5년 이내 '무선 고속열차' 달린다…세계 최초 기술 개발

대용량 전력 무선전력기술 트램에 적용 성공

무선전력전송기술로 달리는 트램 개념도. [이미지 제공 = 한국철도기술연구원]

아주경제 이명철 기자=대용량 전력을 무선으로 전송할 수 있는 철도기술이 개발돼 복잡하고 위험한 전선을 설치하지 않고도 철도를 운행할 수 있게 됐다.

한국철도기술연구원은 지난 4일 오전 11시 오성 무가선트램 시험선에서 대용량 고주파(60kHz, 180kW급) 무선전력전송 원천기술을 실제 트램에 적용하는 시험을 진행했다고 5일 밝혔다.

지난 2월 철도연이 카이스트·현대로템·한국철도시설공단과 함께 세계 최초로 확보한 무선전력전송기술은 궤도를 따라 설치된 무선급전장치에서 60kHz의 자기장을 생성시켜 차량에 집전장치와 자기장 공명 방식을 통해 대용량 전력을 무선으로 전송하는 기술이다.

이 기술의 트램 적용이 성공해 대용량 전력이 필요한 도시철도와 고속철도 등 모든 철도시스템에 무선전력전송기술을 적용할 수 있게 됐다.

이번에 적용한 기술은 2011년 개발된 온라인 전기버스용 20kHz 무선전력전송 시스템 기술보다 집전모듈의 크기를 3분의 1까지 줄일 수 있거나, 선로 주변 전력변환장치 개수를 최대 9분의 1까지 줄일 수 있다.

열차 하부를 통해 비접촉 방식으로 전력을 공급 받아 전차선 부품의 유지보수·교체가 필요 없고 지방에서 보수해 유지보수 비용을 km당 458만원에서 219만원으로 줄일 수 있다. 전차선 설비가 없어 지하철에 적용 시 터널 단면적이 20% 축소되고 건설비는 약 15% 절감이 가능하다.

고속에서 전력전달 효율성이 떨어지는 전차선과 팬터그래프 시스템을 사용하지 않아 레일형 초고속열차 개발도 가속화될 것으로 보인다. 열차 천장의 전차선이 없어져 2층 열차 등 복층구조 설계를 1.3m 높일 수 있고 급전선 사고도 방지할 수 있다.

철도연은 연말에는 지금보다 전력전송효율을 높이고 용량을 6배 이상 확대한 1MW급 무선급전시스템을 개발해 차세대 고속열차에 적용·시험할 계획이다. 또 실용화를 통해 도시철도를 건설·계획 중인 광주·대전·창원 등에 5년 이내 상용화 할 예정이다.

철도연 홍순만 원장은 “이번 기술은 철도의 전차선을 없앨 수 있어 도시미관이 확보되고 기존 철도시스템 전반에 대한 패러다임을 바꿀 것”이라며 “무선급전기술 개발을 가속화로 빠른 시일 내 상용화해 국내 및 해외철도시장을 견인하겠다”고 말했다.