난방차

3. 증기 발생 장치 (SG)

증기 기관차는 고압 증기를 객차에 보내 난방을 할 수 있었다.^[7] 증기 난방에 필요한 증기는 증기 기관차에서 발생되는 증기의 일부를 감압, 분배하여^[8] 객차까지 증기관을 통해 공급했다. 하지만 전기 기관차나 디젤 기관차에서는 이 방식을 사용할 수 없었다.

전기 기관차나 디젤 기관차의 난방을 위해 별도의 증기 기관차를 연결하거나, 보일러를 탑재한 난방차를 연결했다. 그러나 이러한 방식은 열차 편성 길이와 중량을 증가시켜 비효율적이었다. 이를 해결하기 위해 기관차 자체에 증기를 발생시키는 장치, 즉 증기 발생 장치(SG)가 고안되었다.

일본에서는 국철 EF56형 전기 기관차에 증기 기관차의 보일러를 소형화한 원형 보일러를 탑재한 것이 시초이다. 이후 개발된 SG는 DF50형 등 디젤 기관차에도 탑재되었다.

쇼와 30년대(1955년~1964년) 이후에는 전기 난방이 동북 지방·중부 지방 등을 중심으로 채택되었고^[9], 20계, 14계, 24계 등 냉난방용 디젤 발전기를 탑재한 객차도 등장했다. 그러나 비전철 구간이 많은 홋카이도와 긴키 지방 이서 지역에서는 증기 발생 장치가 계속 사용되었다. 이후 동력 근대화 계획에 따라 객차 견인 열차가 감소하면서 증기 발생 장치는 쇠퇴하였다.

최근에는 JR 동일본 다카사키 차량 센터 소속 차량^[10], 오이가와 철도^[11], 모오카 철도^[12]에서만 증기 난방을 사용하고 있다. 하지만 이들 모두 증기 발생 장치를 탑재한 전기 기관차나 디젤 기관차를 보유하고 있지 않아, 증기 난방은 증기 기관차에서 공급받고 있다.^[13]

3. 1. 작동 원리

3. 2. 종류

• 유류식 난방차: 경유를 연소시켜 발생하는 열을 이용하는 방식이다.
• 증기 기관차가 여객 운행에서 퇴역하면서 디젤 기관차에 장착할 수 있는 소형 수관 보일러가 개발되었다. 베이퍼-클락슨(Vapor-Clarkson) 증기 발생기가 대표적이며, 증기 난방이 폐지될 때까지 철도 장비로 사용되었다.^[1]
• 영국에서는 스패너,^[3] 클레이튼,^[4] 스톤^[5] 세 회사에서 영국 철도 디젤 기관차용 증기 발생기를 제작했다.^[2]
• 폴란드에서는 SP45형 디젤 여객 기관차에 증기 발생기가 장착되었다.
• 뉴질랜드 ED형 전기 기관차에는 센티넬 왜건 웍스에서 제조한 유류 증기 보일러가 장착되었으나, 거의 사용되지 않고 제거되었다.
• 유류식 난방차의 증기 발생기는 물이 펌핑되어 통과하는 긴 나선형 튜브가 있고, 화염과 뜨거운 가스로 둘러싸여 출력단에서 증기가 나오는 자동화된 장치였다. 일반적인 보일러와 달리 압력 용기는 없으며, 자동 조절 장치가 물, 연료, 공기량을 조절했다.
• 증기 분리기는 증기가 열차로 공급되기 전에 물을 제거하고, 자동 블로우다운 밸브는 고형물과 슬러지를 배출했다.

• 전기식 난방차: 전기 히터로 물을 가열하여 증기를 발생시키는 방식이다.
• 영국 전기 기관차에서 증기 발생기는 일반적으로 600볼트 제3궤조 또는 1,500볼트 가공선에서 공급되는 대형 전기 침수식 히터로 가열되는 전기 증기 보일러였다.
• 1937년 폴란드의 전기 기관차 EL204는 가공 전선에서 공급되는 전기 증기 발생기를 장착했다.^[6]

3. 3. 일본의 증기 발생 장치

3. 4. 증기 발생 장치의 문제점

• 장대 편성 시 편성의 앞뒤에서 난방 효과의 불균형이 발생한다. 특히 국철 시대에는 장대 편성이 많아 문제가 심각했는데, 네무로 본선의 급행 "마리모", "카리카치" 등에서는 "바깥 기온이 영하 20도인데 13량 편성의 맨 뒷부분에는 증기가 닿지 않는다"는 사태까지 발생했다. 이 때문에 겨울에는 견인력과는 상관없이 난방차 대용 보조 기관차를 맨 뒤에 연결하는 "난방 보조기"라는 조치가 취해지기도 했다^[14]。
• 기관차 교환 시, 난방을 빨리 끄지 않으면 직원이 증기관에 화상을 입을 위험이 있다.
• 전기 난방에 비해 기관차 교환 후 난방 효과가 나타나기까지 시간이 더 오래 걸린다.
• 전기 기관차의 경우, 증기 난방을 위한 물 자체가 누전 등 다른 기계에 영향을 줄 수 있어 가급적 싣고 싶지 않은 대상이다.
• 운전수 외에 증기 발생 장치 작동을 위해 보일러 기술사 자격증 소지자가 필요하다는 점 등이 국철 말기 문헌에서 문제점으로 지적되었다^[15]。
• 이 외에도 증기 발생 장치는 "이동식 보일러"로 취급되어, 노동기준감독서에 "보일러 설치 보고서", "보일러 명세서", "보일러 변경 신고" 등의 서류를 설치, 개조, 휴지, 부활 시마다 제출해야 했다^[16]。

3. 5. 증기 발생 장치 탑재 기관차 (일본)

• 전기 기관차
• EF56형, EF57형, EF58형, EF61형(0번대), ED72형, ED76형
• 디젤 기관차
• DD51형(일부), DD54형, DE10형(일부), DE15(일부), DF50

4. 미국의 증기 발생 장치

미국에서는 제너럴 모터스의 기관차 부문인 일렉트로-모티브 디비전(EMD)이 1949년부터 1953년까지 제조한 F7형 디젤 기관차의 변형으로 증기 발생 장치를 탑재한 FP7형을 제조하였다.

또한, 1971년에 발족한 암트랙이 발족 이후 처음으로 발주한 기관차인 EMD SDP40F형 디젤 기관차는 당시 주류였던 증기 난방 방식 객차에 대응하기 위해 증기 발생 장치를 갖추었다. 그러나 미국에서는 그 후 헤드 엔드 파워|기관차에서 서비스 전원을 일괄 공급하는 방식^영어이 일반적이 되었고, 증기 발생 장치를 갖춘 기관차는 수를 줄여갔다.

참조

_[1] 서적 An Epoch in Railway Electrification http://milwaukeeroad[...] General Electric Company 1916-07
_[2] 웹사이트 31162, 31225, Spanner Mk 1 Boilers & Steam http://www.a1alocomo[...]
_[3] 웹사이트 Locomotive Repair Books, Record Cards, Manuals and Driver's Handbooks http://www.locodocs.[...]
_[4] 웹사이트 How Steam is Produced in a Clayton Steam Generator 2009-10-04
_[5] 웹사이트 Locomotive Repair Books, Record Cards, Manuals and Driver's Handbooks http://www.locodocs.[...]
_[6] 웹사이트 Lokomotywa elektryczna EL-200 (EL-200 Class Electric Locomotive) http://archeo.kolej.[...] 2012-02-06
_[7] 서적 さよなら急行列車
_[8] 문서 ボイラーからの蒸気圧は当時の単位で7kgf/cm2に減圧されてから各車両に分配された。（kgf/cm2→kPaの変換は[[パスカル (単位)]]を参照）
_[9] 문서 戦前にも、東海道線の電化区間のみを運用する列車については電気機関車からジャンパ線を介して客車へ直流1,500Vを給電し、これを利用して電気暖房を行ったことがある。
_[10] 문서 イベント運転用の[[旧型客車]]。SL牽引の際に蒸気暖房を使用できるよう、[[2011年]]に引き通し管の再整備を実施
_[11] 문서 SL急行に使用する旧型客車
_[12] 문서 SLもおか用に[[東日本旅客鉄道|JR東日本]]から譲渡された[[国鉄50系客車|50系客車]]
_[13] 문서 高崎車両センター所属車は、同センターのDLがSG未搭載のため、DL牽引時もぶら下がりのSLから暖房が供給される（代用暖房車）。
_[14] 간행물 新ドキュメント列車追跡 鉄道ジャーナル社 2002
_[15] 간행물 交友社
_[16] 서적 国鉄暖房車のすべて ネコ・パブリッシング
_[17] 뉴스 디젤기관차 65% 등 철도차량 20%이상이 낡아 https://news.naver.c[...] 연합뉴스 1993-08-31