동력집중식
철도차량의 동력방식 관련 용어.
1. 개요
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동력을 전담하는 열차(=동력차)에 다수의 객차, 또는 화차를 연결해서 밀거나 끄는 형태의 열차를 말한다. 이 방식과 대비되는 방식으로 동력분산식이 있으며, 좀 어정쩡한 방식으로 동력거점식이라는 것도 있기는 하다.
동력집중식은 다시 기관차 견인식과 기관차 추진식, 그리고 PP(Push-Pull)식으로 나뉜다.
- 기관차 견인식: 흔히 알고 있는 형태. 앞에서 기관차가 객차를 끌고 가는 형태이다. 국내에서 현재 운영되는 대다수의 무궁화호 와 새마을호가 가장 대표적인 예.[1]
- 기관차 추진식: 국내에선 볼 수 없고, 유럽 쪽에서 기관차 견인 열차라면 심심치 않게 볼 수 있는 형태로, 기관차는 뒤에서 밀고, 대신 반대쪽 끝에 있는 객차에 운전실을 설치해서 여기서 맨 뒤의 기관차를 제어하는 형태이다. 반대 방향으로 운행할 때에는 기관차 견인식과 같다. 유럽에는 두단식 승강장을 가진 기차역이 많아 기관차 견인 방식으로는 바로 열차가 되돌아 나갈 수 없기 때문에 생긴 방식. 참고로 유럽에서는 기관차 양쪽으로 기관실이 있는 경우가 흔해서 크게 문제가 되진 않지만, 똑같은 방식을 자주 택하는 미국에서는 운전 객차가 앞에서 전두지휘를 하고 기관차는 계속 후진으로 달리는(...) 황당한 모습을 종종 볼 수 있다.
- 전후동력식 (PP식): Push-Pull이라는 이름 그대로 기관차[2] 2대가 각각 앞에서 끌고 뒤에서 미는 형태로 움직이는 형태. 동차가 주로 사용하는 방식이다. KTX나 새마을호 DHC가 이 형태이다. 동력분산식과의 차이점은 기관부가 열차 밑에 있느냐, 아니면 별도의 차량 내 구역을 사용하고 있느냐의 차이 정도.
2. 장점
- 조성(=열차 편성을 짜는 것)이 자유롭다. 즉 유연한 편성을 짤 수 있다. 특히 편성이 유동적인 화물 열차는 거의 동력집중식으로 운용되고 있다.
- 운전 효율이 좋다.
- 동력분산식 열차의 동력차보다 가격이 싸다.
- 차량 당 유효 적재량이 뛰어나다. 즉, 같은 열차면 동력집중식 쪽이 더 무거운 것을 실을 수 있다.
- 소음이 적고 승차감이 좋다.[3]
- 2층열차 도입이 비교적 쉽다.
3. 단점
- 무겁기 때문에, 정확하게는 축중이 높기 때문에 선로에 많은 부담을 준다.=선로 유지비가 많이 나간다.
- 초반 가속이 느리다. 그래서 배차 간격이 조밀한 곳에서는 불리하다.
- 기관차의 고장은 곧 전체 열차의 운행 불능. 다만 장점이 될 수도 있다. 동력분산식에서는 동력계 전체가 나갈 경우 전체를 바꿔야 되지만 동력집중식은 두 개 중 한 개만 나갈 경우 나머지 한 개가 역까지 운송한 뒤 고장 난 기관차만 바꾸면 된다
- 두단식 승강장에서는 바꿔달기(입환)가 필요하다.[4]
- 전기 기관차 편성의 경우, 회생 제동 시 동력분산식에 비해 손실이 발생한다. 동력분산식은 전 차량에 회생 제동 브레이크를 장착하여 회생 제동 성능을 높일 수 있지만, 기관차 편성 동력집중식은 객차나 화차에 따로 장비가 되어 있지 않는 한, 기관차만 회생 제동이 가능하다.
- 객차 부분은 무동력으로 운행되므로 기관차의 운행에 따라 충격이 크게 전해질 수 있다. 즉, 관성의 법칙에 의해 기관차의 가속, 감속에 따라 객차와 객차 사이 혹은 객차와 기관차 사이 속도 차이 때문에 객차 간 연결부가 당겨지거나 (기관차가 가속할때) 느슨해지는데 (기관차가 감속할 때), 이 때 객차와 객차 간 연결부, 혹은 기관차와 객차 간 연결부가 맞부딪히는 충격으로 인해 발생하는 쿵 하고 부딪히는 듯 한 충격을 받을 수 있다. 감속. 가속할 때 (특히 정차하기 위해 역에 진입하며 속도를 낮추는 경우, 역에서 출발할 때 가장 심하다.)마다 이 충격이 고스란히 전해진다. (느껴지는 충격은 마치 비행기 착륙할 때의 승객이 느끼는 충격과 비슷하다.)
4. 기타
위에 서술한 동력집중식의 장단점은 어디까지나 다른 방식에 비해 '''상대적'''인 장단점이다. 즉, 위에 서술된 바가 항상 절대적으로 적용되는 것은 아니라는 것. 모든 열차가 반드시 저 장단점을 따르는 것은 아니다. 실제로, 동력집중식 열차 중에서 동력분산식의 가속력에 맞먹는 기관차도 존재하며, 소음과 승차감은 동력분산식에서도 상당히 발전되어 동력집중식과 거의 차이가 없다.
일반적으로 기관차는 기관차 견인식이나 추진식일 경우 1량, PP식일 경우에는 2량이지만, 대량의 화물을 견인하거나 하는 경우에는 기관차만 몇 량을 붙여서 운행하는 경우도 있다. 특히 이런 운행을 위해 운전실 없는 기관차까지 신조하는 미국에서 잘 볼 수 있는데, 미국의 철도 환경문서 중간의 사진을 참조하자.
그런데 어느 실험에서는 TGV POS #4402 열차의 연접대차마다 AGV 열차에 들어가는 동력장치를 각각 넣어 이중동력방식을 사용하는(...) 참 대단한 실험을 하였다. 그 결과 574.8km/h라는 철차륜 열차 중 가장 빠른 기록을 세웠다. #4402 열차는 그 덕분에 특별 랩핑을 해놓았다.
5. 관련 문서
[1] 무궁화호 RDC 편성은 동력분산식이므로 제외.[2] 대신 이런 경우에는 기관차가 아닌 동력차로 불린다.[3] 단 KTX-1 처럼 1,18호차로 당첨이 될 경우 소음이 장난이 아니다.[4] PP식 동차나 반대쪽에 운전실이 설치된 경우에는 이 단점은 제외. 이러한 특징 덕에 KTX나 구형 새마을호 PP동차 새마을호 차량 등은 동차(전동차)로 분류되기도 한다.