한국형 고속전철 기술개발 본궤도 진입

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한국철도기술연구원 고속철도기술개발사업단 (0343)384-6684

<> 철도연.생기원, G7 고속전철기술개발사업 연구성과 보고회에서 한국형

고속철도 사양 및 설계내용 발표

<> 2002년 한국형 고속전철 시험 운행

o 한국철도기술연구원(부원장 이정구)과 한국생산기술연구원(원장 이종구)

은 '98.12.8일 오전 서울교육문화회관 가야금홀에서 건설교통부, 과학기

술부, 산업자원부 후원으로 정부와 산업계, 학계, 연구기관의 고속철도

전문가 500여명이 참석한 가운데 "G7 고속전철기술개발사업 2차년도 연구

성과 보고회"를 개최한다.

이 보고회에서는 그간 2002년 한국형 차세대 고속전철 개발을 목표로 고

속전철기술개발사업을 총괄 주관해 온 철도연을 비롯하여 사업에 참여해

온 기관들이 수행해 온 주요 연구결과가 발표될 예정이다.

특히, 한국의 지리적 특성에 부합하고 탄력적인 운영이 가능한 차세대 한

국형 고속철도의 기본사양과 설계내용이 처음으로 공개됨으로써 관심이

모아지고 있다.

o 한국형 고속전철시스템은 우선 최고 운행속도가 350km/h로 프랑스, 일본

등 철도선진국에서 개발을 추진하고 있는 차세대급으로 속도를 향상될 예

정이다. 또한, 최대수송능력 1,000명 수준, 수송수요에 탄력적인 대응이

가능한 선택적 편성, 그리고 경부고속철도와의 호환성 유지 및 이전기술

활용 극대화 등을 전제조건으로 하여 사양을 결정하였다.

이 사업의 핵심부분이랄 수 있는 350km/h의 최고운행속도의 달성은 단순

히 출력의 증가만으로 해결될 수 있는 것이 아니고 견인력 및 열차저항,

주행안전성, 제동성능, 집전시스템 및 신호시스템, 환경대책 등 속도향상

으로 야기될 수 있는 모든 문제를 해결할 수 있는 기술력이 갖추어져야

한다는 것을 의미한다.

철도연과 생기원은 이러한 문제점을 우리 기술력으로 충분히 해결이 가능

하고, 2002년엔 철도선진국을 따라잡을 수 있다고 기대하고 있다. 2년간

의 연구를 통해 문제점을 충분히 분석하였고, 그 결과로서 이번에 우리

실정에 맞는 최적의 고속철도 사양을 도출했다고 자신하고 있다.

이번에 확정된 한국형 고속전철시스템 사양은 350km/h 속도 향상을 위해

20량 편성의 중간에 2량의 동력객차를 배치하고, 이 20량 편성이 11량 편

성으로 쉽게 변화할 수 있어 수송수요에 탄력적으로 대응할 수 있게 되었

다. 또한, 유도전동기의 채택, 경량화가 가능한 알루미늄 차체, 와전류제

동 추가, 여압장치 적용 등 주요 핵심장치들을 경부고속철도보다 진일보

한 시스템으로 새로이 개발될 예정이다.

철도연과 생기원은 이러한 기본사양을 토대로 이미 차량시스템, 추진제어

시스템, 열차제어시스템 등의 기본설계를 완료하고 동력차, 동력객차, 객

차부분의 상세설계를 진행중이다. 특히 이번 보고회에서는 공기역학적 저

항과 안전성, 승차감을 모두 고려해서 개념설계와 풍동실험을 마친 2002

년 한국형 고속전철 형상모델을 공개할 예정이다. 이외에도 교량 및 궤도

동적 해석프로그램을 개발함으로써 경부고속철도의 안전성 평가를 수행한

바 있으며, 핵심장치중의 하나인 진공차단기의 핵심부품의 개발을 완료하

였다.

양 기관은 이러한 연구결과를 토대로 향후 상세설계 및 모형제작, 핵심장

치 개발 및 시제차 제작 등을 거쳐 2002년에는 한국형 고속전철 시제차의

시험운행을 마침으로써 한국 고유의 독자적 모델을 개발완료할 예정이다.

o 이러한 과정을 거쳐 완성되는 한국형 고속전철시스템은 향후 국내에서 소

요되는 고속전철에 투입될 수 있을 뿐만 아니라, 중국의 고속철도 건설사

업에 진출할 수 있는 기술기반을 구축하는 등 한국의 철도산업이 세계적

인 경쟁력을 갖추는 계기가 될 것으로 기대된다. 또한 첨단기술의 집합체

인 고속철도기술의 발전은 비단 한국철도의 선진화를 이룰 뿐 아니라 국

내의 산업전반에 광범위한 기술파급효과가 기대되고 있다.

o 고속전철기술개발사업은 21세기 국가교통망의 핵심이 될 고속철도분야의

기술자립을 달성하기 위하여 최고운행속도 350km/h급의 한국형 독자모델

을 개발하고 관련핵심기술을 확보하는데 목표를 두고 1996년 12월부터

2002년 10월까지 6년간 진행중이다.

이 사업은 건설교통부를 총괄부처로, 과학기술부 및 산업자원부를 협조부

처로 하고 총괄주관기관인 철도연과 주관기관인 생기원을 주축으로 철도

차량제작사와 대학 등 총 77개 기관이 협동연구체계를 구축하여 수행하고

있다.

<참고> 고속전철기술개발사업 추진 현황

1. 사업개요

<> 최종 목표 : 350km/h 한국형 고속전철시스템 개발 및 핵심기술 확보

<> 사업기간 : 6년('96.12-2002.10)

o 1단계('96.12-'99.10)

- 차세대 한국형시스템 사양결정 및 상세설계

- 시제차 모형제작 및 신호장치 시제품 1차 개발

- 원천설계기술개발 및 기술인력 양성

- 선로구축물의 설계기술개발

o 2단계('99.11-2002.10)

- 350km/h 시험평가 기술자립 및 시제차 완성.시운전

- 원천설계기술 확보 및 시스템 엔지니어링 기술 자립

- 신호장치 시제품 개발 완료

- 선로구축물의 설계기술 자립

<> 총사업비 : 2,874억원(정부 1,437억원, 민간 1,437억원)

<> 사업추진 체계

o 총괄부처(협조부처) : 건설교통부(과학기술부, 산업자원부)

o 총괄주관기관(주관기관) : 한국철도기술연구원(한국생산기술연구원)

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|  총괄(협조)부처  |

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|      건교부      |

| (과기부, 산자부) |

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|           +------------------+

|-----------|기술개발추진위원회|

|           +------------------+

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|  총괄 주관기관   |

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|  철도기술연구원  |

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+--------------+  |  +--------------+

|  평가위원회  |--|--|총괄운영위원회|

+--------------+  |  +--------------+

|

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|                    |

+-----------------+    +--------------+

+-------|시스템 엔지니어링|    |차량시스템 및 |-----+

|       |    기술개발     |    |부품 기술 개발|     |

+----------+ |-----------------|    |--------------| +----------+

|전문위원회| |     철도연      |    |    생기원    | |전문위원회|

+----------+ +-----------------+    +--------------+ +----------+

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<> 기술개발 주요 내용

o 경부고속철도

- 최고운행속도 : 300km/h

- 견인전동기 : 동기 전동기

- 객차 차체 : Mild Steel

- 제동시스템 : 마찰 및 회생제동

- 압력조절장치 : 없음.

o 고속전철 기술개발

- 최고운행속도 : 350km/h

- 견인전동기 : 유도 전동기

- 객차 차체 : 알루미늄 및 복합재

- 전두부 : 공력학적 설계에 의한 한국형 고유 모델

- 제동시스템 : 마찰, 회생 및 와전류 제동

- 압력조절장치 : 개발적용

2. 주요 추진실적

o 엔지니어링분야

- 한국형 고속전철 기본 편성 확정(20량 편성, 11량 편성)

* 중련편성도 가능토록 구성

- 고속전철시스템 사양 결정

- 시제차 편성 및 사양 결정

* 1편성은 7량으로 구성(동력차 2량, 동력객차 2량, 객차 3량)

o 제작 및 해석부분

- 동력차, 동력객차, 객차 및 대차의 기본설계 완료 및 상세설계 추진

중

- 공력시험용 축소모형 제작

- 통합 Working sample 제작(추진, 제동, 진단 등)

- 피로수명 예측 전문가시스템, 고조파 해석 등 S/W 개발

- 컨버터 시제품, 주차단기 시제품, 궤도회로 송수신기용 보드, 보조전

원장치 제어기 PCB 등 제작

- 장대레일 축력해석, 고속전철 교량온도하중 해석, 교량 및 궤도동적

범용해석 등 프로그램 개발

o 연구성과 : 논문게재 69건, 학술발표 79건, 특허출원 19건, 특허등록

1건 등

o 한국형 고속전철 기본 편성 확정

- 20량 편성, 11량 편성

* 중련편성도 가능토록 구성

o 시제차 편성 및 사양 결정

- 1편성은 7량(동력차 2량, 동력객차 2량, 객차 3량)

o 고속전철시스템 기본설계 마무리 및 상세설계 추진중

<열차의 제원 및 특성비교>

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고속전철기술개발

경부고속철도     ----------------------

20량 편성    11량 편성

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차량수                           20             20           11

열차중량(ton)                 771.2            780          458

총길이(m)                     387.9          393.5        218.9

좌석수                          935            930          460

전동기수                         12             16           12

출력/1대(kW)                  1,130          1,100        1,100

총출력(kW)                   13,560         17,600       13,200

최고운행속도(km/h)              300            350          350

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3. 3차년도('98.11-'99.10) 기술개발

o 시스템엔지니어링 기술개발

- 고속전철시스템엔지니어링 개발

. 시스템 인터페이스 및 성능해석기술 확보

. 시험평가계획 수립 및 시운전 시험/계측시스템 기본설계

- 전기.신호시스템 개발

. 신호제어시스템, 종합정보시스템 상세설계

. 신호제어시스템, 종합정보시스템 시제품 제작

- 선로구축물 개발

. 차량과 선로구축물간의 인터페이스 기술개발

. 핵심 설계기술 개발

o 차량시스템 및 부품기술개발

- 차량시스템 엔지니어링 개발

. 차량기계분야 외부구매(Outsourcing) 계획 총괄

. 차량시스템(동력차, 동력객차, 객차) 상세설계 및 모형제작

. 주요 서브시스템 상세설계 완료, 시작품 제작 및 특성시험

- 전기시스템 엔지니어링 개발

. 전기 및 제어관련 시스템의 모형 제작 및 배치 설계

. 제어진단시스템, Cab Cubicle 및 타 제어기기의 시제차 편성시스템

을 기준으로 통합 및 성능시험

. 주요 전장품 1차 시작품 개발 및 성능평가