5년 내 상용화 추진…지자체 적용 기대
육중한 무게의 트램(노면 전차)도 별도의 선을 연결하지 않고 전력을 공급받아 운행할 수 있는 길이 열렸다.
한국철도기술연구원(이하 철도연)은 4일 60㎑, 180㎾급 대용량 고주파 무선전력전송 원천기술을 실제 트램에 적용하는데 성공했다고 밝혔다.
이번에 선보인 무선전력전송기술은 궤도를 따라 설치된 무선급전장치에서 60㎑의 자기장을 생성시키는데서 출발한다. 이렇게 만들어진 자기장은 집전장치와 자기장 공명방식을 통해 대용량 전력을 차량에 전송하게 된다.
이번 시연을 통해 무선전력전송에 성공함에 따라 향후 대용량 전력이 필요한 도시철도와 고속철도 등 모든 철도시스템에 무선전력전송기술을 적용할 수 있는 길이 트였다.
특히 이번에 시연한 기술은 지난 2011년 KAIST가 개발한 온라인 전기버스용 20㎑와 비교했을 때 많은 장점이 있다. 집전모듈의 크기를 1/3까지 줄일 수 있고 선로주변의 전력변환장치(인버터) 개수도 최대 1/9까지 줄일 수 있다.
또한 열차 하부를 통해 비접촉 방식으로 전력을 공급하기 때문에 전차선 설비 등 부품의 유지보수와 교체가 필요 없어진다. 아울러 지상에서의 보수작업이 가능해 유지보수 비용을 약 절반으로 줄일 수 있게 된다.
별도의 전차선 설비가 불필요해지는 것도 장점이다. 이에 따라 이 기술을 지하철에 적용할 경우 터널의 단면적을 20% 가량 줄이고 건설비도 약 15% 절감하는 게 가능해진다.
이 밖에도 고속의 속도에서 전력전달 효율성이 떨어지는 전차선과 팬터그래프시스템을 사용하지 않기 때문에 레일형 초고속열차 개발도 가속화될 것으로 보인다.
아울러 열차 천장부분의 전차선이 없어져, 2층 열차 등 객차 및 화차의 복층구조 설계를 지금보다 1.3m 높일 수 있게 된다.
철도연에 따르면 무선전력전송기술이 적용된 트램 등 도시철도는 버스, 자동차와 서로 도로를 공유해 운행된다. 특히 도로 위에서 바로 환승이 가능해 이용이 매우 편리하다.
특히 전차선이 없기 때문에 도심환경은 더욱 쾌적해지고, 도시미관 때문에 제기되는 도시철도 지하화에 관한 민원을 해결할 수 있다.
철도연은 이번 무선전력전송기술 시험에 이어 올 연말께 전력전송효율을 더욱 높이고 용량을 6배 이상 확대한 1㎿급 무선급전시스템을 개발, 차세대 고속열차에 적용해 시험할 계획이다.
철도연은 무선전력전송 기술을 5년 내로 상용화함으로써 도시철도 건설을 계획 중인 광주, 대전, 창원 등지에 적용할 수 있을 것으로 예상하고 있다.
