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기획특집/연재

차세대를 개척한 신간선「시험차량」열전

어디까지 갈 수 있을까? 계속되는 속도에 도전

 (서울:레일뉴스)최경수 편집위원 = 5, JR 히기시니혼(東日本)에서는 장래의 홋카이도 신칸센(北海道新幹線)의 삿포로(札幌) 연장을 위한 영업 최고시속 360km를 목표로 신형 차ALFA-XE 956형 고속시험 차를 보도진에게 공개한 바 있다. 신칸센(新幹線)의 새로운 시대를 향한 도전이라고 할 수 있는 전동차이다.

  

 

  노즈의 길이가 22m도 있다,ALFA-X의 신 아오모리(新靑森) 쪽 선두 차

 

현재 세계 각국에서 노선을 늘리고 있는 고속철도의 창시자는 1964년에 개통한 도카이도 신칸센(東海道新幹線)이다. 그 후에 산요(山陽), 토호쿠(東北), 죠에츠 신칸센(上越新幹線)이 개통하였으며, 그 다음 신칸센(新幹線)의 뒤이어 프랑스, 독일 등에서도 고속철도가 개통되었다.


그 개발과정에서는 이번ALFA-X와 같은 시작 차(試作車), 이른바 프로토 타입((prototype)이라고 불리는 차량이 먼저 제작되어 주행시험을 반복해 개발에 크게 공헌하였다. 이번은 신칸센의 초고속 운전을 실현하기 위해서 태어난 프로토 타입 차량을 되돌아 보고 싶다.

 

꿈의 초특급의 시험차


꿈의 초특급(超特急)으로 불리며, 개통 전부터 일본 국민의 상당수가 위대한 기대를 품고 있던 도카이도 신칸센(東海道新幹線)이다. 공사가 급피치로 진행되고 있는 가운데 선행(先行) 시험선으로 가나가와 현(神奈川縣) 아야세() ~ 카모노 미야(鴨宮) 간에 건설된 카모노 미야(鴨宮) 모델 선()1962년에 투입된 것은 1000형 신칸센 시험 차였다.


ABC의 형태가 다른 3편성이 제조되었으며, 속도시험을 비롯한 각종 시험에 제공하였다. 처음에 제작된 것은 A·B편성으로 2편성이 만들어진 것은 고속으로 교행할 때 시험 때문이었다. B편성은 1963330, 전차방식(電車方式)의 열차로서는 당시 세계 최고인 시속 256km를 기록하였다.


C편성은 양산형 신칸센 전차(0) 양산 선행차(量産先行車)로써 A·B편성(B편성은 한 쪽 선두 차)에는 곡면유리를 사용한 운전대 창문을 평면 2매 창문으로 하였으며, 전면의 스커트를 보다 강하게 하는 등 모델 체인지하였다. 덧붙여서 도카이도 신칸센(東海道新幹線) 개통 시 0계 신칸센은 신칸센 전차라고 불렀으며, 그 후 도호쿠(東北조에쓰 신칸센(上越新幹線)200계가 등장할 때 "0"라고 불리게 되었다.

 

     

- 1000형 고속시험 차 B편성()A편성()

 

도카이도 신칸센(東海道新幹線)의 성공으로 전국 신칸센망이 계획되었지만 1973년도에 장래의 신칸센을 고려하여 개발한 시작 차(試作車)961형이다. 장거리 운전에 대응하기 위해 침대 차도 만들었다. 1979127, 당시 건설 중이던 토호쿠 신칸센(東北新幹線)의 코야마 시험선(小山 試驗線)에서 가진 주행시험에서는 당시 전동차의 세계 최고시속인 319km를 기록하였다.


이 차량을 바탕으로 토호쿠(東北죠에츠 신칸센(上越新幹線)용 영업차량의 선행 시작 차(先行 試作車)로써 1979년도에 만들어진 것이 962형이다. 선두 차의 스커트(排障器) 첨단에는 스노우 플라우 등의 설해대책, 각 차측면에는 눈 분리실로 연결되는 흡기구가 설치되어 있었다. 시험 당시의 흰 바탕에 녹색 도장(塗裝)200계 신칸센 양산 차(量産車)로 계승되었다. 필자는 조에쓰 신칸센(上越新幹線)의 공식보도 시승회에서 니가타 역(新潟驛)에서 목격하여 촬영하였지만 10량 편성 가운데 전방 3량이 시험 차, 다른 7량은 200계 신칸센 편성이었다

 

노조미」호 선행차


1987년도에 국철이 분할 민영화되어 JR이 들어서자 신칸센의 고속화를 위한 개발이 기업에서 본격화되었다. JR 도카이(東海)1992, 새로이 개발한 300계를 투입하고 최고시속 270km노조미(희망의 의미)호을 운행 개시하였다.

  

   

- WIN 350형 고속시험 차(), 100계 신칸센(중앙), 300계 신칸센()

 

300계 양산 선행 시험 차(量産 先行試驗車)로써 1990년도에 만들어진 것이 300계의 J0 편성(후에 J1 편성)이다. 300계 양산형 신칸센의 기본모델이 된 차량이지만 양산 차(量産車)와 큰 차이는 선두 차 대차부근이 불룩해졌다. 큰 팬터그래프 커버를 갖추고 등장한 것도 인상적이었지만 얼마나 팬터그래프로부터의 소음대책이 과제였는지 알 수 있을 것이다.


J0편성 등장 시에는 아직노조미(희망의 의미)호의 명칭은 없고,히카리(빛의 의미)호의 초고속 유형으로슈퍼 히카리호라고 일반적으로 불렸다. 1990, 시속 303km, 1991228, 새벽에는 시속 325.7km를 기록하나 바 있다. 300계 신칸센은 그것까지 신칸센과 크게 다른 풀 모델 체인지 차량으로써 큰 화제가 되었으며, 필자도 이 J0편성의 촬영때문에 연일 연선에 나셨다.

1990년대 초반은 시속 300km 이상에서 초고속 운전을 위한 시험 차가 잇달아 등장하였다.


산요 신칸센(山陽新幹線)의 영업 최고시속 350km를 목표로 1992년도에 개발된 것이 JR 니시니혼(西日本)500900번대 시험 차이다. 일반적으로는WIN 350고속시험 차라는 애칭으로 불렀으며, 지상설비를 시속 350km 대응하게 정비한 오고리(小郡)[·신 야마구치(新山口)]와 신 시모노세키(新下關) 간에서 고속시험을 하였다. 19928월에는 목표의 350.4km/h를 달성하였으며, 일본 최초의 시속 300km 주행을 실현한 500계 신칸센 양산 차(新幹線量産車)의 발판이 되었다.


WIN 350시험 차를 보도진에게 공개는 지금은 생각할 수 없지만 JR 도카이(東海)의 오오이(大井) 차량기지에서 이뤄졌으며, 당시 신조(新造)된 직후의 300계 신칸센 양산 차와 100계 신칸센과 함께 공개되었다. JR 회사 간의 울타리를 넘은 세련된 시도로써 지금 생각하면 감개 깊은 것이었다.


  한편WIN 350시험 차의 등장과 비슷한 시기인 1992년도에 JR 히가시니혼(東日本)이 제작한 것이 STAR 21시험 차의 애칭으로 알려진 고속시험 차이다. 이 시험 차의 특징은 편성이 일반적인 보기 차(bogie )952형 고속시험 차 4량과 연접구조(連接構造)953형 고속시험 차 5량으로 구성되었다. 소음(騷音)과 터널 고기압파(高氣壓波), 지반진동 저감 등을 위해 차체는 크게 경량화되었으며, 선두 부는 소음과 고속주행 시 공기저항을 완화하기 위해 직선적으로 뾰족한 형태로 양쪽 끝이 각각 모양이 다르다.

  


    

   - STAR 21형 고속시험 차

 

등장 후에는 토호쿠 신칸센(東北新幹線)의 센다이(仙臺) 북쪽에서 주행시험을 시작하였으며, 19931221일에는 조에쓰 신칸센(上越新幹線)의 쓰바메 산조 역(燕三條驛) 부근에서 최고시속 425km을 달성하였다.

 

▣ 일본 최고기록을 수립한 300X형 고속시험차


95년에는 JR 도카이(東海)955형 차세대 초고속 시험 차, 애칭은300 X를 개발했다. 필자는 같은 해 하마마츠 공장(浜松工場)에서 보도진에게 공개하여 그 전모(全貌)를 보고 놀라움과 흥분을 감출 수 없었다. 우선 눈에 띈 것이 선두 차가 도쿄(東京) 쪽은 라운드 웻지 형, 하카타(博多) 쪽은 카스프 형이라고 불리는 완전히 다른 형태였다. 팬터그래프에서 발생하는 소리를 줄이기 위한 커버도 초대형을 취부하고 있었다.


300 X1996726, 심야 시운전에서 마이바라(米原) 교토(京都) 간 야스(野洲) 부근에서 자기부상 열차를 제외한 철도차량에는 일본에서 최고속도인 시속 443km를 기록하였다.

이들 시험 차는 그 후 신칸센(新幹線) 고속화에 큰 공적을 남겼으며, 1990년대 후반부터 2000년대 초반까지 그 역할을 마쳤다. WIN 350형 고속시험 차는 등장하면서부터 약 4년 후 19965월 말에, STAR 21형 고속시험 차도 19982월에 폐차하였으며. 300 X형 고속시험 차도 2002년도에 은퇴했다.


각 열차의 선두 차는 모두 보존되어 있는데 그 가운 데에도 WIN 350형 고속시험 차의 하카타(博多) 방면의 선두 차, STAR 21형 고속시험 차의 도쿄(東京) 방면 선두 차(952), 300 X형 고속시험 차의 카스프 형 선두 차는 시가 현(滋賀縣) 마이하라(米原) 시의 재단법인 철도종합 기술연구소[철도 총연(鐵道 總硏)] 풍동기술(風洞技術) 센터에 3량이 함께 보존되어 있으며, 통상은 비공개이지만 밖에서 그 모습을 볼 수 있다.

  

     

- 300X형 고속시험 차(카스프형 선두차)

 

21세기에 들어서자 더욱 고속운전을 목표로 시험차량이 등장하였다. 근래 미래형 모던한 초고속시험 차, JR 히가시니혼(東日本)FASTECH 360S형이 탄생한 것은 20056월이다. 얼마나 빠르다고 생각하는 참신한 디자인은 나중에 E 5계 신칸센(新幹線)를 예감케 하는 전동차였다.


360S의 숫자는 영업 최고시속 360km의미이며, SShinkansen의 머릿글자를 나타내고 있다. 선두 부는 약 16m의 롱 노즈에서 도쿄(東京) 방향의 1호 차는스트림 라인, 아오모리(靑森) 방향의 8호 차는애로우 라인이라고 불리는 E 5계 신칸센(新幹線)으로 통하는 형상이었다. 초고속 주행 시 급제동을 보조하기 위해서 지붕으로부터 공력 저항판(空力 抵抗板)이 튀어나오는 장치도 취부되어 있으며, 그 형태가 고양이 귀와 닮았기 때문에고양이 귀 신칸센(新幹線)이라고도 말해 인기를 끌었다.

      

                                      

- FASTECH 360형 아로라인형 선두차                              - FASTECH 360형 스트림라인형 선두차

 

이 전동차(電動車)는 영업용 차량과 같은 배치한 좌석과 세면소, 차내판매 준비실 등도 갖추고 있었다. 필자는 다행히 2007년도에 특별 수행하는 여행사 취재하면서 좌석과 운전대에서 시속 330km를 체험하였다. 테이블에 담배를 세우고 흔들리는 상황을 나름대로 실험했지만 승차감은 300km 넘는 데도 실로 스무즈하여 감탄했다.


그 후에도 주행시험은 계속되었지만 200997, 폐차하였으며, 안타깝게도 보존되지 않고 전체 차량을 해체시킨 것으로 알려졌다. 시험결과 및 컨셉은 E 5계 신칸센 및 E 6계 신칸센으로 계승하게 되어 일본 제일의 영업 최고시속 320km로 계속 운행하고 있다.

 

▣ 선두부 길이가 22m


레와[令和 : 일본 연호(年號)의 하나, 헤세이(平成)의 다음 201951일 개원(改元), 나루히토(德仁) 일왕 체제에서의 연호(年號)]의 시작과 함께 올해 59일 보도진 앞에 당당하게 그 모습을 드러낸ALFA-X시험 차이다.


이 차량는 홋카이도 신칸센(北海道新幹線)의 삿포로(札幌) 연장을 앞두고 세계 최고인 시속 360km로 영업운전을 염두에 두고 개발되었다. 원심력(遠心力) 및 흔들림을 억제하는 차체경사 제어장치(車體傾斜 制御裝置), 동요방지 제어장치(動搖防止 制御裝置) 외 지진발생 시(地震發生時) 긴급정지 시 공기저항을 이용해 제동거리를 단축시키는 공기저항판(空氣抵抗板) 유닛과 리니어식 감속도 증가장치(減速度 增加裝置) 등을 갖추고 있다.

  

     

- 노즈의 길이가 16m도 있다,ALFA-X의 도쿄(東京) 쪽 선두 차.

 

선두부 형상은 각각 다르며, 도쿄(東京) 1호 차는 E 5계 신칸센의 노즈(15m)보다 더 긴 정도다. 신 아오모리(新靑森) 10호 차의 노즈는 1호 차보다 약 6m나 더 긴 약 22m로써 이 차량은 거의 전체가 ""라고 말한다. 이미 시작된 주행시험에서는 환경성능(環境性能), 지진대책(地震對策)을 포함한 안전성 향상을 검증한다. 20223월까지 센다이(仙臺) ~ 신 아오모리(新靑森) 간을 중심으로 야간에 주행시험을 반복하면서 시속 400km 주행도 예정되고 있다고 한다.

마지막으로 해외 고속시험 차에 대해서 알이보자.

  

       

      - TGV 시운전 열차

 

일본 신칸센 열차를 따라잡을 추월과 프랑스에서는 TGV1981927, 파리 ~ 리옹 간을 개업하고, 당시 세계 최고인 시속 260km에서 영업운전을 시작하였다. 영업운전에 앞서 그 해 2월에 치러진 주행시험에서는 당시 세계 최고속도인 시속 380km를 기록한 바 있다.

  

     

   - 영국 ATP-P 고속시험 차

 

TGV시험 차는 1972년도에 등장한 전기식 가스터빈 동차(動車), TGV-001형이 그 해 128일에 시속 318km를 달성하였다. 그렇지만 당시 세계적인 오일쇼크로 연료를 많이 사용하는 가스 터빈식에서 전기방식으로 변경할 수밖에 없었고, 전후(前後)에 전기 기관차를 연결한 현행 TGV의 프로토 타입은 1974년도에 완성하였다.


영국은 가스 터빈식 고속시험 차APT-E(Advanced Passenger Train Experimental)의 시험운전을 1972년경부터 시작하였다. 이어 전기방식인 APT-P가 완성되어 인터시티에서 시범운전을 시작하였지만 잇따른 차량사고로 결국 APT 계획은 좌절되었다. 차체경사 기구(車體傾斜機構) 만큼은 이탈리아 피아트 사()에 팔렸으며, 지금은 세계적으로 보급된 틸팅 식 차량인 펜드리노(Pendolino)에 사용해 성공을 거두고 있다.

 

▣ 속도기록


독일의 고속열차 I C E는 지금은 전국적으로 네트워크를 넓히는 국제 열차로도 활약하고 있지만 그 시험 차는 1985년도에 북부 독일 빌레펠트 ~ 에센 간(재래선 구간)에서 시운전을 시작하였다.

  

     

- 독일 ICE 고속시험 차 운전대

 

1985, 시속 300km에서 주행시험에 성공하고, 198611월에 열린 공식 시운전 열차에는 필자도 초청되어 전기구간에서 당시의 독일철도 최고속도 기록인 시속 345km를 달성하였다. 차내는 좌석 외 살롱 룸도 완비하였으며, 좌석배면(座席背面)의 전화로부터 카드로 국제전화도 통화할 수 있는 서비스도 있었다. 속도기록 달성 순간에는 차 안에서 샴페인을 터트리면서 신기록 수립을 축하하였다. 이 모양은 T B S에서 필자의 인터뷰로도 방송되었다.


이어 198851일에는 풀다 ~ 뷔르츠부르크 간 고속 신선에서 열린 시운전에서 시속 406.9km라고 하는 세계기록(당시)를 달성하였다. 시험 차는 13년 간 50km를 주행 후 2000년도에 폐차되었지만 독일의 고속열차 개발하는 데 크게 기여하였으며, 현재는 뮌헨의 독일 박물관에 보관전시되고 있다.

 

- 資料 東洋經濟新報社, 2019. 7. 4.

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