도시형 자기부상열차는 정말 비접촉하나요?

자기부상열차의 전원 공급 장치

측면 접촉방식 집전장치

출처 : 한국기계연구원 자기부상연구실

측면 접촉 방식의 제3궤조(Third Rail) 집전장치

자기부상열차는 비접촉, 친환경 교통 시스템으로 알려져 있다. 일반 철도와는 달리 바퀴가 없어 바퀴와 레일의 마찰에서 발생하는 분진 및 소음이 발생하지 않는다. 하지만, 도시형 자기부상열차도 운행 중에 궤도와 접촉하는 부분이 있는데, 그것은 열차 구동을 위한 전원을 공급받는 집전장치이다. 도시형 자기부상열차는 전차선 및 집전장치가 궤도의 측면을 향하는 측면 접촉식 제3궤조(Third rail) 방식의 전원 공급 장치를 적용하고 있다.

제3궤조 방식의 집전장치는 주로 노선이 독립적으로 구성되어 있는 도시철도 등에 사용되며, 공중에 전차선이 설치되지 않아 미관상으로도 유리하고, 상대적으로 저렴하게 설비를 구축할 수 있으나, 접촉 방식의 한계로 고속 차량에는 적용하기 어렵고 주로 1500V 이내의 직류 전원 공급용도로 제한된 활용성을 가지고 있다.

Pantograph on a British Rail Class 333.

출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Pantograph_(transport)

경전철에는 팬터그래프(Pantograph)에 비해 유리

일반적인 철도차량은 팬터그래프(Pantograph)라고 하는 집전장치가 있어 철도차량 상부에 위치한 전차선으로 부터 전원을 공급 받는다. 팬터그래프 방식은 도심의 지하철부터 KTX 같은 고속열차에 이르기 까지 다양한 속도 대역의 열차에 적용되어 열차에 필요한 전원공급을 담당하고 있다.  

제3궤조 방식은 열차의 상부에 위치하는 판토그래프 및 전차선 방식에 비해 터널의 단면적이 상대적으로 작아 노선의 지하화에 대하여 공사비용의 저감을 기대할 수 있다. 고가 방식의 열차에 있어서도 제3궤조는 미관상으로 유리하며, 자기부상열차와 같이 전용 궤도를 사용하는 경전철 등의 경우 설치 비용 및 사용 전력을 고려할 때 제 3궤조 적용이 더 유리한 측면이 있다.

하면 접촉식 집전장치

출처 : 한국기계연구원 자기부상연구실

자기부상열차에 적용된 하면 접촉식 집전장치

기존의 자기부상 집전장치의 경우 측면 접촉식 집전장치를 사용하고 있다. 측면 접촉식 집전장치의 경우 부상력에 미치는 영향이 없고 고가형 궤도의 측면에 설치의 용이성을 고려하여 도시형 자기부상열차 초기 단계부터 적용되어 왔다. 하지만 최근 측면 접촉식 집전 방식이 눈, 비에 의한 동절기 결빙에 불리하다는 우려가 있어 하면 접촉식 전원 공급 시스템이 검토되고 있다. 측면 방식의 경우 전차선이 외부로 노출되어 있어 동절기 눈, 비 등에 의해 전차선에 결빙이 발생할 수 있고 이는 집전슈(collector shoe)의 이선 및 파손을 초래할 수 있다.

하면 접촉식 집전장치는 기본적으로 전차선을 보호해 주는 커버가 있어 동절기 눈, 비에 의한 결빙에 유리하다. 현재 기계연구원 자기부상 시험노선에 적용되어 시험을 완료하였다. 시험 결과 기존의 집전 성능을 만족하면서, 자기부상열차의 운행 안정성에도 영향이 없는 것으로 나타났다.