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  1. 2012.06.04 서울서 부산까지 90분…‘해무’가 온다!
  2. 2010.08.30 대중교통 요금, 어떻게 정해질까? (1)
서울서 부산까지 90분…‘해무’가 온다!

“자, 이제 차세대 고속열차 ‘해무’가 등장합니다!”

2012년 5월 16일 경남 창원중앙역에 날렵한 모양을 한 열차가 등장했다. 지난 2007년부터 5년간 50여 기관의 국내 연구진이 개발한 해무(HEMU-430X)다. 최고 시속 430km까지 달릴 수 있는 이 열차를 타면 서울에서 부산까지 1시간 30분 만에 갈 수 있다. 현재 KTX보다 1시간 정도 단축된 시간이다.

이 날 해무는 권도엽 국토해양부 장관 등 200여 명의 승객을 태우고 창원중앙역 근처 28km를 달렸다. 좌석 사이의 간격을 넓혀 KTX에 비해 눈에 띄게 넓어진 공간과 무엇보다 안락하고 편리한 승차감이 승객들을 사로잡았다.

해무는 KTX 일반좌석에 비해 좌석 앞에 공간이 많아 발을 앞으로 뻗을 수 있고, 비행기처럼 좌석마다 액정표시장치(LCD) 화면도 설치됐다. 덕분에 영화와 뉴스를 보는 것은 물론 다양한 서비스도 즐길 수 있다. 가령, LCD 화면에 있는 ‘호출’ 버튼을 누르면 승무원을 부를 수 있고, 전자태그(RFID)에 열차표를 인식시키면 도착역이 근처에서 “도착 5분 남았습니다” 하는 알람도 가능하다.

지능형 스마트 센서를 달아 객실공기나 화장실 긴급 상황 등도 자동으로 감시해줘 여행을 더 편리하게 돕는다. 이런 서비스 덕분에 해무를 ‘선로 위의 항공기’라고 부르기도 한다. 항공기 기내 서비스처럼 편하고 만족스럽다는 뜻이다.

해무를 선로 위의 항공기로 부르는 진짜 이유는 빠른 속도에 있다. 겉으로 보면 조금 더 날렵하고 세련된 정도인 이 열차는 KTX보다 무려 시속 100km 이상 빨리 달린다. 덕분에 해무가 상용화되는 2015년 이후에는 전국 어느 곳이든 1시간 30분대에 도착할 수 있다. 승객 입장에선 항공기만큼 빠른 교통수단을 타는 셈이다.


[그림 1] 차세대 고속열차 ‘해무’ 시제차량. 사진 제공 : 한국철도기술연구원


KTX보다 세련된 모습이기는 해도 똑같은 기차 모양인데 시속 100km나 빠르게 달릴 수 있는 비결은 무엇일까. 첫 번째 비결은 바로 해무의 영어 이름인 HEMU-430X에 숨어 있다. HEMU-430X는 ‘동력분산식 차량(High-speed Electric Multiple Unit 430km/h eXperiment)에서 한 글자씩 따 온 것인데, 이는 열차를 이루는 개별 차량마다 엔진을 달아 힘을 내는 방식이다. 기차의 모든 차량이 함께 앞으로 달리니 속도가 더 빨라지는 게 어찌 보면 당연한데, ‘백지장도 맞들면 낫다’는 속담이 기차 속도에도 적용된 셈이다.

우리가 주로 봤던 고속열차 KTX와 KTX-산천은 열차 맨 앞과 뒤에 있는 기관차가 전체 차량을 끌어가는 방식이다. 이런 방식을 ‘동력집중식’이라고 하는데, 시속 300km 이상 빠른 속도를 내는 데는 한계가 있었다.

이를 극복하기 위해 한국철도기술연구원을 비롯한 연구진은 각 차량마다 엔진을 붙이기로 했다. 기존 KTX-산천은 1100kW짜리 엔진 8대(8800kW)가 열차 앞뒤에서 힘을 내지만, 해무는 410kW짜리 엔진 20대(8400kW)가 각 차량에서 제각각 힘을 낸다. 전체 힘의 크기는 비슷하지만 힘을 모으느냐 나누느냐만 달라진 것이다.

방식만 조금 달라졌을 뿐이지만 속도 면에서는 큰 차이가 났다. 해무의 최고 속도는 시속 430km로 KTX-산천보다 시속 130km나 빠르다. 속도를 높이거나 낮추기도 쉬워졌다. 기존 고속열차가 시속 300km까지 속도를 내는 데 걸린 시간은 4분 정도였지만 해무는 233초(약 2분)면 이 속도에 도달할 수 있다. 역과 역 사이의 거리가 짧아 자주 서야 하는 우리나라 철도 시스템에는 가속과 감속이 유리한 해무가 훨씬 더 잘 맞는다는 평가도 받고 있다.

앞뒤에 기관차 대신 일반 차량을 붙여도 돼 승객이 탈 수 있는 공간도 많아졌다. 동력분산식 열차의 경우 엔진을 작게 만들어 아래쪽에 배치하기 때문에 사람이나 화물을 많이 실을 수 있는 장점이 있다. 해무의 전체 좌석 수도 KTX-산천보다 16% 정도 많아졌다.

열차 고장에도 유연하게 대처할 수 있다. 기관차 한 대나 두 대로 운행하는 동력집중식 열차들은 기관차에 문제가 생기면 전체 열차가 꼼짝 없이 멈춰야 한다. 하지만 동력분산식의 경우는 한 두 대의 차량이 고장 나도 전체가 움직이는 데 상대적으로 유리하다.

다음 비결은 날렵한 열차 머리 모양에 있다. 해무의 머리는 열차가 빠르게 달릴 때 받을 수 있는 공기 저항 등을 계산해 만들었다. 덕분에 시속 300km로 달릴 때 공기 저항을 약 10% 정도 줄일 수 있다. 이는 곧 연료를 적게 쓰는 것으로도 이어져 에너지 효율도 높이는 결과를 가져온다.


[그림 2] 해무의 머리 모양은 열차가 빠르게 달릴 때 받을 수 있는 공기 저항 등을 계산해 만들어졌다. 사진 제공 : 한국철도기술연구원


열차를 가볍게 만든 것도 속도에 영향을 주었다. 해무는 단단하지만 두께가 얇은 ‘알루미늄 압출재’로 만들었다. 덕분에 KTX-산천보다 5% 정도 가벼워졌다. 이렇게 가벼워진 열차는 철도 노선에도 무리를 덜 주어 노선수리비를 줄이는 데도 한 몫 할 수 있다.

하지만 동력분산식 열차도 몇 가지 단점을 가지고 있다. 아무래도 각 차량마다 엔진을 붙이다보니 그만큼 제작비가 많이 든다. 또 부품 수가 늘어나고 구조가 복잡하다 보니 유지 보수가 까다롭고, 각 차량마다 들어가 있는 엔진 때문에 소음과 진동이 심할 수 있다.

해무는 오는 하반기까지 최고 시속 430km까지 높이는 시험을 계속하며 소음과 진동을 더 줄이는 등 기술을 보완할 예정이다. 10만km 주행시험이 완료되는 2015년 이후에는 일반인도 해무를 타고 여행할 수 있을 전망이다.

시속 430km로 달릴 수 있는 차세대 고속열차 해무의 개발로 우리나라는 관련 기술의 약 83.7%를 국산화했다. 우리만의 독특한 기술을 활용해 싸게 만들 수 있고 에너지 효율도 높은 시속 500km급 ‘바퀴식 고속열차’ 개발도 눈앞으로 다고오고 있다.

이미 1988년에 시속 407km로 달리는 열차를 개발한 독일과 1996년 시속 443km급 열차를 만든 일본, 2007년 시속 575km까지 속도를 내는 열차를 가진 프랑스, 2010년 시속 486km로 주행하는 데 성공한 중국에 이어 세계에서 네 번째로 빠른 열차 해무를 개발한 한국. 우리나라가 세계 고속철도 시장에 당당히 서는 날을 기대해 본다.

글 : 박태진 과학칼럼니스트

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“과학향기 애독자 여러분, 오늘 저희에게 주어진 미션은 대중교통을 이용해 부산 가기입니다. YB팀은 고속버스로, OB팀은 열차로 이동할 예정입니다. 오프닝을 하는 이곳은 서울고속버스터미널. 그럼 각자 여행을 시작하도록 하겠습니다. 1박~ 2일!”

먼저 나이 많은 OB팀 호동, 수근, 지원이 열차를 타러 간다. 하필 오프닝을 서울고속버스터미널에서 하다니…. 서울역까지 가는 시간이 만만치 않다. 먹는 비용을 줄이자고 호동을 겨우 설득한 뒤 택시를 탔다. 이내 택시가 서울역에 도착하자, 기사 아저씨는 10,000원이라고 한다. 오늘 돈 관리를 맡은 지원이 나선다.

“에이, 저희들을 뭘로 보시고. 미터기가 2,400원부터 시작하는 거 다 봤거든요. 여기 7,600원 받으세요.”
지원의 반응에 택시에 있던 모든 사람들이 얼어붙었다. 아무리 초딩 지원이라지만 택시에 기본요금이 있다는 사실을 모르는 건 좀 심했다.

“지원아, 택시는 처음 2km를 가는 동안 같은 요금을 내야 해. 서울 택시는 기본요금이 2,400원, 그 외 지역은 2,200~2,300원이야. 기본요금이 없다면 500원치 거리를 걷기 싫어서 택시를 세우는 사람들이 생길 수도 있겠지.”
처음 들어봤다는 듯한 지원에게 수근의 해박한 설명이 이어진다. 왕년에 수근은 택시 운전도 했었나 보다.

“2km를 넘으면 요금은 거리와 시간을 각각 고려하는 2가지 방식으로 계산해. 서울 택시의 거리요금은 144m를 갈 때마다 100원씩 올라가. 거리는 바퀴가 회전하는 수를 측정해 계산하지. 타이어의 지름에 원주율(π=3.14)을 곱하면 한 바퀴를 돌 때 택시가 움직이는 거리가 나온단다. 만약 타이어의 지름이 62.2cm라면 한 바퀴를 돌 때마다 195cm씩 가겠지. 그러니까 거리요금이 100원 올라가려면, 타이어는 약 74바퀴를 돌아야겠지.

“아까 신호등에서 택시가 안 움직일 때도 요금이 올라가던데?”
“그게 바로 시간요금이라는 거야. 시간요금은 택시가 시속 15km보다 느리게 움직일 때 35초마다 100원씩 올라간단다. 신호등에 걸려 있거나 길이 막혀서 천천히 움직일 때에 적용되는 거지.”
기사 아저씨께 얼른 10,000원을 드리고 서울역 안으로 뛰어 들어갔다. 서울에서 부산까지 가는 열차는 무궁화호, 새마을호, 고속철도(KTX)가 있었다. YB팀보다 빨리 가려면 KTX를 타야 하지만 돈이 문제다. 그때 택시에서 무안을 당했던 지원이 직원에게 질문을 던진다.

“설마 열차에도 기본요금이 있는 건 아니겠죠?”
“열차는 한 번 출발하고 멈추는 데 많은 에너지가 들기 때문에 최저운임이라는 제도가 있어요. 예를 들어 무궁화호를 타고 약 40km까지의 기본거리를 갈 때면 똑같이 2,500원을 받는 거죠. 무궁화호로 서울역에서 9.1km 떨어진 영등포역까지 가도 2,500원, 28.9km 떨어진 안양역까지 가도 2,500원을 내는 식이랍니다. 새마을호와 KTX는 약 50km까지 각각 4,700원과 8,100원의 최저운임을 받아요.”

기본거리보다 멀다면 각 열차는 1km당 정해진 요금을 받는다. 무궁화호 요금은 1km당 62.83원, 새마을호는 93.28원, KTX는 158.09원이다. 서울에서 대전까지 166.8km 거리를 무궁화호로 가면 166.8km×62.83원=10,480원이 나오는데 실제 요금인 10,500원과 같다.

“여기 철도 지도에 보니까 부산까지는 408.6km네요. KTX를 타고 가면 64,600원 정도 나오는 건가요? 이 돈이면 비행기랑 비슷한 거 아닌가? 너무 비싸”
호동은 먹을 비용까지 줄였건만 비싼 KTX 요금에 울먹거리며 물었다.

“계산법은 맞는데 실제 KTX 요금은 그보다 적어요. KTX로 서울에서 부산을 가려면 KTX 전용선 구간과 기존 철로 구간을 거쳐야 하거든요. 기존 철로 구간을 달리는 구간에서는 1km당 100.35원으로 전용선보다 싼 요금을 적용한답니다. 부산까지 가는 중에 KTX 전용선은 223.6km, 기존 철로는 184.9km지요.
“그럼, (223.6km×158.09원)+(184.9km×100.35원)이니까 53,900원 정도하는 건가요?”

직원은 계산 빠른 수근의 머리에 놀라면서도 친절하게 답변한다.
“현재 서울에서 부산까지 KTX 요금은 51,200원이랍니다. KTX가 기존 철로를 달리기 때문에 느려진 속도와 피로감을 고려해 일정 비율을 더 할인해 주는 거죠. 11월에 부산까지 KTX 전용 구간이 완전히 개통되면 복잡한 계산은 사라질 거랍니다.”

처음 계산보다 싼 요금에 왠지 돈을 벌었다고 생각한 OB팀은 KTX에 몸을 싣고 부산으로 출발했다. KTX의 다양한 요금할인제도는 고려조차 하지 않은 OB팀의 만행에 제작진의 속만 상하고 말았다.


한편, 서울고속버스터미널에 남은 YB팀과 제작진의 고민은 전혀 다른 곳에 있었다.

“OB팀은 서울역까지 가면서 이것저것 재밌는 걸 할 수 있지만 우린 이대로 버스를 타면 안 돼. 우리 출연 분량이 안 나오거든. 뭐든 할 걸 찾아보자고.”
몽의 말에 주위를 둘러보던 승기는 터미널 전광판에 나오는 고속버스요금을 발견했다. 서울에서 대전까지 일반고속버스요금은 8,700원, 광주는 16,100원, 부산은 20,900원이다.

“형, 버스요금 계산법을 배우는 건 어떨까요? 별로 재미없어도 생활에 도움이 되니까 PD님이 방송에 내보지 않을까요?”
똑똑한 승기 덕에 YB팀은 할 일을 쉽게 찾았다. 우르르 관리사무실로 찾아가 자초지종을 설명했더니 직원의 첫 마디가 참으로 신기하다.

“고속버스요금은 독특한 계산법이 있어서 멀리 갈수록 부담이 적답니다.”
“네?! 방금 그 말씀이 멀리 갈수록 요금이 싸진다는 말은 아니겠죠?”
“싸진다는 건 아니고요. 멀리 갈수록 추가요금이 줄어든다는 거예요. 2008년 10월 정부의 기준에 따르면 일반고속버스는 1~200km까지 1km당 56.77원으로 계산해요. 201~400km까지는 50.24원, 401km를 넘으면 45.87원이랍니다.

종민이 벽에 붙은 고속버스 지도에서 각 도시까지의 거리를 찾아보니 대전은 153.2km, 광주는 290.8km, 부산은 384.3km다. 대전은 200km를 넘지 않으므로 153.2km×56.77원=8,697원이다. 십의 자리에서 반올림하면 정확하게 8,700원이 나온다.

“그럼, 저희가 오늘 부산까지 우등고속버스를 타고 갈 텐데 요금은 어떻게 계산하나요?”
우등고속버스는 일반고속버스보다 조금 더 비싸요. 1~200km까지 1km당 82.98원, 201~400km까지는 76.45원, 401km를 넘으면 69.89원으로 계산하거든요. 서울에서 부산까지는 31100원이랍니다.”
“어라? 부산까지 요금이 이상한데요. 총 384.3km 중에 200km까지는 82.98원을 곱해서 16,596원이고, 그다음 184.3km는 76.45원을 곱하면 14,090원이면 30,700원 정도 나와야 하는 걸요.”
허당인 줄로만 알았던 승기의 한 마디에 모두들 감탄하며 직원의 답변에 귀를 기울인다.

“400원 정도 차이 나는 것은 고속도로 통행료가 포함된 거랍니다. 멀리 갈수록 요금 기준은 싸지지만 통행료가 조금씩 더해지거든요.”
“부산까지 고속도로 통행료가 400원이면 ‘껌값’이네요. 이제 방송 분량 나온 거 같으니까 어서 부산으로 출발하자고요.”

글 : 이재웅 동아사이언스 기자

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