쵸퍼제어

쵸퍼제어

쵸퍼 제어란, 전류의 ON-OFF를 반복하는 것을 통해 직류 또는 교류의 전원으로부터 실효가로서 임의의 전압이나 전류를 인위적으로 만들어 내는 전원 회로의 제어 방식이다. 주로 전동차용 주전동기의 제어나 직류 안정화 전원(AC 어댑터) 등에 이용된다. 저항제어에 비해, 열에 의한 에너지의 손실이 적다. 제어 소자로는 사이리스터 등을 이용한다. 특히 전동차의 경우 전기 제동시 발생하는 에너지를 전력선으로 돌려보내는 회생 제동의 사용이 완벽하게 가능하다는 것이 특징이다. ON-OFF를 반복하는 것으로 인해 노이즈가 발생하기 때문에, 안정화 전원 등에서는 2중 노이즈필터를 이용하는 것이 많다.

대한민국의 전동차에는 주로 주 제어회로에 사이리스터를 사용하는 사이리스터 초퍼 제어방식이 많이 사용되나 일본 등에서는 저항제어의 주 제어회로에 부가적으로 쵸퍼제어등을 사용하여 회생제동이 가능하도록 하는 여자첨가계자제어나 계자쵸퍼제어 기술등이 1990년대까지 사용되었다. 이는 사이리스터 초퍼 제어보다 차량 비용 및 보수 비용이 저렴하면서도 회생제동의 사용이 가능한 점 때문에 205계 전동차를 위시한 각 운영회사의 통근형 전동차 등에 많이 사용되었다.

쵸퍼제어는 1970년대에 상용화된 오래된 기술이다보니 현재 대한민국의 도시철도 운영기관들 뿐만 아니라 전세계의 철도 운영자들은 쵸퍼제어 전동차 도입을 하고 있지 않으며, 거의다 VVVF 전동차를 도입하는 추세다. 또한 2016년 5월 기준으로 대한민국 내에 운영 중인 쵸퍼제어 전동차의 대수선 및 교체 작업을 하려면 새로운 소자가 필요한데 미쓰비시, 히타치, GEC 등 쵸퍼 사이리스터를 생산하는 기업이 대부분 쵸퍼 사이리스터를 단종시키면서 퇴역하는 쵸퍼제어 전동차 편성에서 쓸만한 소자를 때어내어 보유하지 않는한 부품 수급이 매우 어려운 상황이다. 따라서 서울메트로 2000호대 쵸퍼제어 전동차와 서울메트로 3000호대 쵸퍼제어 전동차는 잔여 내구연한이 만료되는 시점에서 더이상 내구연한 연장 검사를 받지 않고 폐차될 예정이다. 다만 부산교통공사 1000호대 전동차 중 일부는 VVVF-IGBT로 개조한 다음 내구연한 연장 검사를 받을 예정이다.

그러나 저항제어 방식의 경우는 반도체 소자를 사용하는 방식이 아닌, 캠축 같은 기계적인 제어를 통해 저항치를 조절시켜 속도를 제어하므로 이에대한 부품수급의 문제가 없기 때문에 서울메트로 1000호대 저항제어 전동차의 경우는 내구연한 연장 판정을 받아서 전장품을 전부 신품으로 교체하여 운행중이다. 즉 8비트 마이크로프로세서가 널리 쓰이는 이유와 똑같다. 초퍼제어보다 오히려 저항제어가 간단하고 저렴하여 부품을 리버싱하기도 쉽다. 그러나 코레일 1000호대 전동차는 부품이 단종되지 않았음에도 정비 및 운용의 비효율성 때문인지 중검수 없이 방치하다시피하면서 운행하다가 고장날 때마다 고장난 대로 하나씩 폐차하고 있다.