전기철도
電氣鐵道
준말은 전철. 전기를 동력으로 하여 열차나 차량을 운행하는 철도이다.
오늘날 대한민국의 주요 간선은 대부분 전철화되어 있기 때문에 KTX, ITX-새마을, 전기 기관차 견인 무궁화호 등도 전철이지만 한국은 주요 간선의 전철화 역사가 짧은 편이라 대개 이런 장거리 열차들은 증기 기관차 시절의 용어를 답습해 기차라고 하고 그 대신 본래 전기철도인 지하철 즉, 도시철도, 광역철도 등에서 운행되는 열차를 전철이라고 한다. 하지만 이런 사회적 통념상의 전철의 의미와 실제 전철의 의미는 다르다. 통념상 말하는 '전철'에 관한 정보는 도시철도 문서를 참조.
국토교통부에서는 이를 다음과 같이 설명하고 있다.
전기철도의 역사는 의외로 오래되었다. 본래는 배터리로 구동하는 전기철도를 먼저 연구해왔으나 배터리 용량의 한계로 인해 써먹을 만한 수준의 전철을 개발할 수는 없었고, 1879년에 지멘스에서 가공전차선 방식의 직류전기기관차를 박람회에서 시연한 것이 첫 전기철도이다. 이렇게 개발된 전철은 1881년에 베를린 전차에 채택되어 처음으로 상용화되었다. 이후 1890년대에 교류를 이용한 전기철도도 개발되었다.
그러나 한동안 전철은 노면전차나 지하철, 일부 증기기관차를 사용할 수 없는 간선철도 구간[1]을 제외하고는 널리 채택되지 못했다. 당대에는 서유럽조차 현대와 달리 전력공급이 안정적이지 못했고, 전철화 비용이 비쌌기 때문이다. 그나마 노면전차나 지하철은 배차간격이 짧아 운행횟수당 전철화 비용이 상대적으로 저렴해서 채택될 수 있었다.
1910년대를 기점으로 유럽에서는 직류전철과 교류전철이 장거리 간선철도에도 보급되기 시작했다. 처음에는 철도회사들이 제각기 사정에 맞춰 전철화를 했으나, 점차 주요 간선철도가 국유화되면서 전철 규격을 통일해갔다. 유럽은 각 나라의 사정에 맞춰 직류 1500V, 직류 3000V, 교류 15000V, 교류 25000V 중 하나를 채택하였고, 프랑스처럼 복수 표준(교류 25000V, 직류 1500V)을 채택한 국가도 있다. 교류의 경유 그 특성에 따라 주파수도 결정할 필요가 있었는데 유럽은 50Hz로 통일되어갔다.
미국은 유럽과 비슷한 시기에 동부 철도를 중심으로 전철화를 해왔다. 미국은 유럽과 달리 모든 철도가 사철이었고 철도 국유화를 진행하지 않아 각 철도회사가 알아서 자기 돈 들여 전철화를 해왔고, 그 결과 각 철도회사들이 독자적인 표준을 고수하여 온갖 규격이 난무했다. 이런 독자적인 규격들은 설비 갱신 과정에루 점차 사라져가고 있기는 하나, 지금도 미국에서는 다른 나라에서는 찾기 힘든 교류 12000V 25Hz같은 독자 규격을 흔하게 볼 수 있다.
일본의 경우 유럽과 달리 오랫동안 간선철도의 전철화에 부정적이었는데, 여기에는 육군이 변전소나 전선 등 전력 시설이 공격받으면 마비된다는 전철의 특성을 들어 반대해왔던 이유가 크다. 그럼에도 사철에서는 직류 1500V 전철화가 이루어져왔고 국철에서도 도쿄나 오사카의 대도시 근교 구간은 통근통학 수송 등의 이유로 직류전철화가 이루어져왔다. 전후에는 대도시 근교의 전철화 구간을 확장하는 방식으로 전후복구와 함께 직류전철 구간을 확장해왔고, 1960년대에 교류전철을 상용화해 대도시가 적은 간선 철도에 채택해왔다. 일본에서 직류전철이 간토, 고신에쓰, 도카이, 간사이, 주고쿠, 시코쿠 지방에서 주로 채택되고 교류전철이 호쿠리쿠, 도호쿠, 규슈, 홋카이도에서 채택된 것은 이러한 역사적 경위가 있다.
일본의 교류전철은 신칸센이 25000V인 것을 제외하면 모두 20000V인데 이는 전세계에서 오직 일본만이 채택한 독자 규격이다. 일어 위키에 따르면 당시 일본의 직류 변전소의 표준 공급전압이자 특별고압송전망 말단의 전압규격이 20000V라 그렇다고. 신칸센은 송전효율을 고려해 세계 표준인 25000V를 채택했다.
한국은 20세기 초중반엔 빈국이었던 관계로 간선철도 전철화를 할 엄두를 내지 못하고 있었다가 중앙선을 전철화한 것이 첫 간선철도 전철화 사례이다.(일제시대의 경원선이나 금강산선은 제외) 이는 산업화 시대에 수송량이 포화상태에 이르자 용량 확대를 검토하면서 복선화와 전철화 중 전철화가 더 싸다는 결론이 났기 때문이다. 중앙선 전철화는 프랑스와의 기술협력을 통해 이루어졌으며, 교류 25000V를 표준으로 정한 것도 프랑스와의 기술협력의 결과이다.
1973년 청량리역~제천역 구간을 최초로 전철화하였으며, 이후 1987년 12월 제천역~단성역, 1988년 12월 단성역~영주역 이렇게 완료되었다. 이 시기 태백선과 영동선도 같이 전철화되어 전기 기관차 운행이 시작되었다. 이후로도 한동안 전시상황에 전철은 부적합하다는 이유로 전철화가 미진하다가 KTX 도입을 계기로 2004년에 호남선이 전철화되고, 제1간선인 경부선의 전 구간 전철화가 2006년에 완료되었다. 그 이후로도 노선 개량과 함께 전철화를 진행하여 현재 한국은 대부분의 간선철도가 전철이다.
북한의 간선철도는 직류 3000V로 전철화되어 있다. 이는 일제시대에 북한 지역에 깔린 경원선 복계~고산 구간 전철의 규격을 준용한 것이라 알려져 있다.
북한은 한국보다 전력 사정이 좋았던 이유 등으로 인해 한국보다 이른 시기에 전철화를 단행해 주요 간선이 모두 전철화되어 있다. 그러나 1980년대부터 심각한 발전 연료 부족으로 인해 전철을 제대로 운용하지 못하고 있다.
대만은 영국의 기술협력을 얻어 1979년에 국가 제1간선인 종관선의 지룽역 - 가오슝역 구간을 교류 25000V 60Hz로 전철화한 것이 전철화의 시초이다. 그 이후 한동안 전철화가 이루어지지 않다가 2000년에서 2014년에 걸쳐 동부간선을 전철화하고, 2016년에서 2020년에 걸쳐 핑둥선과 남회선을 전철화함으로써 현재는 모든 간선철도가 전철화되어 있다.
중국 철도는 1980년대부터 전철화가 이루어져 현재 주요 간선은 모두 전철화가 완료되었다. 교류 25000V 50Hz를 채용하고 있다.
중국 철도의 전철화율은 78%이다.
전기철도는 직류가 쓰이기도 하고 교류가 쓰이기도 하는데, 직류 전기철도는 1880년대, 교류 전기철도는 1900년대에 처음 개발되었고, 서로 특징이 달라서 경우에 따라 직류전철화가 이루어지기도 하고 교류전철화가 이루어지기도 한다.
직류철도는 송전 문제로 교류에 비해 변전소가 상대적으로 많이 필요하지만 직류 전동차가 교류 전동차에 비해 저렴하고, 교류에 비해 직류 전기철도가 터널을 더 작게 만들 수 있기에[2] 배차간격이 짧은 도시철도 노선과 지하철에서 직류 전철화가 이루어지는 경향이 강하다.
간선철도에는 주로 1500V와 3000V가 사용되며, 도시철도나 노면전차에서는 600V, 750V, 1000V, 1200V 등도 볼 수 있다.
교류는 대규모 송전에 유리하므로 변전소를 많이 설치할 필요가 없고 대출력을 내기 유리하며 같은 출력에서라면 직류 모터보다 교류 모터가 효율이 높기에 배차간격이 길고 화물열차나 장거리 열차가 많은 노선과 고속철도에서는 교류 전철화가 이루어지는 경향이 강하다.
직류와 달리 시간에 따라 전류값이 변하므로 주파수로 이를 나타내는 표시를 해 주어야 한다. 전세계적으로는 50Hz가 대세이지만, 미국의 영향을 받은 나라들은 60Hz를 사용한다. 한국과 대만은 60Hz를 사용하고, 일본은 동부는 50Hz, 서부는 60Hz를 사용하며, 중국은 50Hz를 사용한다.
전압은 일반적으로 25000V를 사용한다. 25000V가 표준이 된 것은 전압을 높이는 데 따른 설비 비용 증가와 송전효율 개선 등을 고려했을 때 비용 대비 최적의 전압이 25000V인 것으로 알려져 있기 때문이다.
상부의 전선을 통해 전력을 공급받는 방식이다. 공(空)중에 가(架)설한 전차선이라는 의미의 가공(架空)전차선이다.
대부분의 간선철도와 노면전차에서 채택한 방식이다.
전차선이 철로와 철로 사이, 혹은 철로 옆에 있는 방식을 말한다. 많은 나라의 도시철도와 지하철에서 사용한다.
전차선이 어떻게든 무조건 집전장치와 직접 접촉해야한다는 조건은 안정적인 고속주행을 어렵게 하므로, 아예 잡전장치를 버리고 열차 하부와 선로에 매설된 특수한 장치로 계속 전력을 무선충전기로 스마트폰을 충전시키는 방식처럼 계속 급전받아 열차를 운행시킨다는 '비접촉 유도 급전(집전) 방식' 이 연구되고 있다.
이 방식을 이용하면 전차선과 열차의 집전장치(팬터그래프)가 없어지기에 고속주행시 마찰로 인한 잔진동이나, 소음문제, 감전문제, 토지보상 문제 그리고 선로변 미관 문제가 한번에 해결되며 공기역학적으로 차체의 저항이 줄어들기에 500km 이상의 초고속 주행이 더욱 쉬워질 수 있다. 이러한 이유로 미래의 차세대 전차선의 형태라고 기대받고 있는 방식이다.
전기철도는 본래 배터리로 구동되는 것이 초기 콘셉트였으므로 다양한 배터리 전동차들이 전기철도의 여명기에 등장했으나 대부분 널리 이용되지 못하고 사장되었다.
그러나 최근에는 배터리 기술의 발전으로 인해 전기자동차처럼 배터리(이차 전지)로 구동되는 철도차량도 등장하고 있다. 배터리의 특성상 대출력은 아직 어렵지만 저밀도 수송 구간에서는 전차선 등을 이용한 전철화 대신 배터리를 사용한 전동차를 투입해 전철화와 비슷한 효과를 볼 수 있다. 전철화의 걸림돌 중 하나가 고가의 고압전선설비 비용인데 이를 설치하지 않아도 되기 때문. 또한 노면전차 등 도시 미관을 신경써야 하는 도시철도에서도 강력한 이점이 될 수 있다.
배터리로 구동되는 열차는 전차선이 각 역의 천장에만 달려 있어서 정차 중에 팬터그래프를 올려 배터리를 충전하는 방식을 주로 쓴다. 일본에서 개발된 EV-E301계 전동차나 EV-E801계 전동차, BEC819계 전동차 등의 배터리 전동차는 수십km 이상을 배터리로 주행할 수 있어 운행구간 말단부에만 충전시설을 설치해도 될 수준까지 왔다.
국내에서는 현대로템이 만든 현대로템 무가선 저상 트램이 있고, 대전 도시철도 2호선과 서울 경전철 위례선, 수원 도시철도 1호선에 투입될 예정이다.# 2019년 한국철도기술연구원의 무가선 저상 트램 실증노선 선정 공모에서 부산시의 오륙도선이 선정되면서 국내 처음으로 무가선 트램을 건설할 도시로 부산시가 선정되었다. 오륙도선 전체 계획의 일부인 1.9km를 실증노선으로 추진하여 2022년 개통을 목표로 하고 있다. 해외에서는 중국 광둥 성 광저우 하이주 전차와 대만 가오슝 첩운 순환선 등에서 운행되고 있다.
도시철도와 커뮤터 레일은 제외하며, 별다른 언급이 없는 경우 모두 가공전차선 방식을 사용한다.
주파수는 16.7Hz를 사용한다. 독일에서 만들어진 규격으로, 교류 25,000V 50Hz가 간선철도 전철화의 대세가 되면서 현재에는 독일과 주변 국가들에서만 사용한다. 특히 독일은 교류 25,000V 50Hz가 압도적 대세인 고속철도에서도 꿋꿋이 이 규격을 고집한다.
1. 개요
준말은 전철. 전기를 동력으로 하여 열차나 차량을 운행하는 철도이다.
오늘날 대한민국의 주요 간선은 대부분 전철화되어 있기 때문에 KTX, ITX-새마을, 전기 기관차 견인 무궁화호 등도 전철이지만 한국은 주요 간선의 전철화 역사가 짧은 편이라 대개 이런 장거리 열차들은 증기 기관차 시절의 용어를 답습해 기차라고 하고 그 대신 본래 전기철도인 지하철 즉, 도시철도, 광역철도 등에서 운행되는 열차를 전철이라고 한다. 하지만 이런 사회적 통념상의 전철의 의미와 실제 전철의 의미는 다르다. 통념상 말하는 '전철'에 관한 정보는 도시철도 문서를 참조.
국토교통부에서는 이를 다음과 같이 설명하고 있다.
디젤전기기관차 등 전기로 구동하지만 그 전기를 차량 내부에서 다른 연료를 통해 생산해내는 경우는 전기철도로 분류하지 않는다.전철이란 기술적으로는 전기동력(전동차, 전기기관차)으로 운행하는 철도를 뜻하나, 사회적 통념으로는 지하철 등 여객전용 전동차를 지칭합니다. 또한 건설시 주체와 재원에 따라 일반철도, 광역철도, 도시철도 등으로 구분하나, 건설 후 운영단계에서는 구분하지 않고 동력이 전기라면 ‘전철’로 통칭하고 있습니다.#
2. 장점
- 전기철도에서 사용하는 증기기관이나 디젤 엔진에 비해 효율이 좋으므로 연료 비용 및 에너지 절약에 큰 도움이 되며, 같은 이유로 환경에도 보다 친화적이다.
- 증기기관이나 디젤엔진에 비해 대출력 및 고속화에 유리하다.
- 디젤 엔진이나 증기기관, 가솔린에 비해 진동과 소음이 적으며, (전동차를 기타 내연기관과 비교할 때) 승차감이 좋아진다.
- 가감속에 유리하다.
- 대기오염 문제가 없으므로 지하나 장대터널에서도 운용이 가능하다.
3. 단점
- 전철화 공사 비용이 비싸고, 전철화를 하지 않은 것에 비해 유지비용이 비싸다. 선로 전체에 전선을 놓아야 하며, 적합한 전압의 전기를 공급하기 위해 변전이 필요하므로 변전소를 따로 설치해야 한다. 기존 단선 비전철 노선을 복선 전철화할 때 그냥 선로 하나 더 놓는 복선화보다 전철화 사업이 훨씬 더 돈이 많이 깨지며, 향후 유지비까지 포함하면 더 말할 필요가 없다.
- 고압 전선을 바깥에 매달아두거나(가공전차선), 바닥에 배치하기 때문에(제3궤조) 안전에 문제가 있다.
- 전철화 설비 중 일부라도 망가지면 전체 노선을 운행하지 못하게 된다.
4. 역사
4.1. 유럽
전기철도의 역사는 의외로 오래되었다. 본래는 배터리로 구동하는 전기철도를 먼저 연구해왔으나 배터리 용량의 한계로 인해 써먹을 만한 수준의 전철을 개발할 수는 없었고, 1879년에 지멘스에서 가공전차선 방식의 직류전기기관차를 박람회에서 시연한 것이 첫 전기철도이다. 이렇게 개발된 전철은 1881년에 베를린 전차에 채택되어 처음으로 상용화되었다. 이후 1890년대에 교류를 이용한 전기철도도 개발되었다.
그러나 한동안 전철은 노면전차나 지하철, 일부 증기기관차를 사용할 수 없는 간선철도 구간[1]을 제외하고는 널리 채택되지 못했다. 당대에는 서유럽조차 현대와 달리 전력공급이 안정적이지 못했고, 전철화 비용이 비쌌기 때문이다. 그나마 노면전차나 지하철은 배차간격이 짧아 운행횟수당 전철화 비용이 상대적으로 저렴해서 채택될 수 있었다.
1910년대를 기점으로 유럽에서는 직류전철과 교류전철이 장거리 간선철도에도 보급되기 시작했다. 처음에는 철도회사들이 제각기 사정에 맞춰 전철화를 했으나, 점차 주요 간선철도가 국유화되면서 전철 규격을 통일해갔다. 유럽은 각 나라의 사정에 맞춰 직류 1500V, 직류 3000V, 교류 15000V, 교류 25000V 중 하나를 채택하였고, 프랑스처럼 복수 표준(교류 25000V, 직류 1500V)을 채택한 국가도 있다. 교류의 경유 그 특성에 따라 주파수도 결정할 필요가 있었는데 유럽은 50Hz로 통일되어갔다.
4.2. 미국
미국은 유럽과 비슷한 시기에 동부 철도를 중심으로 전철화를 해왔다. 미국은 유럽과 달리 모든 철도가 사철이었고 철도 국유화를 진행하지 않아 각 철도회사가 알아서 자기 돈 들여 전철화를 해왔고, 그 결과 각 철도회사들이 독자적인 표준을 고수하여 온갖 규격이 난무했다. 이런 독자적인 규격들은 설비 갱신 과정에루 점차 사라져가고 있기는 하나, 지금도 미국에서는 다른 나라에서는 찾기 힘든 교류 12000V 25Hz같은 독자 규격을 흔하게 볼 수 있다.
4.3. 일본
일본의 경우 유럽과 달리 오랫동안 간선철도의 전철화에 부정적이었는데, 여기에는 육군이 변전소나 전선 등 전력 시설이 공격받으면 마비된다는 전철의 특성을 들어 반대해왔던 이유가 크다. 그럼에도 사철에서는 직류 1500V 전철화가 이루어져왔고 국철에서도 도쿄나 오사카의 대도시 근교 구간은 통근통학 수송 등의 이유로 직류전철화가 이루어져왔다. 전후에는 대도시 근교의 전철화 구간을 확장하는 방식으로 전후복구와 함께 직류전철 구간을 확장해왔고, 1960년대에 교류전철을 상용화해 대도시가 적은 간선 철도에 채택해왔다. 일본에서 직류전철이 간토, 고신에쓰, 도카이, 간사이, 주고쿠, 시코쿠 지방에서 주로 채택되고 교류전철이 호쿠리쿠, 도호쿠, 규슈, 홋카이도에서 채택된 것은 이러한 역사적 경위가 있다.
일본의 교류전철은 신칸센이 25000V인 것을 제외하면 모두 20000V인데 이는 전세계에서 오직 일본만이 채택한 독자 규격이다. 일어 위키에 따르면 당시 일본의 직류 변전소의 표준 공급전압이자 특별고압송전망 말단의 전압규격이 20000V라 그렇다고. 신칸센은 송전효율을 고려해 세계 표준인 25000V를 채택했다.
4.4. 한국
한국은 20세기 초중반엔 빈국이었던 관계로 간선철도 전철화를 할 엄두를 내지 못하고 있었다가 중앙선을 전철화한 것이 첫 간선철도 전철화 사례이다.(일제시대의 경원선이나 금강산선은 제외) 이는 산업화 시대에 수송량이 포화상태에 이르자 용량 확대를 검토하면서 복선화와 전철화 중 전철화가 더 싸다는 결론이 났기 때문이다. 중앙선 전철화는 프랑스와의 기술협력을 통해 이루어졌으며, 교류 25000V를 표준으로 정한 것도 프랑스와의 기술협력의 결과이다.
1973년 청량리역~제천역 구간을 최초로 전철화하였으며, 이후 1987년 12월 제천역~단성역, 1988년 12월 단성역~영주역 이렇게 완료되었다. 이 시기 태백선과 영동선도 같이 전철화되어 전기 기관차 운행이 시작되었다. 이후로도 한동안 전시상황에 전철은 부적합하다는 이유로 전철화가 미진하다가 KTX 도입을 계기로 2004년에 호남선이 전철화되고, 제1간선인 경부선의 전 구간 전철화가 2006년에 완료되었다. 그 이후로도 노선 개량과 함께 전철화를 진행하여 현재 한국은 대부분의 간선철도가 전철이다.
4.5. 북한
북한의 간선철도는 직류 3000V로 전철화되어 있다. 이는 일제시대에 북한 지역에 깔린 경원선 복계~고산 구간 전철의 규격을 준용한 것이라 알려져 있다.
북한은 한국보다 전력 사정이 좋았던 이유 등으로 인해 한국보다 이른 시기에 전철화를 단행해 주요 간선이 모두 전철화되어 있다. 그러나 1980년대부터 심각한 발전 연료 부족으로 인해 전철을 제대로 운용하지 못하고 있다.
4.6. 대만
대만은 영국의 기술협력을 얻어 1979년에 국가 제1간선인 종관선의 지룽역 - 가오슝역 구간을 교류 25000V 60Hz로 전철화한 것이 전철화의 시초이다. 그 이후 한동안 전철화가 이루어지지 않다가 2000년에서 2014년에 걸쳐 동부간선을 전철화하고, 2016년에서 2020년에 걸쳐 핑둥선과 남회선을 전철화함으로써 현재는 모든 간선철도가 전철화되어 있다.
4.7. 중국
중국 철도는 1980년대부터 전철화가 이루어져 현재 주요 간선은 모두 전철화가 완료되었다. 교류 25000V 50Hz를 채용하고 있다.
중국 철도의 전철화율은 78%이다.
5. 송전 전력에 따른 분류
전기철도는 직류가 쓰이기도 하고 교류가 쓰이기도 하는데, 직류 전기철도는 1880년대, 교류 전기철도는 1900년대에 처음 개발되었고, 서로 특징이 달라서 경우에 따라 직류전철화가 이루어지기도 하고 교류전철화가 이루어지기도 한다.
5.1. 직류
직류철도는 송전 문제로 교류에 비해 변전소가 상대적으로 많이 필요하지만 직류 전동차가 교류 전동차에 비해 저렴하고, 교류에 비해 직류 전기철도가 터널을 더 작게 만들 수 있기에[2] 배차간격이 짧은 도시철도 노선과 지하철에서 직류 전철화가 이루어지는 경향이 강하다.
간선철도에는 주로 1500V와 3000V가 사용되며, 도시철도나 노면전차에서는 600V, 750V, 1000V, 1200V 등도 볼 수 있다.
5.2. 교류
교류는 대규모 송전에 유리하므로 변전소를 많이 설치할 필요가 없고 대출력을 내기 유리하며 같은 출력에서라면 직류 모터보다 교류 모터가 효율이 높기에 배차간격이 길고 화물열차나 장거리 열차가 많은 노선과 고속철도에서는 교류 전철화가 이루어지는 경향이 강하다.
직류와 달리 시간에 따라 전류값이 변하므로 주파수로 이를 나타내는 표시를 해 주어야 한다. 전세계적으로는 50Hz가 대세이지만, 미국의 영향을 받은 나라들은 60Hz를 사용한다. 한국과 대만은 60Hz를 사용하고, 일본은 동부는 50Hz, 서부는 60Hz를 사용하며, 중국은 50Hz를 사용한다.
전압은 일반적으로 25000V를 사용한다. 25000V가 표준이 된 것은 전압을 높이는 데 따른 설비 비용 증가와 송전효율 개선 등을 고려했을 때 비용 대비 최적의 전압이 25000V인 것으로 알려져 있기 때문이다.
6. 전력 공급 방식에 따른 분류
6.1. 가공전차선
상부의 전선을 통해 전력을 공급받는 방식이다. 공(空)중에 가(架)설한 전차선이라는 의미의 가공(架空)전차선이다.
대부분의 간선철도와 노면전차에서 채택한 방식이다.
6.2. 제3궤조집전식
전차선이 철로와 철로 사이, 혹은 철로 옆에 있는 방식을 말한다. 많은 나라의 도시철도와 지하철에서 사용한다.
6.3. 유도 집전 방식
전차선이 어떻게든 무조건 집전장치와 직접 접촉해야한다는 조건은 안정적인 고속주행을 어렵게 하므로, 아예 잡전장치를 버리고 열차 하부와 선로에 매설된 특수한 장치로 계속 전력을 무선충전기로 스마트폰을 충전시키는 방식처럼 계속 급전받아 열차를 운행시킨다는 '비접촉 유도 급전(집전) 방식' 이 연구되고 있다.
이 방식을 이용하면 전차선과 열차의 집전장치(팬터그래프)가 없어지기에 고속주행시 마찰로 인한 잔진동이나, 소음문제, 감전문제, 토지보상 문제 그리고 선로변 미관 문제가 한번에 해결되며 공기역학적으로 차체의 저항이 줄어들기에 500km 이상의 초고속 주행이 더욱 쉬워질 수 있다. 이러한 이유로 미래의 차세대 전차선의 형태라고 기대받고 있는 방식이다.
6.4. 배터리
전기철도는 본래 배터리로 구동되는 것이 초기 콘셉트였으므로 다양한 배터리 전동차들이 전기철도의 여명기에 등장했으나 대부분 널리 이용되지 못하고 사장되었다.
그러나 최근에는 배터리 기술의 발전으로 인해 전기자동차처럼 배터리(이차 전지)로 구동되는 철도차량도 등장하고 있다. 배터리의 특성상 대출력은 아직 어렵지만 저밀도 수송 구간에서는 전차선 등을 이용한 전철화 대신 배터리를 사용한 전동차를 투입해 전철화와 비슷한 효과를 볼 수 있다. 전철화의 걸림돌 중 하나가 고가의 고압전선설비 비용인데 이를 설치하지 않아도 되기 때문. 또한 노면전차 등 도시 미관을 신경써야 하는 도시철도에서도 강력한 이점이 될 수 있다.
배터리로 구동되는 열차는 전차선이 각 역의 천장에만 달려 있어서 정차 중에 팬터그래프를 올려 배터리를 충전하는 방식을 주로 쓴다. 일본에서 개발된 EV-E301계 전동차나 EV-E801계 전동차, BEC819계 전동차 등의 배터리 전동차는 수십km 이상을 배터리로 주행할 수 있어 운행구간 말단부에만 충전시설을 설치해도 될 수준까지 왔다.
국내에서는 현대로템이 만든 현대로템 무가선 저상 트램이 있고, 대전 도시철도 2호선과 서울 경전철 위례선, 수원 도시철도 1호선에 투입될 예정이다.# 2019년 한국철도기술연구원의 무가선 저상 트램 실증노선 선정 공모에서 부산시의 오륙도선이 선정되면서 국내 처음으로 무가선 트램을 건설할 도시로 부산시가 선정되었다. 오륙도선 전체 계획의 일부인 1.9km를 실증노선으로 추진하여 2022년 개통을 목표로 하고 있다. 해외에서는 중국 광둥 성 광저우 하이주 전차와 대만 가오슝 첩운 순환선 등에서 운행되고 있다.
7. 국가별 일반철도 전철화 방식 분류
도시철도와 커뮤터 레일은 제외하며, 별다른 언급이 없는 경우 모두 가공전차선 방식을 사용한다.
7.1. 직류 750V
7.2. 직류 1,500V
7.3. 직류 3,000V
- 벨기에(고속선 제외)
- 스페인(고속선 제외)
- 폴란드
- 러시아(서부 일부)
- 체코(북동부)
- 슬로바키아(북동부)
- 이탈리아
- 슬로베니아
- 우크라이나(동부)
- 몰도바
- 에스토니아
- 라트비아
- 몰도바
- 북한
- 남아프리카 공화국
7.4. 교류 15,000V
주파수는 16.7Hz를 사용한다. 독일에서 만들어진 규격으로, 교류 25,000V 50Hz가 간선철도 전철화의 대세가 되면서 현재에는 독일과 주변 국가들에서만 사용한다. 특히 독일은 교류 25,000V 50Hz가 압도적 대세인 고속철도에서도 꿋꿋이 이 규격을 고집한다.
7.5. 교류 20,000V
7.6. 교류 25,000V
- 50Hz