바이모달 트램

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네덜란드 에인트호번의 필리어스 시스템. 사진 출처

1 개요

필리어스(Phileas)는 네덜란드 에인트호번 지역 정부(SRE)가 기획한 HOV 프로젝트의 일환으로 2004년 VDL의 자회사 APTS에서 개발한 자동주행 유도버스 시스템이다. 필리어스란 명칭은 쥘 베른의 소설 80일간의 세계 일주의 주인공 필리어스 포그에서 따왔다.

필리어스는 지금까지 네덜란드 에인트호번의 HOV(2005년 도입)와 터키 이스탄불의 Metrobus BRT(3모듈 이중굴절 모델), 프랑스 Douai에 도입된 바 있다.

2 특징

트램과 버스의 특징을 적절히 조합한 방식으로, SIL-4 안전기준을 만족하는 자동 운전 시스템을 갖추고 있어 도로 아래에 자기유도궤도(마그네틱 바)가 설치된 구간에서는 자동 운전을 하고, 일반 도로에서는 수동 운전이 가능하다. 자동 주행 시에는 오차가 매우 적어 정시성과 승차감이 우수하며, 그 밖에 주행로 중앙에 잔디를 심어 열섬 현상을 억제하거나, 트러스 구조의 고가 주행로에서 자기부상열차처럼 상판을 제거하여 거리 미관을 개선하는 등 여러가지 부수적인 효과를 얻을 수도 있다. 이러한 특성으로 인해 주로 BRT에 도입되고 있으며, APTS는 기존 30 미터급 철차륜 트램에 비해 40%~50% 낮은 비용으로 동일한 수송량을 얻을 수 있고, 전차선과 노면 궤도가 필요 없으며, 버스와 같은 유연한 운용이 가능하다는 점을 강점으로 내세우고 있다.

필리어스와 모든 파생 모델은 지상고 340 mm의 2~3모듈 저상 굴절버스 형식을 가지며, 차체는 모듈형 구조로 필요에 따라 18 m, 24 m, 25 m 등 여러 구성이 가능하다. 차량 동력계로는 운영사의 필요에 따라 연료 전지, 트롤리 등 여러 방식을 적용할 수 있으나 일반적으로는 가장 가격 대비 효율이 우수한 직렬 하이브리드 방식이 사용된다. 이는 차량 구동은 전적으로 배터리와 모터가 담당하고 엔진은 발전기만 돌리는 방식으로, 일반 하이브리드보다는 순수 전기차량과 더 가까운 방식이다. 엔진을 켜지 않고도 배터리와 모터만으로 단거리 시내 노선 운행이 가능할 정도. 덕분에 일반 버스와는 달리 별다른 환기 시설을 설치하지 않고도 지하 정류장 설치가 가능하다.

전기 모터는 맨 앞 축을 제외한 모든 바퀴에 독립적으로 달려 있어 일반적인 굴절버스와 달리 2개 축을 구동축으로 활용할 수 있다. 또한 모든 차륜이 조향축인 덕분에 모듈(량) 수에 상관없이 최소회전반경이 일정하여 철도차량처럼 3모듈 이상의 차량을 만들기 유리하고, 평면주차가 용이해 정차 위치 이전에 20 m 이상의 직선 주로가 확보된 경우 정류장에서 승강장과 차량 사이 간격을 50 mm 이내로 밀착시키는 것도 가능하다.

일반 도로 주행이 가능해 전용 레일이 필수적이지 않다는 점에서 봄바르디어의 GLT, 프랑스 Lohr社의 Translohr 등 Guided Bus와는 다소 차이가 있다. 자기유도궤도의 설치 비용도 km당 1억원 내외로 저렴한 편.

3 한국의 바이모달트램

차량 제원
차량 사진	370px
세대 구분	1세대	2세대
제조사	한국화이바	우진산전
배터리	Li-polymer, 80 Ah, 48.6 kWh
모터 형식	3상 교류 유도전동기
모터 최고출력	180 kW (45 kW × 4)	200 kW
모터 제어방식	VVVF-IGBT
엔진 형식	Cummins B Gas Plus Euro 5 CNG	Cummins ISB Euro 6 디젤
배기량	5,900 cc	6,700 cc
발전기 출력	145 kW	미확인
미션 형식	변속기 없음(인버터 사용)
구동방식	개별 축 구동
전장	18,000 mm	18,800 mm
전고	3,380 mm	3,400 mm
전폭	2,500 mm	2,460 mm
서스펜션	더블 위시본
제동방식	회생제동, 공기제동
공차중량	17,900 kg	19,500 kg
만차중량	24,950 kg	25,700 kg
최고속도	80 km/h
등판능력	13%	20%
최소회전반경	11.4 m
연비	2.8km/l	3.5km/l

한국에서는 APTS와 한국철도기술연구원의 기술 교환 협정을 통해 필리어스에 기반한 한국형 모델인 바이모달 트램(Bi-modality tram)을 개발해 여러 차례 시운전을 한 바 있다. 2016년 현재 국토교통부에서 노면전차, 무가선 트램과 함께 은근히 밀어주고 있는 신교통 수단 중 하나.

한국철도기술연구원은 필리어스의 직렬 하이브리드(플러그인 하이브리드) 기술을 바탕으로 한국형 전기버스를 개발하고, 자기유도 기술을 활용해 PRT 미니트램을 개발하는 등 제대로 본전을 뽑았다는 평. 반면 APTS는 2014년 11월 차량 대금 문제로 파산해 모기업인 VDL이 프로젝트를 포기한 상태로, 현 시점에서는 사실상 한국철도기술연구원의 바이모달트램이 필리어스의 명맥을 잇는 유일한 차량이 될 것으로 보인다.

3.1 1세대

「신에너지 바이모달 수송시스템 개발」, 한국철도기술연구원
시범사업용 시제차 개발 사업의 일환으로 한국화이바 에서 제작했다. 프랑스와 이스탄불에 도입된 필리어스의 2세대 모델을 바탕으로 제작되었으며, 한국화이바에서 만든 차량답게 프리머스에 적용된 초경량 복합차체 기술이 적용되어 있다. 외관 디자인은 HaA Design에서 담당했다. 참고로 개발 초기에는 이런 모습이었다.(아카이브)

2012년 5월 여수 엑스포에서 첫 시범운행을 거쳐 2012년 9월 19일 세종특별자치시 BRT 차량 선정 시범운행에 투입되었다. 두 곳 모두 실제 운행시의 문제점 극복을 위한 데이터 수집 목적으로 투입된 것이라 실제 도입으로 이어지지는 않았다. 이에 대해 한때 언론에서는 차량 고장이 잦아 도입이 좌초된 것이라는 기사가 나돌기도 하였으나, 국토교통부의 해명에 따르면 이는 당시 자동차 안전인증을 받기에는 차량 납품 기한(2013년 4월)까지 시간이 촉박했기 때문으로, 고장 문제는 차량 개발 과정에서 통상적으로 발생하는 문제인 만큼 이미 보완이 완료되었다고 한다.

3.2 2세대

「바이모달 트램 실용화 기술개발」, (주)우진산전
기존 사업자인 한국화이바가 경영 악화로 후속 사업인 바이모달트램 실용화 사업 참여를 포기하면서 당시 버스 사업 진출에 관심을 보이던 우진산전이 후속 사업권을 따냈다. 1세대 차량을 바탕으로 부품을 대거 국산화하면서 전동기 출력을 높였고, 유로 6 환경규제에 따라 발전기 연료를 CNG에서 디젤으로 교체하는 등 여러 개선이 이루어졌다. 또한 정비성 향상을 위해 4개로 나뉜 모터를 하나로 줄여 구동축을 후륜으로 통합하고, 차체를 기존 복합소재 차제에서 우진산전이 경전철 제작에 사용하던 알루미늄 압출재로 변경하는 등 구조적인 부분에서도 많은 변화가 있었다. 차량 가격은 15억원.

2015년 2대의 시체차량을 완성하고 2015년 8월 27일부터 3일간 청라국제도시 GRT 노선에서 시범운행에 들어갔다.

2016년 1월 세종특별자치시 BRT에서 바이모달트램의 도입을 위해 눈이 내리는 환경 속에서 2세대 모델의 시운전을 진행했다. 본격적인 실용화 단계에 접어든 만큼 성공적인 결과를 얻었으며, 2016년 3월 31일부터 본격적인 신뢰성 검증 절차에 들어가 차량 1대를 매일 러시아워에 990번 노선에서 시범 운행하고 있다. 2012년 시범운행 당시 지적되던 출력 문제와 속도 문제(60 km/h → 80 km/h)도 크게 개선되어 전반적으로 호평받는 중.

관계자에 따르면 2, 3축 구동 모터를 재장착한 3모듈(이중굴절) 차량 제작을 계획 중이라고 한다. 구두로 언급된 내용이라 신뢰도는 낮지만, 기반 모델인 필리어스의 모듈화 차체 특성상 3모듈 차량의 제작과 안정화가 용이하고, 전 차륜 조향과 개별 축 구동으로 2모듈 차량과 동일한 조향성을 가지기 때문에 가능성이 없는 것은 아니다. 실제로 APTS는 필리어스 개발 초기부터 3모듈 차량을 제작해왔으며, 이스탄불 메트로버스에 필리어스의 3모듈 차량이 도입된 바 있다. 2016년 5월 국토교통과학기술진흥원 2016년 1차 공개기술수요조사에 바이모달트램 3량 개발 및 동력계통 다양화 연구가 올라온 것을 보면 실제로 추진을 검토하고 있는 듯.

현재 도입이 추진되고 있는 곳은 다음과 같다.

• 청라국제도시 GRT : 기본 계획에 따라 바이모달 트램 도입이 결정되었다. 자기유도 운전을 사용하게 될 지 여부는 불명.
• 세종특별자치시 BRT : 현재 바이모달트램 도입을 결정하여 기획재정부와 예산 지원 협의 중에 있다.

4 기타

수원 도시철도 1호선에 이걸 도입하자는 의견도 있었다.

창원 도시철도에 도입하는 것이 고려된 적 있었으나, 당시 국내에 도입된 바이모달트램은 화석연료를 사용하는 모델만 있었기 때문에 이 점이 약점으로 작용해 노면전차에 밀려 탈락했다. 원 모델인 필리어스의 경우 2011년 수소연료전지 필리어스를 개발하여 성공적으로 시운전을 마치고 암스테르담과 쾰른에 각각 두 대씩 도입된 바 있다. 한국에서도 이 점을 고려해 바이모달트램 동력원 다양화를 추진하고 있다.

베이스 모델인 필리어스는 시티즈 인 모션 2에 Stern-Berger Dreifach로 등장한다.