◎미래의 교통수단 자기부상열차
79명이 숨지고 1백30여명의 중경상자를 낸 한국철도사상 최대의 참사가 발생하여 온 국민을 슬프게 하고 있다.이 철도사고는 과거의 충돌사고와는 달리 지하공사로 인하여 철로지반이 가라앉아 기관차 및 객차들이 탈선,전복함으로써 일어난 사고다.가라앉은 선로를 발견하고 급정거하려던 기관사의 노력은 열차의 하중을 철로에 가중시킴으로써 약해진 지반의 함몰을 촉진시켰을 가능성이 높다.안전제일을 무시한 공사진행을 개탄하면서 기존철도시설의 취약점과 열차운전기술이 갖고 있는 한계성도 깊이 생각하게 된다.
우리나라의 철도수송은 1899년 경인선이 개통됨으로써 시작되었다.그 후 남북을 잇는 경부선과 경의선은 한국철도의 본동맥이 되었고 일본의 대륙공략의 주수단이 되었다.한국대중교통의 장거리운송은 고속도로가 건설될 때까지 거의 전적으로 철도에 의존하였다.그럼에도 불구하고 철도망의 기본 골격은 크게 발전하지 못하였고 최근에 이르기까지 기술적인 내용은 타 교통수단에 비하여 부진하였던 것도 사실이다.수송속도와 수송용량에 있어서 획기적인 기술혁신이 이루어지지 못하여 항공운송과 도로운송에 밀려왔던 것이다.
그러나 최근에 우리는 고속전철사업을 본격적으로 추진하면서 철도운송의 대혁신을 기할 수 있게 되었고 기존 철도와는 근본적으로 다른 자기부상열차의 기술개발을 추진하면서 철도수송의 새로운 시대를 눈앞에 보게 되었다.고속전철이 기존 궤도운송을 고속화하고 첨단기술화하는 단계적인 기술혁신작업의 소산이라 한다면 자기부상열차는 혁명적인 새로운 기술개발이기 때문에 단연코 21세기의 새로운 교통수단으로 각광을 받는다.따라서 과학기술자들에게는 자기부상열차기술이 크게 관심을 끌고 있으며 오는 대전 EXPO에서는 시험적인 모델로 일반국민에게 시승의 기회를 제공케 된다.
자기부상열차는 문자그대로 자력을 이용하여 차체가 선로위를 떠서 달리게 된다.차량에 탑재된 자석과 가이드웨이(GuideWay)에 설치된 자성체간의 상호작용자력으로 차체가 부상하게 되는 것이다.초전도체 방식(EDS)에서는 차량에 초전도체 자석(Superconducting Magnet)을 탑재하고 가이드웨이에는 전도성 코일을 설치하여 상호 발생하는 강력한 반발력을 이용한다.반면 상전도 방식(EMS)에서는 차량에 상전도체를 탑재하고 가이드웨이에는 강자성체(Ferromagnetic Material)를 설치하여 그 사이에 일어나는 강력한 흡인력으로 차량을 부상시키는 것이다.이 두가지 방식은 모두 자기부상(Magnetic Levitation)이 기본요소 기술로 되어 있고 안내장치와 추진장치가 고도의 신뢰도를 보장할 수 있어야 한다.
초전도방식에 있어서는 초전도자석에서 발생하는 강력한 자장이 밖으로 밀려나와 자석과 가이드웨이의 도체사이에 압축됨으로써 자기적인 쿠션의 역할을 하여 열차가 고속으로 움직일때 가이드웨이위로 10내지 15㎝까지 높게 부상하게 된다.이에 반하여 상전도방식은 0·1내지 1·5㎝의 낮은 부상높이를 갖고 주행하게 되나 저속상태에서도 부상력을 얻을수 있어서 도심지역 지하철로도 사용이 가능하다.두 경우 모두 기계적인 지지기구가 없이 주행시의 공기저항,안내선로의 불균일로 인한 차량 전·후부간의 진동,좌우로 흔들리거나 회전하려는 횡력등을 통제하기 위한 제어장치를 갖고 있어야 한다.
초전도방식의 자기부상열차에 있어서 추진력은 「선형 동기 전동기」(Linear Synchronous Motor)를 사용하는 바 차량과 안내선로와는 완전히 격리되어 있고 차량은 추진에 필요한 전원을 공급받을 필요가 없다.반면 상전도 방식에서는 선형동기 전동기나 「선형 유도 전동기」(Linear RInduction Motor)를 사용한다.후자의 경우에는 차량에 집전장치를 통한 전원 공급이 필요하다.
자기부상열차는 프랑스·독일·영국 및 일본에서 개발되어 실용화에 박차를 가하고 있다.프랑스에서는 GEC 알스톰사의 TGV가 이미 시속 3백㎞의 상업운행에 성공하였으며 독일의 TRANSRAPID는 EMS방식으로 시속 2백50㎞의 상업운행을 실현하고 있다.영국은 도시용 저속자기부상열차를 EMS방식으로 개발하였다.일본은 초전도방식으로 시속 4백20㎞의 국철시험주행이 성공하여 2000년까지는 도쿄와 오사카간의 신간선을 자기부상열차로 운행할 계획이다.
우리나라의 경우 한국전기연구소가 상전도방식으로 KOMAG 1호를 개발한데 이어 현대와 대우 중공업이 각각 자기부상열차의 개발시승회를 가진바 있다.대우중공업은 상전도식의 40인승 부상열차를 개발,최고 1백10㎞의 시속을 실현하였다.떠서 달리는 조용한 자기부상열차가 우리나라 철도역사를 혁신적으로 바꾸어 놓을 때가 멀지 않았다.
구포역 철도사고의 희생자들을 애도하면서 안전하고 빠른 21세기 철도기술의 발전된 모습을 그려 본다.<고등기술연구원장·아주대석좌교수>
79명이 숨지고 1백30여명의 중경상자를 낸 한국철도사상 최대의 참사가 발생하여 온 국민을 슬프게 하고 있다.이 철도사고는 과거의 충돌사고와는 달리 지하공사로 인하여 철로지반이 가라앉아 기관차 및 객차들이 탈선,전복함으로써 일어난 사고다.가라앉은 선로를 발견하고 급정거하려던 기관사의 노력은 열차의 하중을 철로에 가중시킴으로써 약해진 지반의 함몰을 촉진시켰을 가능성이 높다.안전제일을 무시한 공사진행을 개탄하면서 기존철도시설의 취약점과 열차운전기술이 갖고 있는 한계성도 깊이 생각하게 된다.
우리나라의 철도수송은 1899년 경인선이 개통됨으로써 시작되었다.그 후 남북을 잇는 경부선과 경의선은 한국철도의 본동맥이 되었고 일본의 대륙공략의 주수단이 되었다.한국대중교통의 장거리운송은 고속도로가 건설될 때까지 거의 전적으로 철도에 의존하였다.그럼에도 불구하고 철도망의 기본 골격은 크게 발전하지 못하였고 최근에 이르기까지 기술적인 내용은 타 교통수단에 비하여 부진하였던 것도 사실이다.수송속도와 수송용량에 있어서 획기적인 기술혁신이 이루어지지 못하여 항공운송과 도로운송에 밀려왔던 것이다.
그러나 최근에 우리는 고속전철사업을 본격적으로 추진하면서 철도운송의 대혁신을 기할 수 있게 되었고 기존 철도와는 근본적으로 다른 자기부상열차의 기술개발을 추진하면서 철도수송의 새로운 시대를 눈앞에 보게 되었다.고속전철이 기존 궤도운송을 고속화하고 첨단기술화하는 단계적인 기술혁신작업의 소산이라 한다면 자기부상열차는 혁명적인 새로운 기술개발이기 때문에 단연코 21세기의 새로운 교통수단으로 각광을 받는다.따라서 과학기술자들에게는 자기부상열차기술이 크게 관심을 끌고 있으며 오는 대전 EXPO에서는 시험적인 모델로 일반국민에게 시승의 기회를 제공케 된다.
자기부상열차는 문자그대로 자력을 이용하여 차체가 선로위를 떠서 달리게 된다.차량에 탑재된 자석과 가이드웨이(GuideWay)에 설치된 자성체간의 상호작용자력으로 차체가 부상하게 되는 것이다.초전도체 방식(EDS)에서는 차량에 초전도체 자석(Superconducting Magnet)을 탑재하고 가이드웨이에는 전도성 코일을 설치하여 상호 발생하는 강력한 반발력을 이용한다.반면 상전도 방식(EMS)에서는 차량에 상전도체를 탑재하고 가이드웨이에는 강자성체(Ferromagnetic Material)를 설치하여 그 사이에 일어나는 강력한 흡인력으로 차량을 부상시키는 것이다.이 두가지 방식은 모두 자기부상(Magnetic Levitation)이 기본요소 기술로 되어 있고 안내장치와 추진장치가 고도의 신뢰도를 보장할 수 있어야 한다.
초전도방식에 있어서는 초전도자석에서 발생하는 강력한 자장이 밖으로 밀려나와 자석과 가이드웨이의 도체사이에 압축됨으로써 자기적인 쿠션의 역할을 하여 열차가 고속으로 움직일때 가이드웨이위로 10내지 15㎝까지 높게 부상하게 된다.이에 반하여 상전도방식은 0·1내지 1·5㎝의 낮은 부상높이를 갖고 주행하게 되나 저속상태에서도 부상력을 얻을수 있어서 도심지역 지하철로도 사용이 가능하다.두 경우 모두 기계적인 지지기구가 없이 주행시의 공기저항,안내선로의 불균일로 인한 차량 전·후부간의 진동,좌우로 흔들리거나 회전하려는 횡력등을 통제하기 위한 제어장치를 갖고 있어야 한다.
초전도방식의 자기부상열차에 있어서 추진력은 「선형 동기 전동기」(Linear Synchronous Motor)를 사용하는 바 차량과 안내선로와는 완전히 격리되어 있고 차량은 추진에 필요한 전원을 공급받을 필요가 없다.반면 상전도 방식에서는 선형동기 전동기나 「선형 유도 전동기」(Linear RInduction Motor)를 사용한다.후자의 경우에는 차량에 집전장치를 통한 전원 공급이 필요하다.
자기부상열차는 프랑스·독일·영국 및 일본에서 개발되어 실용화에 박차를 가하고 있다.프랑스에서는 GEC 알스톰사의 TGV가 이미 시속 3백㎞의 상업운행에 성공하였으며 독일의 TRANSRAPID는 EMS방식으로 시속 2백50㎞의 상업운행을 실현하고 있다.영국은 도시용 저속자기부상열차를 EMS방식으로 개발하였다.일본은 초전도방식으로 시속 4백20㎞의 국철시험주행이 성공하여 2000년까지는 도쿄와 오사카간의 신간선을 자기부상열차로 운행할 계획이다.
우리나라의 경우 한국전기연구소가 상전도방식으로 KOMAG 1호를 개발한데 이어 현대와 대우 중공업이 각각 자기부상열차의 개발시승회를 가진바 있다.대우중공업은 상전도식의 40인승 부상열차를 개발,최고 1백10㎞의 시속을 실현하였다.떠서 달리는 조용한 자기부상열차가 우리나라 철도역사를 혁신적으로 바꾸어 놓을 때가 멀지 않았다.
구포역 철도사고의 희생자들을 애도하면서 안전하고 빠른 21세기 철도기술의 발전된 모습을 그려 본다.<고등기술연구원장·아주대석좌교수>
1993-03-31 5면
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