무가선 저상트램 Hybrid Driven Low-Floor Tram(VIDEO)

2012년 11월 시험선 준공

무가선 저상트램 Hybrid Driven Low-Floor Tram

무가선 저상트램은 충전지를 이용해 정류장 사이를 이동하고, 정류장 주변에 설치된 무선 충전장치를 통해 전력을 공급받기 때문에 도로에 전선을 설치할 필요가 없다. 

또한 전철에 비해 전기 에너지 효율이 30% 정도 높다는 장점도 지니고 있다.

시간이 갈수록 전기에너지가 더 많은 분야에 활용되고 있듯이 철도에서도 전기가 화석연료 보다 여러 가지 측면에서 더 우수하다는 것은 분명한 사실이다. 하지만 전기기차가 움직이기 위해서는 지속적으로 전기를 공급받아야 하기때문에 발생하는 구조적인 문제가 있다. 따라서 전기기차는 전기를 받아들이는 집전장치(Pantograph)와 전기를 공급하는 가선 사이의 마찰에 의해 여러 가지 문제가 발생하며, 이것이 고속철도의 성능을 떨어트리는 중요한 요인이 되기도 한다. 

집전장치는 가선에는 접촉해야만 전력을 공급받을 수 있기 때문에 달리는 동안에 계속 접촉해야 하며, 이 때문에 가선에 파동이 발생하게 된다. 이때 집전장치와 가선의 접촉으로 생긴 횡파는 기차의 움직임에 따라서는 충격파가 형성되기도 한다. 이러한 충격파는 집전장치와 가선 사이에 이선현상을 일으켜 스파크를 발생시키거나 사고를 일으키기도 한다. 

결국 충격파를 발생시키지 않게 하기 위해 전차선과 조가선을 일정 거리마다 기계적으로 분리하는 등의 방법을 통해 일정한 높이를 유지하게 된다. 하지만 아무리 전차선을 잘 설계하였다고 하더라도 결국 접촉에 의해 마찰력과 파동이 발생할 수밖에 없기 때문에 이것이 전기 기차의 속도를 제한하는 중요한 요인이 될 수밖에 없다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 바로 무선전력전송 기술이 필요한 것이다. 무선전력전송의 경우 접촉식 집전장치가 필요 없기 때문에 접촉에 의한 파동이 발생하지 않는다. 따라서 무선전력전송 기술은 기차의 속도 향상에 크게 이바지 할 수 있을 것이다. 

이미 친환경 미래형 도심 교통수단으로 주목 받고 있는 트램은 소음과 매연이 없어 선진국에서는 활발하게 도입되고 있다. 건설비나 운영비, 환경적인 측면에서 트램은 지하철 보다 우수하지만 전력을 공급받기 위해 지상에 전선을 설치해야 한다는 단점이 있다. 그래서 무가선 저상트램이 연구되고 있는 것이다. 무가선 저상트램은 충전지를 이용해 정류장 사이를 이동하고, 정류장 주변에 설치된 무선충전장치를 통해 전력을 공급 받기 때문에 도로에 전선을 설치할 필요가 없다. 또한 전철에 비해 전기 에너지 효율이 30% 정도 높다는 장점도 지니고 있다.

그리고 KAIST에서는 주행과 정차 중에도 충전이 가능한‘온라인 전기자동차(OLEV, On-Line Electric Vehicle)’를 개발했다. 서울시와 KAIST는 이 기술을 적용해 서울 대공원의 코끼리 열차 3대를 디젤에서 무선충전이 가능한 전기 열차로 개조했다. 이 코끼리 열차는 2010년 타임지가 선정한 세계 최고의 50대 발명품에 선정될 만큼 주목을 받았다. 코끼리 열차는 2.2km의 순환도로 중 372.5m 의 급전 구간을 설치하여 74.3%의 전력전달 효율로 운행되고 있다. 24.8kWh의 리튬폴리머 배터리와 60kW의 집전장치를 가지고 있는 코끼리 열차는 공원 내에서 최고 40km/h의 속도를 낼 수 있다. 연간 4백 7십만 명의 관광객이 이용할 만큼 인기 있는 명물이지만 디젤 엔진에서 나오는 소음과 매연이 문제였던 코끼리 열차가 OLEV 기술을 도입하여 소음을 줄이고 연료비도 절약하는 1석2조의 효과를 누리고 있다.

이렇게 도심이나 관광지에서 무선전력 전송기술이 효과적으로 활용되고 있지만, 궁극적으로는 고속열차와 같이 모든 전기기차에 적용될 것으로 보인다. KTX와 같이 고속열차에 무선전력전송이 가능하게 되면 철로 위에 설치된 가선이 필요없어 속도와 효율을 높일 수 있게 된다. 성층권에 설치된 고고도 풍력 발전기에서 마이크로웨이브로 변환된 전기에너지를 전송받아 달리게 되면 전기 철도는 완벽한 친환경 교통수단이 될 수 있는 것이다.

무가선 저상트램 - 한국철도기술연구원

철도연

트램을 운영 중인 해외도시 사례

 

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