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기획특집/연재

조에쓰 신칸센「비밀병기」로 속도향상할 수 있을까?

E7계 시험차량 옥상에 설치한「물체」

  (서울:레일뉴스)최경수 편집위원 = 조에쓰 신칸센(上越新幹線)은 1982년도에 개통하였으며, 도카이도 신칸센(東海道新幹線) 및 산요 신칸센(山陽新幹線) 그리고 도호쿠 신칸센(東北新幹線)의 도쿄(東京) ― 모리오카(盛岡) 간과 함께 기존 신칸센의 하나이다. 이 신칸센은 전국 신칸센 철도정비 법에 근거한 정비 신칸센(整備新幹線)과는 달리 건설비도 거액이다. 그것은 역 규모가 큰 것과 도중 역에는 반드시 통과선이 마련되어 있는 것도 있다. 건설비를 줄인 정비 신칸센과는 격이 다르다.


 
      - E 7계 신칸센에 의해 조에쓰 신칸센에서 속도향상시험 9월부터 개시


  그러나 정비 신칸센이 최고 시속 260km로 건설한 것인 데 반해 조에쓰 신칸센(上越新幹線)의 최고 시속은 240km에 그친다. 전국 신칸센에서 가장 느리다. 이는 조에쓰 신칸센 도쿄(東京) ― 니가타(新潟) 간 거리가 짧고, 항공기 등 라이벌이 있지 않음으로써 다른 기존 신칸센(新幹線) 만큼 속도가 중요시되지 않은 것이 이유의 하나이지만 운용하고 있는 차량도 도호쿠 신칸센(東北新幹線)에서  홀대받는 느낌은 부정할 수 없다.


▣ 조에쓰 신칸센에 최신형「E 7계 신칸센」 등장


  그러한 조에쓰 신칸센(上越新幹線)에 2018년도부터 E 7계 신칸센이 신조(新造)하여 투입되었다. 조에쓰 신칸센에 신조로 투입한 것은 개통 시 투입된 200계 신칸센 이후 처음이다. E 7계 신칸센에 대해서는 호쿠리쿠 신칸센(北陸新幹線)과 공통 사양의 그란 클래스(Gran Class)가 조성된 12량 편성을 11개 편셩을 투입한다고만 발표하고 있지만 그란 클래스는 물론 좌석에 콘센트를 갖춘 차량으로써 조에쓰 신칸센의 서비스 향상이 기대되고 있다.


 
- 속도향상 시험하는 데 E 7계 신칸센의 팬터 그래프 측면에 차음판 설치


  그리고 E 7계 신칸센을 사용한 조에쓰 신칸센에서 시운전이 2017년 9월부터 시작되었다. 이 시운전(試運轉)에 대해서 JR 히가시니혼(東日本)은 연선 자치체에 조에쓰 신칸센의 속도향상 시험이라고 보도했다. E 7계 신칸센의 영업 최고속도는 시속 260km이며, 설계상 최고속도는 시속 275km이다. 다만, 조에쓰 신칸센의 최고속도 향상은 가능한 것일까?


  최고속도 향상은 단순히 성능 좋은 차량을 도입하면 좋은 것은 아니다. 속도향상에 따라 큰 문제의 하나가 소음(騷音)이다. 속도향상으로 소음수준에 영향이 미친다면 현지에 통보하여 이해를 구하는 것은 지극히 당연한 이야기다.


 
          - 평상 시 E 7계 신칸센의 팬터그래프 모습


  그러나 이 속도향상 시험에 사용한 E 7계 신칸센은 큰 변화가 있었다. 팬터 그래프 좌우에 팬터 그래프 차음판(遮音板)이라고 하는 큰 측벽(側壁)을 설치하였다. 속도향상 시험에는 E 2계 신칸센 1000번대도 사용하였지만 이 시험편성에도 팬터 그래프 차음판을 설치하였다.


  팬터 그래프 차음판의 역할은 문자대로 팬터 그래프에서 나오는 소음(騷音)을 차단하여 연선(沿線)에 대한 소음을 줄이는 것이다. 팬터 그래프 관련된 소음은 여러 가지 있으며, 주행풍(走行風)에 의한 풍절음(風切音)과 가선(架線)과의 마찰음(摩擦音), 그리고 가선으로부터 이선(離線)할 때 발생하는 스파크 음(音) 등이 알려지고 있다. 이 가운데 스파크 음(音소)도 그다지 큰  문제가 되지 않아 가장 중요시되는 것은 풍절음(風切音)이다.


팬터 그래프에 속음판을 설치하는 이유


  JR 히가시니혼(東日本)에는 팬터 그래프의 거치대를 유선형(流線型) 커버로 덮고 거치대를 지지하는 애자(碍子)을 날개 단면형상으로 한 저소음(低騷音) 애자(碍子)를 채용한 팬터 그래프를 E 2계 신칸센 1000번대와 E 7계 신칸센에 취부하였다. E 2계 신칸센 1000번대는 팬터 그래프 차음판을 사용하지 않고, 도호쿠 신칸센(東北新幹線)의 우쓰노미야(宇都宮) ― 모리오카(盛岡) 간을 최고속도 시속 275km로 운행하고 있다.


 
        - 현재 조에쓰 신칸센의 주력 차종인 E 2계 신칸센


  E 7계 신칸센도 호쿠리쿠 신칸센(北陸新幹線)에서 시속 260km로 운행하고 있지만 도호쿠 신칸센(東北新幹線)의 우쓰노미야(宇都宮) ― 모리오카(盛岡) 간에서 시속 275km로 운행할 수 있는 환경성능을 가지고 있다. 그런 E 2계 신칸센 1000번대와 E 7계 신칸센에 팬터 그래프 차음판을 설치하여 조에쓰 신칸센에서 속도향상 시험을 실시하는 것은 조에쓰 신칸센의 지상설비가 시속 275km로 운전행하는 데 대응하지 않은 탓이다.


  사실은 신칸센의 소음대책은 차량만 하고 있는 것은 아니며, 고가교(高架橋)의 방음벽 등 지상설비 쪽에서도 대책을 강구하고 있다. 즉, 도호쿠 신칸센(東北新幹線)의 우쓰노미야(宇都宮) ― 모리오카(盛岡) 간에 대해서는 지상설비도 충분한 소음대책을 하고 있기 때문에 E 2계 신칸센 1000번대와 E 7계 신칸센은 팬터 그래프 차음판을 사용하지 않고 시속 275km로 운행할 수 있다.


  도호쿠 신칸센(東北新幹線)의 오미야(大宮) ― 우쓰노미야(宇都宮) 간에 E 2계 신칸센 및 E 7계 신칸센의 최고 시속은 240km로 제한하고 있지만 이것도 소음에 관한 지상설비의 사양에 따른 것이다. 여담이지만 팬터 그래프 차음판을 설치한 E 5계 신칸센 및 H 5계 신칸센 그리고 E 6계 신칸센은 오미야(大宮) ― 우쓰노미야(宇都宮) 간에도 시속 275km로 운행하고 있다.


  즉, 조에쓰 신칸센(上越新幹線)의 지상설비의 방음설비도 시속 240km로 설정하고 있기 때문에 최고속도를 향상시킬 경우는 지상설비 또는 차량 측에 소음대책을 강구해야 한다.

  조에쓰 신칸센(上越新幹線)의 지상설비를 개량하여 최고속도를 향상시킬 경우 오오 시미즈(大淸水) 터널과 나카야마(中山) 터널 등 장대(長大) 터널구간이 4할을 차지해도 지상구간 거리도 의외로 길어 공사비와 공사기간 확보, 공사 중의 연선(沿線)에 대한 배려 등 고려해야 할 점이 많다.


▣ 속도향상에 필요한 또 하나의 이유


  한편, 차량 측에 팬터 그래프 차음판을 설치할 경우 E 7계 신칸센 11개 편성에 대해서는 앞으로 신조(新造)하는 데 비용이 그 정도로 들지 않는다고 생각한다. 또 E 2계 신칸센과 기존 E 7계 신칸센의 팬터 그래프 차음판을 사후에 설치하는 경우도 이미 전례가 있어 그리 큰 문제는 아니라고 생각한다.


  이번 조에쓰 신칸센(上越新幹線)의 속도향상에 대한 검토는 도쿄(東京) ― 니가타(新潟) 간에만의 이야기에 그치지 않는다. 현재 니가타(新潟) 역의 재래선 고가화 공사와 아울러 조에쓰 신칸센(上越新幹線)과 재래선 특급 "이나호"의 동일 승강장 환승도 실시할 계획이며, 도쿄(東京)와 쇼나이(湘南) 지역 이동에 따른 소요시간의 단축도 의도의 하나라고 생각된다. 오히려 이를 염두에 두고 있기 때문이야말로 조에쓰 신칸센(上越新幹線)의 속도향상이다


     
  - 속도향상 시험에는 E 2계 신칸센에도 팬터그래프 차음판 설치


  조에쓰 신칸센(上越新幹線)의 속도향상 시험은 11월 말까지 이뤄질 예정이며, 이 시험결과에 따라 조에쓰 신칸센(上越新幹線)의 속도향상 실시여부가 결정될 것으로 생각되지만 부디 속도향상을 실현하고 싶은 곳이다.


     - 資料 : 松沼 猛, 上越新幹線「秘密兵器」で鈍足を返上できるか, 東洋經濟新報社, 2017. 11. 12.

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