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| 유니온 퍼시픽 초대형 기관차 | ||
| UP 빅 보이 | UP GTELs | EMD DDA40X |
Union Pacific GTELs(Gas Turbine Electric Locomotives)
유니온 퍼시픽 GTELs
1. 개요
미국 GE와 ALCO에서 개발한 세계최대 가스 터빈-전기 기관차. 애칭은 '빅 블로우(Big Blow)'.[1]
1940년대 후반, 유니온 퍼시픽사는 수백량의 화차를 연결시킨 초장편성 견인을 위한 강력한 기관차를 요구하게 된다. 이미 빅보이라는 걸출한 물건이 있었지만 이쪽은 증기 기관차라는 한계로 유지/보수도 어렵고 운용비용도 만만치 않았다. 이에 빅보이를 대체하는 신개념 기관차를 구상하는데 처음에는 디젤 기관차로의 개발을 고려했었으나 당시 기술한계 상, 디젤 엔진은 출력이 형편없었고[2] 가벼운 여객열차 견인에나 어울리는 물건이였다.
더욱 강력한 기관을 찾던 유니온 퍼시픽은 제너럴 일렉트릭의 항공기용 가스터빈 엔진을 눈여겨보게 되고 곧 가스터빈의 고속/대출력 성능에 긍정적인 평가를 내리게 된다.
결국 가스터빈을 주기관으로 올린 가스터빈-전기 기관차로의 개발이 결정되었다. 차대는 ALCO FA 디젤 기관차를 기반으로 제작되었으며 1948년 11월, 프로토타입인 GE 101[3]이 등장하였고 1952년에 1세대 GTELs가 제작, 이후 각각 1954년과 1955년에 2세대와 3세대 GTELs가 제작되었다.
2. 제원
| 제작사 | ALCO, GE |
| 제작시기 | 1952년 1월 ~ 1961년 6월 |
| 제작대수 | 55대[4] |
| 대차형식 | 1,2세대 : B+B-B+B |
| 3세대 : C-C+C-C | |
| 궤간 | 1,435 mm 표준궤 |
| 전장 | 83 피트 6.5인치 (25.464 m) (프로토타입) |
| 중량 | 프로토타입 : 500,000 파운드 (230,000 kg) |
| 3세대 : 849,212파운드 (385,196 kg) | |
| 연료 | 벙커C 중유 |
| 연료 탑재량 | 1,2세대 : 7,200 US갤런 (27,000리터) |
| 3세대 : 2,500 US갤런 (9,500리터) | |
| 주기관 | GE 5단 가스터빈 |
| 보조기관 | 1,2세대 : 커민스 디젤 엔진, 250마력 (190 kW) |
| 3세대 : 쿠퍼 베세머 디젤 엔진, 850마력 (630 kW) | |
| 모터 | 1,2세대 : GE 752E1 |
| 3세대 : GE 752E3 | |
| 기어비 | 74:18 |
| 최대속도 | 65 mph (105 km/h) |
| 최대출력 | 1,2세대 : 4,500마력 (3,400 kW) |
| 3세대 : 8,500마력 (6,300 kW) | |
| 견인력 | 944,410 N (212,312 lbf) (3세대) |
| 방호장비 | 1,2세대 : 2x 레슬리 Tyfon A-200 에어혼 |
| 3세대 : 1x 레슬리 S-5T-RF 에어혼 |
3. 1세대 GTELs
내부구조.
1952년 1월부터 1953년 8월 사이에 생산된 차량들로 가스터빈이라는 생소한 기관에 대해 시범적으로 초도양산된 분량. 총 10대가 생산되었고 51~60번 차량이 이에 해당한다. 초도양산 차량인 만큼 다양한 테스트 차량이 존재한다.
- 53번 차량
- 57번 차량
프로판 가스 운용 테스트 차량.
- 59번, 60번 차량
4. 2세대 GTELs
1954년에 생산된 차량들로 총 15대가 생산되었고 61~75번 차량이 이에 해당한다. 1세대와 비교해보면 차체 측면 기관실 블록이 좁아져 사람이 지나다닐 수 있는 외부통로(catwalk)가 생겨났는데 마치 옆구리를 파낸듯한 이 공간덕에 ' 베란다'라는 애칭이 붙였다.
5. 3세대 GTELs
항목 첫번째 사진 역시 3세대 GTELs이다.
1955년에 생산된 차량들로 총 30대가 생산되었고 1~30번 차량이 이에 해당한다. GTELs의 정점을 찍는 기종으로 최대출력 8,500 마력, 최대 출발견인력 1,100 kN(240,000 lbf), 기관차 중량 410톤(연료탱커 제외, 포함하면 610톤)이라는 무시무시한 스펙을 자랑한다.[5] 이전 세대 GTELs와 달리 B-유닛[6]이 추가되었으며 대차 역시 C-C 형식으로 바뀌게 된다. '빅 블로우'라는 애칭의 주인공.
6. 특징
가스터빈을 장착했다는것 하나로 신대륙의 기상이 돋보이는 물건. 후기형인 3세대 모델 기준 최대출력 8,500마력으로 1만 2천 톤짜리 편성을 별 무리없이 끌고 다녔다(...) 한술 더 떠 노선 해발고도가 낮고 서늘한 기온[7]에서는 가스터빈 효율이 증가하여 1만 마력에 가까운 출력을 낸다고 한다. 5,000톤이 넘는 화물을 끌고 11.2 ‰( 퍼밀)의 구배를 올라갈 정도(...)[8]본선 순항시에는 가스터빈 엔진을 구동하지만 저속 영역에서 효율이 몹시 나쁜 가스터빈의 특성 상, 구내입환 보조용으로 디젤 엔진을 돌린다. 이 보조기관은 ' 당나귀 엔진(donkey engine)'이라는 별명으로 불렸다고 한다.
1,2세대 GTELs는 한대의 기관차(A-유닛)로 구성됐지만 3세대에 들어서는 총 3파트로 나뉘어지는데 맨 앞쪽에 운전실을 포함한 A-유닛, 중간에 기관실만 들어있는 B-유닛, 맨 뒤에 연료탱커로 구성되어 하나의 크고 아름다운 기관차를 이루게 된다. 외형을 둘러보면 A, B-유닛 측면/상면 할것없이 그릴이 숭숭 뚫려있는것이 주요 포인트.
여러가지 의미로 대단한 기관차인데, 유니온 퍼시픽의 요구사항인 장대 화물열차 견인에 모든 초점을 맞춘 덕분에 견인력 하나만큼은 현재까지도 GTELs의 견인력을 뛰어 넘는 기관차가 손에 꼽을 정도이다. 견인력의 특성 상, 차량 중량이 무거울 필요가 있기 때문에, 현 시점에서 GTELs처럼 극단적으로 견인력에 투자하는 기관차는 보기 힘든 편.[9]
당연하지만 가스터빈 엔진은 연비가 매우 나빴다. 여기에 유니온 퍼시픽은 이 엔진에 중유, 그것도 벙커C유를 집어넣고 굴렸기에(...) 엔진 손상도 매우 심각했다. 이후 유가 상승으로 운영 유지비가 급등하자 빠르게 퇴역하는 원인이 되었다. 정확히는 크래킹 기술의 발달로 벙커 C유를 휘발유, 경유로 전환해서 파는게 더 남는 장사가 되어서 벙커C유 가격이 상승했기 때문. 이 때문에 오일쇼크가 터지기 3년전인 1970년에 최종 퇴역했다.
7. 운용
UP GTELs는 이름에 걸맞게 생산된 전 차량이 유니온 퍼시픽에서 운용되었다. 1952년 1월부터 상업운행을 시작하여 아이오와 카운슬 블러프즈- 유타 주 오그던 노선[10]의 장대 화물열차 견인용으로 투입되었으며, 솔트레이크 시티- 로스앤젤레스 노선에도 테스트 용도로 몇번 투입되었는데 그 무지막지한 가스터빈 배기음 덕분에(...) 곧 철수했다고 한다.[11] '빅 블로우'라는 애칭도 이때 붙여진 것.이후 근 16년 간 현역으로 활동하다가 1968년 8월부터 순차적으로 퇴역이 진행, 1969년 12월 26일 마지막 상업운행을 종료하였고 1970년 2월, 최후의 차량이 퇴역하면서 역사의 뒤안길로 사라진다. 18번 차량과 26번 차량이 박물관에 보존되었다.[12]
총 제작대수 55대로 1부터 30, 51부터 75까지 차대번호를 부여받았으며 이중 프로토타입 50번 차량, 1세대는 51~60번 차량, 2세대는 61~75번 차량, 3세대는 1~30번 차량이라는 독특한 넘버링이다.
유니온 퍼시픽은 이 기관차의 연료로 중유, 그것도 대형 선박용 디젤 엔진에서나 사용할법한 벙커C유(...)를 사용하는 기행을 보여줬다.[13] 덕분에 가스터빈 마모도가 심각한 수준이였다고 전해진다.[14]
이후 여기에 만족하지 못한 유니언 퍼시픽은 디젤 엔진 기술이 무르익는 시대가 오자 또 다른 괴물을 굴리게 되는데...
8. 기타
철도 시뮬레이션 게임인 트레인 시뮬레이터 2016에서 3세대 GTELs를 출시했다. '트레인 시뮬레이터 2016'을 구입하면 승무해 볼 수 있다.[15]
보조기관과 주기관 구현이 되어있는데, 주기관 시동을 걸면 터빈 RPM이 4,860(...)[16]까지 올라가고 노치를 올릴때마다 전기 기관차마냥 암페어가 즉각적으로 상승하여 반응이 대단히 빠르다. 참고로 노치는 총 20단(...)
아무튼, 이것으로 트레인 시뮬레이터는 유니온 퍼시픽의 괴물 삼대장을 전부 구현했다.
9. 관련 문서
[1]
운행시 엄청난 가스터빈 배기음 때문에 붙여졌다. 노치 단수에 따라 엔진 RPM이 올라가는
디젤 기관차와 달리, GTELs의 가스터빈은 항상 일정한 RPM으로 돌아간다. 즉, 정차해 있건, 최고속으로 달리고 있건 배기음은 똑같다는 것.
[2]
디젤 기관차 4대분 출력이 대형 증기 기관차 1대 출력과 비슷했었다(...)
[3]
차량 테스트가 끝난 1949년 6월, UP 50로 개명된다.
[4]
프로토타입 제외.
[5]
기관차 중량이 무겁고 구동륜 수가 많아서 그런지 마력수 대비 견인력 수치가 상당히 높다.
[6]
운전실이 없는 동력 유닛이다. '부스터 유닛' 또는 '부스터 카'라고 부르기도 한다.
[7]
즉, 대기밀도가 높은 환경.
[8]
참고로 표준궤 철차륜 점착식 철도에서는 약 40 ‰를 일반열차가 안전하게 운행할 수 있는 한계로 보고 있다. 물론 그 이상을 가도 문제는 없지만 열차 운행에 엄청난 애로사항이 생긴다. 특히 중량 화물열차는 더욱 그렇다.
출처
[9]
기관차 중량이 늘어나면 그만큼 거리 당 에너지 효율도 떨어지고, 가/감속도 굼뜨게 된다.
[10]
유니온 퍼시픽의 창업노선에 속하는 메인라인이다.
[11]
위의 노선과 달리 이쪽은
캘리포니아 주 대도시 내로 깊숙히 들어가는 노선인지라... 노선 반대편의 솔트레이크 시티도 대도시긴 하지만 여긴 의외로 중심역이 도심과 몇 블록 떨어져있어서 로스앤젤레스 방면보다는 문제가 좀 덜 되었을 수도 있다.
[12]
여담으로 유니온 퍼시픽 홈페이지 설명으로는 차량을 박물관에 기증한 적이 없다고 한다. 즉, "우리는 저 차량 기증한 적 없는데 여튼 두대가 남아있음"(...) 고철로 팔린걸 박물관에서 사왔을 것으로 추정
[13]
벙커C유는 중유 중에서도 가장 최하급 중유로 점도가 매우 높아 열량이 커서 싼값에 큰 출력을 내기에는 용이하지만, 당연히 엔진 수명에는 매우 좋지 않고 무엇보다 대기오염 문제가 매우 심각하다. 이 때문에 지상수송수단의 연료용으로는 거의 사용하지 않고, 선박용이나 화력발전용으로 주로 이용된다. 쉽게 말해 걸어다니는 화력발전소 수준이다. 옆에 있는 사람은 그저 묵념
[14]
터보샤프트 엔진이기 때문에 다양한 연료를 사용하여 굴릴 수 있다. 벙커씨유 뿐 아니라 심지어 향수나 보드카(...)를 넣어도 굴러가기는 한다. 물론 정상적인 운용은 아니다. 벙커C유는 탄화수소의 분자량도 클 뿐더러 황이나 광물질 등 불순물이 상대적으로 많이 함유되어 연소생성물에 고체 입자가 상대적으로 많이 포함되기 때문에, 가스터빈에 사용하면 그런 고체 입자가 배기가스에 실린 채로 고속으로 터빈 블레이드를 때리게 된다. 따라서 터빈블레이드의 소모가 심해진다.
[15]
차량 하나만은 구입이 안 된다. 무조건 트레인 시뮬레이터 2016 스팀 에디션을 구매해야만 한다. 구입 후 DLC 항목을 보면 따로 UP Gas Turbine 항목이 추가된 것을 볼 수 있다. 승무와 별개로 해당 차량 시나리오를 진행하려면 Sherman Hill 루트 DLC가 필요하다. 참고로 루트의 가격은 39.99$인데, 이 루트가 2016년 버전의 기본 DLC라 44.99$를 내야 한다(...). 2015년 이전부터 산 유저들은 39.99$를 내고 DLC로 구매할 수 있다. 2016 트레일러에서 눈이 많이 내리는 와중에 힘차게 발차하는 모습이 나온다.
[16]
일반적인 디젤 기관차의 경우, 노치 최고단(8단)에서 900RPM인것에 비하면 엄청난 회전수이다. 시동 걸고 정상 회전수까지 올라가는데도 한세월 걸린다. 가스터빈의 특징.