[차량 이야기] 사람보다도 가혹한 ‘철도차량의 경량화’: 어떤 이점이 있을까?

▶가벼운 차량은 승객에도 이익

철도는 승객과 하주(荷主)로부터 운임을 받아 수송하는 교통기관이다.

따라서 한번에 많은 승객과 하물을 수송하면 그만큼 큰 이익을 얻을 수 있다.

승객과 하물을 많이 실으면 차량은 무거워지는데, 선로는 받아들일 수 있는 최대중량이 노선에 따라

결정되므로, 이를 넘는 열차는 운행할 수 없다.

 

정해진 무게 범위보다 많은 사람과 하물을 수송하려면 차량을 가볍게 만드는 게 효과가 있다.

예를 들어 1량 중량이 1톤 가벼워지면 그만큼 사람과 짐을 많이 수송할 수 있다.

또한 지금과 같은 인원을 수송한다면 차량이 가벼워지는만큼 속도를 올리기 쉽고, 전기료와 연료비도

절약할 수 있으며, 선로 부하도 줄어든다. 또한 운행시간과 운임에 반영되어 철도회사뿐만 아니라 이용자에도 이익이다.

이러한 이유로, 신형차량을 만들때는 안전을 위협하지 않는 범위에서 가능한 가볍게 설계한다.

 

▶알루미늄, 스테인리스로 경량화

가벼운 차량을 만들기 위한 요소로, 소재를 검토했다.

예전 철도차량 차체는 나무(목제)가 있었지만, 화재 위험으로 강철재질로 바꿨다.

그러나, 최근은 대부분이 스테인리스 혹은 알루미늄으로 바뀌어 경량화를 하고 있다.

예를 들어 산요전철(山陽電鉄) 3050계는 강철로 된 차체와 알루미늄 차체가 있는데, 알루미늄 차체가 4.3~4.5톤 가볍다.

 

 

예전 알루미늄 차량은 높은 가격으로 도입하지 못한 철도사업자도 있었으나, 새로운 공법으로 가격이 내려가

지금은 많은 회사가 알루미늄 차량을 도입하고 있다.

 

 

스테인리스는 알루미늄같이 소재 자체가 가볍진 않지만, 부식 우려가 적어서 판을 얇게 하고 도장을

하지 않는 걸로 경량화 할 수 있다.

1980년에 토큐전철(東急電鉄)이 도입한 8090계 전철은 강도(強度)를 계산하고 철저히 경량화를 시도한 결과

모터 탑재차량 비율을 줄여도 기존 차량과 같은 소요시간으로 달릴 정도로 가볍게 했다.

차량 경량화가 에너지절약에 공헌한 사례다.

스테인리스 차는 알루미늄 차보다도 낮은 가격으로 칠할 필요가 없는 장점이 있어서 통근형을 중심으로 빠르게 보급했다.

 

 

▶철저히 검토해서 ‘그램(g)’ 단위로 경량화

권투선수가 계체량을 통과하기 위해 혹독한 체중감량을 하듯이, 철도차량도 부품 등을 고려해서 경량화를 하고 있다.

그 사례로 1993년에 등장한 JR동일본 209계 전철은 ‘가격 절반, 중량 절반, 수명 절반’ 컨셉으로 여러 검토를 했다.

그 하나로 대차 위치를 기존 차량보다 안쪽으로 해서 차체(프레임)에 걸리는 무게 균형을 검토, 경량화를 했다.

이렇게 해서 대차에서 연결부분 사이 승차감이 떨어질 우려가 있지만, 케이힌토호쿠선(京浜東北線)의

운행속도라면 문제가 되지 않는다고 판단, 경량화를 우선했다.

 

또한 대부분 차창을 여닫지 않게 고정창으로 한 것도 경량화의 하나다.

차창을 고정하면 창 유리를 여닫는 구성을 없애서 유리가 움직이지 않는만큼 보강도 간단히 할 수 있다.

1장 당 경량화는 10량분 60개 차창이 되니, 무시할 수 있는 수준이 아니다.

 

▶경량화에 노력하지 않는 차량도 있다

신칸센도 속도향상을 위해 극히 경량화를 요구하는 차량이다. 사례로 N700계 차창은 700계에 비해 더 작아졌다.

이는 차창을 작게해서 차체를 보강하기 쉬우며, 강체 두께를 줄여서 경량화가 가능하기 때문이다.

또한 창 유리 재질도 유리에서 폴리카보네이트로 해서 경량화 했다.

이 외에 좌석 하나 당 1kg, 브레이크 1량분에 143kg 등 모든 부품을 재검토해서 16량 편성에서

700계에 비해 모터를 탑재한 동력차(M)가 2량 늘었음에도 불구하고 편성중량 증가를 7톤으로 억제했다.

 

그리고 N700S(Supreme)에서는 N700계에서는 실현하지 못한 새로운 경량화로 16량 편성에 700톤 이하를 목표로 한다.

한편, 예외로 호화침대열차 트랜스위트 시키시마(トランスイート四季島), 나나츠보시 in 큐슈(ななつ星in九州) 차량은

쾌적성을 우선으로 경량화에는 그다지 신경쓰지 않았다.

두 차량은 승차정원이 극히 적기 때문에 차량 + 승객 총 중량이라고 해도 만원 통근전철과 큰 차이가 없다.

 

 

경량화는 철도차량에는 매우 중요한 과제지만, 한편으로 안전성을 저하시키는 건 허용할 수 없으며,

경량화를 위해 승차감과 소음으로 승객을 불쾌하게 하는 건 더욱 안된다.

그래도 철도차량에서 ‘다이어트에 좌절’하는 건 있을 수 없다.

이는 기술자가 꾸준히 가벼우면서 쾌적함을 추구하면서 그램 단위로 검토하여, 철도사업자와 승객 모두

좋아할 수 있는 쾌적하면서 에너지를 절약하는 차량 실현을 목표로 하기 때문이다.

 

출처: 10월14일, TrafficNews