직류-통근근교 [통근형] 205계 - (1) 기술적 사양과 운용 형태

[787-ARIAKE]

205계 중 현재 은퇴한 노선에서 운용되던 차량 편성 DB보러가기

- 205계 야마노테선 편성(JR동일본 도쿄 차량센터 소속)

- 205계 사이쿄선 편성(JR동일본 카와고에 차량센터 소속)

- 205계 케이요선 편성(JR동일본 케이요 차량센터 소속)

- 205계 난부선 편성(JR동일본 나카하라 차량센터 소속)

- 205계 요코하마선 H편성(JR동일본 카마쿠라 차량센터 소속)

1. 국철 최후의 대박 통근전동차
 1984년도 사이 도쿄 근교의 급격한 도시화로 요코하마선과 무사시노선의 수송력 증강이 필요하게 되어 야마노테선에 신형 전동차를 투입하고 대신 이곳에서 운용되던 103계들을 요코하마선과 무사시노선으로 돌리기로 결정하였다. 물론 기존에 개발된 (비교적) 신형 전동차인 201계를 투입하면 되었겠지만 201계보다는 더욱 경제적이고 기술적으로 발전된 차량을 개발하기로 하고1985년 1월 새로운 205계 전동차를 개발해 투입하기에 이르렀다.

2. 돈 되는 차를 만들기 위하여
 1981년 개발된 201계는 그동안 국철이 가지고 있던 기술적 정체를 풀었지만 태생적 한계는 여전히 가지고 있었다. 전동차의 초기 기동과 회생제동 모두를 해결해야하는 사이리스터 쵸퍼장치는 매우 고가에 보수성이 매우 낮다는 단점이 있었다. 이는 다른 사철의 전동차들이 사이리스터 쵸퍼제어 대신 계자쵸퍼제어 등 가격이 저렴하면서도 회생제동이나 에너지 절약이 가능한 제어방식을 채택하고 있었기 때문에 재정적으로 어려웠던 국철도 이를 따라갔다. 거기에 복잡한 공기배관을 요구하는 전자직통제동을 101계 이래로 201계에도 이어오는 등의 한계점이 이어졌기 때문에 205계에서는 이런 부분들을 보완하다 보니 기존 전동차들과는 전혀 다른 특성을 가지게 되었다. 특히나 국철 최말기 가장 어려운 시기에 맞춰 차량가격과 보수비용, 에너지 비용 절감 등 투철한 절약정신이 205계에 반영되었다.
 마침 113계를 대체할 새 근교형 전동차인 211계가 개발되었고 여기에서 채용된 기술들이 205계에도 이어져 경량 스테인리스 차체, 볼스터리스 대차, 계자첨가여자제어식 쵸퍼, 전기지령식 제동장치 등이 적용되었다.

- 205계의 주행음. 그냥 저항제어랑 크게 다를게 없다. 회생제동은 가능했지만 저항제어마냥 20km/h언저리에서 회생제동이 끝났다. 

3. 기존 통근형 전동차에서 완벽한 변화
 기본적인 사이즈는 기존 전동차와 동일하지만 무도장의 경량 스테인리스 차체를 채택해 경량화와 보수소요를 대폭 줄여 201계보다 평균 7톤을 낮추는데 성공하였다. 또한 대차도 볼스터리스 대차를 채택(우리나라 코레일의 VVVF형 전동차의 대차와 같은 타입)해 무게절감과 승차감 향상을 도모하였다.
 제어장치에는 계자첨가여자제어 라는 제어방식이 도입되었다. 이는 기존의 저항제어 방식에 쵸퍼를 개입시켜 회생제동이 가능하도록 하는 기술로서 기존 사이리스터 쵸퍼제어보다도 구조가 간단하면서도 회생제동이 가능하며 구조가 간단한 직류직권전동기에서 사용이 가능하다는 장점을 갖고 있다. 견인전동기는 기존 713계를 통해 개발된 신형 MT61직류직권전동기가 채용되었는데 저항제어를 사용하는 특성상 정격출력은 120kW로 떨어졌지만 저속에서의 토크성능을 개선해 6M4T에서 기동가속도 2.4km/h/s를 확보하고 있다.
 제동장치에는 마이크로프로세서를 적용한 전기지령제동이 채택되었다. 기존 제동밸브를 통한 각도제동이 아닌 완해~제동 8단~비상제동과 같은 단수제동으로 바꾸고 운전대도 데스크 타입으로 제작되어 기관사들의 편의성이 고려되는 한편 공기 배관등을 줄여 코스트다운과 경량화를 이룩했다.

- 스테인리스는 기본적으로 도색없이 그대로 운용이 가능했기 때문에 이렇게 간단한 띠 도색만 붙이고 다녔다. 

- 205계의 제어대. 90년대에 유명했던 "전차로 고!"의 오락실용 운전대 모형은 바로 205계를 모티브로 하고 있다. 

- 제동장치를 보면 이렇게 간단한 직각 기어장치(웜기어)를 통해 캠축을 돌려 접점을 바꿔가는 방식이다.  

3. 수도권 주요노선에 "도배"
 205계는 1985년 야마노테선을 시작으로 수도권에 엄청난 물량이 쏱아져 나왔다. 순식간에 야마노테선의 103계를 변방으로 몰아내면서 약 15년간 야마노테선의 얼굴로 활약했다. 205계의 제작은 민영화 후에도 계속되어 1988년 요코하마선, 89년 난부선, 사이쿄선, 케이힌토호쿠선, 90년 케이요선, 91년 사가미선(500번대), 무사시노선에 이르기 까지 주요노선에 배치되어 201계 보다도 많은 총 1400량이 생산되었다. 처음 제작된 시제차에는 기존 전동차와 동일한 2단 창문이었으나 양산형에서는 차체 안쪽으로 빗물이 들어가도 부식이 어려운 스테인리스 차체의 특성을 반영해 간결한 구조의 하강식 1단 창문으로 변경되었으며 90년 이후에 생산된 차량은 FRP로 제작된 흰색 선두부로 되어있다.(제작된 수가 많지 않았기 때문에 귀하다)
 한편 관서지역에서도 상당수가 투입되었다. 교토-고베선의 완행용 열차로 상당수가 제작되었으며 민영화 후의 JR서일본이 제작한 타입은 1000번대로 별도 분류하고 있다.

GFDL, Link

- 초창기에 생산된 205계 시제차들은 섀시 방식(우리나라에선 "초저항"에서나 볼 수 있던 그것)으로 되어있었다. 

- 양산형에서는 통유리창 같지만 윗쪽부분을 잡아 아래로 내릴 수 있는 창문으로 교체했다. 간결한 구조이지만 이전에는 이 창문과 차체 사이 공간으로 빗물등이 들어가 차체부식의 원인이 되었기 때문에(157계 등) 쓰지 않았다.

- 야마노테선이 가장 혼잡하던 90년대 시기. 그 리즈시절을 대표하던 차량이 바로 205계 전동차였다. 

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- 케이힌도호쿠선에서도 205계가 운용되었다는 이야기는 진짜인가에 대한 답은 "정답"이다. 60량 정도가 103계 노후차를 대체해 잠깐 운용되었다. 

- 사이쿄선의 205계는 도쿄권에선 가장 오랫동안 남아있었다. 

- 난부선에서 더이상 볼 수 없는 모습. 103계와 205계. 난부선에선 E233계로 통합되기 전 까지 103계부터 209계까지 다양하게 운용되었다. 

- 요코하마선에도 마찬가지로 205계가 활약했다. 

- 교토/고베선에서도 205계가 소량이지만 꾸준히 활약하였다.

- 한와선으로 이적하기 직전엔 이렇게 남색-오렌지 도색으로 해서 207계-321계와 맞춰서 다니기도 했다. 

- 민영화 후 제작된 동일본 소속 205계는 둥글둥글한 이미지의 FRP선두부로 바꾸었다.

- 지금도 무사시노선을 가 보면 가장 흔하게 볼 수 있는 205계 전동차.

4. JR동일본의 혼잡 완화 극약처방 "6비차"의 등장
 1990년대~2000년도 초반까지 일본에서 가장 혼잡도가 높았던 노선이라면 바로 야마노테선을 들 수 있었다. 출퇴근시의 승차율이 230%(량당 대략 370명 정도. 가방을 들고있다면 안에 있는 물건이 파손될 수 있는 수준)를 넘나드는 경우가 잦았으며 승하차 시간도 오래걸리는 문제가 계속되었다. 이를 위한 JR동일본의 극약처방으로 1990년 야마노테선의 11량화를 단행하면서 출입문이 한쪽에 6개 달린 "6비차"를 개발하기에 이르렀다. 사하204형의 형식명을 가진 이 차량은 출입문이 한쪽에 6개. 양쪽 총 12개가 설치되어 있으며 출입문과 출입문 사이 공간에 3열 접이식 시트를 장착하고 아침 첫차부터 오전 10시까지는 접은 상태로만 운용했다. 따라서 출근시간에는 입석 전용으로만 운행했는데 초기에는 "이걸 사람이 타라고 만든 차냐"라는 비난이 들끓었지만 혼잡도 완화에는 큰 도움이 되어 이후 케이힌토호쿠선, 츄오소부완행선, 사이쿄선, 요코하마선 뿐만 아니라 사철인 도큐 덴엔도시선 등에도 확대되기에 이르렀으며 계속해서 도입된 209계, E231계까지 적용되었다.
 하지만 2000년대 후반부 부터 혼잡도가 줄기 시작한 야마노테선, 케이힌토후쿠선에서는 신형차량 E233계의 도입, 스크린도어 설치등으로 6비차 운용이 점차 폐지되었다. 

- 205계의 6비차인 사하 204형. 팬들은 "와키 204형(유개차)"로 부르며 평가절하했지만 당시의 혼잡도를 생각하면....

- 이렇게 아침시간에는 시트를 싹 접고 다녔다. 

5. JR서일본용 1000번대와 사가미선 전용의 500번대
 민영화 후인 1988년부터 JR서일본이 한와선 전용으로 제작한 1000번대가 별도로 존재한다. 1000번대는 최고속도를 110km/h로 올리기 위해 전동기를 고회전 타입으로 변경하고 대차나 제동장치도 속도향상에 맞춰 개량했으며 보조전원장치도 전동발전기(MG)에서 정지형인버터(SIV)로 변경하는등 다소간의 개량이 가해졌다. 이후 207계가 생산되었기 때문에 20량(4량 5개편성)만이 제작되었다.
 한편 JR동일본의 사가미선이 1991년 전철화 되었는데, 이를 위해 205계 500번대가 새롭게 제작되어 투입되었다. 4량편성으로서 선두부가 약간 다르며 차체 도색이나 시트색 등은 "사가미 강"을 이미지로 한 청색 계통의 도색이 도입되었다. 비교적 로컬지역이라 보온을 위해 출입문 반자동 스위치가 설치되어 있으며 MON5 승무원 지원 모니터(현재는 MON3)가 205계 중에서는 유일하게 설치되어 있다.

- 사가미선의 500번대. 선두부 좌측 아랫부분을 저렇게 해 두니 마치 미츠비시(현대) 에어로시티 같은 느낌이다. 

- JR서일본이 자체제작한 205계 1000번대. 구별 포인트는 선두부의 통유리창문. 4량편성으로 한와선에서만 운용되었다. 

6. 주류 노선에서 빠져나가 새로운 삶을...
 205계는 1985년부터 야마노테선을 비롯해 수도권의 굵직한 노선들에서 활약해왔지만 2000년도 중반들어 상당한 재편이 이루어졌다. 1992년에는 2개편성밖에 없던 케이힌 토호쿠선의 205계가 신형 209계에 밀려 야마노테선, 츄오-소부완행선 등으로 넘어왔으며 특히 야마노테선의 205계가 2002년부터 E231계 500번대로 교체되면서 사이쿄선, 요코하마선, 난부선 등으로 밀려나 그곳에 남아있던 103계를 몽땅 밀어내기에 이르렀다. 이때 개조된 차량들에 대해서는 다음편에서 소개한다.

- 야마노테선 205계에서 운전사분이 열심히 운전중인 모습. ATC는 속도계에 직접 제한속도를 표시해주는 차내신호폐색식으로 되어있다. 

- 글 : 송승학(부운영자, 787-ARIAKE)

- 사진 : 김성수, 송승학, Wikipedia 등