디젤 동력분산식 열차

3. 내연 동차의 종류 (해외 사례)

디젤 엔진은 엔진실의 프레임 위나 바닥 아래에 위치할 수 있으며, 운전 제어 장치는 양쪽 끝, 한쪽 끝 또는 별도의

3. 1. 동력 전달 방식에 따른 분류

• 디젤-기계식(Diesel-mechanical): 엔진의 회전 에너지가 변속기와 구동축을 통해 바퀴로 직접 전달된다. 초기 영국 철도 디젤 동력분산식 열차에서 많이 사용되었으며, 운전자가 수동으로 변속하거나 자동으로 기어가 변경되는 방식이 있다.

• 디젤-유압식(Diesel-hydraulic): 유압 토크 컨버터가 디젤 엔진의 구동력을 바퀴로 전달하는 매개체 역할을 한다. 일부 동차는 유압과 기계식 변속기를 혼합하여 사용하며, 고속 주행 시 엔진 RPM과 소음을 줄이기 위해 기계식으로 전환하기도 한다.

• 디젤-전기식(Diesel-electric): 디젤 엔진이 발전기 또는 교류 발전기를 구동하여 전기에너지를 생산한다. 생성된 전류는 바퀴나 대차의 전기 구동 전동기에 공급되어 열차를 움직인다. 이는 기존의 디젤 전기 기관차와 동일한 방식이다.^[1]

• 일부 디젤-전기 동력분산식 열차(DEMU)는 각 차량이 자체 엔진, 발전기, 전기 모터를 갖춘 완전 자급식이다.^[1]
• 다른 설계에서는^[2] 편성 내 일부 차량은 무동력이거나 전기 모터만 장착되어, 발전기와 엔진이 있는 다른 차량에서 전력을 공급받는다.

3. 2. 기관 및 연료의 종류에 따른 분류

4. 세계 각국의 내연 동차 현황

세계 각국에서 디젤 동력분산식 열차는 다양한 형태로 운용되고 있다.

유럽의 경우, 벨기에, 크로아티아, 에스토니아 등 여러 국가에서 디젤 동력분산식 열차를 운용하고 있다. 특히 크로아티아에서는 주요 도시 간 연결에 틸팅 열차가 활용되고 있으며, 에스토니아에서는 슈타들러 플리트 열차가 운행 중이다.

북미 지역에서는 캐나다가 미국과 유사한 철도 규정을 따르면서도 개별적인 평가를 통해 경량 디젤 동력분산식 열차를 도입하고 있다. 오-트레인, 비아 레일, 샤를부아 관광 열차 등에서 다양한 형태의 디젤 동력분산식 열차가 운행되고 있다. 코스타리카와 멕시코에서도 디젤 동력분산식 열차가 통근 및 광역 교통 수단으로 활용되고 있다. 미국에서는 연방 철도청(FRA) 규정으로 인해 유럽형 경량 디젤 동력분산식 열차 도입이 제한적이지만, 일부 지역에서는 FRA 규정을 준수하거나 예외를 적용받아 디젤 동력분산식 열차를 운행하고 있다.

아시아/오세아니아 지역에서는 대한민국을 비롯하여 오스트레일리아, 방글라데시, 캄보디아, 인도, 인도네시아, 일본, 케냐, 말레이시아, 필리핀, 중국, 스리랑카, 대만, 태국 등 여러 국가에서 디젤 동력분산식 열차가 운행되고 있다. 특히 오스트레일리아에서는 광범위한 지역에서 디젤 동력분산식 열차가 활용되고 있으며, 일본에서는 1950년대부터 디젤 동력분산식 열차가 운행되어 왔다. 대한민국에서는 과거 새마을호 등 다양한 디젤 동력 분산식 열차가 운행되었지만, 현재는 모두 퇴역하였다.

과거 한국에서 운행했던 디젤 동력분산식 열차는 다음과 같다.

4. 1. 유럽

• '''벨기에'''에서는 전철화되지 않은 노선에서 NMBS/SNCB 41형 디젤 동력분산식 열차가 운행 중이나, 전철화가 진행됨에 따라 중요성이 줄어들고 있다.

• '''크로아티아'''에서는 HŽ 푸트니치 프리예보즈가 디젤 동력분산식 열차를 지역, 광역, 장거리 노선에 투입하여 중요한 역할을 한다. 특히 자그레브와 스플리트 간에는 2004년부터 틸팅 열차인 레지오스윙어(크로아티아 7123 계열)가 운행되고 있다.

• '''에스토니아'''에서는 엘론(Elron)이 2015년부터 20량의 슈타들러 플리트(Stadler FLIRT) 디젤 동력분산식 열차(DEMU)를 운행하고 있다.

• '''독일'''에서는 통근 및 급행 서비스에 오랫동안 디젤 동력분산식 열차(DMU)를 사용해 왔다. 1933년 플리겐더 함부르거(Fliegender Hamburger)는 베를린-함부르크 간 고속 운행을 달성했고, SVT 137형은 1936년 육상 속도 기록을 세웠다. 현재는 DB 612형 틸팅 열차, 알스톰 코라디아 LINT, 지멘스 데지리오, 봄바디어 탈렌트 등이 운행 중이다.

• '''그리스'''에는 디오코프토-칼라브리타 철도가 있다.

• '''아일랜드'''에서는 1945년부터 1986년까지 공화국의 철도를 관리했던 코라스 임페이르 에이렌 (CIÉ)이 1950년대 중반에 디젤 동력 분산식 열차(DMU)를 도입했으며, 이는 많은 간선 노선에서 최초의 디젤 열차였다.^[3]

• '''루마니아'''에서는 CFR이 77형 및 78형 DMU와 지멘스 데시로(96형)를 외딴 지역 노선에 투입하고 있다.
• -|]]|thumb|루마니아 77형 Malaxa DMU, 2006년 캠풀룽 몰도베네스크에서 운행 중]]

• '''슬로바키아'''에서는 체코 철도 810형 기반의 ZSSK 812형이 비전철 지역 철도 노선에서 주로 운행된다. 과거에는 급행 열차도 동차로 운행되었으며, M262 또는 M286 시리즈 동차가 대표적이었다.
• -|]]|thumb|ZSSK 813형]]

• '''영국'''에서는 1934년 그레이트 웨스턴 철도가 디젤-기계식 GWR 철도 차량을 도입하면서 디젤 동력분산식 열차(DMU)가 널리 사용되기 시작했다. 영국 철도(BR)는 1950년대에 DMU를 대규모로 도입했으며, 1980년대에는 "스프린터화" 프로그램을 통해 1세대 DMU를 140~144형 ''페이서'', ''스프린터'' 계열, ''네트워커'' 계열로 교체했다. 민영화 이후에는 봄바디어 터보스타, 알스톰 코라디아, 지멘스 데지리오 등 다양한 DMU가 도입되었다. 2018년에는 최초의 전기-디젤 동력 분산식 열차가 도입되었다.
• -|]]|thumb|right|이스트 미들랜즈 기차 222형 (런던 세인트 판크라스)
• -|]]|thumb|센트럴 트레인스 170형 (피터버러 역)
• -|]]|thumb|북아일랜드 철도 C3K (요크게이트 역)

4. 2. 북미

• 오-트레인 Trillium Line은 캐나다 온타리오주 오타와에서 캐나다 교통부와의 특정 안전 협정에 따라 기존 철도 선로에서 유럽 표준 알스톰 코라디아 LINT(이전 봄바디어 탈렌트) 디젤 동력분산식 열차를 사용한다.
• 비아 레일은 버드 레일 디젤 차량을 서드베리 – 화이트 리버 열차에서 운행한다.
• 레조 샤를부아(르 마시프)는 퀘벡주 샤를부아 지역에서 구 도이치반 DB 628형 열차를 사용하여 셔틀을 운행한다.
• 캐나다 국립 철도는 밴쿠버에서 북동쪽으로 떨어진 브리티시컬럼비아주 릴루엣과 브리티시컬럼비아주 다시 사이의 세톤 호수 인디언 밴드와의 협력으로 맞춤형으로 제작된 소형 카오함 셔틀을 브리티시컬럼비아주 세톤 포티지를 경유하여 운행한다.^[20]
• 유니언 피어슨 익스프레스는 유니언역과 피어슨 공항 간의 급행 서비스에 일본 차량 DMU 열차를 사용한다.

• 2009년 2월부터 트라이메트(TriMet)는 출퇴근 시간대 WES 통근 철도(WES Commuter Rail) 운행을 위해 FRA 규정을 준수하는 콜로라도 레일카 디젤 동력 분산식 열차(Colorado Railcar DMU)를 사용하고 있으며, 이는 오리건주 비버튼(Beaverton)과 윌슨빌(Wilsonville) 사이의 교외 노선이다.
• 소노마-마린 지역 철도(Sonoma–Marin Area Rail Transit)(SMART)는 캘리포니아주 래크스퍼와 산타로사 사이 노선에서 니폰 샤료(Nippon Sharyo) 디젤 동력 분산식 열차(토론토와 동일)를 운행하고 있다. 2017년에 운행을 시작했다.

• 캐피털 메트로(Capital Metro)는 텍사스주 오스틴 광역(Greater Austin) 지역을 운행하는 통근 철도 노선인 캐피털 메트로레일(Capital MetroRail)을 운행하기 위해 스타들러 GTW(Stadler GTW) 차량을 사용한다.
• 텍사스주 덴턴 카운티(Denton County)에서도 DCTA는 A-train (덴턴 카운티)(A-train) 서비스를 운영하기 위해 스타들러 GTW(Stadler GTW) 차량을 사용한다. DCTA는 활성 화물 회랑에서 이러한 차량을 사용하기 위한 최초의 대체 차량 기술 면제를 FRA로부터 확보했다.^[25]

• 텍사스주 타란트 카운티(Tarrant County)의 TEX레일(TEXRail)은 트리니티 메트로(Trinity Metro)가 운영하는 통근 철도 노선으로, 스타들러 플리트(Stadler FLIRT) 디젤 동력 분산식 열차를 사용한다. 이 차량은 FRA 대체 규정을 준수한다.^[26] 이 노선은 DFW 공항/터미널 B 역(DFW Airport)과 T&P 역(T&P Station)을 종착역으로 하는 9개의 정차역을 가지고 있다.^[27]
• NJ 트랜짓(NJ Transit)은 뉴저지주 캠던(Camden)에서 트렌턴(Trenton)까지 리버 라인(River Line)을 운행하며, 출퇴근 시간에는 15분 간격, 기타 시간에는 30분 간격으로 운행한다. 이 노선은 1~2량의 개조된 스타들러 GTW(Stadler GTW) 열차를 사용한다.
• 노스 카운티 교통 지구(North County Transit District)(NCTD)는 지멘스 데시로(Siemens Desiro)가 제작한 지멘스 데시로 클래식(Desiro Classic) 디젤 동력 분산식 열차를 사용하여 스프린터(철도 서비스)(Sprinter) 노선을 운행한다. 2008년 3월에 개통되었으며, 이 노선은 캘리포니아주 오션사이드(Oceanside)에서 샌디에이고(San Diego)까지 코스터(철도 서비스)(Coaster) 통근 철도 서비스로 환승할 수 있는 곳과 캘리포니아주 에스콘디도(Escondido)까지 운행한다.
• 베이 지역 급행 교통(BART) 시스템의 eBART 확장은 피츠버그/베이 포인트 역(Pittsburg/Bay Point station)에서 고속도로 4번 회랑을 따라 앤티오크 역(BART)(Antioch station) 타운까지 스타들러 GTW(Stadler GTW) 디젤 동력 분산식 열차 서비스를 구현한다. 향후 이 방향으로의 확장은 또한 eBART 서비스를 오클리, 브렌트우드, 바이런을 거쳐 트레이시와 스톡턴까지 연결할 수 있다. 이 디젤 동력 분산식 열차 시스템은 기존의 제3 레일 BART 설계보다 비용이 저렴한 대안으로 선택되었다.^[28] 서비스는 2018년 5월 25일에 시작되었다.^[29]
• 애로우(철도 서비스)(Arrow)는 캘리포니아주 레드랜즈(Redlands)의 서비스 노선을 따라 스타들러 플리트(Stadler FLIRT) 열차 세트를 활용한다.

• 로스앤젤레스 카운티 광역 교통국(Los Angeles County Metropolitan Transportation Authority)은 2006년 7월 5일(메트로 이사회 멤버 아라 나자리안) "지역의 미래 교통 옵션"을 위한 디젤 동력 분산식 열차의 타당성 연구에 25만달러를 할당하는 것을 승인했다.^[30]
• 시카고(Chicago)의 통근 철도 노선인 메트라(Metra)는 새로 제안된 노선(교외 교통 접근 경로(STAR 라인), 동남 서비스(SES))에서 디젤 동력 분산식 열차 사용을 연구하고 있다.
• 시애틀 지역 – 센트럴 퓨젯 사운드(Central Puget Sound)의 지역 교통 기관인 사운드 트랜짓(Sound Transit)은 퓨젯 사운드 지역 위원회(Puget Sound Regional Council)와 함께 주 입법 요청에 따라 이스트사이드 BNSF 회랑에서 운행하기 위한 디젤 동력 분산식 열차 및 디젤 기관차 기술의 타당성을 평가했다.
• 앵커리지 매트-수 지역 – 미 국립 산림청(USFS)과 ARRC 추가치 포리스트 휘슬 스톱(Chugach Forest Whistle Stop) 프로젝트의 일환으로, 2009년 봄 자가 추진 철도 차량이 구매되어 배송되었다. 이 디젤 동력 분산식 열차(DMU)는 겨울철에 유연한 시범 운행에 활용될 수 있다.^[33]
• 롱아일랜드 철도(Long Island Rail Road)는 미국에서 가장 붐비는 통근 철도로, 현재의 C3(철도 차량)(C3) 2층 객차를 DE30AC/DM30AC 기관차가 끄는 운행이 비경제적이고 비효율적인 비전철 구역의 일부 노선(몬탁 지선(Montauk), 그린포트 지선(Greenport), 포트 제퍼슨 지선(Port Jefferson), 오이스터 베이 지선(Oyster Bay))에서 디젤 동력 분산식 열차를 운행하는 가능성을 모색하고 있다.
• 보스턴의 페어마운트 라인(Fairmount Line)에서 디젤 동력 분산식 열차를 사용하자는 제안이 처음에는 승인되었지만, 2016년에 취소되었다.^[34]
• NJ 트랜짓(NJ Transit)의 패세익-버겐-허드슨 교통 프로젝트(Passaic–Bergen–Hudson Transit Project)는 신규 건설된 FRA 규정 디젤 동력 분산식 열차를 사용하여 뉴욕, 서스케하나 및 웨스턴 철도(NYSW)의 일부 구간(뉴저지주 패세익 카운티(Passiac), 버겐 카운티(Bergen) 및 허드슨 카운티(Hudson))에서 여객 서비스 재도입을 연구하고 있다.^[35]
• 댈러스 지역 급행 교통(Dallas Area Rapid Transit)은 세인트루이스 남서부 철도(St. Louis Southwestern Railway)를 실버 라인(DART)(Silver Line)으로 재건축하고 있으며, 스타들러 플리트(Stadler FLIRT) 차량을 사용할 것이다.

4. 3. 아시아/오세아니아

한국철도공사는 과거에 많은 디젤 동력 분산식 열차(DMU)를 운행했다. 1988년 서울 올림픽을 위해 처음 도입된 DHC(디젤 유압 차)는 최대 150km/h의 속도를 낼 수 있었으며, 새마을호 열차로 운행되었다.

• '''오스트레일리아'''

• * 애들레이드 메트로는 교외 노선에 3000 클래스 DMU를 사용한다.
• * 뉴 사우스 웨일스 트레인링크는 시드니에서 캔버라(ACT), 그리피스, 브로큰힐, 아미데일 및 모리까지 운행하는 노선에 익스플로러 DMU를 사용한다. 엔데버 DMU는 배서스트, 모스베일 및 굴번을 잇는 사우스 하이랜드 라인, 키아마에서 보마데리까지, 그리고 헌터 라인에서 운행한다. 헌터 동차 DMU도 헌터 라인에서 사용된다.
• * 빅토리아의 V/Line은 모든 중거리 노선에 스프린터 및 V/Locity DMU를 사용한다.
• * 서호주의 트랜스와는 중장거리 지방 노선에서 ''프로스펙터'', ''에이번링크'' 및 ''오스트랄린드''를 운행한다.
• * 퀸즐랜드에서는 유산 DMU가 관광 열차인 ''사바나랜더''와 ''걸프랜더''에 사용된다.

• '''방글라데시'''

• '''캄보디아'''

• * 모델: "키하 183 헤비 스노우"(Kiha 183 heavy snow, キハ183系オホーツク・大雪)
• * 속도: 110km/h (최대)
• * 종류: 특급 (Limited Express)
• * 운행 시작: 1986년, 일본 내 운행 종료: 2023년 3월 17일

• '''인도'''

• * 1세대 DMU:
• ** 정격 출력은 700 HP이며, 3량 또는 6량으로 구성되었으며, 처음에는 ICF에서 제작되었다.
• ** 변속기는 보이트(Voith) 유압식이었다.
• ** 최고 속도는 100km/h였다.

• * 2세대 DMU:
• ** 정격 출력은 1400 HP이며, 8량으로 구성되어 있다.
• ** 최고 속도는 105km/h이다.
• ** 변속기는 직류 전기 방식이다.
• ** ICF 및 RCF에서 제작되었다.

• * 3세대 DMU:
• ** 정격 출력은 1,600 HP이며, 10량으로 구성되어 있다.
• ** 최고 속도는 110km/h이다.
• ** 변속기는 교류 전기 방식이다.
• ** ICF에서 제작되었다.

• '''인도네시아'''

• '''일본'''

• '''케냐'''

• '''말레이시아'''

• '''필리핀'''

• * 1960년대에 제작되어 2010년대 초에 도입된 동일본 여객철도(JR East)에서 넘겨받은 중고 DMU: KiHa 35, 52 및 59 시리즈^[44][45]
• * 대한민국 제조사 현대로템에서 2009년에 제작한 로템 DMUs^[46]
• * 인도네시아 회사 인카(PT INKA)에서 제작한 8000 및 8100 클래스^[47][48]

• '''중국'''

• '''스리랑카'''

• '''대만'''

• * DR2700급 – 1966년 도큐차량제조에서 제작; 타이완 서부 간선에서 가장 빠른 열차였다.
• * DR2800급 – 1982년과 1984년에 도큐차량제조에서 제작
• * DR2900급
• * DR3000급
• * DR3100급

• '''태국'''

5. 내연 동차의 운전 방식

기동차·디젤 기관차의 동력 전달 방식

기동 시부터 저속 및 중속 영역에서 토크 컨버터를 사용하여 총괄 제어를 가능하게 한 변속 방식을 유체식 또는 액압식이라고 한다. 1990년대 이후 다단식 유성 기어 변속기를 전자 제어하여 토크 컨버터와 조합함으로써 넓은 속도 영역에 적응하면서 토크 컨버터에 대한 의존 영역을 줄이는 기법(2단 이후는 토크 컨버터를 거치지 않음)이 보급되어 전달 효율을 향상시키고 있다.

엔진 동력으로 발전하여 발생한 전력으로 모터를 구동하여 주행하는 방식은 디젤 전기 방식이다. 대출력에 적합하며 전달 효율 자체는 좋고, 시스템 전체에서는 무게와 부피가 증가하지만, 보수 점검도 액체식에 비해 용이하기 때문에 세계적으로 주류로 하는 국가가 많다.

전력 전자가 발전하고, 무게 면의 핸디캡을 완화시킨 2000년대 이후에는, 시리즈식 하이브리드 기동차나 EDC 방식의 형태로 부활했다. 2019년 8월부터 니가타・아키타 지구에서 영업 운전을 개시한 GV-E400계^[59]에서는, 양산형 순수한 디젤 전기 방식의 전기식 기동차가 약 반세기 만에 부활했다.

JR 홋카이도에서도 키하40계와 교체하기 위한 전기식 기동차를 JR 동일본과 공동으로 개발하여, H100형이 도입되었다^[60]。

단두식 기동차는 자동차처럼 원칙적으로 한 방향으로만 운행할 수 없는 기동차를 말한다.^[63] 일본차량제작소가 1931년경부터 자사의 카탈로그에서 사용했다.^[63] 변속기에는 후진 위치도 있지만, 후진은 입환 시 등 짧은 시간에 한정되며, 통상 종착역에서 어떤 방법으로든 진행 방향을 반대로 할 필요가 있다.^[63]

1920년대의 일본에서는 가솔린 엔진, 변속기 등의 양산 자동차용 파워 유닛을 유용하여, 당시 버스에 상당하는 심플한 차체를 갖춘 단두식 기동차가 다수 취역했다.

양쪽 운전대식 기동차는 전동차와 마찬가지로 앞뒤 양방향으로 지장 없이 주행할 수 있으며, 일반적으로 차체 양쪽에 운전대가 있는 차량을 가리킨다^[64]。

일본 내연 동차 최초의 양쪽 운전대식 차량은 1927년에 제조된 남월철도가1이며, 매발철공소의 제1작이자 1,067 mm 궤간용으로는 일본 최초의 가솔린 동차이기도 했다^[65]。

독일국철은 1932년에 2량 편성 연결 차체의 유선형 전기식 기동차를 개발하여 고속 열차 "플리겐데 함부르거"의 운행을 시작했다.^[66][67]

제2차 세계 대전 후에 미국의 버드 사가 도입한 RDC (Rail Diesel Car)는 총괄제어가 가능한 액체식 기동차로, 연결 운전이 가능했다.^[70] 일본국철에서 1953년부터 양산된 기하45000계 (기하10계)는, 정면 관통형으로 총괄제어가 가능한 액체식 기동차였다.^[71]

6. 내연 동차의 전동화

하이브리드 기동차는 하이브리드 자동차처럼 엔진으로 발전기와 축전지를 병용하고, 전동기로 주행하는 기동차이다. JR 동일본에서는 일본 최초의 영업용 하이브리드 기동차인 키하E200형을 개발하여 2007년부터 고우미선에서 운행을 시작했다.^[72] 이후, 이 차량에서 개발된 시스템을 HB-E300계 및 HB-E210계에서도 사용하고 있다.

키하160계도 ITT 도입을 위해 시험 주행이 이루어졌으며, 개발된 기술을 도입한 차량으로 JR홋카이도 키하285계가 제작되었다. 그러나 JR홋카이도 관내에서 불상사가 잇따르자, "현 상황으로는 '안전 대책'과 '신칸센 개업 준비'에 한정된 '인력', '시간', '자금' 등을 우선적으로 투입할 필요가 있다"고 판단했다. 또한 "비용과 유지 보수 양면에서 과대한 사양이라는 점", "속도 향상보다 안전 대책을 우선시할 것", "기존 형식의 차량 형식 통일로 인해 예비차 공통화에 따른 전체 차량 수 억제와 기기 공통화에 따른 유지 보수성 향상이 도모될 것"을 이유로, 시제차 완성 직전인 2014년 9월 10일에 개발 중단이 발표되었다.^[73][74]

JR 서일본의 크루즈 트레인 "TWILIGHT EXPRESS 미즈카제"에서 사용되는 87계 침대 기동차와 JR 큐슈의 일반형 기동차 YC1계에서도 직렬 하이브리드 방식이 채용되었으며, JR 도카이도 특급 "히다", "난키"의 현행 차량인 키하85계를 대체하기 위해 직렬 하이브리드 방식의 HC85계를 개발하여 2019년 12월부터 시험 주행차 시험을 거쳐, 2022년 7월에 영업 운전을 시작했다.^[75]

전기·디젤 양용 차량은 전동기로 구동되지만, 구동용 전원은 발전기에 의한 발전과 외부(가선·제3궤조)로부터의 급전 모두에 대응한다. 간단히 말해 전기식 디젤에 가선 등으로부터 전력을 얻는 회로를 부가한 형태이다. 듀얼 모드 차량, 바이 모드 차량, 중복 동력 장비 차량^[76] 등으로도 불린다. 일본에서는 JR 동일본이 2017년5월 1일에 운행을 시작한 크루즈 트레인 "TRAIN SUITE 시키시마"용 E001형이 이에 해당한다.^[77][78][79]

축전지・연료 전지 차량은 전원 기구가 일반적인 열기관에 해당하지 않는 전기 동력차이므로, 정확히는 기동차의 범주에 포함되지 않는다. 다만, 비전철 노선에서의 기동차를 대체하는 운용을 상정하거나, 재래형 기동차 및 하이브리드 기동차와의 개발 연구상의 관계에서, 기동차를 해설하는 맥락에서 함께 언급되는 경우가 많다.

최근 축전지 용량 향상으로, 전철화 구간과 비전철화 구간을 직통하는 열차로, 비전철화 구간을 주행하는 거리가 비교적 짧고, 보통 열차 정도의 속도인 경우와 같은 특정 조건에서는 전철화 구간에서 완전 충전된 축전지를 전원으로 비전철화 구간을 운행하는 축전지 전동차로의 교체도 가능해지고 있다. JR 동일본에서는 카라스야마선용 EV-E301계나 오가선용 EV-E801계^[80]가 도입되었고, JR 큐슈에서도 지쿠호 본선 등에서 축전지 전동차인 BEC819계를 도입하여, 전동차로의 교체가 이루어지고 있다.

7. 특수 용도/설계

일본차량제작소가 1931년경부터 자사의 카탈로그에서 "Single ended car"의 번역어로 사용한 단두식 기동차는,^[63] 자동차처럼 원칙적으로 한 방향으로만 운행할 수 없고, 통상 종착역에서 어떤 방법으로든 진행 방향을 반대로 할 필요가 있다.^[63]

8. 운용/성능 특성

전동차와 마찬가지로 동력분산식 철도 차량으로 분류된다. 차량 한 량마다 디젤 엔진을 탑재하여 단독 또는 여러 량의 차량으로 운행된다. 여러 량의 차량을 연결하는 경우에는 과거에는 동력차 한 량마다 운전수가 탑승하여 각 차량을 조작했지만, 현재는 선두 차량의 운전대에서 일괄적으로 제어하는 총괄 제어 방식이 일반화되어 있다.

직접적인 운전 경비는 동력비나 보수 정비 비용이 전차에 뒤떨어지는 반면, 발전소, 변전소, 가선 등 차량 운행에 필요한 전력 계통의 지상 설비는 불필요하다.^[89] 수송량이 적은 노선에서 운용되는 경우, 종합적으로 보면 경제적이고 환경 부하도 적다.

편성으로 기능하는 특급형을 제외하고, 기동차는 대부분 1량 단위로 단독 운전(단행)이 가능하다.

과거 일본국유철도(국철)의 기동차는, 특급형 차량을 제외하고 제어 단수·제어 신호 및 브레이크 시스템이 통일, 혹은 신구 호환화되어, 급행형·통근형을 불문하고, 모든 차량에서 연결·총괄 제어 운전이 가능했다.^[90] 그러나, 정비와 차량 운용의 효율화를 추구하여, 호환성을 지나치게 중시한 시스템은 차량 성능의 진화를 속박하는 결과로 이어지기도 했다. JR로의 이행 후에는 그 경향이 약해져, 주행 성능 면에서의 근대화가 진전하게 되었다.

전철화 설비 유무나 변전소 용량 등의 영향을 받지 않고 주행이 가능하기 때문에, 운용 면에서도 유연성이 높다. 그러나 실제로는 기동차 운전 면허(갑종 내연차 운전 면허)를 가진 동력차 조종자(운전사, 승무원)가 필요하며, 자동 열차 보호 장치의 호환성 등에서 영업용 기동차가 통상 운행되지 않는 구간에 임시 열차로 입선하는 경우는 적어지고 있다.

그 외에도, 전철화 구간에서도 한산화가 현저한 경우, 보통 열차에는 편성 단위가 커지는 전차가 아닌, 소단위 운용이 가능한 기동차를 인근의 비전철화 노선과의 공통 운용을 통해 대체하는 예도 있다.^[91]

차량의 동작 메커니즘상, 기동차는 정전 등의 비상시에도 쉽게 운행 가능하다고 생각될 수 있다. 그러나 현재 일본 철도의 경우, 실제로는 비전철화 노선에서도 신호, 폐색, ATS, CTC, 역사 내 조명, 건널목 등 다양한 지상 측 설비에 전력이 사용되고 있기 때문에, 정전 시에는 이러한 지상 측 설비용 예비 전원 계통이나, 정전 시에도 사용할 수 있는 대체 폐색 방식이 확보되지 않으면, 안전 확보를 위해 운행하는 것은 불가능하다. 즉, 구조상 자력 주행은 가능하지만 보안 설비가 작동하지 않으므로 안전한 운행이 불가능하다.

전동기에 비해 내연 기관의 출력 대 중량비가 작아 성능 면에서 불리한 경향이 있다.

내연 기관 일반의 특징은, 사용 영역에서의 토크 변동이 적고 출력이 회전 속도에 거의 비례하여 올라가며, 고회전 영역에서 최대 출력에 도달한다는 점이다. 이러한 특성을 살리기 위해서는 다단 변속기를 사용하여 엔진이 최대 출력을 발휘하는 영역을 사용할 필요가 있다. 또한, 연료 공급을 조절함으로써 거의 임의의 출력 영역에서 부분 부하 운전에 대응할 수 있다. 즉, 대략 어느 속도 영역에서도 연속 가력이 가능해진다. 한편, 내연 기관은 과부하・과회전에 대한 내성이 낮아 설계 최고치를 넘는 범위에서의 사용은 과열이나 소손을 발생시키고, 최종적으로는 엔진 블로를 초래하므로 불가능하다.

9. 일본 내연 동차의 약사

일본에서는 1920년대부터 소규모 사철을 중심으로 가솔린 구동식 철도 버스와 국철의 키하니 5000이 제작되었다. 1937년에는 최초의 2량 유선형 동력분산식 열차인 키하 43000 (キハ43000계)형이 등장했다.^[37]

제2차 세계 대전 중 연료 공급이 어려워지면서 내연 동차의 운행이 일시적으로 쇠퇴했지만, 전쟁 이후 연료 공급이 개선되면서 1950년대에 수백 량(총 수천 량)의 디젤 동차 및 동력분산식 열차 운행이 시작되었다.^[38]

일본의 비전화 철도 노선에서는 1872년(메이지 5년) 철도 창업 이후 오랫동안 증기 기관차가 견인하는 객차 열차가 주력이었다. 운전 경비 절감과 빈도 향상을 위해 "자주식 차량"의 개발이 시도되었고, 1905년에 증기 기관을 탑재한 증기 동차가 등장했지만, 1910년대까지 제한된 수량만 제조되었을 뿐 일반화되지는 않았다.

1921년에는 가솔린 엔진 동력의 "가솔린카"가 영업 운전을 시작, 열차 빈도 증가와 운행 비용 절감의 이점으로 1930년대에는 국철·사철을 통해 널리 보급되었다. 디젤 엔진 동력의 "디젤카"는 1928년에 등장했지만, 엔진 기술의 미성숙으로 전전에는 거의 보급되지 않았다.

1937년 중일 전쟁 발발 이후, 가솔린 부족으로 인해 내연 동차의 신조 및 운행이 어려워졌다. 1940년 니시나리선 열차 탈선 화재 사고로 가솔린카의 화재 위험성이 지적되었다. 전시 체제에 따른 연료 부족으로 1944년 11월, 국철은 가솔린, 알코올로 운전하던 기동차의 운전을 폐지했다.^[95]

1950년 이후, 디젤 엔진 기술과 연료 공급이 개선되면서, 전전의 가솔린카를 대신하여 디젤카가 융성하게 되었다. 1953년 액체식 변속기 실용화는 기동차에 의한 장대 편성 조성을 가능하게 하였고, 국철에서의 기동차 보급의 원동력이 되었다.

증기 기관차 견인 열차에 비해 우수한 거주성과 주행 성능을 살려, 기동차에 의한 준급・급행 열차가 등장, 1960년에는 특급 열차도 등장했다. 전후 얼마 동안, 국철선은 주요 간선에서도 전철화율이 낮았기에, 기동차는 전국에서 광범위하게 사용되었다.

1970년대까지 5,000량을 넘는 기동차가 증비되었고, 일본국유철도는 세계 최다의 기동차 보유수를 자랑하는 시기도 있었다. 그러나, 주요 간선의 전철화가 진전되면서, 기동차의 지위는 서서히 후퇴한다. 한편, 극단적인 차량 표준화 시책 및 노사 관계의 악화로 인해, 기동차 기술의 발전도 정체되었다. 1980년대 이후, 제3섹터 철도용 경량 기동차의 개발이나 신형 엔진의 등장, 전자 제어식 다단 변속기의 실용화 등의 기술 개량으로 성능은 크게 개선되었지만, 수를 줄여가고 있으며, 운용 노선은 주로 지방의 비전철 아간선과 로컬선으로 한정되게 되었다.

현재, JR 각 회사에서는 아간선·로컬선을 중심으로 운용되며, 비전철 구간은 기동차의 독무대이다.^[96] 국철 시대에는 기동차의 짐차・우편차도 존재했지만, JR 이행 후에는, 소수의 사업용 차량을 제외하고는 대부분이 여객차이다. 객차 열차는 이미 정기 운행에서 완전 철수했으며, 이벤트용으로 극히 적게 남아 있을 뿐이다. 기동차에 객차를 연결하여 운전하는 것도 가능하며, 분할 민영화 후에도 홋카이도의 야간 열차에서 운전되었지만, 현재의 여객 열차에서는 동계의 쓰가루 철도의 쓰가루 21형에 의한 임시적인 난로 객차의 견인을 제외하고는 볼 수 없다.^[97]

국철 및 JR 각 회사, 일부 제3섹터 철도에서는, 기동차 열차의 열차 번호는 원칙적으로 말단에 D(디젤)가 붙는다. 예외도 있으며, 시가라키 고원 철도에서는 토휴일 운행 열차에 K를, 도카이 여객철도(JR 도카이)・이세 철도에서는 원맨 운전 열차에는 C를, 서일본 여객철도(JR 서일본)에서는 산인 본선 ( 하마사카역 - 이즈모시역・니시이즈모역 간. 단 이즈모신니역 이서 직통의 이즈모시역 - 니시이즈모역 간과 이즈모시역 - 니시이즈모역 간의 구간 운전 열차 제외)・사카이선의 토휴일 다이어의 쾌속 ("돗토리 라이너")・보통 열차에 K(기)를 붙인다.

10. 내연 동차의 체제 변화

과거 일본에서는 대부분의 주요 철도 차량 제조사들이 기동차 제조를 담당했으나, 1960년대 이후 대형 제조사들이 전차 제조에 집중하면서 제조사의 과점화가 진행되었다. 1970년대 이후 일본의 기동차는 대부분 니가타 철공소와 후지 중공업 두 회사에서 제조되었다.^[98]

2002년 니가타 철공소가 경영 파탄을 겪고, 후지 중공업도 철도 차량 제조 사업에서 철수하면서 IHI가 니가타 철공소 해당 부문에 출자하여 니가타 트랜시스가 설립되어 두 회사의 철도 차량 제조 사업 일부를 승계했다. 현재 니가타 트랜시스는 일본 국내 기동차 시장의 약 80%를 점유하고 있다. 일본차량제조는 최근 기동차 제조에 주력하며, 킨키 차량도 2012년 기동차 제조에 재진입했다.^[98] 가와사키 중공업도 2010년대에 JR 홋카이도, JR 동일본, JR 시코쿠, JR 큐슈를 위한 기동차(전기식, 하이브리드 포함)를 본격적으로 제조하고 있다.

국철 분할 민영화 이후 자체 기동차 신제 능력을 가진 철도 사업자는 JR 홋카이도(나에보 공장)와 JR 서일본(고토 종합 차량소) 뿐이다.

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