전차선
전차선 (가선)
電車線 / catenary
1. 개요
가선이라고 불리기도 하는 전차선은 차량의 집전장치에 직접 접촉하여 열차운행에 필요한 전력을 공급하는 설비로서, 전원공급설비와 이를 지지하는 설비로 구성돼 있다. 흔히들 전차선 하면 떠오르는 가공전차선 기준으로 전원공급설비에는 전차선, 조가선, 급전선이 있고, 지지설비로는 전철주, 가동브래킷, 장력조정장치 등이 있다.
2. 종류
현재 전차선은 크게 커티너리(Catenary)방식, 강체방식(Rigid-bar), 제3궤조(Third-rail)방식이 전 세계에서 지금도 사용되고 있으며 국내에서도 위의 모든 방식이 사용되고 있다.
2.1. 커티너리 방식
커티너리 방식은 우리가 가장 흔하게 볼수 있는 전차선의 모습으로 저속부터 400Km가 넘는 고속까지 다양한 속도에 대응한다는 장점이 있지만, 크기가 크고 부지가 다소 필요하기에 터널 등과 같은 좁은 장소에서는 이용이 불가능하다는 단점이 있다.
2.2. 강체 방식
위의 커티너리 방식의 단점을 보완하여 만들어진 방식으로 생긴것은 얼추 비슷하나 크기가 작아 터널같은 장소에서도 설치가 용이하기에 지하철 등에서 많이 사용되고 있다. 그렇지만 커티너리방식 만큼의 고속주행은 아직까지 어렵다는 단점도 있다.
2.3. 제 3궤조 방식
위의 두가지 방식처럼 전차선을 차량 상부가 아닌 차량 하부쪽인 선로부분에 설치하는 방식으로 강체방식처럼 크기가 작고 유지보수가 용이하다는 장점이 있지만, 고속주행이 부분적으로 가능한 강체방식과 비교해 고속주행이 어렵고[1], 전차선이 상부가 아닌 하부에 있기에 감전의 위험이 매우 높다는 단점도 있다.
2.4. 유도 집전 방식
그러나 전차선이 어떻게든 무조건 집전장치와 직접 접촉해야한다는 조건때문에 안정적인 고속주행이 어려워, 현재는 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.
이러한 방식을 이용하게 되면 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 쉬워질것이라는 미래의 차세대 전차선의 형태라고 기대받고 있는 방식이다.
이러한 이유로 국내를 포함하여 다양한 철도강국에서는 연구를 계속하고 있는데, 국내에서는 대용량의 배터리를 장착하여 정차할때 마다 무선으로 충전하는 현대로템 무가선 저상 트램이 개발되었고, 몇년전에는 철도기술연에서 HEMU-430X열차를 개조하여 1MW급 대용량 무선전력 전송기술를 성공적으로 개발하기도 하였다. 외국같은경우 일본과 유럽등지에서 연구가 진행중인데, 유럽에서는 트램의 무가선을 위해 연구하고 있으며, 일본에서는 달리는 내내 끊임없이 전력을 공급받는 신칸센 L0계 리니어 모터카이 개발되었다.
3. 관련 문서
[1] 영국이나 미국 일부지역은 제3궤조 방식으로 160km/h까지 내고 달리는데 이게 현재 기술로 제3궤조에서 낼 수 있는 한계치이다.