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철도연, 세계 최초 ‘고주파 대용량 무선급전기술’ 개발

대용량 전력 공급 신기술 공개 시연

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조영관 기자
기사입력 2019/11/14 [09:15]

▲ 왼쪽부터 김상용 우진산전 부회장, 이병송 철도연 무선급전시스템연구단장, 나희승 철도연 원장, 윤진보 광주도시철도공사 사장, 최영조 경산시장, 조동호 KAIST 무선전력전송연구센터장, 신현옥 국토교통과학기술진흥원 R&D사업본부장      © 매일건설신문

 

철도기술연구원이 세계 최초로 ‘고주파 대용량 무선급전기술(60kHz, 1MW급)’을 개발하고 13일 경북 경산의 철도연 경전철시험선에서 실제 경전철 차량에 적용하는 연구성과를 공개했다.


무선급전기술은 궤도를 따라 설치된 무선급전 장치에서 기존의 상용전력을 60kHz 고주파 전력으로 변환해 철도차량 하부에 물리적인 접촉 없이 대용량의 전력을 공급하는 신기술이다. 철도연은 무선급전기술로 2만km의 경전철 신뢰성 시험을 완료하면서, 최근 대도시 광역권에서 확충 계획 중인 도시철도 노선에 무선급전 경전철을 적용할 수 있게 됐다.

 

철도연이 세계 최초로 경전철에 적용한 무선급전기술은 급전인버터, 급전선로, 집전장치로 구성된다.

 

급전인버터는 차량 주행선로에서 급전선로에 고주파 에너지를 공급하고, 경전철 차량에 부착된 집전장치 모듈은 지상으로부터 전송된 고주파 에너지를 변환해 열차의 추진 및 보조 전원에 사용되는 에너지를 공급한다. 기존의 경전철에 사용되는 제3궤조나 접촉식 집전장치를 사용하지 않기 때문에 마모되는 부분이 없어 유지보수 작업이 획기적으로 절감된다. 기존 전차선로 대비 유지보수 비용을 약 20% 줄일 수 있다.

 

열차 윗부분에 전차선이 없기 때문에 지하철에 적용할 경우, 터널 시공 시 터널 단면적을 10% 이상 축소할 수 있고, 건설비는 약 5% 절감할 수 있다. 또한 전차선과 집전장치의 급속마찰이 없어져 최근 사회문제로 대두되고 있는 지하철 역사 내 미세먼지를 줄일 수 있다.

 

주행 중 충전 및 무급전 주행, 회생에너지 활용을 극대화해 운행선로를 급전구간과 무급전 운행구간으로 노선을 자유롭게 구성 가능하다. 전 구간의 20~30% 구간만 급전 구간으로 구축하고 나머지는 비급전 구간으로 운영할 수 있다.

 

배터리로 달리는 무가선 트램에 적용할 경우, 300kW급 무선급전시스템과 무선급전선로를 설치하면 차량에 탑재하는 배터리 용량을 약 1/3 이하로 줄일 수 있다.

 

철도연은 개발된 경전철 무선급전 상용모델을 지자체에서 계획 중인 도시철도 노선에서 운영될 수 있도록 향후 실증사업을 진행할 계획이다.

 

나희승 철도연 원장은 “무선급전기술은 철도의 전차선이 없어져 도시미관에 좋을 뿐 아니라 터널 단면 축소, 전기안전 확보 등 철도교통의 패러다임을 바꾸는 신기술이 될 것”이라며 “무선급전기술의 상용화를 앞당겨 국내 및 세계 철도시장을 선도하겠다”고 밝혔다.

 

 


/조영관 기자

 

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