한국형 고속전철 차량 개발

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- 순수 국산 기술로 350km/h 동력차량 제작 성공 -

건설교통부 고속철도기획단 운영기획과 507-1384

o 건설교통부와 한국철도기술연구원은 경부고속철도보다 시간당 50km가 빠

른 최고운행속도 350km/h급의 고속전철 차량이 우리 기술로 제작되었다고

밝혔다.

- "G7 고속전철기술개발사업"의 총괄주관기관인 한국철도기술연구원(원장

송달호)은 일본, 프랑스, 독일에 이어 세계 4번째로 순수 국내기술에

의하여 제작된 고속전철 동력 1호차를 (주)ROTEM 의왕공장에서 공개하

였다.

o 이 한국형 고속전철은 동력차와 동력객차가 각 2량, 객차 3량 등 7량 1편

성으로 이루어지며, 4월중으로 제작 및 조립이 완료될 예정이다.

(G7 고속전철기술개발사업 개요)

- 고속전철기술개발사업은 총괄부처인 건설교통부와 협조부처인 과학기술

부, 산업자원부가 "한국형 고속전철시스템 개발 및 핵심기술 확보"를

목표로 1996년 12월부터 2002년 10월까지 6년 동안 추진하고 있는 선도

기술개발사업(G7)이다.

- 이 사업에는 한국철도기술연구원, 한국생산기술연구원을 주축으로 산.

학.연 70여개 기관에서 박사연구원 112명을 포함한 937명의 연구인력이

참여하고, 6년 동안 약 2,100억원(국고 1,051억원, 민간 1,049억원)의

연구비가 투입되었으며, 그중 동력차의 개발은 (주)ROTEM을 주 연구기

관으로 현대중공업, 유진기공 등 국내의 10개 기업이 참여하였다.

o 총 길이 22.7m인 한국형 고속전철 동력차는 순수 국내 기술진에 의하여

설계되고 제작되었다. 이 고속전철은 다지안에서부터 주요 핵심기술까지

한국 고유의 모델 제작, 첨단기술을 적용한 주요 핵심장치의 자체 개발로

압축될 수 있다.

(한국 고유의 모델)

- 한국형 고속전철 동력차는 운전실과 외형은 공기역학, 인체공학 등 핵

심기술을 접목시켜 한국 고유의 고속전철 여행문화 형성을 위한 통합디

자인 개념으로 설계되었다.

- 고속주행시 발생하는 공기저항과 소음을 줄이기 위하여 돌고래의 형상

과 같이 동력차의 코 부분에서부터 지붕까지 단일곡선을 유지하도록 설

계.제작하고, 주행장치에 덮개를 부착하였으며

- 승객의 보호를 위하여 충돌을 고려한 설계를 바탕으로 운전실 앞의 완

충장치를 개선하여 최대 6백만J의 에너지를 흡수하도록 하여 안전성을

향상하였으며

- 또한 안전운행을 위하여 운전자의 피로를 최소화하고 작업효율성을 높

일 수 있는 운전실 공간과 운전석 디자인 및 인간공학적인 기기배치를

실현하였다.

- 그리고 백의민족을 상징하는 흰색과 강한 속도감.첨단기술을 표현하는

빨간색을 주제로 한 한국고유의 고속전철 색채 개발 등 사회적, 문화적,

미학적, 기술적인 면을 통합한 우리 고유의 한국형 고속전철 모델을 개

발하였다.

(핵심장치의 국산화)

- 한국형 고속전철 동력차의 추진제어장치(변압기.주전력 변환장치.견인

전동기 : 자동차의 엔진에 해당) 등 핵심장치를 국산화함으로서 87%의

국산화를 달성하였다.

- 견인전동기는 1.1MW급 유도전동기를 독일, 프랑스에 이어 세계 3번째로

개발함으로써 그 기술력을 인정받았으며

- 변압기는 고속철도 차량에 탑재되어 고속열차에 필요한 모든 전력을 공

급하는 것으로 경부고속철도에 비하여 용량은 약 20% 증가한 반면 무게

는 약 15% 감소되었고

- 주전력 변환장치는 견인전동기에 공급되는 전력을 제어하여 열차의 속

도와 가속도를 제어하기 위한 장치로, 2.5MW급 대용량 기기로는 세계

최초로 가장 진보된 전력용 반도체소자인 IGCT(Integrated Gate Commutated

Thyrister) 소자를 이용하여 효율과 제어성능을 향상하였으며

- 차체를 끌고 가는 대차(주행장치)는 중국의 서남교통대학에서 407km/h

속도까지의 대차 성능시험(Roller Rig Test)을 완료함으로서 안전성을

확인하였다.

o 이번에 제작된 한국형 동력차와 동력개차, 객차는 (주)ROTEM 의왕공장에

서 창원공장으로 옮겨져 7량 1편성으로 조립된 후 차량성능시험이 시작된다.

- 올 상반기 동안, 공장내에서 60km/h까지의 시험을 완료하고, 하반기에

는 경부고속철도 시험선 구간에서 350km/h의 최고 속도 시험에 들어가

게 되며

- 이 기간 동안 차량과 함께 개발된 신호시스템, 선로구축물 등에 대한

성능시험도 함께 수행될 예정이다.

- 이후에도 100,000km의 주행시험을 통하여 안정성과 내구성을 입증함

으로서 한국형 고속철도 개발을 완료할 계획이다.

o 고속철도는 대량수송능력과 환경친화성, 안전성 등 철도 고유의 장점에

신속성까지 겸비하여 "철도르네상스"를 가져올 첨단교통수단으로 각광받

고 세계 전지역으로 확산되고 있다.

- 이러한 시점에 "고속전철기술개발사업"으로 고속철도차량.신호시스템

등 핵심부품의 설계.제작기술을 확보함으로서 국내 도시지하철과 일반

철도의 고속화 및 안전화 기술개발을 촉진시키고 관련사업의 기술경쟁

력을 제고시킬 것이며

- 앞으로 경부고속철도의 운영경험이 축적되면 우리나라도 고속철도 운영

기술과 설계 및 제작기술을 함께 버유하게 되어 국내는 물론 해외에서

프랑스, 일본, 독일 등 철도 선진국과 당당히 경쟁할 수 있을 것으로

기대된다.

<참고1> G7 고속전철기술개발사업 요약

<> 개요

o 개발목표 : 한국형고속전철시스템(최고운행속도 350km/h)을 개발

o 사업기간 : 6년(96.12-2002.10)

- 1단계(96.12-99.10) : 시스템 사양결정, 상세설계, 모형제작

- 2단계(99.11-02.10) : 최적설계, 시제차 완성 시운전

o 총사업비 : 2,874억원 계획에 2,101억원 투입(정부.민간 각 50%)

- 01 정부예산 : 204억원(건교부 140억, 산자부 49억, 과기부 15억)

o 추진체계 : 건교부 총괄, 산자부와 과기부 협조 아래 철도기술연구원을

총괄주관기관으로 추진

<> 추진상황

o 고속전철 시스템 사양 결정 및 상세설계를 거쳐 차량, 신호분야의 핵심

부품을 개발하고 관련장치간 통합시험을 완료

o 시운전에 대비하여 계측시스템 구축 및 시제차량 제작중

* 국가과학기술위원회의 조사.평가결과 2년 연속 "A" 등급

o 01.11월 2단계 3차년도 사업 협약을 체결하고 추진중으로 시제차량(7량

편성)을 제작하여 02.6월부터 시운전 예정

* 논문발표 700편(국내 : 610, 국외 : 90), 특허출원 40건, 특허등록

4건

<> 기대효과

o 차세대 고속철도 및 첨단 철도차량시스템 설계관련 핵심기술 확보로 관

련사업의 기술경쟁력 제고

o 순수 국내기술을 통한 수입 대체효과 도모

o 시스템 기술자립을 통한 해외진출 기반구축

<참고2> 고속전철기술개발사업 추진현황

<> 사업의 필요성

o 경부고속철도 이전기술을 통한 기술자립

- 이전기술의 완벽한 소화

- 이전기술이 제작과 운영기술에 집중

- 시스템 설계, 제작 및 평가 기술의 조화를 통한 기술자립

o 철도 선진국으로 도약의 필수조건

- 해외 선진국 고속철도 개발 동향 : 2002-2006년 330-360km/h급 고속

철도 실용화 전망

o 기대효과

- 고속철도 및 기존철도기술의 향상

- 핵심장치 국산개발(가격대비 87% 국산화)로 수출 증대 및 수입대체

효과(편성당 약 70억원)

- 경부고속전철의 유지보수 및 운영비용 절감

- 남북철도 연결사업 및 호남선 전철화에 활용

<> 추진경위

o 96.4 : 선도기술개발사업으로 추진 확정(과기부)

o 96.12 : 1차년도 사업시작

o 99.12 : 1단계 평가-전과제 성공 판정-국가연구개발사업 조사.분석.평

가(과기부)

o 01.5 : 2년 연속 평가등급 "A"

o 01.11 : 최종년도 사업수행중

<> 연구내용

o 최종목표 : 350km/h 한국형 고속전철 시스템 개발 및 핵심기술 확보

o 핵심기술 비교

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경북고속철도                     한국형 고속전철

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최고속도

300km/h                          350km/h

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열차편성

20량 1편성                       20량, 11량 가변편성 및 중련편성

가능

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추진장치

동기전동기 방식                  유도전동기방식(추진제어장치 독자

개발)

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객차 차체

Mild Steel                       알루미늄 압출재 개발 적용

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전두부

프랑스 설계                      한국형 고유 형상

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제동 시스템

마찰+전기제동                    와전류 제동 추가개발 적용

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여압장치

없음                             독자개발 적용

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주) 7량 1편성 차량을 제작하여 경부고속철도 시험구간에서 350km/h

주행

<> 소요예산

o 계획 : 2,874억원(정부와 민간 각각 50%)

o 투자 : 2,101억원(정부 1,052억원, 민간 1,049억원), 6차년도(01.11-

02.10)는 정부 204억원, 민간 187억원 투자

* 계획대비 약 73% 투자

<> 연구성과

o 주요 추진실적

- 한국형 고속전철 기본편성 확정 및 시스템 사양 결정

- 고속전철시스템 기본설계 및 상세설계를 통한 설계기술 국산화 자립

. 핵심부품(견인전동기, 인버터/컨버터, 여압시스템 등 58종) 개발

. 차량시스템 제작 진행(동력차, 동력객차, 객차 및 대차 제작중)

- 시운전 시험을 위한 시스템 성능 검토완료 및 계측시스템 구축

- 선로구축물 및 신호시스템(ATC, CTC, IXL) 제작 및 성능평가

. 방진침목, 체결구, 슬라브 궤도 등 개발

o 연구결과 활용

- 기존선 철도에 활용 : "장항선 신설구간 판형교량 동적 안정성 검토"

등 17건

- 고속철도에 활용 : "경부고속철도 궁현1교 동적안정성 평가" 등 14건

- 해외진출 : 대만고속철도(수주 : 현대건설)에 터널내부 압력 해석결

과 활용