1. 개요
철도차량에 쓰이는 지멘스제 SIBAS32 계열 VVVF- GTO 인버터에서 나는 구동음이 음악소리 같다고 해서 붙여진 별명. 외국에서도 지멘스의 노래하는 인버터가 유명한지 유튜브에 잔뜩 올라와 있다. 게다가 이 소리는 의도되었다고 한다. 지멘스사의 한 기술자가 장난삼아 만든 것이 시초.2. 원리
대부분의 현대 전기기관차 및 전기동차는 효율적인 견인전동기 제어를 위해 직류전동기의 경우 쵸퍼제어[1], 교류전동기는 VVVF라는 가변적으로 전압 및 주파수 출력을 제어하는 방법을 사용한다. 원하는 속력으로 가속하기 위해 인버터에서 변경하는 주파수가 전동기 내의 코일의 떨림에 의해 소리로 변환되면서 위 영상처럼 들리게 되는 것이다.[상세설명]
IGBT를 사용하는 인버터도 마찬가지로 반송자 주파수를 변조하지만, IGBT는 빠르게 켜고 끄는 동작이 가능하기 때문에 IGBT를 사용한 인버터는 20kHz 이상의 반송자 주파수를 사용하여 잘 들리지 않는다.[3][4][5][6][7]
흔히들 오해하는 게, 인버터 소자( GTO나 IGBT, IPO)에서 자체적으로 소리를 내는 게 아니라 견인전동기의 모터가 떨리면서 스위칭 특유의 소리가 나는 것이다.
3. 예시
특유의 옥타브음을 가장 자주 들을 수 있는 곳은 독일의 도이치반, 네덜란드의 NS, 오스트리아의 오스트리아 연방 철도이다. 그 외에도 북유럽 지역의 여러 철도회사, 대한민국의 한국철도공사에서도 들을 수 있다. [8]동영상 속 기관차는 ÖBB 1116( ES 64 U2)[9]. 옥타브음 탓에 유럽권 철덕들 사이에서도 철도 관악기라는 별명이 많이 통한다.[10]
이쪽은 관악기를 넘어 철도 아코디언이 탄생했다. 공전현상 때문에 인버터가 모터의 힘을 조절하려다보니 이런 소리가 나온 것.[11]
케이큐 1000형 전동차 (추진제어장치 교체 전)[12]
1033F[13]이 마지막으로 남아있었으나, 2021년 07월 20일 라스트런을 마지막으로 그 유명한 "케이큐 도레미"는 영영 들을 수 없게 됐다.
케이큐 2100형 전동차 (1분 50초 부터) (추진제어장치 교체 전)[14]
옥타브음을 제외하면 후술할 대구 1호선 전동차와 가장 유사한 구동음을 낸다. 현재는 전 차량이 소자 교체로 옥타브가 나오지 않는다.
JR 동일본 E501계 전동차 (개조 이전)[15][16]
발차시 뿐만 아니라 제동시(위 영상 0:58~)에도 옥타브음을 내는 것이 특징이며, 또한 저속부분을 제외하면 IGBT 느낌이 난다는 것도 특징.
코레일의 8200호대 전기기관차
네덜란드 철도 186형 전기기관차[17]
그 밖에 도이치반의 고속열차 인터시티익스프레스의 ICE 1, ICE 2 차량의 기관차에도 지멘스제 인버터가 들어가있어서 오이로슈프린터만큼 소리가 크지는 않지만 옥타브음이 나온다.
KTX-1의 인버터 구동음.
지멘스 옥타브와 비슷한 음을 내지만 알스톰의 기술로 만든 물건이기에 인버터도 지멘스제가 아닌 알스톰제를 쓴다.[18]
대구 도시철도 1호선의 전동차에서도 지멘스 GTO 인버터를 사용하였지만, 지멘스 옥타브는 아니긴 하지만[19], 도레미 음이 없는 것을 제외하면 케이큐 2100형과 가장 가까운 소리가 난다.
싱가포르 MRT C651형 전동차 지멘스 GTO 인버터를 가지고 있지만 옥타브는 아니다. 다만 대구 쪽하고 조금 유사하다.
음악관 트레인 시뮬레이터 시리즈 중 하나인 트레인 시뮬레이터 리얼 케이큐편에서는 신호보고, 차량 내 기타 잡소리, 사내 안내방송까지 도입해 리믹스해서 인트로도 만들었다.(...)
캐나다 몬트리올 지하철의 MR-63 열차(위)와 MR-73 열차(아래)의 구동음. 지멘스제도 아니고 VVVF도 아니지만[20][21] 옥타브음이 난다! 여담으로 몬트리올 지하철의 출입문 경고음은 MR-73 열차의 이 소리를 모티브로 하였다고 한다. MR-63 열차는 모두 퇴역했다.
4. 관련 문서
[1]
PWM 제어라고도 한다.
[상세설명]
반송자 주파수를 고정하지 않고 가변적으로 사용하는
VVVF를 사용하기 때문이다. 저속 주행시 낮은 반송자 주파수를 사용하면 출력 주파수 파형을 효율적으로 만들어낼 수 있고, GTO 스위칭에서도 큰 이득을 볼 수 있다. 그런데 왜 단수가 나뉘느냐면 정현파 스위칭을 할 때, 델타-시그마 변환을 응용한 PWM 제어를 하게되는데, 이 때 SAW OSC 의 주파수가 반송자 주파수가 된다. 이 osc 의 주파수는 PLL-Loopback 에 의해 Lock 되어 있으며, 이 주파수를 무단(無段, 단수가 없다는 의미.)으로
하려면 비싸다. 그래서 저런 톤이 나오는 것이다.
[3]
다만
흔적은 존재하는 듯한 사례도 존재한다.
[4]
외에
도시바등 타사도
GTO라면 단수 조절에 따라서는
들을 수도 있을 상황도 존재한다. 3;46 부분 참조
[5]
외의
암트랙의
ACS-64의
거의 가까운 흔적도 있다. ACS-64는
IGBT여서 원칙적으로는 존재하지 않는 것이 맞다.
[6]
ACS-64의 또 다른 예
[7]
외에도
이 예 처럼
멜로디인 듯 멜로디 아닌 느낌도 있다.
[8]
일본은 후술한
케이큐 1000형 전동차의 최후 편성 1033F가 2021년 7월 20일 최종운행(라스트 런)을 종료해 최종적으로 역사속으로 사라졌다. 자세한 내용들은 케이큐 1000형 전동차,
케이큐 2100형 전동차,
E501계 전동차 항목 참조
[9]
이 기관차의 출력이 워낙에 강력하다보니 별도의 개조 없이도 고속 주행이 가능하여
Railjet이라는 기관차 견인식 고속열차도 존재한다. 위의 영상이 바로 레일젯. 유로스프린터 기관차를 사용하며 반대편에는 유로스프린터의 전두부 디자인을 이식한 운전객차가 있다.
[10]
Railjet 포함 지멘스 옥타브 연속장면들
[11]
후술한
E501계 전동차처럼 제동시에도 옥타브음을 낸다.(영상 0:06~) 아코디언까지 포함하면 가장 화려한 구동음이다.
[12]
다른 운행모습. 1040 편성이다.
[13]
운행모습
[14]
73편성
[15]
다른 운행모습
[16]
2012년 5월
[17]
외형도 그렇고 소리도 지멘스 옥타브와 비슷하지만
봉바르디에(현
알스톰) TRAXX 차량이다. 해당 차량처럼 일부 차종에 대해서는 지멘스 옥타브와 유사한 구동음이 있다.
[18]
기본적으로 GTO(Gate Turn-off Thyrister)를 사용한 위상제어 전류형 인버터가 탑재되었는데, 이건
VVVF 방식과도 다르다.
[19]
1C1M 에 closed loop 컨트롤을 위해 캐리어 무단제어가 가능하다.
[20]
초퍼제어이다.
[21]
또한
고무차륜과
제3궤조집전식을 사용한다.