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1. 개요
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British Rail Class 70 GE PowerHaul PH37ACmi |
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| 최초의 GE 파워홀 디젤기관차, 영국철도 70형(PH37ACmi) 모델, 뒤에 있는 기관차는 EMD JT42CWR(영국철도 66형)이다. | ||||
| 차량 정보 | ||||
| 구분 | 특대형 디젤기관차 | |||
| 용도 | 화물용 | |||
| 기관형식 | 16-P616LDA1, 4행정 V16 | |||
| 도입량 | 37량 | |||
| 대차형식 |
UIC: Co'-Co' AAR: C-C 한국철도공사: Co-Co |
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| 제작연도 | 2008년 ~ 2017년 | |||
| 운행기간 | 2009년~ | |||
| 제작사 | GE | |||
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차량 제원 {{{#!wiki style="margin: 0 -10px -6px; min-height: 26px" {{{#!folding [ 펼치기 · 접기 ] {{{#!wiki style="margin: -6px -1px -11px" |
전장 | 71ft 2.7in (21,710㎜) | ||
| 전폭 | 8ft 8in (2,642㎜) | |||
| 전고 | 12ft 10.2in (3,917㎜) | |||
| 궤간 | 표준궤1,435㎜ | |||
| 차중 | 129t | |||
| 축중 | 21.5t | |||
| 대차간 중심거리 | 14,480㎜ | |||
| 제어방식 | VVVF-IGBT | |||
| 구동장치 | GE 5GEB30 3상 교류 유도전동기 | |||
| 신호장비 | AWS, ATS, TPWS | |||
| 기어비 | 87:16 | |||
| 구동장치 | 디젤전기식 | |||
| 최고속도 | 설계 | 90mph (144㎞/h) | ||
| 영업 | 75mph (120㎞/h) | |||
| 출력 | 견인마력: 3,690 HP (2,750㎾) | |||
| 제동마력: 3,686 HP | ||||
| 견인력 | 122,000lbf (542kN) | |||
| 제동 방식 | 공기제동 및 발전제동 | }}}}}}}}} | ||
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제너럴 일렉트릭에서 유럽, 아시아 등의 해외 시장을 대상으로 설계한 본선용 6축 디젤 전기식 기관차 플랫폼으로, 펜실베이니아 주 이리에 위치한 GE의 공장과 튀르키예 TÜLOMSAŞ의 에스키셰히르 공장에서 생산된다.
개발 배경은 영국의 화물철도 사업자인 프레이트라이너 UK(Freigtliner UK)가 2007년 제너럴 일렉트릭에 30량의 신형 기관차를 발주했는데, 현재 사용 중인 디젤 기관차랑 견인력은 비슷하되 연비는 더 뛰어나야 하고 유럽연합의 배기가스 배출 기준인 유로 3까지 만족하는 기관차를 요구하여 개발되었으며, GE가 최초로 유럽 시장을 대상으로 설계한 디젤 기관차이다.
유럽과 영국의 축중 및 차량한계와 소음, 환경규제에 맞추어 언더프레임부터 완전히 새로 설계하고, 기존의 북미 내수사양 기관차에 사용되는 GEVO 엔진 대신, 밀러 사이클 구조를 채택한 자사의 J616 가스 엔진을 기반으로 하여, 동급의 타사 4행정 디젤 엔진 대비, 배기가스가 적으면서도 연료 효율이 높은 P616 디젤 엔진을 개발하여 탑재한다. 기존 엔진 대비 상대적으로 고 RPM 운전이 가능하며, 20% 향상된 추력대 중량비를 제공해 준다고 한다.
그 결과물로, 2009년 5월경, 펜실베이니아 주에 소재한 이리 공장에서 첫 생산분 2대[1]가 출고되었고, 해당 모델은 영국철도 70형(Class 70)으로 명명되었다. 두 대의 기관차는 2개월간의 시운전과 각종 시험을 거쳤으며, 필요한 경우 3주간의 수정 및 보완을 통해 차량의 안정성과 신뢰성이 입증되자,11월경에 영국으로 보내져 프라이트라이너에 인도되었다. 이후 최초 출고 차량 1호기는 "PowerHaul"이라는 애칭을 부여받았다.
현지에서도 1300톤의 석탄이 적재된 호퍼 화차를 견인하거나 30량의 컨테이너 화차를 견인하는 등 시운전이 이루어졌으며, 성능에 만족한 프라이트라이너는 70형을 지속적으로 도입하여, EMD의 66형 디젤기관차와 함께 주력차량으로 운용하고 있다.
특유의 생김새 때문인지 영국 현지 철도 동호인들 사이에서, 모든 70형 디젤기관차를 통틀어 "Ugly betty" (못생긴 베티) 혹은 "Fugly" (빻은 얼굴) 이라는 별명으로 불린다.
이후 튀르키예의 TÜLOMSAŞ, 대한민국의 현대로템에서도 라이센스 생산 및 도입을 시작하여 튀르키예, 대한민국에서도 운용 중이며, 2020년에는 핀란드 오페레일(Operail)에서 Dr20이라는 광궤형 모델을 도입하여 운용하고 있다.
영국 사양의 모델명은 PH37ACmi로, 주로 프라이트라이너와 콜라스 레일에서 운행 중이며, 후드(Hood) 유닛 중 희귀하게 양운전대 차체를 가지고 있다.
2. 대한민국 사양(PH37ACai)
3. 기술적 특성
3.1. 엔진
이 차량은 통상적인 디젤-전기 기관차와 달리 4행정 엔진을 사용한다. 엔진의 공급사는 GE 에너지 사업부로, GE 에너지 사업부의 중고속 가스엔진인 J616 4행정 커먼레일 트윈터보 엔진을 기반으로 하여 P616 엔진을 개발하여 사용하게 된다. 원래 J616 엔진의 스팩은 188g/kWh에 최대 2.55MWe/1500rpm이나, 연료 계통을 천연가스에서 디젤로 수정하고 여러 개량 및 수정을 통하여 이 차량에선 192g/kWh에 2.80MWe/1500rpm의 성능을 내며 최대 1800rpm까지 올라가도록 세팅되어 있다. 엔진은 DIANE* XT4 패키지에 포함된 ECU가 제어하며 시스템과 디지털 연결되는 커먼레일 엔진이다. 수동 시동도 가능하며 유압, 공압 계통은 WABTEC 사의 제품을 사용한다. 여담으로 엔진 예열 소켓이 있어서 여기에 전기코드를 꼽으면 자동으로 엔진 예열이 된다.
3.2. 발전기
이 차량은 통상적인 디젤-전기 기관차와 달리 3상 동기발전기를 사용하여 3상 가변전압[2] 가변주파수를 만들어내며, 발전기의 전력은 전량 Converter를 통해 직류로 변환, 공용 직류 버스에 물린다. 또한 특이점으로, 보조 발전기가 한대 더 있는데 이는 주 발전기가 작동 중이지 않을경우에도 차량 대부분의 전장(A/C 포함)을 가동시킬 수 있는 12kWe의 전력을 공급할 수 있으며, 주 발전기가 사용하는 연료를 통해 작동이 가능하도록 되어있다. 여담으로 해외의 경우 주문자에 따라 7kWe의 쿠보다 디젤엔진을 사용한 APU가 적용된 케이스도 있다. 국내에서도 도입 여부에 대한 논의가 있었으나 적용되지 않았다.3.3. 인버터
발전기의 뒷편, 즉 정방향 운전실 바로 뒷 편에 보면 환기구가 무진장 많은 부분이 있는데 거기에 랙 형태로 적층된 부분에 컨버터, 캐퍼시터, 인버터가 쌓여있고 밖으로 공기를 배출하는 배기팬이 있다. 여담으로 이 배기팬의 소음은 꽤 큰 편이어서 오히려 엔진보다 더 거슬린다는 평이 있다. 인버터의 크기는 매우 작은 편이다.또한 동력 구조가 통상적인 디젤 전기식 기관차들이 사용하는 AC 발전기 - 정류기 - DC 전동기 방식이 아닌 AC 고주파 발전기 - 쇼트키 고주파 정류기 - DC 공용 전원 라인 - VVVF 인버터 - AC 유도전동기를 사용해 구동되는 방식이다. 게다가 이 인버터도 1C1M으로 각 모터별로 인버터가 배정되어 있다. 덕분에 모든 전원제어가 인버터에서 가능해져 매끄러운 구동이 가능하며 엔진 RPM을 필요한 만큼 제어할 수 있게 되었다. 덕분에 연료 효율이 약 15% 정도 상승하였다.
3.4. 견인전동기
일반적인 디젤기관차와 달리 3상 교류 전동기를 사용하며 그 중에서 가장 단순하며 고장이 덜 나는 3상 농형 유도전동기 방식을 사용한다. 이로 인해 출발 견인력이 직류직권전동기를 사용한 다른 디젤기관차보다 떨어진다.4. 여담
- 역사 내 진입 통과 시 등 경고를 위해 전조등을 점멸하는 기능이 있으며, 유럽식 디자인과는 대조적으로 미국식 열차 특유의 종소리[3]가 들린다.