철도연과 4년간 기술 개발
고속철 속도 300→350km/h 개선
이번에 개발된 신규 기술은 국가연구과제인 ‘고속열차 효율 향상 핵심기술 개발’의 일환으로 주관연구기관인 철도연과 주연구기관인 현대로템이 지난 2013년부터 올해까지 4년 동안 기술개발에 매진했다.
현대로템이 개발한 주전력변환장치는 기존 KTX-산천 대비 2500kW의 추진용량을 2750kW로 10% 향상한 것이 특징이다. 이 장치를 통해 열차의 출력 및 추진력을 끌어올릴 수 있다. 또 기존 차량과 호환이 가능해 현재 운행 중인 KTX-산천 및 SRT, 호남고속철 등에도 장착 가능하다. 주전력변환장치란 견인전동기에 전력을 공급하는 장치로 열차의 견인력을 제어하는 역할을 한다.
아울러 현대로템은 신규 주전력변환장치에 냉각수를 이용한 수냉각방식을 적용, 기존 공기를 사용한 강제 공냉각방식 대비 약 25% 가량 뛰어난 냉각 성능을 발휘할 수 있도록 했다. 또 내부 먼지 유입을 원천적으로 봉쇄해 유지보수성 향상과 고장율 감소 효과를 기대할 수 있게 됐다.
신규 견인전동기는 기존 제품과 크기는 동일하지만 출력이 10% 향상돼 총 1210kW의 동력을 발휘할 수 있다. 또 기존 감속장치에 설치한 속도센서를 견인전동기(열차의 모터 역할을 하는 장치)에 직접 설치해 보다 정밀하고 빠른 열차의 속도 제어가 가능하다.
신규 주행장치는 기존 KTX-산천 차량의 최고속도인 시속 300km 보다 약 20% 향상된 350km/h까지 운행이 가능하도록 개발됐다. 주행장치는 열차의 차체를 지지하고 차량의 주행을 담당하는 주요장치로 차륜과 차축 등으로 구성돼 있다. 기존대비 중량이 10% 줄어들고 강도는 기존과 동일하게 유지하고 있으며 경량화를 통해 시속 350km에서도 운행이 가능하다. 또 축상 발열 및 진동 검지 모니터링 장치를 추가 탑재해 기관사가 열차 운행 중에 주행장치의 이상상태를 실시간으로 확인할 수 있다.
현대로템이 개발한 주전력변환장치, 견인전동기, 주행장치를 기존 KTX-산천에 적용하면 시속 300km까지 도달하는 시간을 기존 대비 38초 단축시켜 총 4분 24초가 걸리고 소비전력은 9530kW에서 약 4.6% 감소한 9087kW로 절약되는 것으로 모의운전 시뮬레이션 결과 확인했다.
또 속도를 시속 350km까지 올릴 수 있기 때문에 서울에서 부산(정착역 10개역, 417.8km)에 도착하는 시간을 기존 약 2시간 13분에서 약 2시간 8분으로 5분 단축이 가능할 것으로 예상된다.
현대로템 관계자는 “개발한 연구성과는 향후 고속열차 운행 시간과 간격을 단축해 운송 효율을 향상 시킬 수 있어 다양한 고속철에 기술을 적용할 수 있을 것으로 보인다” 며 “앞서 축적한 기술력과 노하우 및 안정적인 영업 운행 실적을 바탕으로 해외 전동차 및 고속차량 수출을 위해 지속적인 노력을 기울일 계획”이라고 말했다.
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