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기획특집/연재

일본 N 700S계 시험차와 양산차의 미묘한 차이

(서울:레일뉴스)최경수 편집위원 = 도카이도 신칸센(東海道新幹線)에서 신형 차량가 영업운전을 시작하는 날이 점점 다가온다.


JR 도카이(東海)는 2월 25일, 일본차량 제조(日本車輛製造) 토요카와 제작소[豐川製作所, 아이치 현(愛知縣) 도요카와 시(豐川市)]에서 도카이도 신칸센(東海道新幹線)의 차세대 차량『N 700S계(系)』양산 차(量産車)의 반출작업을 취재진에게 공개하였다. N 700S계 신칸센(新幹線)은 2007년, N 700계 신칸센(新幹線)이 등장한 이후 13년 만에 풀 모델체인지 차량이다. 7월 1일, 우선 5편성이 등장하고, 2020년에는 또 7편성이 증차하면서 2021년ㆍ2022년에 각각 14편성이 증차하면 모두 40편성을 투입할 계획이다.


 

   - JR 도카이(東海)가 보도진에 공개한 신형 차량『N 700S계』 양산 차(量産車)


  이 회사는 2018년 3월, N 700S계「확인 시험 차(確因試驗車)」를 제작하였다. 이후 약 2년 간 약 33.4만 ㎞에 이르는 주행시험을 실시하였다. 그 동안 16량 편성을 8량 편성으로 바꾸거나 실제 영업운전에서 있을 수 없는 시속 360km로 주행하였으며, 그때마다 보도진에게 공개하여 성능과 운용의 유연성을 어필하여 왔다.


  이번에 선보인 양산 차(量産車)는 주행시험에서 얻은 데이터와 해석결과를 설계에 피드백하여 사양(仕樣)을 결정하였다고 담당자는 말하였으며, 영업운전을 향해 한층 더 향상시키고 있다.


▣ N 700S계 확인시험 차는 기존과 무엇이 다른가 ?

 『N 700S계(系)』확인시험 차(確因試驗車)의 외관 디자인은 주의깊게 관찰하지 않으면 현재 주류를 차지하고 있는 「N 700A계」신칸센(新幹線)과 구별하기 어렵다. 특징적인 것은 선두 부 좌우 양쪽 끝에 가장자리를 세운 듀얼 스프림윙 형이라고 부르는 디자인이다.


  
      - 선두부의 가장자리를 세운 형상이 특징


  이 형상은 주행풍(走行風)을 정류(整流)하므로써 터널 미기압파(微氣壓波)와 주행저항(走行抵抗), 최후미(最後尾)의 흔들림 저감(低減), 승차감 개선(乘車感改善) 효과가 있다고 한다. 이 회사의 고마키(小牧) 연구시설에서 기술개발 성과를 반영시킨 것이다. 엣지부분에 있는 전조등(前照燈)은 신칸센(新幹線) 최초로 LED 라이트를 사용하였다. 에너지 절약(節約)과 조도(照度), 시인성(視認性)의 향상을 도모하였다.


  대차(臺車) 커버는 대차 주변의 공간을 좁게 해 상하(床下)의 주행풍(走行風)이 유입하는 것을 줄여 강설(降雪) 시 차량의 착설(着雪)도 억제할 수 있는 형태가 된다. 대차(臺車)와 그 주변의 착설(着雪)이 많은 장소에는 히터를 설치한다.


  JR 도카이(東海) 담당자는 선두 차에 대하여「N 700A계」신칸센(新幹線)과 비교하면 외관상 큰 차이가 없어 보이지만, 공력성능(空力性能), 설해대책(雪害大策), 전조등(前照燈) 등 모든 점에서 더욱 개선된 차량이다라고 자랑한다.


 『N 700S계(系)』확인시험 차(確因試驗車)는 밖에서 보이기 어려운 곳에 최첨단 기술이 꽉 차있다. 팬터그래프로부터 도입한 전력을 전동기에 공급하는 주변환장치(主變換裝置)에는 고속철도에서 세계 최초가 되는 SiC[탄화규소(炭化硅素)] 소자를 채용하였다. 발열이 적어 냉각기구도 간소화되었다. N 700계 신칸센(新幹線) 초기 차량보다 폭 칫수를 절반 이하로 줄이고, 주변압기(主變壓器)와 전동기를 포함한 구동시스템 전체에 편성당 약 10톤이나 경량화가 가능하였다.


▣ 최신기술

  차량 기기배치의 제약이 완화되면서 16량의 기본설계에서 12량 및 8량 등 편성길이를 바꾼 "표준차량(標準車輛)"을 실현하였다. 또 경량화(輕量化)와 상하(床下)의 공간 절약화함에 따라 고속철도에서 세계 최초라고 하는“배터리 자주(自走)시스템”을 탑재할 수 있게 되었다. 이 시스템에 의해 정전 시에도 자력으로 안전한 장소까지 이동할 수 있다.


  대차부분(대車部分)에는 전자석(電磁石)을 기존 4극에서 6극으로 늘려 간결하게 된 견인전동기(牽引電動機)를 사용하였다. 견인전동기(牽引電動機)의 소형(小型)·경량화(輕量化)함에 따라 대차(臺車)에 다양한 신기술을 담을 수 있게 되었다.


 
  - 소형ㆍ경량화시킨「N 700S계(系)」확인시험 차(確因試驗車)


  견인전동기(牽引電動機)의 회전력을 차륜(車輪)에 전달하는 치차(齒車)는 두 방향의 이빨을 조합시킨 "이중 헬리컬 기어"를 채용하였다. 이중(二重) 헬리컬 기어도 신칸센(新幹線)의 영업차량에 사용하는 것은 처음이다. 담당자는 맞물림이 매끄러우므로 진동(振動)이나 소음(騷音)이 작아지는 데다가, 이빨(齒)과 이빨(齒) 사이에서 부하가 상쇄되기 때문에 베어링이 오래 간다라고 장점을 설명한다.


 『N 700S계(系)』확인시험 차(確因試驗車)와 이번에 공개된 양산 차(量産車)에는 더 세심한 차이가 난다.


  예를 들면, 선두 차에는 종래의 신칸센 차량(新幹線車輛)과N 700S계(系)』확인시험 차(確因試驗車)까지 운전석 창문 위에 있던 훅(hook)이 필요한지를 논의한 결과 불필요했다고 담당자는 말한다. 차량 뒷부분에 있는 뿔 모앙과 같은 정전(停電) 안테나는 양산 차(量産車)에서 저소음화(低騷音化)을 위하여 형상을 바꾼 것으로 알려졌다.


  선두 차(先頭車)의 대차(臺車) 스커트 형상도 바뀌었으며, 측면 로고는 색깔이 짙어진 듯하다.

  실내는 전 호차(全號車)의 객실 천장부분에 방범(防犯) 카메라를 설치하였다[확인시험 차(確因試驗車)는 일부 차량만]. 긴급상황 시 승객과 승무원이 대화할 수 있는 통화장치는 지령소 담당자와도 대화할 수 있도록 기능을 강화하였으며, 수량도 늘렸다.


  

  - N 700A계 신칸센(新幹線)과 N 700S계 확인시험 차(確因試驗車)에 있던 운전대 창 위의 훅(아래 사진)가 양산 차 (量産車)(사진 위)에는 없다.


▣ 보이지 않는 부분이 더욱 진화

  양산 차(量産車)에 진화시킨 것은 역시 보이지 않는 부분이다. 1편성의 배터리 장치는 시험 차의 4대에서 8대로 늘렸다. 비상 시에 도카이도 신칸센(東海道新幹線)의 모든 터널·교량에서 벗어나게 하였다. 평상 시 사용에도 차량기지에서 교체하는 등으로 일부 자주(自走) 시스템을 이용하는 것을 검토하고 있다고 담당자는 말한다.


  승차감(乘車感)을 새로운 향상을 도모한 풀 액티브 제진 제어장치(制振制御裝置)는 그린 차(8·9·10호 차)외에 선두 차(1.16호 차)와 팬터그래프를 취부한 5.12호 차에 탑재하였다. 종래의 세미 액티브 댐퍼에 소형 전동기와 펌프를 취부한 장치로 스스로 힘을 발생시켜 흔들림을 억제하는 능력을 향상시켰다고 담당자는 말한다. 초기 확인시험 차(確因試驗車)에는 그린 차에만 취부하였다.


  JR 도카이(東海) 신칸센(新幹線) 철도사업본부 차량부의 타나카 히데미츠(田中 英允) 담당부장은 양산 차(量産車)에 대해서 시험 차에서 확인한 성과는 모두 받아들이고 있다고 강조한다. 풀 액티브 제진 제어장치(制振制御裝置)의 튜닝이나 배터리 자주(自走) 시스템 시험에는 특히 힘을 썼다고 강조힌다.


  N 700계 신칸센(新幹線)에서「Supreme(最高)」이라고 하는 기대가 담긴『N 700S계(系)』확인시험 차(確因試驗車)는 더 위를 목표로 기술을 연마(硏磨)하여 왔다. 그 진가(眞價)는 4개월 후 7월 1일에 영업운전에서 발휘된다.


     - 資料 : 東洋經濟 新報社, 2020. 3. 4.

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