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미국 내수용 기관차 | ||||||||||
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1. 개요
미국 EMD[1]에서 개발한 디젤 기관차. EMD SD40-2을 바탕으로 해외 철도규격에 맞게 체적과 중량을 줄인 수출용 모델이다.
2. 상세
동구권, 서구권, 그리고 제3세계를 가리지 않고 불티나게 팔린 베스트셀러 기관차로 수출형 모델의 숙명인 완벽한 현지화를 지원하여 협궤, 표준궤, 광궤 각각의 모델이 존재한다. SD40이 아메리칸 스타일 3,000마력급 표준 기관차라면 GT26 시리즈는 그 외 국가 철도의 3,000마력급 디젤-전기 기관차 표준으로 자리잡은 기종이다. GT26과 GT26-2로 분류된다. GT26-2는 GT26의 파생형으로 국내의 경우, GT26CW-2 모델을 현대정공에서 라이선스 취득 후 제작하였다. -2 의 의미는 대쉬2 공정이 적용된 파생형 모델이라는 의미지, 단순히 총괄제어가 추가된 것이 아니다. 이 파생형 모델이 나오면서 총괄제어 기능을 추가한 것.SD40에 비해 체적과 중량이 줄어들었지만 그건 미국 기준이고 타 국가에서는 평균 이상이다. 한국철도공사에서도 이 기관차를 특대형 디젤기관차로 분류했는데, 이것의 유래는 해방 직후 교통부의 기관차 분류법이 그대로 내려져 온 것이다. 경인선은 개통 초기에는 선로 스펙이 미국의 간이선구 수준이라 일제가 1920년경 대대적으로 개수[2]하기 전까지 경인선 선구에 들어갈 수 있는 기관차는 제한되어 있었다. 이처럼 해방 직후 1950년대는 선로 스펙이 떨어지는 선구가 많았던지라 소형-중형-대형의 3분류로 기관차를 분류했고 1950년대 후반에 들어온 5000호대가 대형으로 분류되었다. 이후 들어온 EMD GT26CW는 출력이 대형보다 더 큰 놈이라서 특대가 되었던 것이다.[3] 그리고 이것이 GE 파워홀이 들어올 시점까지도 그대로 내려져 온 것. 한국철도공사 현업이나 동호인들도 특대라고 부른다. 분류법대로라면 7600호대도 특대가 맞지만, 보통 특대라고만 하면 이 기관차를 뜻한다.
EMD제 디젤 기관차 특유의 이대로 폭발하는 게 아닐까 싶은 압도적이고 우렁찬 구동음이 유명하다. 특대의 구동음은 속도, 즉 모터의 회전수에 따라 구동음이 결정되는 3VF방식의 전동차나 구동음과 모터음의 구분이 그다지 뚜렷하지 않은 저항제어 및 전기자 초퍼제어와는 달리, 놋치를 1단씩 올릴 때마다 소리도 같이 커진다. 멀리서도 들리는 웅장한 특대 사운드는 풀놋치 주행시 들리는 구동음이고, 여기에 섞여 슈슈슈슉 하고 들리는 휘슬 소리는 같이 달려 있는 터보챠져의 소리이다. 또한 밤이 되면 중저음 영역의 특성상 소리가 더 또렷하게 들리고 멀리까지 퍼지기 때문에 야간열차 특유의 구슬프고 애절한 느낌도 받을 수 있다는 건 덤.[4]
특대의 강렬하고도 가공할 포스는 구동음 말고도 외관도 빼놓을 수 없는데, 미국제 기관차 특유의 각지고 투박한 외형에다가 몇년간 계속 굴려지면서 매연을 뒤집어쓰고 낡아가며 시커먼 때가 타는 것을 당시엔 딱히 외관에 신경 쓸 필요가 없는데다가 여력도 모자라고 하여 이걸 잘 닦아내질 않고 그대로 굴렸고 이는 포효와도 같은 구동음과 시너지 효과를 내기에 충분했다. 처음 도입된 당시 여객열차용(특히 관광호 전용 견인기)의 청+백 도색은 당시 갓 도입되었는지라 차량 자체가 낡지도 않았고 이후 도색들보다 훨씬 깔끔하고 차분했다.[5] 이 때문에 1980년대까지만 해도 광고영상 등에 철도가 등장할 때는 대개 이 청백도색 기관차에 특정 경적 음원이 등장하는 경우가 많았다. 그러나 화물/여객 겸용으로 과거 50년대 시절 검정+주황색을 특대에도 그대로 차용한 일명 "호랑이도색"이 등장하면서 그 무시무시한 인상이 정점을 찍었다.[6] 이 도색은 나이를 먹은 중장년층 철덕들과 당시 사진을 본 어린 철덕들에게 전설과도 같이 남아있다. 이후 노랑+초록색의 '한국철도' 시절 구도색은 80~90년대생 철덕들에게 강렬하게 기억되어 있으며, '한국철도공사(코레일)'의 현행 적+백+청의 신도색으로 바뀐 이후에는 외관도 깨끗하게 유지하려 노력하는데다 다른 기관차들이 많아져 예전같진 않다.
이렇게 우악스러운 모습의 기관차가 박력 넘치는 소리로 거침없이 질주하는 모습은 철도 동호인들을 매료시키는 것은 물론 어린이들에게 무서우면서도 뭔가 경외감이 들게 만드는 인상을 남겼지만, 한편으로는 철도는 소음공해의 주범이라는 나쁜 인식을 심어 주는 데도 한 몫 단단히 했다. 전국 어디나 투입되는 기관차기 때문에 철도가 있는 지역이라면 대부분 마찬가지겠지만 특히 경부선 천안역 이북 용산역 이남 지역에서는 전철화가 되지 않은 장항선에 투입되는 특대 때문에 좀 조용해졌다 싶으면 지나가는 특대형의 괴성을 시도때도 없이 들을 수 있다. 수면방해로 인한 주민들의 민원이 많았는지 자정인 밤 12시쯤 이후엔 특대형이 지나가더라도 특유의 굉음 없는 적당한 구동음을 내도록 출력을 조절하면서 지나간다. 사실 야간이라 보선원들이 있는지도 살피며 지나가야 하는데다가, 주간처럼 각종 여객열차나 전동차를 대피하느라 가다서다를 반복하며 출력을 올릴 필요없이 고속 상태에 도달하면 그냥 정속주행하면 그만이기 때문이다.
2.1. 제원
| 제작사 | EMD외 다수[7] |
| 도입년도 | 1967년 10월 ~ 2017년[8] |
| 생산량수 | 1,387대 |
| 대차형식 | C-C (Co'Co') |
| 궤간 | 협궤, 표준궤, 광궤 |
| 고정축거 | 1,016mm |
| 전장 | 62 피트 2인치 (18.94m) |
| 전폭 | 10피트 4인치 (3.14m) |
| 전고 | 13피트 11인치 (4.24m) |
| 자중 | 265,000 파운드 (120,000kg) |
| 연료 탑재량 | 3,200 US갤런 (9,800리터) |
| 엔진 | 1x EMD 16-645E3 터보디젤, 3,000마력 (2,240kW) |
| 발전기 | AR10 |
| 견인전동기 | 6x D77/78 직류직권전동기 |
| 기어비 | 62:15 / 57:20 |
| 최고속도 | 110km/h / 150km/h |
| 견인력 | 46,750lbf (207,954N) |
2.2. 엔진
EMD의 역작으로 평가받는 EMD 645 시리즈 중 16-645E3 터보차져 엔진을 사용한다, 좌, 우 각각에 실린더 8개씩이 대칭 배치된 16기통 직접분사 2행정 방식의 모델. 645 시리즈는 단류소기 방식 덕분에 완전한 소기 작용이 가능하고 유닛 인젝터 방식의 무기 분사 방식이 적용되어 있어 일반 디젤기관에 비해 압축비가 1:14.5로 높게 설정되어 있다. 또한 터보차져의 장착으로 연료 소모량이 크게 절감되는 효과를 보고 있다. 엔진 최대 출력은 3,300마력이며 실제 구동출력에 3000마력 정도 기관을 돌려 얻는 회전력을 부수 교류발전기에 공급하여 전기 에너지로 변환시킨다. 교류발전기에서는 약 200마력 정도를 소모해 차량의 타 전장품을 가동하고 나머지는 동력변환 과정에서 자동 소진된다.2.3. 전이제어
기관회전수를 올려(가감간 취급) 발전전압이 일정 수준에 도달하는 경우 견인전동기의 제어회로(2직3병렬↔6병렬)를 변경하는데, 이를 전이제어라 하며 2직3병렬에서 6병렬 변경 제어를 전방전이, 6병렬에서 2직3병렬 변경 제어를 후방전이라 한다. 발전전압에 따라 제어되기 때문에, 기관회전수가 낮아 발전전압이 낮은 경우에는 속도가 높아도 전방전이가 되지 않는다.EMD 발전기/전동기 세트 특성이자 모든 직류직권전동기로 추진하는 기계의 특징인데, 전동기의 코일은 일단 브러쉬로 인해 전기가 단속되며 이 과정에서 유도기전력이 발생한다. 이 때의 저항을 최대한 줄여보면 [math( X_L = 2 \pi fl )]이어서 전동기의 속도가 빨라질수록 브러쉬에 의해 단속되는 시간이 짧아짐에 따라 기계적인 스위칭 주파수가 상승, 코일의 등가 저항이 상승해 출력을 높이지 못하게 된다. 이를 방지하기 위해서 코일을 짧게 할 경우 [math( Bdl = \mu n i )] 에 따라 자기장이 약해저 출력은 낮아지고 전기만 깎아먹는다. 이를 해결하기 위해 직권전동기에 복권 회로를 추가한 형태의 외분권 복권전동기를 사용하는데, 초기 운전시에는 직권전동기로 작동해 높은 토크로 출발이 가능하게 하고 직권설정에서의 출력에 한계가 올 경우 복권회로로 전환해 회전자 유도전압(역기전력)을 낮추어 추가적으로 추진력을 얻을 수 있도록 한다.
EMD GT26의 경우 외분권 복권전동기 대신 직류직권전동기를 사용하므로 이러한 등가전압 분배를 직권-복권 전환이 아닌 전동기의 직병렬제어를 사용해 제어하게 된다. 출발 시에는 2직3렬로 구동하다가 6병렬의 과정이 진행될 때 전동기의 회로가 전부 분리되었다가 다시 재연결되는데, 이 때 전동기가 무부하 상태에서 굴러가게 됨에 따라 회전 방향 반대의 토크가 순간적으로 발생한다. 접속 회로 전환 시에는 발전기 부하가 다시 상승하는데다 병렬로 바꾼 전동기회로 특성상 대전류 저전압 부하[9]이기 때문에 이에 맞게 작동하기 위해 엔진 속도가 조금 늦어진다. 이 상태에서 놋치를 올릴 수도 있으나 병렬로 전환되어 회전자 유도 전압이 낮은 상태인 전동기는 주면 주는대로 전기를 사용하기 때문에 엔진과 발전기를 손상시킬 위험이 크다.
전이제어가 되는 동안에는 견인전동기 회로가 차단되므로 차축이 잠시 아무런 동력을 받지 않는데, 기관차마다 차이가 조금씩 있지만 평균적으로 1초가 소요된다. 이 때 후부의 객화차가 관성의 법칙에 의해 연결기의 유격이 줄어들며 충돌하게 되고, 이에 따라 약간의 충격이 발생하게 되는데 이것을 전이충격이라 한다. 여객열차가 출발 이후에 잘 나가다가 갑자기 '쿵' 하고 앞으로 쏠리는 느낌을 느끼는 경우가 있는데, 이것이 바로 기관차의 전이충격이 객차로 전해지는 것이다.
여객열차와 달리 승차감에 큰 신경을 쓸 필요없는 화물열차의 같은 경우에는 8단으로 주행중에 전이를 그대로 받아 버린다. 화물열차 특성상 여객열차보다 가속이 현저히 떨어질 수 밖에 없는데, 가감간을 내려 충격을 줄이면 그만큼 전동기 부하도 떨어지기 때문에 동력손실이 발생하기 때문이다.
2.3.1. 전이제어시 충격을 최소화하는 방법
아래 서술한 방법들은 현직에서 실제로 사용하고 있는 운전법이다. 다만 충격을 100% 없애는 것은 불가능하며, 운전법의 목적은 최소화하는 것이다.1. 발전차를 가능한 기관차의 바로 뒤에 조성한다
이 차량을 사용하는 여객열차의 경우 대부분 발전차가 바로 뒤에 연결되어 있다. 연결기의 인장성이 좋고 무게가 객차보다 상당히 무거운 발전차를 사용해 충격을 완화하려는 목적으로 조성하는 것이다. 이를 통해 다소 과격한 주행에서도 전이충격의 발생 시 그 충격이 객차에 덜 가게 된다. 다만 이 방법의 문제는 왕편에 발전차가 앞에 있다면, 복편은 맨 뒤로 가게 된다.
2. 전이가 되는 타이밍에 가감간을 2~3단 정도 내린다.
전이와 관련은 없지만, 영상 20초부분에 잠시 가감간을 내리는 모습을 볼 수 있다. 이는 ATP가 제한속도를 25km/h로 설정하기 때문이다.
숙련된 기관사가 사용한다면 정말 부드러운 전이를 보여줄 수 있는 방법으로, 기본적인 원리는 2직3병렬에서 6병렬로 전환시 전동기의 등가전압에 최대한 가깝게 주발전기의 발전전압을 내리는 것이다. 이는 철도공사에서도 공식적으로 추천하는 방법이다. EMD 엔진은 2행정이나 엔진의 구조로 인해 기름을 안 주면 꽤나 빨리 느려지므로 놋치를 시기적절하게 내려주는 것으로 발전기 전압을 내릴 수 있다. 그러나 차량마다 전이가 다르고 언제 전이가 일어나는지 감을 잡아야 신호음을 들을 수 있으므로 많은 시행착오를 거쳐야 한다.
3. 운용
1967년 10월부터 생산되었다. 세계구급으로 워낙 많이 수출되고 라이센스 생산이 여러군데에서 이루어지다 보니, 정확한 생산 종료 날짜가 확인되지 않고 있다. 다만 2015년부터 2017년 말까지 이스라엘이 최신개량형으로 크로아티아 철도차량 제작업체 TZV Gredelj에서 라이센스 생산 및 신규 도입하는 것이 확인되었다.총 1,387대가 생산되었으며 알제리, 호주, 브라질, 이란, 이스라엘, 모로코, 나이지리아, 파키스탄, 페루, 남아공, 튀르키예, 유고슬라비아, 짐바브웨, 크로아티아 그리고 대한민국에서 도입하였으며, 공식적으로 확인된 GT26계열의 최다 발주국은 대한민국, 두번째로는 남아프리카 공화국이다.
타 국가의 경우 EMD 해외공장 생산 등으로 도입하여 관련 정보가 많은 데 비해 대한민국 철도청 도입분은 대다수를 현대로템에서 라이선스 생산하는 바람에 해외에서 알 수 있는 정보가 상대적으로 부족해서 해외쪽에서는 뜨거운 관심을 받고 있다.
3.1. 대한민국
3.2. 튀르키예
튀르키예 TCDD에서 운용 중인 GT26CW.
3.3. 크로아티아
크로아티아에서 운용 중인 GT26CW. 레일크루즈 해랑 전용 기관차의 도색과 유사하다.
크로아티아 철도차량 제작사 TZV Gredelj 에서 라이센스 생산하는 GT26CW 시리즈의 최신개량형 사양으로 3상 AC 견인전동기, 및 IGBT 인버터 소자, 풀 디지털 계기판, 견인력 제어 프로세서 등의 전자장비, GPS를 탑재하여 웬만한 최신 디젤기관차 못지 않은 편의사양과 스펙을 자랑한다.
2015년부터 2017년 말까지 TZV의 크로아티아 공장에서 생산되었다.
3.4. 이스라엘
이스라엘 국영 철도에서 운용 중인 GT26CW-2J. 새마을호의 전신인 관광호의 도색과 유사하다.
3.5. 모로코
모로코 ONCF에서 운용 중인 GT26CW
4. 관련 문서
[1]
Electronic Motive Division(현재 Diesel)의 약자로, 'Electro-Motive Engineering Corporation'이라는 사명으로
1922년에 창립된 회사였으나 1941년에
제너럴 모터스(GM)에 흡수되어 EMD라는 사명으로 개칭한다. 하지만 2010년에 포크레인 제작업체로 유명한
캐터필러사에 팔아버리고 사명의 D를 Diesel로 바꾸었다.
[2]
이 때 영등포역 구내 배선이 한 번 정리된다.
[3]
사실 체구와 중량은 대형으로 분류되는 5000호대보다 특대가 더 작다.
[4]
이와 관련하여 옛
39사단 근무자들은 한없는 추억이 있는데, 영내 소등시간인 10시를 막 지나고 침상에 누워 있을 때쯤 22시 정각 마산발 서울행 무궁화호 밤차가 창원역을 출발하여 덕산고개를 힘차게 오를 때 놋치를 있는 대로 땡겨올리기 때문에 그 소리가 정적을 깨고 아련하게 들려왔다. 특히 갓 입소한 훈련병들은 야간열차 소리 들으며 집 생각에 젖고는 했다. 이것도 지금은 옛날 이야기가 되었는데, 39사단이
군북역 옆으로 옮겨갔지만 취침점호 직후에 특대가 끄는 야간열차가 지나가진 않는다. 대신에 KTX 지나가는 소리는 들린다
[5]
관광호 견인기는 이후 철도청~코레일의 다른 차량들과 마찬가지로 여기저기 짬뽕편성되는 경우가 허다했다.
[6]
이 기관차가 현재 7500호대다. 참고로 호랑이도색을 쓴 이유는 강렬하기도 하지만 50년대 당시는 증기기관차와 같이 운용했기 때문에 그을음 대책이라는 면도 있었다.
[7]
해외 라이선스 생산
[8]
2015년부터
이스라엘에서 최종개량형으로 신규발주
[9]
전동기 6개의 회전자 유도전압이 직렬로 된 상태에서 병렬이 되면 1/2로 떨어지며, 일정한 출력 하에서 두 배의 전류가 흐른다.