2014 년도 한국철도학회 춘계학술대회 논문집 KSR2014S296

200km/h 급 Train-tram 시스템의 연구동향

Research Trends of 200km/h class Train-tram system

이호용*†, 최기석*, 권석진**, 이준성***

Ho-yong Lee*†, Ki seok Choi*, Seok jin Gwon**, Jun seong Lee***

Abstract SOC Insertion of domestic railway field has been concentrated for time shift between urban cities, and since the transportation infra investment for small, middle cities and adjacent capital area movement is not relatively consisted, temporal and spatial problems of migration between cities has arisen. Since means of transportation among middle and small towns are poor, economy, culture and living spaces are separated, which causes obstacles of city development. Therefore, we need to facilitate local economy by offering proper and means of transportation. Thus, it is needed that eliminating the inconvenience of transferring stations by connecting cities and developing a possible and adjacent public transportation system for providing easy access from inner cities to outer cities to the public. In addition, in order to remove the interference of system between general railways and pre-existing car, system plan to develop Korean Train-tram technology (more than 200km/h class), which exceeds the technology limit(100km/h) of foreign system and development of core-technology to achieve above are needed. Therefore, this thesis researched and analyzed the examples of foreign countries and future trend of study for applying 200km/h class train-tram system successfully into Korea system.

Keywords : Train-tram, 200km/h class Train-tram

초 록 국내 철도분야 SOC 투입은 거점도 시간 이동을 위해 집중되어 왔으며, 상대적으로

중∙소도시 및 수도권 인근 도시간 이동을 위한 교통인프라 투자가 상대적으로 이루어지지

않고 있어 도시간 이동을 위한 시간적, 비용적 문제가 대두되었다. 중∙소도시간 이동수단이

열악함에 따라 경제, 문화 생활공간이 단절되어 있어 도시발전에 장애가 되고 있으므로, 원

활한 교통수단을 제공함으로써 지역경제를 활성화할 필요가 있다. 따라서 도시와 도시를 연

결하고 번거롭게 갈아타는 불편함을 없애고 도심 내에서 타 도심 내로 바로 접근이 가능한

대중교통 시스템의 개발을 통해 이역간 이동을 쉽게 할 필요가 있다. 또한 일반 철도와 기

존 차량의 시스템과의 간섭을 없애기 위해서는 국외 시스템의 기술적 한계(100km/h)를 뛰어

넘는 한국형 Train-tram기술(200km/h급이상) 개발을 위한 시스템 설계 및 이를 달성하기 위

한 핵심기술의 개발이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 200km/h급 Train-tram 시스템의 성

공적인 국내적용을 위해 해외 사례 및 앞으로 연구동향에 대해 조사∙분석하였다.

주요어 : 트레인-트램, 200km/h급 트레인 트램

† 교신저자: 한국철도기술연구원 광역도시교통본부 (hylee@krri.re.kr)

* 한국철도기술연구원 저심도∙경전철연구단

** 한국철도기술연구원 첨단고속철도연구실 *** 경기대학교 기계시스템공학 교수

1. 서 론

Train-tram 시스템은 도심 내에서의 트램과 같은 기능을 하며, 도심외곽에서는 일반 트

레인과 같은 기능을 동시에 수행하는 차량으로 무환승으로 이웃한 도시를 편리하게 갈 수

있는 철도 시스템으로 정의 되며, 환승 없이 자유롭게 지역간 이동이 가능한 신개념 교통수

단이다. 본 연구는 Train-tram 시스템을 국내에 구현하기 위해 해외 기술 조사 및 기술 개

발동향에 대해 분석 하였다.

2. 본 론

2.1 연구 개발 필요성

도시간 직결 운행으로 각각의 도시에서 트램시스템을 운영하기 위해 필요했던 각종 인프

라(차량기지, 유지보수 인력/장비, 운영 인력 등)을 공동으로 활용 할 수 있으므로 중복투

자를 방지 할 수 있다. 또한 일반 승객뿐만 아니라 노약자, 장애인 등 교통약자의 승하차가

용이하도록 기존의 인프라를 최대한 활용함으로써 무장벽(barrier free) 승하차를 통해 편

의성 및 안정성을 확보 할 수 있다.

2.2 연구 동향

1992년 독일 카를스루에(Karlsruhe)에서 최초로 시도된 트램-트레인이 성공을 거두면서

유럽에서의 트램-트레인에 대한 관심은 매우 높아졌으며, 유럽의 여러 국가, 여러 도시에서

트램-트레인 도입계획을 발표한 바 있다. 그러나 시행과정에서 많은 도시들이 포기하거나

아직까지 계획 중에 있으며, 그 중 몇몇 도시들에서만 트램-트레인을 운영하고 있다. 이러

한 경향은 최근에도 계속되고 있으며, 각 도시의 여건에 맞는 트램-트레인 도입 및 운영방

식을 찾기 위해 노력하고 있다.

Fig. 1 Kassel, Germany tram-train operation photo

현재 상용화된 주요 차량제작사의 트램-트레인으로 알스톰사의 Regio-Dualis, 지멘스의

Avanto, 보슬로의 Citylink, 봄바르디아의 Flexitylink 등이 있다. 트램-트레인은 도심내에

서 운행되기 때문에 교차로, 보행자 등과의 교행을 고려하여 전체 편성길이는 약 40m 정도

이다. 또한 일반선로에서 고속주행을 하기 때문에 차량 충돌시의 버퍼하중(buffer load)이

600kN 이상으로 요구되며, 이는 속도가 높을수록 점차 높게 요구되고 있다. 또한 가·감속

속도는 트램-트레인이 도심의 교통수단으로 운행되기 때문에 3.5km/h/s 가속도 및 6.0

km/h/s 감속도를 유지하고 있으며, 적절한 기어비의 선정 및 고출력, 고효율의 견인모터를

사용하고 있다. 특히, 트램은 기관사의 시각에 의존하여 차량을 운행하기 때문에 충분한 감

속도가 필요하다. 트램-트레인은 편성길이 및 축중이 트램보다 크기 때문에 편성당 관성질

량이 크며 이를 고려하여 제동력을 확보하고 있다. 한편 급전방식은 AC/DC 두가지 전력을

모두 사용하고 있으며 도심내 편리한 승하차를 위해서 저상을 유지하고 있다. 총 모터용량

은 약 900kW 정도이며, 대부분 표준궤를 사용하고 있고, 축중은 약 11 ton이다. 또한 곡선

부 주행을 위해 차륜의 크기는 약 600mm가 사용되고 있으며, 트램선로와 일반선로에 최적화

된 프로파일을 가지고 있다.

Fig. 2 European Tram-train plan announced cities (past/present)

고속 저상 대차 기술은 트램-트레인 혹은 트레인-트램의 도입에 맞추어 해외 업체를 중심

으로 개발 및 적용되고 있는 기술이다. 고속 대차와 저상 대차 기술은 기존에 별도의 기술

적 카테고리를 형성하며 발전하여 왔다. 하지만, 앞에서 언급한 트램-트레인의 개념을 여러

도시에서 적용하기 위해 검토하는 과정에서 고속 저상 대차에 대한 수요가 발생하면서, 해

외 기업 및 연구소에서 고속 저상 대차에 대한 연구를 진행하고 있다. 현재 고속 저상 대차

적용을 성공적으로 수행한 나라는 독일과 프랑스로서 최근 개통된 프랑스의 T4라인의 경우

기존 T1~T3라인이 RATP에서 운영하여 도시 내부 교통으로서의 역할을 담당하였던데 반해,

SNCF가 운영을 하면서 도시 교통망과 광역 교통망의 연결이 가능하게 되었다.

트레인-트램에 적용하기 위한 고속 대차의 경우 기존 트램이 가지고 있는 기술적 제약을

극복해야 한다. 고속 저상대차가 적용될 트램-트레인은 다음과 같은 요구사항을 만족하도록

설계 되어야 한다.

- Lighter carbody construction (Requirements railway rolling stock)

- Low weight, Low floor

- Small wheels, increased back to back

- Operation (Road to timetabled rail)

즉, 고속 저상 대차의 기술은 기존 도시 주행용 트램에 비해 훨씬 높은 강도의 설계가 요

구되며, 고속 주행에 따른 안전성 확보가 핵심 기술이 된다. 특히, 도심 주행을 위해 적용

되는 저상 구조와, 작은 휠 직경 및 구조적 특성들은 광역 철도망과 병행하여 운행되기 위

해 여러 가지 추가적인 요구사항이 발생하게 된다.

현재 고속 저상 대차 기술을 적용한 차량은 Bombardier사의 Flexity Link와 Bombardier-

Adtranz의 A32차량 (부분저상), Alstom사의 Regio-Citadis, Dualis 등 이다

3. 결 론

Train-tram 시스템을 적용하기 위해서는 일반철도와 기존 차량의 시스템과의 간섭을 없애

야 한다. 한국형 Train-tram 기술(200km/h급) 개발을 위해 현재 상용화 된 해외 사례를 바

탕으로 국내 적용하기 위해 앞으로 연구동향에 대해 조사∙분석하였다.

참고문헌

(1) 한국철도기술연구원 (2014) 200km/h급 트레인-트램 시스템 설계 및 핵심기술 개발 보고서