틸팅열차

영어: Tilting Train
일본어: 振り子式車両 (풀이하자면 진자식 차량.)
독일어: Eisenbahnzug mit gleisbogenabhängigen Wagenkastensteuerung
이탈리아어: Assetto variabile

아시아에서 일본 다음으로 한국도 틸팅열차 대열에 참여했다.그리고 대차게 썩히고 있다.

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사진은 한빛 200의 시험운행 중 사진.

1 개요

철도차량의 한 종류이다.

모든 철도노선에는 직선구간 뿐 아니라 커브도 존재하기 마련이다. 그리고 급커브가 존재하기도 한다. 신나게 달리다가도 코너를 만나면 일단 감속을 해야 한다. 초창기 철도노선의 경우에는 증기 기관차의 속도가 높지 않았으니 커브가 별 상관 없었지만, 열차의 속도가 빨라진 오늘날에는 운행시간을 잡아먹는 원인이 되고 있다. 이 문제를 해결하는 방법에는 크게 두 가지가 있는데 선로를 개량하는 방법과 차량을 개량하는 방법이다.

2 상세

선로를 개량하는 방법으로는 직선화된 노선을 새로 만들어 대체하는 방법도 있고, 곡선주로에서 부족한 캔트량을 보충해 주는, 즉 안쪽과 바깥쪽 궤도의 높이차를 크게 해 주는 방법도 있다. 어느 것을 택하든 공사비와 시간, 그리고 노선 운휴는 피할 수 없다. 이러할 필요가 없이 차체를 기울여서 부족한 캔트량을 보충할 수 있다면 이 문제는 더욱 단시간에, 그리고 저렴하게 이루어질 수 있다. 마치 오토바이가 곡선주로를 달릴 때 운전자가 몸을 살짝 기울이듯이 열차의 차체를 기울이는 것이다. 이렇게 하면 곡선통과속도의 허용치를 몇 퍼센트 가량 높일 수 있다[1]. 이러한 원리를 바탕으로 개발된 것이 틸팅열차이다.

틸팅열차는 영국에서 먼저 연구되기 시작하였으며, 그 결과 영국의 말로만 고속열차인 APT와 InterCity 125/225가 탄생했다. 그리고 거기까지. 나머지 기술은 돈이 안 되니까 이탈리아 피아트에 팔아치웠고[2] 이 기술은 다시 알스톰으로 넘어가서 펜돌리노가 되었다. 그리고 진짜 끝이다(...) 펜돌리노가 나름대로 틸팅계 기술의 집약체라지만 결국 대박은 못 냈다. 틸팅열차 굴릴 돈으로 다들 TGV나 ICE 베이스의 신차를 찍어버려서... 그래도 영국, 핀란드, 체코, 중국, 스페인, 포르투갈, 슬로베니아 등 여러 나라에 팔려 나가서 그 동네 최상위 등급 열차로 뛰고 있다. 거기다 독일의 ICE T는 펜돌리노의 틸팅 기술이 들어갔다. 틸팅 열차가 투입된 지역은 노반이나 지형 문제로 고속선을 신설하기 어려운 노선 혹은 인구밀도가 낮아서 운영상의 문제로 고속선 신설이 어려운 지역이나 국가들 위주로 이루어지고 있다.

열차가 운행하는 노선 전체의 데이터를 미리 입력해 둔 후, 노선의 굴곡이나 켄트에 맞춰서 열차가 기울어지게 만드는 능동 방식과, 사전 데이터 없이 운행 당시의 관성과 원심력에 그대로 순응하며 열차가 기울어지게 만드는 수동 방식이 있으며 능동적 틸팅이 더 고도의 기술이 필요하나 더 큰 경사각과 속도를 얻을 수 있다.

기울어진다고 해도 무슨 쇼트트랙 선수 코너 돌듯 엎어지는건 아니고, 보통 3~8도 정도의 틸팅이 가해진다. 이정도만 해도 속도의 손실을 확연하게 줄일 수 있고, 더 이상 기울일 경우에는 승차감이 떨어질 뿐 아니라 위험할 수도 있다.

틸팅은 대부분 대차에서 이루어지며, 대차 바퀴부분(아래)-대차 틸팅부분(위) 로 나누어져 있다. 동력없이 그냥 중력의 힘으로 움직인다던가, 유압식 실린더나, 전기모터의 힘으로 열차를 기울인다. 대부분 이 방법을 쓰고 신칸센 N700계 전동차는 대차 에어스프링의 공기량을 조절해 각도를 조절한다고 한다.

산악지형이 많아 철도 노선의 직선화에 한계가 있는 한국에서도 틸팅 기술에 대한 기대는 꽤 큰 편이다. 특히 중앙선, 영동선, 태백선 등의 산악지역 노선에 적극적으로 투입하여 표정속도를 향상시키려는 구상이 진행중이다.

틸팅열차가 곡선구간에서 유리한 점이 있음을 들어 선형이 아주 안좋은 곳에 투입시켜 시간을 단축시키자는 생각을 가진 사람이 많은데, 틸팅열차는 만능이 아니다. 틸팅열차도 아주 안좋은 급커브드리프트에서는 일반열차와 다름이 없다. 오히려 틸팅열차는 곡선이 양호할수록 제 실력을 발휘할 수 있다. 그런 이유로, 틸팅열차의 시간 단축효과가 가장 높은 곳은 경부선, 호남선이다.[3] 이런 이유로 TTX는 현재의 경부선이나 호남선에서 적합하다.[4] 그러나 그렇다고 경부선이나 전라선, 호남선에 투입하는 것이 좋다고만은 할 수 없다. 이 구간에 고속철도가 깔려 있기 때문. 이 경우 KTX와 틸팅열차가 경쟁관계에 들어서 비효율적으로 운행될 수 있기 때문이다. 고속철도가 없고 선로개량이 상당히 진행된 중앙선에 투입한다면 틸팅열차는 상당한 운행시간 단축이 가능할 것으로 보인다.[5] 틸팅열차가 필요없을 정도로 선로 개량이 이루어지고 있으니까 문제지

한국은 2001년 기술 개발에 착수하여 2006년 기술 개발 완료, 2007년 2월 한국형 틸팅열차 6량 편성 완성차 제작 완료하였다. 이후 신뢰성평가 및 운용기술개발 1차년도(2007.8 ~ 2008.7) 시작하여 10만Km 주행시험, 선로시스템 운영등을 하며 신뢰성평가 및 운용기술개발 5차년도(2011.8 ~ 2012.7)까지 진행 중이다. TTX(Tilting Train eXpress)는 개발 프로젝트명이고 공식 홈페이지(2013년 현재 사라짐)를 보면 한빛200 이라고 부르고 있다. 그러나 HSR-350X의 경우도 2007년 개발 중기사에서 채남희 한국철도기술연구원장이 한빛350으로 호칭 했었지만 정작 이 모델 기반의 상업용 차량에는 KTX-산천이란 이름이 붙여진 것처럼 이것도 개발중 임시 명칭이거나 실제 도입시에는 다른 이름으로 개명할 가능성도 있다.

본래 계획상 2012년 상용화 계획었으며 기술 개발도 완료한 상태이나 2013년 되어서도 상용화 소식이 없이 표류중이다. 동아사이언스 기사에 따르면 노후화 선로 개선사업과 차세대 고속열차의 등장으로 수요가 잠식 당하고 예산 문제로 도입이 미뤄지고 있다. 2010년에도 코레일이 틸팅열차 도입을 위한 정부 보조금을 요청했으나 기획재정부가 거절하여 무산되었다. 결국 2013년에도 투입 예정이었던 중앙선, 태백선, 충북선들이 선형 개선 사업으로 인하여 틸팅열차의 비용 대비 효과가 감소하여 도입 사업이 표류 중이다. 제작한 시제 열차는 충북 오송 철도기지에 유치되어 있는 모양.

일본 역시 산이 많아 철도 선형이 좋지 못한 것을 극복하고자 오래 전부터 틸팅열차에 대한 연구를 시작해왔으며, 이로 인하여 다양한 틸팅 열차들이 대거 등장하고 있다. 또한 기존 진자식과 달리 유압피스톤 방식의 틸팅 기술도 만들었으며, JR 시코쿠와 JR 홋카이도는 전철화된 철도노선이 별로 없는 탓에 디젤동차 주제에 틸팅 되는 놈들을 일찍이 뽑았다.[6] 그냥 한국처럼 선로개량 하면 될것을 일본도 역시 선형이 좋지 않은 건 마찬가지 였기에 오래전부터 틸팅기술에 대해 연구가 들어간 것 같다.

3 각국의 틸팅열차

3.1 한국

3.2 일본

3.3 유럽

  • SJ X2(스웨덴)
  • TALGO (스페인)
  • 펜돌리노 (이탈리아 => 프랑스)
    • 영국철도 390계 (영국)
    • 알레그로 (러시아, 핀란드)
  • ICE T (독일)
  • ICE TD (독일)
  • ETR 450 (이탈리아)

3.4 북미

  1. ↑ 최소곡선반경, 차량의 무게중심, 캔트량 등에 따라 다르나 대략 5~20% 정도의 향상이 가능하다
  2. ↑ 트레니탈리아의 ETA어쩌구 하는 모델들이 이쪽 기반의 틸팅이다.
  3. ↑ 경부선이나 호남선의 선형이 양호할 줄로 아는 사람이 많은데, 사실 구불구불한 구간이 상당하다. 그래서 고속철도 도입검토 당시 재래선을 개량할 것인가 혹은 고속철도를 도입할 것인가를 놓고 저울질을 하였는데, 재래선 개량보다 고속철도 도입하는 비용이 더 싸다는 결론이 나 고속철도가 건설되었다.
  4. ↑ 호남고속선 개통 이전에는 틸팅열차가 호남선에 투입될 경우 KTX와 맞짱떠서 이기는(...) 일이 일어났었다고 한다. 호남고속선 개통전의 호남선 KTX는 재래선을 따라서 운영되고 있어서 속도를 제대로 못냈기 때문이다. 호남선의 선형이 대체적으로 불량해서(특히 서대전~익산 간) 고속열차가 속도를 제대로 내기는 어렵다.
  5. ↑ 사실 TTX의 경우 전동차라서 틸팅기능이 없더라도 어느정도 운행시간 단축이 가능하다.하지만 이미 다른 전동차가 도입됐다.
  6. ↑ 디젤열차는 전기열차에 비해 틸팅기술을 적용하기 어렵다. 디젤열차에 틸팅이 가능해진 건 틸팅 개발 이후 거의 20년 지난 뒤였다.