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기획특집/연재

360km/h 차세대 신칸센, 도쿄~삿포로 간 4시간 운전 실현가능 한가?

JR 히가시니혼, E956형『ALFA-X』개발

  (서울:레일뉴스)최경수 편집위원 = JR 히가시니혼(東日本)이 신칸센(新幹線)의 차세대(次世代) 차량개발을 개시한다고 발표하였다. 영업운전에서 최고시속 360km를 목표로 한다고 밝혔다. 실현되면 도호쿠(東北)·홋카이도 신칸센(北海道新幹線)은 어떻게 바뀔 것인가?


 


2030년도 영업운전 투입예정


  현재 JR 히가시니혼(東日本)이 운전하고 있는 신칸센 차량의 최고속도는 E 5계 신칸센 및 E 6계신칸센이 시속 320km이다. JR 히가시니혼(東日本)에서는 이를 시속 360km로 끌어올리기 위하여 시험 차를 제작하여 2019년 봄에 운전을 개시한다고 발표하였다.


  시험 차는 E 956형으로 명명(命名)된 10량으로 편성되어 있다. 애칭은『ALFA-X』형 시험 차이다. 시험 시 최고 운전속도를 시속 400km 정도라면서 원래 홋카이도 신칸센(北海道新幹線)의 삿포로(札幌) 개통이 예정된 2030년도까지 신형 차로 영업운전 개시를 목표로 하고 있다.


E 5계 신칸센보다 긴 노즈


  일본 내에서 신칸센의 고속화를 목표로 할 경우 포인트가 되는 것은 소음대책이다. ALFA-X형 시험 차에는 터널에 들어갈 때 소음(騷音)을 줄이기 위하여 선두 차의 노즈(nose, 코)부분을 E 5계 신칸센보다 15m 정도 긴 차량과 비슷하게 제작한 차량의 두 종류를 만들어 효과를 검증한다. 또 대차(臺車)나 팬터 그래프의 저 소음화(低騷音化)에도 연구하게 된다.


  고속운전하는 데에는 지진대책(地震對策)도 과제가 된다. ALFA-X형 시험 차에는 큰 흔들림이 발생했을 때 탈선하기 어려운 댐퍼를 탑재하는 등 대지진에 대비하고 있다. 또 삿포로(札幌) 노선연장을 바라보면서 착설(着雪)하지 못하게 하는 차체 구조도 시험한다.


  차내의 흔들림을 줄이기기 위해 동요방지장치(動搖防止裝置), 상하 제진장치(上下 制振裝置), 차체경사 제어장치(車體傾斜 制御裝置)도 탑재한다. 구체적인 내용은 모르지만 일러스트를 보면 차체경사 제어장치는 공기 스프링 식은 것 같다. 차체 재질에 대해서는 이전 보도에는 마그네슘 합금도 검토된 것 같지만 이번 발표에는 특히 언급되지 않았으므로 알루미늄 합금의 가능성이 높다.


  차세대 신칸센이라면 JR 도카이도(東海道)고 N 700S계 차세대 신칸센을 발표한 셈이다. ALFA-X형 시험 차에서 N 700S계 차세대 신칸센은 영업차량이므로 단순 비교는 어렵지만 ALFA-X형 시험 차가 상당히 의욕적으로 보인다. ALFA-X형 시험 차는 최고속도의 향상을 목표로 하고 있으며, N 700S계 차세대 신칸센보다 영업운전 개시시기가 약 10년이 늦은 만큼 투입하는 기술도 앞설 것이다.


시속 360km 운전은 우쓰노미야(宇都宮) ~ 모리오카(盛岡) 간 뿐


  그럼, 만일 시속 360km 운전이 실현했다고 해서 도호쿠(東北)·홋카이도 신칸센(北海道新幹線)의 소요시간은 어느 정도 단축할까?


  도호쿠(東北)·홋카이도 신칸센(北海道新幹線)의 현재 최고속도는 도쿄(東京) ~ 오미야(大宮) 간이 110km/h, 오미야(大宮) ~ 우쓰노미야(宇都宮) 간이 275km/h, 우쓰노미야(宇都宮) ~ 모리오카(盛岡) 간이 320km/h, 모리오카(盛岡) ~ 신 하코다테 호쿠토(新函館北斗) 간이 260km/h, 세이칸(靑函) 터널구간이 140km/h가 되고 있다. 건설 중인 신 하코다테 호쿠토(新函館北斗) ~삿포로(札幌) 간에도 260km/h 운전이 예정되어 있다.


  신규 개통구간이 260km/h까지 밖에 내지 않는 것은 정비 신칸센(整備新幹線) 건설의 지시에 최고속도가 260km/h로 규정하고 있기 때문이다. JR 히가시니혼(東日本)이 최고속도 360km/h의 신칸센(新幹線) 개발한 경우도 현행 틀이 바뀌지 않는다면 360km/h 운전이 가능한 것은 우쓰노미야(宇都宮) ~ 모리오카(盛岡) 간 뿐이다.


신 하코다테 호쿠토역 까지 4시간 벽 돌파


 「하야부사」호 고속열차의 최고속도가 300km/h에서 320km/h로 높인 것은 2013년도이다. 이 때 도쿄(東京) ~ 신 아오모리(新靑森) 간은 11분 단축되었다. 20km/h의 속도향상으로 11분 단축할 수 있다면 320km/h에서 360km/h에 향상시킬 경우 40km/h의 속도향상이니 단순 계산으로 22분 단축할 수 있게 된다.


  실제로는 속도제한 등도 있고, 어느 정도 소요시간 단축이 될지는 모른다. 여기에서는 15분 정도 단축이 실현된다고 가정하는 것으로 생각해 보자.


  도쿄(東京) ~ 신 하코다테 호쿠토(新函館北斗) 간 최단 소요시간은 현재 4시간 2분이다. 도호쿠 신칸센(東北新幹線)에서 최고속도가 시속 360km에 향상시킬 경우 노동시간 단축효과를 15분이라고 가정하면 도쿄(東京) ~ 신 하코다테 호쿠토(新函館北斗) 간은 4시간의 벽을 깨고 최단 3시간 47분까지 단축될 것 같다.


도쿄(東京) ~ 삿포로간  4시간 반


  그럼 2030년도에 홋카이도 신칸센(北海道新幹線)의 삿포로(札幌) 개통을 맞을 경우, 도쿄(東京) ~ 삿포로(札幌) 간은 어떨까? 국토 교통성의 예산에는 도쿄(東京) ~ 삿포로(札幌) 간 소요시간은 5시간 1분으로 되어 있다. 이것은 우쓰노미야(宇都宮) ~ 모리오카(盛岡) 간 320km/h, 모리오카(盛岡) 북쪽으로 260km/h, 세이칸(靑函) 터널구간 140km/h를 전제로 우에노(上野), 오미야(大宮), 센다이(仙臺), 모리오카(盛岡), 하치노헤(八戶), 신 아오모리(新靑森), 기코나이(木古內), 신 하코다테 북두(新函館北斗), 오샤만베(長万部), 신 오타루(新小樽) 역에서 정차할 것으로 가정한 것이다.


  우츠노미야(宇都宮) ~ 모리오카(盛岡) 간 최고속도를 360km/h로 올려 15분의 노동시간 단축이 실현될 경우, 4시간 46분이 된다. 또, 하치노헤(八戶), 기코나이(木古內), 신 오타루(新小樽)를 통과하고 1역 통과하고, 노동시간 단축효과를 4분으로 한 경우, 도쿄(東京) ~ 삿포로(札幌) 간은 4시간 34분까지 단축될 것 같다.


  이것이 정비 신칸센(整備新幹線) 룰이나 세이칸(靑函) 터널구간의 속도제한을 변경하지 않은 경우 도쿄(東京) ~ 삿포로(札幌) 간 소요시간의 현실적 전망이 4시간 반이다.


  도카이도(東海道)·산요 신칸센(山陽新幹線)에는 도쿄(東京) ~ 신 야마구치(新山口) 간이 대체로 4시간 반으로써 철도 점유율은 약 3할이다. 이 소요시간이면 대(對) 항공기에서 그 나름대로 경쟁력을 갖기를 의미한다. 그러고 보면 신칸센(新幹線) 360km/h 화(化)는 큰 의의가 있을 것이다.


모리오카 북측 320km/h 운전


  그럼 모리오카(盛岡) 북측으로 260km/h 제한을 제외, 세이칸(靑函) 터널구간도 전력(全力)으로 운행한다고 가정했을 경우에는 어떨까? 이른바 이상론이지만 국토 교통성 정비 신칸센의 소위원회 제3회(2012년 2월 23일)에서 논의되었다.


  그 참고자료를 보면 "모리오카(盛岡) ~ 삿포로(札幌) 간:320km/h, 세이칸(靑函) 공용 주행구간:320km/h"로 운행할 경우 4시간 33분이라는 숫자가 나온다.


  이것에 우쓰노미야(宇都宮) ~ 모리오카(盛岡) 간 360km/h 화(化로) 노동시간 단축효과 15분을 더하면 4시간 18분이 된다. 우츠노미야(宇都宮) ~ 모리오카(盛岡) 간이 360km/h, 모리오카(盛岡) ~ 삿포로(札幌) 간이 320km/h로 운전한다고 하면, 도쿄(東京) ~ 삿포로(札幌) 간이 4시간 18분이 된다는 계산이다.


▣ 전선 360km/h 운전으로 4시간 15분?


  모리오카(盛岡) ~ 삿포로(札幌) 간에도 360km/h 운전하는 경우는 어떨까? 이 구간은 538km인 우쓰노미야(宇都宮) ~ 모리오카(盛岡) 간 387km의 약 1.4배의 거리이고, 그렇다면 이 구간의 노동시간 단축효과를 단순 계산하면 15×1.4=21분 정도로 생각된다.


  다만, 국교성 자료를 보면, 모리오카(盛岡) ~ 삿포로(札幌) 간 최고속도를 260km/h에서 320km/h로 올릴 경우 노동시간 단축효과를 불과 10분으로 잡고 있다. 그 이유는 분명하지 않지만 곡선이나 구배(句配) 등의 문제가 있을 것이다.


  견실하게 과다한 마음도 있지만, 최고속도를 60km/h 올리고 10분의 노동시간 단축하는 데 불과하다면 320km/h에서 360km/h로 올려도 몇 분 단축에 그칠 것이다. 그래서 우쓰노미야(宇都宮) 북쪽 전 구간을 시속 360km로 운전한다고 해도 도쿄(東京) ~ 삿포로(札幌) 간 소요시간은 4시간 15분 정도로 잡게 된다.


4시간은 불가능은 아니다.


  그래서 현재 참조하는 자료로 계산한 결과로서는 우쓰노미야(宇都宮) 북쪽에서 시속 360km 운전을 전면적으로 실시한다고 해도, 도쿄(東京) ~ 삿포로(札幌) 간을 4시간의 벽(壁)을 깨기 어렵다는 결론이 나온다.


  하지만 이 계산은 이기적인 가정에 기반한 것이고, 정확성은 없다. 실제로는 다양한 요인이 얽혀 있다. 정비 신칸센 구간의 속도제한이 빗나간다면 JR 측도 진심으로 추가 시간단축을 시도할 것이다.
  도쿄(東京) ~ 오미야(大宮) 간의 속도제한 완화도 머리 한 구석에는 있다. 이런 점을 종합하면, 도쿄(東京) ~ 삿포로(札幌) 간을 4시간 이내로 주파하는 것은 전혀 불가능하지 않을 것 같다.


세계 표준시간


  실제 이번에 개발하는 ALFA-X형은 상당히 의욕적인 차량으로 보인다 영업운전 개시까지 10년 이상 걸쳤으니 삿포로(札幌)까지 시속 360km 운전을 내다보고 있어도 할 말이 없다.


  세계적으로는 고속철도의 최고속도는 시속 300km대 후반이 앞으로 표준이 될 수 있다. 중국에서도 "부흥호"가 350km/h 운전을 재개했다. 그런 의미에서 JR 히가시니혼(東日本)이 360km/h 운전을 목표로 하는 것은 세계 표준속도에 맞추어 적절한 기술개발이라고 생각한다.


  2031년 봄, 도호쿠(東北)·홋카이도 신칸센(北海道新幹線)에 어떤 신형 차가 운행하기 시작할 지 지금부터 기다려진다.


     - 資料 :  Tabiris.com, 2017. 7. 5.

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