철도기술연, 1MW급 대용량 무선전력 전송기술 적용한 `해무` 시연회
배터리 없이 무선으로 전력을 공급받아 운행하는 고속열차가 머지않아 등장할 전망이다. 국내 연구진이 세계 최초로 1메가와트(㎿)급 대용량 무선전력 전송기술을 적용한 고속철도를 선보였다.
한국철도기술연구원은 지난 20일 경기도 의왕 무선급전시험선에서 선로 상단에 설치된 전차선이 아니라 열차 바닥에 설치된 급전선로의 집전모듈을 통해 무선으로 전력을 공급받아 달리는 차세대 고속열차 `해무' 시연회를 가졌다.
이날 해무는 128m 거리에 설치된 급전선로를 따라 1㎿의 대용량 전력을 공급받아 성공적으로 운행했다. 선로가 길면 시속 150∼170㎞까지 속도를 낼 수 있다는 게 철도연측 설명이다.
해무는 궤도를 따라 설치된 무선급전장치가 1㎿급 인버터에서 전력을 받아 자기장으로 변환한 후 열차 밑 집전모듈로 보내는 방식을 채택했다. 1㎿는 대형버스 10대를 동시에 움직일 수 있는 대용량 전력으로, 이 정도 용량의 전력 무선전송을 구현한 것은 철도연이 처음이다. 기존 무선충전형 전기버스 용량의 100㎾보다 10배 많고, 무선급전용 트램 용량 180㎾에 비해 5배 이상 많은 용량이다.
무선전력 전송시스템은 열차 하부를 통해 비접촉 방식으로 전력을 공급하기 때문에 전차선 설비 등 부품을 보수ㆍ교체하지 않아도 되고, 지상에서 보수작업을 할 수 있어 유지보수 비용을 줄일 수 있다. 또 전차선 설비가 필요하지 않아 객차 및 화차의 복층구조 설계를 통해 지금보다 1.3m 높여 2층 열차도 제작할 수 있다. 열차가 지나는 구간 외에는 전기가 공급되지 않아 전차선 단선과 감전 등 안전사고 위험이 없다는 설명이다.
하지만 이 방식 고속철도를 실용화하려면 몇 가지 기술적 한계를 극복해야 한다.
우선 집전장치의 소형화와 경량화, 집전장치와 급전장치의 간격 확대, 전력효율 향상, 최적 설계를 통한 비용절감이 필요하다. 집전장치와 급전장치의 간격을 현재 3㎝에서 8㎝로 늘려 두 장치가 진동으로 인해 부딪히는 현상을 막고, 현재 82.7%인 전력효율을 90% 이상으로 높여야 상용화에 다가설 수 있다는 설명이다. 1㎞당 25억원인 건설비를 15억원으로 줄여 경제성을 높이는 것도 숙제다.
이준호 첨단추진무선급전연구단 박사는 "이번 시연은 대용량 전력이 필요한 고속철도와 도시철도 등 모든 철도시스템에 무선전력 전송기술을 적용할 수 있는 가능성을 확인했다는 점에서 의미가 있다"면서 "향후 경전철이나 고속열차에 무선전력 전송기술을 적용해 운행할 수 있도록 추가 기술 개발에 나서겠다"고 말했다.
이준기기자 bongchu@
한국철도기술연구원은 지난 20일 경기도 의왕 무선급전시험선에서 선로 상단에 설치된 전차선이 아니라 열차 바닥에 설치된 급전선로의 집전모듈을 통해 무선으로 전력을 공급받아 달리는 차세대 고속열차 `해무' 시연회를 가졌다.
이날 해무는 128m 거리에 설치된 급전선로를 따라 1㎿의 대용량 전력을 공급받아 성공적으로 운행했다. 선로가 길면 시속 150∼170㎞까지 속도를 낼 수 있다는 게 철도연측 설명이다.
해무는 궤도를 따라 설치된 무선급전장치가 1㎿급 인버터에서 전력을 받아 자기장으로 변환한 후 열차 밑 집전모듈로 보내는 방식을 채택했다. 1㎿는 대형버스 10대를 동시에 움직일 수 있는 대용량 전력으로, 이 정도 용량의 전력 무선전송을 구현한 것은 철도연이 처음이다. 기존 무선충전형 전기버스 용량의 100㎾보다 10배 많고, 무선급전용 트램 용량 180㎾에 비해 5배 이상 많은 용량이다.
무선전력 전송시스템은 열차 하부를 통해 비접촉 방식으로 전력을 공급하기 때문에 전차선 설비 등 부품을 보수ㆍ교체하지 않아도 되고, 지상에서 보수작업을 할 수 있어 유지보수 비용을 줄일 수 있다. 또 전차선 설비가 필요하지 않아 객차 및 화차의 복층구조 설계를 통해 지금보다 1.3m 높여 2층 열차도 제작할 수 있다. 열차가 지나는 구간 외에는 전기가 공급되지 않아 전차선 단선과 감전 등 안전사고 위험이 없다는 설명이다.
하지만 이 방식 고속철도를 실용화하려면 몇 가지 기술적 한계를 극복해야 한다.
우선 집전장치의 소형화와 경량화, 집전장치와 급전장치의 간격 확대, 전력효율 향상, 최적 설계를 통한 비용절감이 필요하다. 집전장치와 급전장치의 간격을 현재 3㎝에서 8㎝로 늘려 두 장치가 진동으로 인해 부딪히는 현상을 막고, 현재 82.7%인 전력효율을 90% 이상으로 높여야 상용화에 다가설 수 있다는 설명이다. 1㎞당 25억원인 건설비를 15억원으로 줄여 경제성을 높이는 것도 숙제다.
이준호 첨단추진무선급전연구단 박사는 "이번 시연은 대용량 전력이 필요한 고속철도와 도시철도 등 모든 철도시스템에 무선전력 전송기술을 적용할 수 있는 가능성을 확인했다는 점에서 의미가 있다"면서 "향후 경전철이나 고속열차에 무선전력 전송기술을 적용해 운행할 수 있도록 추가 기술 개발에 나서겠다"고 말했다.
이준기기자 bongchu@
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