무선 전력으로 고속열차 달린다

철도연, 무선 전력공급 시스템 개발

▲무선전력으로 움직이는 고속열차.[사진제공=철도연]

[아시아경제 정종오 기자]무선 전력공급으로 달리는 고속열차가 만들어졌다.

한국철도기술연구원(이하 철도연, 원장 김기환)은 21일 머리 위 전차선이 아닌 열차 바닥에 전기를 공급해 고속열차를 움직이는 대용량 고주파(60㎑, 1㎿급) 무선전력전송 기술을 세계 최초로 고속열차에 적용하고 철도연 무선급전시험선에서 공개했다.

무선전력전송 기술은 물리적 접촉 없이 대용량의 전원을 공급하는 방법이다. 궤도를 따라 설치된 무선급전장치에서 60㎑의 고주파 전력을 자기장으로 변환해 열차에 전원을 공급한다. 고속열차에 적용한 1㎿는 대형버스 10대를 동시에 움직일 수 있는 대용량이다. 앞으로 대용량 전력이 필요한 고속철도, 도시철도 등 모든 철도시스템에 무선전력전송 기술을 적용할 수 있게 된다.

이번 무선전력전송 기술은 기존의 버스나 트램의 충전식 무선전력전송 기술과 달리 배터리 없이 무선으로 집전된 전력만으로 1㎿급 대전력이 필요한 고속열차를 움직였다는 데 의의가 있다. 기존 무선충전형 전기버스 용량의 100㎾ 보다 10배 높고 무선급전용 트램 용량의 180㎾보다 5배 이상 높은 용량인 1㎿급의 대용량 기술을 세계 최초로 구현한 것이다.

고속열차를 움직이기 위해서는 1㎿급 2800V의 대용량 고전압이 필요한데 이를 제한된 공간 내에서 무선으로 전송하는 경우 고전압 상태에서 절연 파괴 현상이 발생하는 문제점이 있었다. 이를 해결하기 위해 전압 분산형 구조를 개발했고 절연 설계를 최적화 하는 방법 등을 적용했다.

무선전력전송 시스템은 전차선을 대신해 열차 하부를 통해 비접촉 방식으로 전력을 공급하기 때문에 전차선 설비 등 부품의 유지보수와 교체가 필요 없고 지상에서 보수 작업이 가능해 유지보수 비용이 줄어든다. 전차선이 없어져 주변 환경을 헤치지 않고 컨테이너 작업을 할 때 디젤화물차를 사용해야 했던 항만이나 컨테이너 야드 등에서도 전기화물열차로 전환할 수 있어 선로 주변의 공기오염과 소음을 줄일 수 있다.

이준호 철도연 첨단추진무선급전연구단 박사는 "무선전력전송기술의 실용화를 위해 집전장치의 소형화와 경량화, 집전장치와 급전장치의 간격 증대에 따른 무선전력의 원활한 송수신 기술 확보, 비용 절감을 위한 최적 설계 기술 개발 등을 진행할 계획"이라며 "철도 전력공급 방법을 바꿔 철도시스템의 패러다임을 변화시킬 무선전력전송 기술 개발을 더욱 가속화 해 경전철, 고속열차에 상용화하겠다"고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr