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한국철도기술연구원의 개발 전동차 |
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| 열차 형식 | 도시철도 입선용 통근형 전동차 | ||
| 구동 방식 | 전기 동력분산식 열차 | ||
| 운행 노선 | 없음 | ||
| 급전 방식 | 교류 25000V 60Hz/직류 1500V | ||
| 최고 속도 | 130km/h | ||
| 기동 가속도 | 3.3km/h/s | ||
| 신호 방식 | CBTC | ||
| 제작 회사 | 현대로템 | ||
| 제작 연도 | 2010년 | ||
| 제어 방식 | VVVF- IGBT 2레벨 VVVF제어(1C1M) | ||
| 동력 장치 | 영구 자석 동기전동기 | ||
| 제동 방식 | 회생제동 병용 전기지령식 공기제동 | ||
| 편성 대수 | 6량 | ||
| MT 비 | 3M 3T | ||
▲ 대불선(일로-대불) 시험운행을 마치고 신창원역으로 갑종회송중인 AUTS.
1. 개요
Advanced Urban Transit System(차세대 도시교통 시스템). 한국철도기술연구원의 주도로 개발중인 차세대 도시철도 전용 전동차를 의미한다. 한국형 표준 전동차의 정식 후속작이라 생각하면 된다. 2010년을 전후해서 시제차량 6량 1편성이 제작되어 대불선 구간에서 시험운행을 하였다.[1] 덕분에 운이 좋으면 호남선 일반 열차를 타고 가다 일로역에서 한동안 볼 수 있었다. 2014년 10월 13일에 시운전을 마치고 신창원역 현대로템공장으로 갑종회송되어 되돌아왔다. 10월 25일에는 신창원역에서 다시 일로역으로 갑종회송했다.2. 상세
최근에 등장한 시제차량답게 온갖 신기술들이 듬뿍 들어가 있는데, 몇 가지를 소개하자면 다음과 같다.- DDM(Direct Drive Motor; 전동기 직접구동): 종전의 전기철도차량들은 전동기와 구동축 사이에 기어박스가 있어 이를 통해 동력을 전달하는 방식이었는데, AUTS는 구동축을 전동기가 감싸고 있는 형태로서 기어박스 없이 직접 구동하는 방식이다. 전동기의 회전력이 직접 차륜에 전달되는 방식이라 기계적 구조의 단순화와 에너지 효율의 향상을 꾀할 수 있다.[2]
- 영구자석 동기전동기: 간단히 말해 전동기의 전자석 부분을 영구자석으로 대체한 형태. 최근 철도계의 새로운 이슈로 떠오른(?) 녀석이다. 현재 철도차량에 광범위하게 사용되고 있는 3상 농형 유도전동기보다 더욱 기술적으로 진보한 형태이며, 직류전동기에 필적하는 수준의 놀라운 열효율을 보여준다고 한다. HEMU-430X에도 적용되어 있으며, 철도차량보다도 더더욱 가혹한 운전조건에서도 잘 견뎌내어져야 하는 전기버스의 양산형 모델인 현대 일렉시티에도 여기서 개발된 파생형의 영구자석 동기전동기가 적용되었다.
- 분산식 1C1M 제어시스템: 종전의 전동차는 인버터 1대가 견인전동기 4대를 병렬로 연결하여 한꺼번에 제어하는 방식(1C4M)이었으나, AUTS는 극도로 소형화된 인버터 4대가 각각 견인전동기 4대에 연결되어 상황에 맞게 각개제어가 가능한 방식이다.
- 완전 전기제동: AUTS의 Mc(1,6호차), M(3호차)는 공기제동 없이 완전하게 전기식 제동만을 사용한다.[3] 종전에는 기술적 한계 때문에 전기식 회생제동과 공기제동을 병행해서 사용하였으나, AUTS에서 처음으로 완전히 전기제동만을 사용하였으며 소음 및 분진발생의 문제가 큰 공기제동을 사용할 필요가 없게 된 것이다. 이 기술 역시 일본에서는 사용하고 있는 기술로, 히타치가 제작한 TEC에도 적용되어 있다.
그 외에 자기조향 대차, 알루미늄 더블스킨 차체, 싱글암 팬터그래프, 플러그인식 출입문, 개방형 운전실, 개량된 TCMS, 새로운 승객용 좌석[4] 등 종전의 국내 도시철도 전동차에선 보기 드문 특징들을 많이 가지고 있다.
3. 양산형
신분당선 D000호대 전동차가 AUTS에 적용된 신기술 중 일부를 시범적으로 채용했으며, 한국철도기술연구원에 따르면 부산 도시철도 1호선 다대포 연장 대비 신차가 다름아닌 이 열차를 기반으로 제작될뻔 했으나, DDM이나 조향대차 같은 사양이 너무나도 급진적이었는지[5] 부산 도시철도 1호선 신차 역시도 신분당선 D000호대 전동차 처럼 AUTS의 일부 기술을 부분적으로 적용한 형태로 양산되었다. 하지만 2016년 3월 14일에 계약된 2차 도입분 40량은 국내 최초로 PMSM(영구자석 동기전동기)가 적용될 예정으로 이 차량들이 사실상 AUTS의 양산형이 될 전망이었으나 이마저도 실제로 적용된 PMSM 및 제어 인버터 모두 해외 수입품을[6] 적용함에 따라 AUTS의 실질적인 양산형이라고 보긴 힘들게 되어버렸다. 치차감속식 PMSM의 경우는 이미 HEMU-430X를 통해 410kW급이 이미 개발이 완료되어졌을 뿐만 아니라 이로부터 파생된 120kW급 모델이 오히려 도시철도차량보다도 훨씬 더 가혹한 운전조건에서도 잘 견뎌내야 하는 양산형 전기버스인 현대 일렉시티에도 적용되었기 때문.[7]그러나 서울교통공사 6000호대 전동차 중 633편성에 현대로템에서 자체 개발한 230kW급의 도시철도차량용 치차감속식 PMSM과 1C1M VVVF 인버터[8]가 시범 적용이 되었으며, 올 연말까지 기지 구내시운전 및 본선시운전을 끝마친 후 본선 영업운행에 투입 될 예정이다.
또한 비슷한 시기에 반입된 한국철도공사 371000호대 전동차와 한국철도공사 31x000호대 전동차 311B95~312B03편성도 단지 싱글암 팬터그래프만 적용되었고 설계최고속도가 120km/h로 증속되었지만, 기존의 DT50 대차가 그대로 적용되고 하부기기도 기존 3세대 그대로인 등 AUTS의 기술은 적용되지 않았으며 이외 기술적 변경도 없었다. 다만 전방 상부 LED 전조등 추가, 객실 내 CCTV 추가, 창문 개선 등의 신분당선 D000호대 전동차 수준의 소소한 과도기적 개량이 이뤄졌다.
공항철도주식회사 2000호대 전동차 4차분이 비드가 없는 매끈한 차체, 싱글암 팬터그래프, 기존의 구식 원추고무스프링식 대차가 아닌 신형 대차[9]를 적용했다는 점에서 AUTS의 양산형으로 추정된다.
4. 기타
- 등화류는 헤드라이트 커버를 추가하고서 ITX-새마을에 사용되었다. 양쪽 모두 현대로템이 제작하였기 때문에 가능했던 것으로 보인다.
5. 외부 링크
[1]
신분당선 D000호대 전동차도 이 구간에서 시험운행을 한 바 있다.
[2]
일본에서는
E331계 전동차에 이 기술이 적용되어 있었으나... DDM 기술과
연접대차의 고장이 너무 잦아서 폐차되었다. 역시나 AUTS의 DDM과 자기조향대차도 잔고장이 많았다고 한다. 또한 DDM 자체가 철도차량의 주행안정성에서 가장 중요한 스프링하질량이 증가하는 구조가 될 수밖에 없어 앞으로도 저속차량이나 TM 설치 장소가 협소한 일부의 경우를 제외하고 양산차량에 체택될 가능성은 적다. 예를 들면 트램 그래서 AUTS의 양산형도 DDM과 자기조향대차를 적용하지 않고 기존의 WN드라이브 방식에 고무스프링 대차 혹은 링크암 대차를 선택하는 방식으로 만들어지게 되었다.
[3]
물론 전기제동에는 전동기와 인버터가 필요하기 때문에 M차만 가능하며, 부수차의 경우는 여전히 공기제동을 병행 사용한다.
[4]
도심혼잡형 종방향 창측 롱시트(AUTS 이전 전동차들의 그것), 교외형 크로스시트(유럽식 근교형 횡방향 시트), 첨단형(...) 중앙 롱시트(SR001의 그것. 다만 접이식이다.) 이 세가지의 좌석 모두를 시범적으로 설치해놓았다. 이 중 도심혼잡형 창측 롱시트는 좌석이 정중앙의 턱을 기준으로 평행에서 약간 어긋나 있는데, 이는 반대편에 앉은 승객들끼리 서로 억지로 마주보게 되는 상황을 피하기 위한 의도적 장치라고 한다.
[5]
기존 차량과의 부품 호환성이나 정비체계 문제도 PMSM, DDM, 조향대차 같은 AUTS 주요 기술의 도입을 주저하게 만들었을것으로 보인다. 이런 곳에서 쓰이는 물건들은 무조건 최신 여부보다 신뢰도가 훨씬 중요하기 때문에 영업 운전용 차량에 최신이라고 무조건 때려박을 수는 없다. 일례로
JR 동일본의
E331계 전동차는 작정하고 여러 신기술을 채용했지만, 낮은 신뢰도로 자주 고장을 일으켜 결국 운행하는 날보다 차량기지에 짱박혀 있는 날이 더 많아지게 되었고, 결과는 얼마 못 가 폐차.
[6]
일본의 도시바에서 제작하였다.
[7]
현재는 결함으로 인해
ZF제 모터로 교체.
[8]
소자는 ABB의 3300V/500A짜리의 2in1형 모듈을 사용하여 제작하였다고 한다.
[9]
일단 목업에서 공개된 대차 그림에는 기존의 대차와는 다른 그림이 그려져 있었다.