한때 열차는 통기타를 둘러멘 젊은이들이 떠나는 낭만적인 여행의 대명사였다. 그러나 고속철도(KTX) 개통으로 열차는 각각의 도시를 연결하는 초고속 대중교통 수단으로 자리매김했다. 앞으로는 도심의 지하철과 버스, 택시 등을 대체하는 미래형 대중교통 수단으로 진화할 것으로 보인다. 한국철도기술연구원(이하 철도연)에서는 각각의 교통수단이 갖고 있는 장점만을 묶은 열차를 선보이기 위해 연구에 주력하고 있다.

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‘신에너지 바이모달(Bimodal) 저상굴절차량’은 연료전지를 이용, 버스처럼 도로 위를 달리기도 하고 지하철처럼 전용궤도에서 자동운전할 수 있다.

●버스, 택시 닮은 열차 나온다

우선 ‘버스철’이라고 불리는 ‘신에너지 바이모달(Bimodal) 저상굴절차량’을 꼽을 수 있다.

버스철은 연료전지를 이용, 버스처럼 도로 위를 달리기도 하고 지하철처럼 전용궤도에서 자동운전도 가능한 새로운 개념의 차량이다.

저상굴절차량은 탑승계단을 없애 노인, 어린이, 장애인들도 쉽게 타고내릴 수 있는 차량을 뜻한다. 철도연이 개발 중인 열차는 이같은 저상굴절차량에 차세대 무공해 에너지인 연료전지를 사용하고 전용 자기궤도와 일반 도로에서 모두 운행할 수 있는 ‘신에너지 바이모달’ 방식이다.

따라서 버스철은 궤도만 있으면 좁은 도로에서도 운행할 수 있고 자동운전도 가능하다. 지하철처럼 대규모 정류장이 필요없어 설치비용도 저렴하다.

철도연 목재균 교통핵심연구팀장은 “바이모달 저상굴절차량은 버스와 지하철의 장점을 두루 갖추고 있다.”면서 “오는 2009년쯤 시범차량을 제작, 시험운행을 거쳐 상용화할 예정”이라고 말했다.



이처럼 버스를 닮은 열차만 개발되고 있는 것은 아니다. 자가용이나 택시처럼 승객의 요구에 따라 원하는 시간에 원하는 장소까지 이동할 수 있는 ‘소형궤도열차’ 개발도 올해부터 진행되고 있다.

때문에 소형궤도열차는 노선거리 1∼10㎞, 탑승인원 1∼6명 등으로 규모가 작은 반면 승객이 맞춤형 서비스를 받을 수 있고, 매연이나 소음 등 환경오염이 없다는 장점이 있다.

철도연 차세대전동차연구팀 정락교 선임연구원은 “소형궤도열차는 고정된 일정에 따라 획일적으로 운행되는 것이 아니라, 승객의 요구에 따라 움직이는 자동화 시스템을 갖추게 될 것”이라면서 “현재 시스템 설계작업을 진행하고 있으며, 오는 2011년쯤 기술개발을 끝낼 예정”이라고 말했다.

●틸팅열차, 쇼트트랙 기술 및 원리 적용

속도만 놓고 보면, 한국형 고속철도가 단연 으뜸이다. 지난 2002년 기술개발이 끝난 뒤 지난해 12월 시험운행에서 시속 352.4㎞를 달렸다. 설계 최고 시속은 385㎞이다.

철도연 박춘수 고속철도기술개발사업단장은 “우리나라는 프랑스, 독일, 일본에 이은 세계 4번째 고속철도 기술보유국”이라면서 “지난 7월 말 ‘한국형 고속열차 실용화 사업계획’이 확정돼 오는 2008년 이후 전라선 등에 투입할 수 있을 것”이라고 말했다.

특히 한국형 고속철도에는 현재 운행 중인 KTX보다 뛰어난 첨단기술이 적용됐다. 예컨대 KTX가 20량 고정편성인 반면 한국형 고속철도는 차량 수를 자유롭게 편성할 수 있다. 또 공기저항과 터널 통과때 외부압력을 각각 15%,8% 감소시켰다.

그러나 산악지역 주민에게는 한국형 고속철도가 ‘그림의 떡’이다. 때문에 기존 궤도를 사용하면서도 속도를 높일 수 있는 ‘틸팅열차’ 개발에도 관심이 쏠리고 있다.

기존 철로를 활용하는 틸팅열차(TTX)는 차량이 곡선 구간을 달릴 때 곡선 안쪽으로 기울어지도록 해 원심가속도를 줄일 수 있다. 이는 모터사이클이나 쇼트트랙 선수가 곡선 구간에서 차량이나 몸을 기울여 쓰러지지 않으면서도 고속주행하는 것과 같은 원리다. 틸팅열차가 상용화될 경우 현재 시속 100∼140㎞대에 머물고 있는 일반 열차의 속도를 180∼200㎞까지 끌어올릴 수 있다.

철도연 서승일 기존철도기술개발사업단장은 “고속열차를 도입하기 어려운 산악지형에 유리한 틸팅열차는 운행시간 단축은 물론 승차감 향상에도 기여할 수 있다.”면서 “현재 차량부품 제작 및 성능시험을 끝냈으며, 오는 2007년까지 차량제작을 마친 뒤 시험운전에 들어갈 계획”이라고 말했다.

●철로, 바퀴가 필요없는 열차

철도연이 세계 4번째로 지난해 개발한 ‘무인자동운전 경량전철’은 열차는 철로 위를 달려야 한다는 고정관념을 깨뜨렸다. 궤도 없이 전력이 차량의 좌우 측면에서 공급되는 무인운전 시스템으로, 고무바퀴로 움직이게 된다. 현재 경북 경산에 건설된 2.37㎞의 시험구간에서 시운전 중이다.

철도연 한석윤 도시철도기술개발사업단장은 “객차 1량당 최고 100명까지 태운 뒤 시속 70㎞의 속도로 달릴 수 있다.”면서 “건설 및 유지비용이 지하철의 40∼50% 수준이어서 차세대 대중교통 수단으로 떠오를 것”이라고 전망했다.

상용화를 앞두고 있는 열차 가운데에는 자기부상열차도 있다.

자기부상열차는 같은 극끼리는 밀어내고, 다른 극끼리는 끌어당기는 자석의 원리를 이용한 것이다. 바퀴가 없이 열차가 공중에 떠서 달리기 때문에 소음이나 진동이 적다. 또 다른 열차보다 운행에 필요한 에너지가 적게 들며, 마찰력이 줄어 기존 열차와 같은 에너지로 더 빠른 속력을 얻을 수 있다.

중국 상하이에 설치된 초고속 자기부상열차는 시속 430㎞까지 달릴 수 있다. 그러나 우리나라가 지난 1998년 개발한 자기부상열차는 도심에서 운행이 쉬운 중·저속형으로 시속 100∼110㎞ 정도다.

철도연 이영훈 자기부상철도연구팀장은 “대전 엑스포공원과 국립중앙과학관을 잇는 1㎞ 구간에 자기부상열차 선로를 건설, 오는 2007년 4월 개통할 계획”이라며 “이와는 별도로 도시형 자기부상열차 실용화사업을 내년부터 2010년까지 추진할 예정”이라고 말했다.

장세훈기자 shjang@seoul.co.kr