건설 중이고 3호선 미남~반송간은 설계 중에 있고, 대구지하철은 1998년 1호선 진천~안심간이 개통되어 운행 중에 있고 다산~고산간은 2005년 개통예정이며 인천지하철은 1999년 귤현~동막간을 개통했으며, 국내 처음으로 전자계측설비를 채용해 통합관제실에서 일일전력사용량을 분석 관리하고 있다.

이렇듯 활발히 진행되고 있는 전기철도는 타 교통수단보다 많은 장점을 갖고 있기 때문이다.

* 출처 : 철도신문 홈 페이지