신칸센 N700계 전동차

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JR 도카이, JR 니시니혼에서 운영하는 N700계 0번대, 3000번대.[1]
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JR 니시니혼, JR 큐슈에서 운영하는 N700계 7000번대, 8000번대.[2]

신칸센 차량 목록
JR 홋카이도JR 히가시니혼JR 도카이JR 니시니혼JR 큐슈
E2계500계
E3계700계
E4계N700계
H5계E5계W7계800계
E6계0계
E7계100계
200계300계
400계L0계(예정)
E1계

* 취소선 그어진 차량은 퇴역한 차량임.
* E5·H5계 차량과 E7·W7계 차량은 동일 차량으로, 소속 회사만 다름.

1 개요

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도카이도 신칸센 개업 50주년 기념 신칸센 700계 · N700계 홍보 영상

디자인만 빼고 모든 것을 다 갖춘 고속철도계의 괴물다 좋은데 말야, 저 디자인만 좀 어떻게 하면 좋겟군 그런데 블루리본상을 받았다
신칸센의 새로운 상징
JR 도카이의 결전병기

JR 도카이와 JR 니시니혼, JR 큐슈가 운영하는 도카이도 신칸센, 산요 신칸센, 큐슈 신칸센의 열차.

2 공통 사항

2.1 차량 성능의 향상

N700계는 2007년 7월부터 도입되기 시작한 차량으로, 기존에 보유한 300계의 교체와 보다 나은 차내 서비스 및 고속 운전을 위해 개발되었다. N700계는 기존 차량과 비교해 성능은 높이면서, 전력소비량은 줄이려 노력하였다. 그 결과 최고속도는 300km/h를 달성함과 동시에, 소비전력은 700계보다 19% 줄이는데 성공하였다. 이로서 초기의 0계와 비교하여 220km/h 기준으로 전력소모가 51%, 270km/h로 주행시에도 초기 220km/h에 비해 약 70%의 에너지로 주행이 가능하다. 제어 방식은 VVVF-IGBT이며, 기동가속도는 2.6km/h/s로 고속열차 중 최고수준이다. 한국의 저항제어 전동차보다도 0.1km/h/s 높다.

이 차량의 더 독특한 점은, 일본의 고속철도용 차량으로서는 최초로 차체경사제어장치, 즉 곡선주로에서 차체를 안쪽으로 기울여 부족한 캔트량을 보충하고 곡선통과한계속도를 높일 수 있는 시스템을 채용하였다는 점이다. 곡선구간에서 차체를 살짝 기울임으로서 도카이도 신칸센 구간에서 기존에는 최고속도 이하로 주행하던 일부 구간에서 약간의 속도 향상을 가져올 수 있었다. 기존 255km/h로 설정된 최고속도제한 구간의 경우 감속없이 270km/h로 달릴 수 있다. 그리고 이를 통해 2015년 3월부터 마침내 20년만에 도카이도 신칸센 최고 속력을 시속 285km/h로 올리는데 성공했다.

열차 제동시, 활강이 일어나면 바퀴가 마모되어 탈선 등의 사고를 일으킬 가능성이 있다. 때문에 신칸센의 브레이크의 개발에서 중요한 과제가 활강이 일어나지 않고 최대한의 효율을 유지하면서 열차를 최대한 단거리에 정차시키는 것이다. N700의 경우, 기존 차량의 운행에서 얻어진 일정 속도에서 브레이크를 작동시 바퀴의 활강의 유무를 기록한 데이터를 바탕으로 최적 효율의 감속 효율을 도출해내어 이에 기초한 프로그램에 의해 브레이크가 작동하여 0계의 제동거리 4,000m에 비해 1,000m, 700계의 3,100m에 비해 100m 줄어든 3,000m에서 제동이 가능하게 되었다.[3] 또한 ATC시스템의 도입으로 역간의 거리를 시간, 바퀴의 회전수 2가지 방법으로 측정하여(시스템의 오류에 의한 사고 발생 확률을 줄이기 위해 두가지 시스템으로 각 차량마다 제동 시스템을 갖추고 있다) 각 역에서의 거리를 측정, 자동으로 브레이크가 동작을 하게 하는 시스템을 취하고 있다.

2.2 편리성의 향상

속도 뿐만 아니라, 쾌적성과 환경에의 적합성을 높인 점도 N700계의 특징이다. 모든 차량의 차체와 대차 사이에 '세미 액티브 댐퍼'를 탑재해, 차체의 흔들림을 순간적으로 감지하여, 차체의 진동을 억제했다. 차량과 차량의 사이에는 특수한 수지로 만든 커버를 장착해, 차내의 소음을 줄이고, 차량 밖의 소음을 줄였다. 선두부 모양의 개조 또한 이루어졌다. '에어로 더블윙'이라 불리는 길이 10.7m의 선두부는, 터널 진입시 시간당 압력변화를 최대 20% 낮추는 효과가 있다. 또한, 측면부의 구조 변경과 차량 사이의 빈 공간에 덮은 커버를 통해 측면저항과 소음을 줄이기도 했다. 참고로 이 모양을 설계하는 데는 특정 변수를 바꿔가며 최적의 조건을 찾는 단순한 컴퓨터 시뮬레이션 뿐 아니라 모양을 계속 랜덤으로 바꿔가며 시뮬레이션을 진행하여 인공지능과 컴퓨터 설계 분야에도 큰 의미가 있는 차량이다.

기존 신칸센 차량은 흡연이 가능한 객차가 존재하였지만, 이 차량부터는 전 차량 금연이 실시되었으며, 흡연을 원하는 승객들은 흡연실을 이용하여야 한다. 16량 중에 4량에 방취대책을 완비한 흡연 룸이 설치되어 있다. 그리고 차량 내부 무선랜도 서비스되고 있다. 단, Yahoo BB의 무선랜 아이디가 있어야 하며, 그 외의 몇몇 서비스(wi2 300이라든가)를 사용하는 경우에는 프리페이드 ID를 구매하면 사용할 수 있다. 뿐만 아니라 그린샤나 보통 좌석의 시트 쿠션이 개선되었고, 본격적으로 열차 내에서 콘센트를 사용할 수 있게 되었다. 콘센트는 그린샤에는 각 좌석마다 있으며, 지정석이나 자유석에는 창쪽에 1개씩, 그리고 벽쪽에 각 좌석마다 비치되어 있다.이렇듯 여러가지 편의시설이 기존 700계에 비해 업그레이드되었다.

다만 N700계 특유의 선단부 디자인에 대해서는 아직까지도 말이 많다. 참고로 다른 JR회사들은 디자인 회사에 디자인을 맡기지만, 이 물건은 JR 도카이가 직접 디자인한 것이다. [4]

이전에 0계보다 기술이 진보된 열차인 100계, 300계, 700계 등이 등장 했지만 감히 0계의 상징적인 자리를 넘볼수 없을 정도였다(...) 이후 0계의 왕좌는 이 N700계가 물려받은 격이 되었다. 따라서 신칸센의 새로운 상징.

3 N700A계의 등장

JR 도카이 주도로 N700A라고 명명된 개량형이 등장했다. 2013년 2월 8일 운행을 시작하여 2013년 말까지 JR도카이에서 13편성, JR니시니혼에서 1편성이 투입되었다. 앞으로도 대량으로 생산되며 새로운 주력 차종으로 자리매김할 예정이며, 기존 N700계도 개조를 통해 N700A에 준하는 기능을 적용할 예정이다. 주요 개선 사항은 다음과 같다.

  • 제동거리 단축 : 브레이크 디스크를 고열에서 강하게 조합하는 방식으로 효율성을 높였다. 270km/h에서 브레이크를 걸어 정지하기까지의 거리가 N700계보다 10% 단축됐다고 한다.
  • 정시성 엄수를 위한 시스템 도입 : ATC 정보를 활용하여 선로의 구배와 터널에 의한 영향을 예측하면서 속도신호에 맞춘 제어를 진행하는 정속주행장치가 도입되었다. 레이싱 게임으로 치면 최단 랩타입을 내는 빌드 커맨드가 입력된 매크로 프로그램을 깔아놓은 셈. 열차의 다이어는 연착될 때를 대비해 최단시간보다 여유있게 짜여지기 때문에 평시에도 이걸 써서 운행을 하면 조착을 하게 된다. 즉, 이상기후 등의 요인으로 인해 열차의 다이어가 흐트러졌을 때 보다 신속하게 다이어를 복구하기 위한 비상용 시스템이다.이제 복선 드리프트만 구현하면 완벽하다
  • 에너지 소비효율 및 안정성 향상 : 각 대차에 진동시스템을 부착해 고장을 실시간으로 파악할 수 있는 장치도 장착되었다. 전력 소모도 기존 N700계에 비해 19%가량 감소했다고 한다.
  • 로고
N700A로 신조된 차량 A 로고 출처기존 N700계에서 개조된 소심한 A 로고 출처

N700A계가 등장하면서 로고도 살짝 변경했는데 새로 생산된 차량은 크고 아름다운 로고를 사용하였고, 기존 N700계에서 개조된 차량은 기존 로고 옆에 A를 붙이는 방식을 채택했다.
그래서 철도 동호인들 사이에서는 N700A로 신조된 차량을 라지 A, 기존 N700에서 개조된 차량을 소심한 A로 부르고 있다. 도색을 보면 금방 알아볼 수 있다.

4 N700S계 등장 예정

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N700A가 등장한지 얼마 되지도 않았는데 2016년 JR도카이에서 신형차량인 N700S를 도입한다고 발표하였다. S의 약자는 N700계의 최고를 의미하는 "Supreme"의 S를 따왔다고 한다. S 다음은 뭐냐? R 2018년 3월에 완성하여 2020년에 운행 개시 예정이며, 디자인도 약간 바뀌었는데 선두가 "듀얼 슈프림 윙" 형태로 바뀜에 따라 터널 진입시 소음과 저항을 기존보다 더 줄인다고 한다. 주요 동력 부품들을 소형화 및 경량화하여 무게를 줄여 전력소모를 개선한다는게 주요. 개선사항은 다음과 같다.

  • 부품 소형화와 에너지 소비효율 향상 : N700S의 가장 큰 개선점. 차세대 반도체인 "SiC(탄화규소) 소자"를 구동시스템에 채용하고 새로운 공랭식 냉각장치를 결합하여 구동시스템의 소형경량화를 이룬다고 한다. 이에 따라 차량 하부에 공간이 남게 되며, 기존 N700A 소비전력보다 7%감소.
  • 편의성&승차감 향상 : 모바일용 콘센트를 모든 좌석에 설치하고 차체의 흔들림을 더욱더 억제시키는 "풀 액티브 제진제어장치"를 그린샤에 탑재하여 승차감을 개선한다고 한다.
  • 제동거리 단축 : 기존 N700A보다 제동거리 10% 단축.

한편 이렇게 소형화함에 따라 한가지 더 이점이 생겼는데 부품을 재배치함에 따라 16량보다 적은 12량, 8량의 N700S를 제작하는데 매우 용이해졌다는 것이다. 이를 두고 볼때 다른 선구에도 투입하려고 하거나 차후 해외 수출을 전개할 때 써먹으려는 모양. 또한 바닥에 새로운 공간이 생기게 되는데 이를 어떻게 써먹을 것인지의 여부가 선두부 외모와 더불어 가장 큰 특징이 될 것이라고 한다.# -이쯤되면 철도계의 인텔이다-

5 도카이도 신칸센 & 산요 신칸센 운행 편성

성토구간이 많은 저규격의 도카이도 신칸센 구간과 직선, 터널, 교량구간이 많은 산요 신칸센 구간의 최고 속력이 다르다. 도카이도 구간에서는 270km/h, 산요 구간에서는 300km/h.

이 차량의 더 독특한 점은, 일본의 고속철도용 차량으로서는 최초로 차체경사제어장치, 즉 곡선주로에서 차체를 안쪽으로 기울여 부족한 캔트량을 보충하고 곡선통과한계속도를 높일 수 있는 시스템을 채용하였다는 점이다. 곡선구간에서 차체를 살짝 기울임으로서 도카이도 신칸센 구간에서 기존에는 최고속도 이하로 주행하던 일부 구간에서 약간의 속도 향상을 가져올 수 있었다. 예를 들면 기존 255km/h로 설정된 최고속도제한 구간에서 감속없이 270km/h로 달릴 수 있다. 이를 통해 시나가와-신요코하마-나고야-교토 모두 정차하고도 기존 700계로 시나가와(or 신요코하마)-나고야-교토 3개역을 정차하며 달리는 노조미보다 비슷하거나 더 빠르다. 전체 구간 기준으로 기존 700계에 비해 약 5분 단축.

6 큐슈 신칸센 & 산요 신칸센 운행 편성

산요 신칸센과 큐슈 신칸센을 직통으로 연결하는 열차인 사쿠라, 미즈호역시 이 차량을 기반으로 한 N700계 7000번대(JR 니시니혼 소유), 8000번대(JR 큐슈 소유)차량이 들어가 있으며, 큐슈 신칸센 구간의 급구배 구간(35퍼밀)에 대응하기 위해 일부 스펙이 변경되었다. 전 편성 8량 1편성이며, 전 차량 전동차 편성이다. 또 차체경사제어장치가 삭제되어 있는데, 전 열차에서 곡선통과속도를 높이려면 노반 및 밸러스트 부설상태를 고치거나 콘크리트도상의 경우에는 도상을 재시공하는 식으로 캔트량을 늘려야 하는데 이것은 아무래도 운휴, 토목공사가 필요하며 운휴기간중 수입감소는 피할 수 없기 때문. 도카이도 신칸센 들어갈 일이 없고 산요 신칸센과 큐슈 신칸센은 선로 스펙이 나쁘지 않은 편이니 필요성이 떨어지는 것도 이유 중 하나.[5] 또 활화산 분화가 이어지는 큐슈구간에 대비해 대차에는 방진성능을 강화했다. 최고속도는 산요 신칸센 구간 300km/h, 큐슈 신칸센 구간 260km/h이다.

차내 설비는, 도카이도-산요구간 차량과는 다르게 지정석 2-2 좌석 구성(자유석은 동일하게 2-3 구성), 반실 그린샤(6호차 일부) 등을 채택하였고, 큐슈의 목재를 사용한 내장재 등이 특징이다. 정원은 그린샤 6호차 일부 24명, 보통차 4-8호차 지정석 282명, 자유석 1-3호차 240명.

7 향후 배치계획

JR도카이는 2019년까지 현 700계를 N700A로 완전대차하기로 결정하여 총 20편성을 도입한다. 2016년 1편성, 2017년 7편성, 2018년 7편성, 2019년 5편성을 도입하여, 최종적으로 700계를 대체하게 된다. 또한 이러한 계획과 함께 브레이크 등 몇가지 개량이 이루어진다. 브레이크 라이닝을 개선하여 285km에서의 브레이크 성능이 향상되며, 팬터그래프에 카메라를 설치하여 이상유무를 파악할 수 있게 된다. 또한 대차 진동 검측 및 ATC이상 체크 장치를 도입하여 안전성을 향상시킨다고 한다.
도입하는 차량부터 적용되며, 운행중인 편성들은 순차적으로 개조하여 2019년도에 완료할 예정

한편 N700A가 2019년도까지 도입이 완료되면, 곧바로 2020년부터 신형차량인 N700S가 도입된다고 한다.JR 돈카이의 위엄 오오

8 해외 진출 시도 사례

8.1 미국 텍사스 도입 논의

텍사스의 고속철도 긍정론자들이 텍사스 센트럴(TC)이란 회사를 설립해 JR 도카이로부터 N700계를 직구매로 들여와 운영까지 맡기는 계획을 추진하고 있다. 이들은 약 100억~120억 달러의 자금을 투입해 2021년까지 개통하는 것을 목표로 하고 있으며, 텍사스 2대 도시인 휴스턴과 댈러스를 1시간 30분만에 연결하게 된다.

차량은 처음에는 수출형인 N700I로 내정되었으나 N700S가 튀어나오면서 이쪽으로 도입하는 것에 무게가 실리고 있다. JR 도카이는 시간이 된다면 S형으로 제공하겠다고 밝혔다.#

그러나 선로가 통과할 땅의 지주들과 몇몇 텍사스 주 의원들이 고속철도 건설에 반대의사를 내비치며 주미일본대사에게 계획을 철회하라는 성명을 보내고 있고, 약 10조원 이상의 자금과 건설인력을 모아야 하는 무거운 과제로 인해 실제로 실현될지는 아직 미지수이다.

2016년 8월, 댈러스 시의회가 긴 논의 끝에 공식적으로 지지를 선언하면서 프로젝트의 첫 번째 관문을 통과했다.#

8.2 타이완 고속철도

타이완 고속철도에서 추가 차량을 도입하기로 결정함에 따라 N700계를 기반으로 한 전동차를 도입할 것을 검토하고 있다.
  1. ↑ 0번대가 JR 도카이 소유, 3000번대가 JR 니시니혼 소유라는 차이만 있을 뿐이며 동일 차량.
  2. ↑ 7000번대가 JR 니시니혼 소유, 8000번대가 JR 큐슈 소유라는 차이만 있을 뿐이며 동일 차량.
  3. ↑ 철로와 열차의 바퀴의 마찰계수는 자동차 타이어와 아스팔트의 마찰계수에 비해 매우 작다. 신칸센 한량의 차량을 어른 4명이 밀 수 있을 정도.
  4. ↑ 700계의 오리주댕이(?)와 마찬가지로 미려함보다는 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 실용성 위주로 만들어진 형상이기 때문이다.
  5. ↑ 그러나 신호시스템은 도카이도 신칸센 구간에도 대응하는데, 영업운전은 하지 않지만 오사카에 위치한 토리카이 신칸센 차량기지가 JR 도카이가 관리하는 구간이라 이 곳으로의 회송도 고려하였기 때문이다.