전기 동력분산식 열차

3. 역사

3. 1. 대한민국

현재 대한민국에서는 KTX, ITX, 광역/도시철도 등 다양한 노선에서 전기 동차가 운행 중이며, 친환경적인 수소연료전지, 배터리 기반의 전기 동차 개발도 활발히 진행되고 있다.

3. 2. 일본

3. 3. 아시아

북한은 평양 지하철이 두 노선 존재하며, 수력 발전을 이용해 일반 철도의 전철화율이 약 80%로 매우 높지만, 동력 집중 방식이 주를 이룬다.^[9] 과거 주체호라는 전동차를 개발했지만 자세한 내용은 알려져 있지 않다.

중화민국(타이완)과 중화인민공화국에서는 1990년대 이후 전철을 이용한 도시 철도 노선 개통이 이어졌다. 타이완 고속철도는 주로 일본에서 기술을 도입했고, 중화인민공화국의 고속철도는 일본과 유럽 각국 등에서 기술을 도입하여 전철 방식이 채택되었다. 타이완 철로에서는 장거리 열차를 포함하여 전철 운행이 주를 이루게 되었으며, 중국 국철에서는 고속철도 개통과 함께 전철화가 진행되었다.

3. 4. 유럽

3. 5. 아메리카

4. 기술적 특징

전기 동력분산식 열차(EMU)는 일반적으로 동력차, 전동차, 운전차, 객차의 네 가지 유형으로 구성된다. 동력차는 철도 전력 공급 시스템에서 전력을 끌어오는 장비를 탑재하며, 제3궤조 시스템의 집전 장치나 가공 전차선 시스템의 팬터그래프, 변압기 등이 이에 해당한다.^[23] 전동차는 견인 전동기를 탑재하여 열차를 움직이며, 차량 간 고전압 연결을 피하기 위해 동력차와 결합되기도 한다. 운전차는 열차 제어를 위한 운전실을 갖춘 제어차와 유사하며, EMU는 보통 양쪽 끝에 두 개의 운전차를 가진다. 객차는 견인 또는 동력 관련 장비를 거의, 혹은 전혀 탑재하지 않는다.^[23]

제3궤조 시스템에서는 주로 외부 차량에 집전 장치가 설치되고, 전동차는 점퍼 케이블을 통해 전력을 공급받는다.^[23]

현대식 2량 EMU 세트는 대부분 쌍둥이 유닛 또는 "짝수 편성"으로 구성된다. 이 경우 두 유닛은 모두 전동차인 경우가 많지만, 보조 장비는 두 차량 간에 공유된다. 각 차량은 "파트너" 없이는 작동할 수 없어 영구적으로 연결되며, 유지 보수 시설에서만 분리 가능하다. 짝수 편성 유닛은 단일 유닛 차량보다 무게와 비용을 절감하고, 모든 차량에 동력을 공급할 수 있다는 장점이 있다. 또한 각 차량의 짝수 편성 바깥쪽 끝에만 제어실이 있어 공간과 비용이 절약된다. 그러나 열차가 2량의 배수여야 하고, 단일 차량 고장 시 해당 차량과 파트너 차량 모두 운행이 중단될 수 있어 운행 유연성이 떨어진다는 단점이 있다.^[23]

동력장치와 운전대가 있는 차는 제어전동차(Mc), 동력장치만 있는 차는 중간전동차(M), 운전대만 있는 차는 제어차(Tc), 둘 다 없는 차는 부수차(T)라고 한다.^[23]

• 서비스 형태, 기능, 사업 형태, 구동 방식, 제어 방식, 전력(전화 방식), 전원에 따른 다양한 분류는 전철의 분류 하위 섹션을 참조.

4. 1. 동력

4. 2. 제어

4. 3. 제동

4. 4. 동력 이외의 전원

5. 장단점

전기 동력분산식 열차는 가선에서 얻은 전력을 전동 발전기 또는 정지형 인버터 장치를 통해 사용한다. 이를 통해 제어 계통 기기, 실내등, 냉난방 등에 필요한 전원을 공급받는다. 동력 분산 방식은 기관차가 객차를 끄는 동력 집중 방식에 비해 여러 장단점을 가진다.

5. 1. 장점

• 동력차 등 주행 장치를 다수 분산 배치하여 얻는 장점은 다음과 같다.
• * 중량당 견인력을 크게 할 수 있어 가속 성능이 우수하다.
• * MT비에 따라 다르지만, 차량 수 증감에 따른 편성 출력 특성 변화가 적다.
• * 일부 전동차 고장에도 운전을 계속할 수 있어 중복성이 높다.
• * 동력차 무게가 분산되어 선로에 가해지는 [축중]이 억제되므로 궤도 파괴력이 낮다. 따라서 선로 부설 및 보선 비용을 절감할 수 있다. 시마 히데오는 이 점을 들어 신칸센 계획 시 기관차 견인 객차 방식이 아닌 전동차 방식을 주장했다고 한다.^[14]
• 전동기를 제동용 발전기로 사용하여 브레이크 슈나 패드 교체 주기를 연장하고, 브레이크 분진을 줄일 수 있다. 또한, 회생 제동을 통해 운동 에너지 일부를 회수하여 에너지 절약 효과를 높일 수 있다.
• 자체 동력으로 주행 가능하며, 시발역이나 종착역에서 방향 전환(회차) 시 기회(기관차 방향 전환)가 불필요하여 운행 효율이 높다.

5. 2. 단점

• 동력 분산식 열차는 동력을 객차 바닥에 탑재하기 때문에 객차에 비해 소음과 진동이 많다.^[5]
• 기기류를 분산 배치하는 방식은 특히 장대 편성의 경우, 동력 집중 방식에 비해 초기 비용과 유지 보수 비용이 모두 크게 늘어난다.^[5]
• 차량마다 역할과 탑재 기기가 정해진 유닛 방식의 경우, 수요에 따라 열차를 추가하거나 줄이는 것이 어렵다.^[5]
• 전철화된 구간에서만 운행할 수 있으며, 기본적으로 동일한 전기 방식의 전철화 구간에서만 주행 가능하다. 여러 종류의 전원을 사용할 수 있도록 만든 차량도 있지만, 단일 방식에 비해 비용이 많이 든다. 또한, 전차로 직통 운전을 하는 경우, 비용 회수를 기대하기 어려운 말단의 한산한 구간까지 전철화해야 할 필요가 있다.^[5]

6. 미래 기술

연료 전지와 배터리를 동력원으로 사용하는 전기 동력분산식 열차 기술이 개발되고 있다. 연료 전지를 사용하는 경우 전차선이나 제3궤조가 필요 없어진다. 알스톰의 수소 동력 코라디아 iLint가 대표적이며, 수소 동력 열차를 가리키는 하이드레일이라는 용어가 만들어졌다.^[4]

배터리 전동차는 전 세계적으로 도입이 활발하게 이루어지고 있으며, 대부분 배터리와 선로 집전 장치를 통해 에너지를 공급받는 이중 모드 방식을 사용한다. 배터리는 전기 모드로 운행할 때 전기 집전 장치를 통해 충전된다.

6. 1. 연료 전지 개발

6. 2. 배터리 전기 동력분산식 열차

참조

_[1] 서적 Electric Drives https://books.google[...] PHI Learning Pvt. Ltd.
_[2] 웹사이트 Liverpool Overhead Railway motor coach number 3, 1892 http://www.liverpool[...] National Museums Liverpool 2011-01-21
_[3] 뉴스 Mr Sprague answers Mr Westinghouse https://www.nytimes.[...] 2012-06-16
_[4] 웹사이트 What you need to know about Alstom's hydrogen-powered Coradia iLint – Global Rail News https://www.globalra[...] 2017-10-24
_[5] 웹사이트 What Drives Electric Multiple Units? http://www.ejrcf.or.[...] 2022-03-13
_[6] 문서 充電や集電（給電）を必要とせず、燃料給油のみで自走できる事から電車とは区別される。同様の機構を持つハイブリッド自動車が電気自動車と区別されるのと同様。
_[7] 서적 日本の電車物語　旧性能電車編 JTBパブリッシング
_[8] 뉴스 配給米運搬に市電利用の東京（昭和16年10月12日 朝日新聞）『昭和ニュース辞典第7巻 昭和14年-昭和16年』p83 昭和ニュース事典編纂委員会 毎日コミュニケーションズ刊 1994年
_[9] 웹사이트 北朝鮮の車窓から　「スピード出せない」「先頭車両がなぜか消える」独特の鉄道事情：朝日新聞GLOBE＋ https://globe.asahi.[...]
_[10] 문서 動力集中方式を含めば、2000年に運行を開始したフランスのTGVを基にした高速列車[[アセラ・エクスプレス]]が、トラブルも発生しているものの一定の成功を収めている。
_[11] 문서 [[シカゴ]]と[[インディアナ州]][[サウスベンド (インディアナ州)|サウスベンド]]を結ぶ[[サウスショアー線]]と、[[フィラデルフィア]]と[[ノリスタウン (ペンシルベニア州)|ノリスタウン]]を結ぶ[[南東ペンシルベニア交通局|SEPTA]]の{{仮リンク|ノリスタウン高速線|en|Norristown High Speed Line}}。後者は1990年代に車両が小型の電車に置き換わっており、今日では[[ライトレール]]としても扱われている。
_[12] 문서 '[[:en:Push-pull train|英語版ウィキペディアなど]]、英語圏ではこの種類の列車は"Push-pull Train"と認識される。'
_[13] 문서 専用機関車と言う考え方は日本でもAREBブレーキ化後の[[国鉄20系客車]]のような例があるため、むしろそのように取られる。
_[14] 문서 但しこの長所は、動力集中方式であってもプッシュプル方式を採用することで得ることができる。
_[15] 문서 戦後の日本では電力用の低圧三相交流電源を使用しているが、原理上は単相交流でも問題ない。
_[16] 문서 。この誤用はかなり広まっており、[[司馬遼太郎]]の「[[街道をゆく]]」にも、オホーツク街道篇の[[札幌駅]]のくだりで「[[稚内駅|稚内]]ゆきの急行電車」という記述が登場する（司馬遼太郎全集64巻P127）。稚内へ通じている[[宗谷本線]]は2021年現在でもほとんどの部分が非電化で、もちろん「[[稚内駅|稚内]]ゆきの急行'''電車'''」が来ることはありえない。
_[17] 문서 。また、若い職員を中心に、電車以外の車輌の案内に電車と言う職員も居り、知識としては考えれば正しく言うが、普通に話したりする時や、乗客への案内には電車と無意識に案内して居た。ただし、近年は非電化区間でも運行可能な[[二次電池|蓄電池]]電車が普及しつつあり、これら[[JR東日本EV-E301系電車|EV-E301系]]・[[JR東日本EV-E801系電車|EV-E801系]]・[[JR九州BEC819系電車|BEC819系]]を運行する路線では誤用とはいえない。また、クルーズトレイン「[[TRAIN SUITE 四季島]]（E001形電車）」においても電車定義で非電化区間を走行可能なので同様である。
_[18] 웹사이트 鉄道“超”基礎知識(1)「汽車」「電車」「列車」の違いとは？ http://chuplus.jp/bl[...] 中日新聞社 2018-08-26
_[19] 문서 道路標識一覧 https://www.mlit.go.[...] 国土交通省
_[20] 웹사이트 「列車がまいります」「電車がまいります」同じ駅で表記使い分け なぜ？（画像5枚目） https://trafficnews.[...] 2021-09-06
_[21] 문서 当該列車は行き先が「札幌」とある様に[[トワイライトエクスプレス]]（「客車」列車）の接近表示である。
_[22] 웹사이트 私鉄の呼称 関西なぜ「○○電車」（とことんサーチ） https://www.nikkei.c[...] 2021-08-06
_[23] 서적 철도공학핸드북 골든벨 2002
_[24] 문서 일부차량 휴차중