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레일 칼럼/발언대

종로선 교류화(직류→교류)에 대해

교류화 경우, 예산절감(직교류 겸용 차량→ 직류 차량), 절연구간 밒 취약구간 해소

 한우진(레일뉴스 칼럼니스트, 미래철도DB 운영자, 교통평론가)

 

  한우진/서울교통공사 1호선 전동차(DSCF2908)

 

1974815일 서울 지하철 1호선이 개통되었다. 그리고 이날 경인선(인천까지), 경부선(수원까지), 경원선(성북까지)이 전철화되어 수도권 전철이 되었다. 아울러 서울 지하철과 수도권 전철은 한 노선처럼 운행하는 직결운행을 실시하였다. 협약에는 직통운전이라고 표시되어 있었다.

 

종로선이란 지하서울역부터 지하청량리역까지의 서울시 소속 지하철 구간을 말하는 것으로서, 노선의 대부분이 종로 하부를 지나가다보니 붙여진 이름이다. 당시엔 노선이 하나뿐인 관계로 1호선 말고 종로선이라는 표현도 많이 쓰였다.

 

그런데 흥미로운 점은 지하철 계획 당시 서울시가 지하 1호선 구간에 대해서 당시 철도청과 다른 시스템을 사용하기를 고집했다는 점이다. 즉 철도청이 교류 25000V와 좌측통행을 쓰고 있었는데, 서울시는 직류 1500V와 우측통행을 사용하기를 원했다.[참고문헌1]

 

하지만 서울역과 청량리역이라는 협소한 곳에서 좌우측을 바꾸는 것은 현실적으로 어려웠기에, 서울시가 주장한 것 중 직류 1500V만 채택되었다. 그래서 현재 1호선 전철에는 서울시 소속 지하 구간에 직류 1500V가 설치되어 있고, 나머지 코레일의 지상 구간에 교류 25000V가 설치되어 있다.

 

당시 서울시가 직류를 주장한 명분은 교류 전차선 부근에서는 통신선에 유도장애가 발생하기 쉽다는 것이었다. 실제로 다른 지상 구간과 달리 종로선 구간은 도심지역이고 통신망의 밀도도 높다. 지하철 터널에 인접한 공동구 등도 있기 때문에 통신선에 대한 악영향이 걱정될 수 있다.


 

   한우진/ 직류전차선의 T 바


다만 직류를 선택할 경우, 전식(電蝕)이 발생할 수 있기 때문에 직류 운영에는 장단점이 있다. 전식을 막을 방법이 있듯, 교류 전차선에 따른 통신유도장애도 막을 방법이 있다. 따라서 교류와 직류 어느 한쪽이 절대적으로 좋고 나쁜 것은 아니다.

 

어쨌든 종로선은 직류 전철을 선택했고 1호선에는 직교류 겸용 차량이 도입되었다. 직교류 겸용차량은 전용 차량에 비해 가격이 비싸다. 또한 남영-지하서울역과, 청량리-회기 구간에는 사구간(현재 명칭은 절연구간)이 형성되었으며, 이 구간은 취약구간이 되었다.

 

그렇게 44년이 흘러 현재 2018년이 되었다. 그동안 달라진 점은 1호선의 길이가 매우 늘어났다는 점이다. 당연히 운용차량의 수도 늘어났다. 이를 표로 비교해보면 다음과 같다.

 

 

 

서울지하철

코레일(당시 철도청)

비율

차량수 ()

1974년 개통 당시

60

126

1:2.1

2018년 현재

160

1164

1:7.3

노선 길이 (km)

1974년 개통 당시

7.8

74.0

1:9.5

2018년 현재

7.8

192.8

1:24.7

 

19741호선 첫 개통 당시에는 코레일 구간의 길이가 짧았고(수원, 성북), 코레일 차량수도 많지 않았다. 길이는 10배 정도였지만, 차량은 2배 정도였다. 코레일 구간의 운전시격이 길었기 때문이었다.

 

하지만 지난 44년 동안 코레일은 지속적으로 운행거리와 운용차량을 늘려왔다. 즉 개통 초기에는 철도청과 서울시가 어느 정도 대등한 관계에서 운행을 했는데, 현재는 1호선에서 코레일이 압도적으로 큰 비중을 차지하고 있는 것이다.

(물론 이는 시스템적인 것만 본 것이고, 영업적인 측면에서는 지하 1호선의 비중이 상당하긴 하다. 도심 지역이라 종로선의 수요가 높기 때문이다.)

 

결국 1호선 첫 개통 때와 달리, 지금은 노선의 대부분이 교류 구간인데도 불구하고 종로선이라는 짧은 구간이 직류라는 이유로, 1호선 전체의 막대한 양의 차량을 직교류 겸용차량으로 운영해야 하는 어려움이 있는 것이다.

 

 

그렇다면 서울지하철 1호선의 지하 구간인 종로선 구간을 교류 구간으로 변경하면 어떻게 될까?

 

우선 향후 도입되는 차량은 교류 전용으로 도입할 수 있어서 비용이 절감될 수 있다. 또한 기존 직교류 겸용차량을 교류 전용으로 고정하여 사용할 경우, 일부 부품을 사용하지 않을 수 있으므로 역시 비용 절감이 가능할 것이다.


 

   한우진/교류전차선 R 바


또한 이렇게 종로선 교류화를 시행할 경우 남영-지하서울역, 지하청량리-회기 사이의 절연구간을 없앨 수 있으며 취약구간의 해소가 가능해진다. 절연구간에서 일시적으로 속도가 감소하는 것도 개선이 되며 이를 장기간에 걸쳐 누적하면 큰 시간가치가 발생할 것이다.

 

다만 1호선 서울교통공사 차량은 2호선 성수지선에 있는 군자기지를 사용하고 있다. 따라서 서울지하철 소속 차량의 군자기지 입출고를 위해서는 1호선과 2호선 성수기지간의 연결선 위치로 절연구간이 이동해야 할 것이다. 그래도 상시 사용되는 두 군데의 절연구간이 입출고시에만 사용하는 한 군데의 절연구간으로 줄어들었으니 취약구간 감소 효과는 크다.

 

여기에 더 나아가 코레일 3호선 전동차를 서울교통공사 소속 지축기지에서 검수하듯, 서울교통공사 1호선 전동차를 코레일 소속 구로기지나 이문기지에서 검수한다면, 서울교통공사 1호선 전동차가 굳이 신설동역 절연구간을 지날 필요도 없게 된다. 절연구간 운용에서 해방되는 것이다. 군자기지에 용량이 확보되어 2호선에 전동차를 추가 투입할 여력이 생기는 것은 덤이다.

 

 

그렇다면 종로선 교류화는 실제 가능한가? 일단 문제가 되는 것은 교류 25000V 사용시 직류 1500V에 비해 터널 면적이 좀 더 필요하다고 하는데 현재 면적으로 설치 가능한지 여부일 것이다.

 

또 하나는 종로선 구간을 운행중단 시킬 수는 없으므로 직류 1500V 전차선을 유지한 상태에서 추가로 교류 25000V 전차선을 설치한 후, 나중에 직류 1500V 전차선을 걷어내는 작업이 필요한데 이러한 공사가 가능한지 여부도 중요하다.

 

필자 생각으로는 전차선 간의 간섭으로 도저히 공사가 어렵다면, 일정 기간 동안 임시로 종로선 구간을 3궤조로 운영하는 방법도 있지 않을까 한다. 즉 아래와 같은 순서로 공사를 진행하는 것이다.

 

1. 종로선 구간에 임시 제3궤조 설치 (직류 1500V)

2. 전동차 맨 앞과 맨 끝에 소형 평판차를 부착하고 여기에 제3궤조용 집전기를 설치하여 집전. 그리고 고압케이블을 통해 전동차에 전력을 공급함

3. 이렇게 종로선 지하 구간에서 제3궤조로 운행하는 동안 터널 천장의 직류 1500V 전차선을 철거하고, 교류 25000V 전차선을 설치. 절연구간도 폐지됨

4. 시운전 후 문제가 없으면, 전동차에 설치된 소형 평판차를 철거하고 팬터그래프로 운행

5. 종로선 구간에 임시설치한 제3궤조 철거

 

기존 전동차에 제3궤조 집전기를 바로 설치하면 좋겠지만, 그것이 어렵다면 맨 앞과 맨 끝에 제3궤조 집전장치가 달린 소형 평판차를 설치하여 집전용으로 쓰는 것이다. 모습은 좀 우습겠지만 제 기능만 제대로 하면 된다. 여기서 소형 평판차란 화물열차가 컨테이너를 나를 때 쓰는 대형 평판차가 아니라, 모터카가 작업물을 싣고 갈 때 쓰는 소형 평판차를 뜻한다.

 

1974년 당시 우려가 되었던 통신선 유도장애는 현재 기술이라면 충분히 차폐가 가능할 것이다. 도심의 규모는 서울보다 작으나, 현재 분당선, 과천선 등이 도심지에서도 교류 지하철도로 잘 운행되고 있다.

 

 

물론 필자의 이 같은 생각은 현장에서 철도를 잘 아는 분들에게는 망상처럼 들릴 수도 있을 것이다. 그동안 이미 검토가 되어 현상유지 하기로 결론이 난 적도 있었을 수 있다. 하지만 노선의 거의 대부분이 교류인데 아주 약간만 직류라는 이유로, 그 노선을 달리는 모든 차량이 직교류 겸용열차이어야 한다는 현 상황이 자연스럽지는 않다고 본다.

 

1호선을 교류로 일원화하면 당장은 힘들더라도 장기적으로는 분명히 효과가 있다. 어차피 철도는 100년 이상 계속 쓰는 시설인만큼 긴 안목이 필요하다. 더구나 직류 시설이 천년만년 가는 것도 아니다. 어차피 모든 시설은 언젠가 보수나 교체가 필요하며, 그때에 맞추어 교류로 교체한다면 생각보다 비용이 덜 들 수도 있다.

 

따라서 향후에는 1호선 종로선 구간의 교류화에 드는 직간접적 비용을 분석하고, 교류화로 인해 발생하는 직간접적 편익을 도출하고 비교하는 타당성조사가 이루어지기를 희망한다. 비록 당장은 공상에 가까울지라도 이것이 향후 1호선을 포함한 수도권 전철의 경쟁력을 높일 수 있는 방안으로서 논의의 물꼬가 터진다면 필자로서는 더없는 기쁨일 것이다.

 

 

 

 참고문헌

1. 문순경 명예회장, ‘수도권 전철의 국철, 서울시철의 공용노선에 얽힌 사연’, 사단법인 한국철도시설협회 협회지 107(200810) http://cafe.daum.net/kicha/ANj/42505

2. 한우진, ‘지하철 1호선 종로선 교류화 타당성 조사’, 서울연구원 우수 연구아이디어 공모전 입선, 2017.11.27.

 

 

 

 

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