전기기관차

한국철도공사 8000호대 전기기관차.

한국철도공사 8100호대 전기기관차.

한국철도공사 8200호대 전기기관차.

한국철도공사 8500호대 전기기관차.

전기기관차(電氣機關車, Electric locomotive)는 전기 모터로 구동되며 기관차 외부의 전선 또는 내부의 배터리에서 전기를 공급받는 기관차이다. 가스 터빈이나 디젤 터빈 등을 장착한 기관차는 전기 발전으로 구동되지만, 발전기와 전기 모터가 동력 전달부의 일부로 존재하기 때문에 전기기관차로 분류하지 않는다.

놀이공원에서 흔히 보이는 범퍼카, 정확히는 그 중에서도 꼬리 부분에 긴 막대기가 달려 있고 천장에 철사가 닿아있는 것(팬터그래프와 가공전차선에 상응함)도 결국 구조적으로는 전기 기관차와 완전히 같은 물건이다. 범퍼카의 철판바닥이 전기 기관차의 레일에 상응한다.

상세

전기기관차는 궤도 위에 전차선을 가설하고 가선(架線)으로부터 교류 25 kV의 전기를 공급받아 운행하는 동력집중식 기관차이다.

최근 우리나라의 주력 전기기관차는 2축 3대차의 형식이며, 그 특성으로는 최고허용속도가 150 km/h, 중량 124t, 견인력 3,000Hp이다.

전력방식에 따라 직류식과 교류식으로 크게 구분한다. 직류식은 1,500 V의 국제적 표준전압을 사용하며, SCR(silicon controlled rectifier:실리콘 제어 정류소자)에 의한 초퍼 제어를 사용하고 있다. 교류식은 직접식과 정류기식의 제어방식을 사용하며, 교류유도전동기나 교류동기전동기를 주전동기로 하는 전기 기관차도 실용화 되고 있다.

고전압/대전류를 외부에서 직접 공급받아 전동기를 돌리는 차량구조 상 동급의 디젤기관차보다 출력이 월등하게 높은 편이다. 최근에는 VVVF 제어기술의 발달로 가스터빈 기관차까지 처바르며 출력이 12,000마력이 넘는 괴력을 가진 기관차까지 출시된 상태이긴 한데 견인력(Tractive effort) 부분에서는 여전히 가스터빈 기관차를 뛰어넘는 전기 기관차가 드문 편이다.

전기를 급전받는 방식에 따라 몇가지로 나누어 볼 수 있는데, 미국 등에는 제3궤조집전식을 통해 급전받는 차량도 있고, 가공전차선을 통해 급전받는 차량도 있다. 후자의 경우 급전에는 대체적으로 팬터그래프가 많이 쓰인다.

치명적 단점이 있는데, 전기가 끊기면 고철 덩어리가 되어버린다. 그래서 제 아무리 전기 기관차의 천국이라도 디젤 기관차는 운영에 필수다. 전쟁이 나는 순간, 폭격 등으로 인해 단전이 될 게 뻔하기 때문. 또한 상대적으로 중량에 비해 출력이 높다 보니 공전현상이 일어나기도 쉽다.

역사

최초의 전기 기관차는 1837년, 스코틀랜드인 로버트 데이비슨에 의해서 만들어졌다. 이 전기 기관차는 갈바니전지로 움직였고, 나중에 크기가 더 큰 전기 기관차를 만든 데이비슨은 1841년에 왕립 스코틀랜드 기술 협회의 전시에 출품하면서 '갈바니'라고 불렀다. 하지만, 갈바니전지에서 공급되는 전기는 일반 철도에서 기관차를 움직이기에는 적당하지 못했다.

최초의 전기철도 노선은 1895년, 볼티모어&오하이오 철도의 볼티모어 벨트 선으로 전체 길이는 4마일이었다. 당시 세 대의 Bo'Bo' 기관차가 도입되었으며, 전철화 구간의 남쪽 끝에서는 다른 열차에 전기기관차와 객차를 모두 붙여서 운행하였다.

대한민국

일제 강점기에 금강산선에서의 운행을 위해 데로형 전기 기관차를 일본에서 도입한 적이 있으나, 분단과 한국전쟁으로 금강산선에 접근할 수 없어진 관계로 철도청 소유의 차량은 모두 폐차처리하였다. 다시 한국에 전기 기관차가 들어온 것은, 1970년대에 산업 간선으로 불리는 중앙선, 태백선, 영동선의 전철화가 완료되면서 본격적으로 전기철도의 시대가 열리면서 부터다. 1970년대 태백선 전철화로 인하여 대량의 석탄 수송을 위한 목표로 50 C/S Group에서 개발하고 프랑스의 알스톰사가 제작하여 들어온 것이다.

개통 당시에는 영서, 영동지역 일대의 무연탄과 시멘트를 효율적으로 수송하기 위해서 견인력이 좋은 8000호대를 도입하였다. 90년대에 들어서면서 충북선, 경부선, 호남선 등의 전철화가 차례로 이루어졌다. 또한 본격적인 여객 열차의 전철화를 위해 8100호대, 8200호대, 8500호대를 도입하였다. 1998년부터 8100호대가 2003년부터 8200호대가 2012년부터 8500호대가 2012년에 각각 도입되었다. 전기철도 운행구간은 2,727.1km이다.

2022년 기준으로 총 175대 한국철도공사 소속 전기 기관차가 운행되고 있다.

종류	형식명	사용기간	생산량	잔존량
8000호대	50 C/S Group	1972~2017, 1986~2030	94	4
8100호대	ES64F	1998~2038	2	2
8200호대	ES64F	2003~2048	83	82
8500호대		2012~2054	87	87

참고자료

• 〈전기 기관차〉, 《나무위키》
• 〈전기 기관차〉, 《위키백과》
• 〈전기기관차〉, 《두산백과》

같이 보기

• 기관차
• 증기기관차
• 디젤기관차
• 열차

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