G7-HSR350x 관련해서 이리저리 찾아보니...
만철조사부장(125.191)
2006-03-31 22:37
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위의 짤방은 재탕.
의외로 이놈아가 걸물일지도 모르겠다는 생각이 상당히 드오. 프랑스 베이스의 기술이라고 하지만, KTX에 비해서도 상당한 녀석일지도 모르겠소. 가감속 부분이나 기계적인 사항은 이미 여러번 이야기 나왔으니 넘어가고, 전기쪽에서는 정말 차세대의 이름이 어울리는 물건이 나올지도 모르겠다는 생각이 드오.
일단, 유도전동기 라는 물건에 대해서, 의외로 이 녀석을 열차용으로 쓰는 케이스가 그리 많지 않소. 알려지기로는 세계 4번째라고 하오. 아마 일본쪽의 유도전동기를 수입하다 보니 어느정도 기술적인 습득이 있지 않았나 생각되지만 그래도 꽤 강력한 놈을 쓰고 있는 것으로 보이오. 논문 쪽의 데이터시트를 보니 모터 1개 당 1,100kW급이 나오는 모양이오. 신칸센 처럼 차량 하부에 다는 방식이 아니니 저런 맛가는 숫자가 나오는 거긴 하지만-_-, 차량 하부에 다는 타입의 거의 2배는 나오는 것 같소.
그리고, G7의 사진에 보면 동력객차 하나는 현재의 KTX와 비슷하게 일부만 동력장치가 쓰고, 또 다른 쪽은 거의 차량의 절반 정도를 먹어 치우는 모습이 나와 있는데... 자료를 보니, 아무래도 후자 쪽에는 변압기를 차량에 설치해 놓아서 그런 듯 하오. 동력거점식으로 가더라도 저 반실 구조는 그대로 가는 건지도 모르겠소. 아니기를 빌어야 겠지만, 동력거점 이라는 말의 뉘앙스에서 저렇게 가겠다는 의지가 좀 느껴지는지라.-_-
그리고, G7 관련 자료를 뒤적거리게 만든 가장 근본적인 이유는 IGCT 때문이었소. 이게 무슨 찐따같은 물건이라는 표현을 몇 번 본일도 있고, 또 반대로 저게 엄청난 것이라는 식의 이야기도 종종 나오지만 구체적인 정체에 대해서는 불명확한게 많았소. 스스로가 전기, 그것도 파워일렉트로닉스 쪽은 완전 젬병이어서 그렇기는 하지만 말이오....
대충 찾아보니, IGBT 계열의 변형이 아니라, GTO계열의 소자라고 하오. 즉, 전자가 트랜지스터 계열, 후자가 사이리스터 계열이라 하오. 약자를 풀어놓으면 Integrated Gate Commutated Thyristor라 하는데, Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) 에 좀 더 가까운 특성을 가진 GTO라는 뉘앙스요. 제조사는 ABB 라고 하지만, 국내에서도 소자 자체를 개발해 낸 모양이오. 전기연구원이던가, 거기서 이거 개발사업을 진행했다고 하니.
특허청의 어느 분이 쓴 전력용 반도체소자 관련 자료를 보니, IGBT가 고효율에 스위칭이 빠르지만, 반대로 고출력에는 썩 적합한 특성이 아니라 하오. GTO는 그 반대되는 성향을 가져서, 스위칭이 느리고 효율이 떨어지지만, 고출력에 쓸 수 있는 소자고. 즉, 전자는 동력분산형에 적합한 소자라면, 후자 쪽은 동력집중형에 적합한 소자인 모양이오. 이 GTO의 단점을 보완한게 IGCT 라는 이야기는 여러 곳에서 확인되오...
IGCT가 가지는 단점이나 가격 문제는 실용화 단계가 되어 봐야 알 수 있긴 하지만 일단 전기설비 쪽에서는 그런대로 쓰이는 사례수가 있긴 한 모양이고, 이후 철도차량에서도 성공적으로 정착될 경우 여러모로 재밌어 질 것으로 보이오. 단가와 신뢰성, 중량 같은게 모두 고려되어야 하겠지만, 된다면 전기기관차나 전동차 쪽으로 응용될 수 있을 것이고, 정말 뜨악스러운 수준의 물건들이 굴러다니게 될지도 모르겠소.
기계적인 부분에서도 차 폭을 2950mm까지 확대할 모양이오. 큰 확대는 아니긴 하지만, 아마도 현행 새마을 동차와 비슷한 정도는 나올듯 싶소. 또, 언급되는 내용으로 봐서는 병결 운전이 가능할 것으로 보이오. 이전에 어디에서 본 개념도에서는 뒤의 기관차를 떼고 객차+단방향 기관차를 끼워넣는 것 처럼 묘사되기도 했는데, 그런 방식이 아니라 지금 새마을 처럼 연결할 지도 모르겠소. 고속철용의 전기기관차를 이리저리 돌려쓴다는 건 여러모로 번거로운 방식이긴 하니 심플하게 갈지도 모르오.
이 G7 사업이라는게 개판날수도 있고, 진실은 뚜껑을 따 봐야 알 수 있기는 하지만.... 목표치 대로 나와 준다면 정말 먼치킨 급의 물건이 나올지도 모르겠소. 철도라는게 기술적 우위가 전부가 아니긴 해도, 기술적인 측면에서는 정말 만만하게 볼 놈이 아님에는 틀림 없는 듯 하오.
P.S: 혹여라도 전력전자(파워일렉트로닉스)쪽을 잘 아시는 분이 계시면 좀 보충 설명이나 오류 지적 좀 해 주시면 감사하겠소.
정면으로 보니 부담스럽소...;;
다 좋은데 아무리 봐도 얼굴이 뱀같이 생겼어...
얘는 진짜 간지가 좔좔...
만철햏. 철동 해외철도 게시판에 몇개 글 퍼가고 싶은데 괜찮은지 모르겠소. Id는 Imperatore요
만철햏의 고견에 몇마디 거들어 볼까 하오. 현존하는 반도체 소자는 생각보다 상당히 많은편인데 그중 전원을 스위칭하여 제어하는 소자는 위에서 이야기 했듯 사이리스터 계열과 트랜지스터 계열을 들수가 있소. 사이리스터가 좆냐 트랜지스터가 좆냐는 엄마좆아 아빠좆아 수준의 이야기 이므로 패스하고.. 현재 사이리스터 계열은 GTO라 불리는 사이리스터를, TR계열은 IGBT를 전력제어에 많이 사용하는 편이오. 이는 철도차량과 같이 대출력을 요하는 부분에서 전원제어를 하는데 매우 효율적이라 할수 있는 소자들인데 각각은 비슷해 보이나 매우 다른 특성을 가지고 있소.
우선 GTO는 정말 큰 대출력(진짜 큰 출력이오)에서도 충분히 스위칭이 가능한 소자로 우리가 알고 있는 전동차 뿐만 아니라 전기기관차는 물론 그보다 더 큰 에너지를 사용하는 부분에서도 충분히 컨트롤 가능한 수준의 대형 전력변환 기능을 가지고 있소. 때문에 동일한 양의 제어에서 적은양의 소자를 사용할 수 있는 여력이 있소. 다만, 싸이리스터 계열의 단점중 하나인 초고속스위칭이 힘들고 게이트를 닫아주는 기능을 만들기 위해 복잡한 회로를 구성해야 하기때문에 전체적인 구성 및 효율에서 TR계열보다 떨어진다오.
반면 TR계열인 IGBT는 일부 철도오닭후 꼴통들이 좋아라 하는 니뽄에서 주로 사용하는 전력변환소자로 TR의 특성상 특별한 회로구성 없이 온오프를 쉽게 할 수 있으며 초고속 스위칭이 가능하기 때문에 정밀 제어 및 저소음이 가능하며 근본적으로 전력변환시 효율이 좋다고 알려져 있소. 덕분에 파워모듈자체가 상당히 슬림화 된 시스템을 구축할 수 있으며 게다가 2레벨이니 3레벨이니 하는 다중 스위칭 시스템까지 만들어 낼수 있는 장점이 있소. 그러나 이놈의 결정적인 문제점은 우리가 고속철로 굴리기 위해 개발한 HSR-350x에는 적합하지 않다는 것이오.
잘 알고 있겠지만 1100kw급의 전동기는국제적으로 흔치 않은 사양이기 때문에 이를 제어할 수 있는 전력변환 소자는 현실적으로 상당히 제약을 받을 수 밖에 없는데 안타깝게도 IGBT는 위에서 설명한 이득을 전혀 발휘 할 수 없소. 왜냐하면 IGBT는 전압형 구동소자로 철도차량에 쓰이는 고전압 수준에는 어느정도의 내성을 1100kw급 전동기를 돌리기 위해선 고전압 이외에도 지금것들과는 큰 폭의 차이를 보이는 전류가 투입되기 때문이오. IGBT는 고전류에 매우 취약하여 현재 전동차에 사용중인 고전압용 IGBT가 현실적으로 한계점이라 알려져 있소.
IGBT에 대한 악평 중 하나는 그걸로 대출력 다루려고 하려면 소자 수가 엄청 늘어나야 하고, 이게 고장 문제에서 좀 사람 피곤하게 만드는 문제라는 것 같소. IGCT쪽이 그래서 실용화 되면 각광받을만 한 분위기였구랴. 감사하오....
어디 논쟁 붙는데다 휙 던져놓고 다굴이 맞추는 분위기 만들 거 아니라면 퍼가는 건 상관 없소. 어디다 퍼간다고 알려나 주고 퍼가면 감사하겠소. 언제 보니 전의 운임 글을 인잽스의 누가 퍼가다 던져놓았더구려. 내 덧글도 하나 휙 끌어다 붙이고 말이오.-_- 그러지는 마소.
물론 IGBT소자를 병렬로 쭉~ 이어주면 각각의 소자에 인가되는 대전류를 소전류로 떨어뜨려 실제 사용할 수는 있으나 사이리스터 몇개로 해결 가능한 제어를 굳이 값비싼 IGBT를 몇배 많은 수량 붙여 차량의 단가를 획기적으로!!! 올릴 이유가 없다는 것이오. 그렇다고 지금 KTX처럼 사이리스터 위상제어를 사용하자니 쪽팔리고 GTO역시 이미 7~80년대에 상용화된 기술이기에 궁극적으로 완전히 새로운 소자를 찾을 수 밖에 없었다는 것이오. 파워모듈 소자 개념에서 제 4세대라 볼수 있는(내 맘대로..) 놈들은 현재 여러가지가 나와 있지만 앞선 이야기에 충족가능한 전력변환소자는 2가지로 압축할 수 있는데 그중 하나가 GTO의 개량버전인 IGCT 이고 다른 하나는 TR 계열의 IGET라는 것이라오. 두 소자의 특성은
역시 각각의 사이리스터와 TR의 기본 특성에서 크게 벗어나지는 못하나 IGCT는 저속스위칭을 나름대로 고속으로 변경 가능하다는 점과 약간의 효율이 증가했다는 점이 되겠고. IGET는 IGBT의 약전류 특성을 다소 강화한 것으로 알려져 있소. 근데 대중 알아본 바에 의하면 근본적인 특성이 크로스오버 수준까지 이르른 것은 아니라 하오. 즉, 고질적인 대전류 요구에 따른 전력변환소자의 사용량을 높여보겠다는 것이 IGET의 적용 목적이라 보면 무방하오. 다만 이것 또한 대출력 전력제어에는 다소 무리가 있다는 것이 지론인것 같소. 반면 IGCT는 IGBT에 어느정도 근접한 수준의 고속 스위칭을 실현할 수 있다고 하니 한국철도연에서는 두 눈이 번쩍 하지 않았겠는가 싶소. 각설하고 잔말이 너무 많았구려.
햏이 올리는 글 재밌게 보고있소 다만 본인의 모니터폭이 좁은 관계로 읽기가 좀 거시기하오 조금 일찍 엔터키를 눌러서 줄바꿈을 해주면 더욱 좋을 것 같소
아 그림이 큰 걸 올려버려서 그런 것 같소... 테이블 만드는 걸 할 줄 알면 해결이 되긴 하겠지만, HTML 쪽에는 젬병이라... 가급적 그림 크기를 줄여서 올리거나 하는 방향으로 하겠소.
#511횽 전기쪽 기술은 잘 몰랐는데 (IGBT는 일본, GTO는 유럽이라는 정도만?) 알려주셔서 ㄳ
차폭이 넓어지면 다 좋긴 하지만 (통로도 넓어지고, 좌석이 넓어질수도, 특히 특실을 3열했을경우 통로는 예전 전라선 새마을 3열 특실보다 인기 많을듯) 형평성의 문제가 나올거 같은데요... 똑같은 돈내고 경부선은 좁고 호남선은 넓고...
만철횽 질문 하나만 ^^ KTX좌석개조에 대해 옵션이 묶여있다고 아는데, 정확하게 어떤내용인지 알고 있으신지... 예를들면 몇년간 개조금지인지, 개조금지 날짜 넘은 후에 차량개조시 불이익은 없는지(개조하면 사고시 보상을 안한다던가) 알려주시면 ㄳ
차폭 확대래봤자 별거 아닐게요. 통로 폭 좀 확장되는 정도일게요. 오히려 좌석 디자인 바뀌고서 뭐라고 투덜대는 양반들 나올게요.
그 부분은 정확히는 모르겠소. 내가 아는 범위도 언론 보도나 눈팅해서 본 게 전부라서. 정확한 계약이나 협약 사항은 당사자들이나 알 수 있지 않겠소?
TGV-Coree 이넘이 언제 제약이 어떻게 풀리는지 알면 좌석 형평성에 대한 말이 정리가 될텐데 ^^ 만철횽 답변 ㄳ
닮았삼!
이미 개조해서 위약금 물고 있어-ㅅ- 철공이 숨기고 말안하니까 그런거지; 위약금 이미 내고 있엄;
[맲아]야매횽 플렙이나 LCD나 음향기기 빼고... 좌석배열 말하는거3 (좌석간격 조절같은거 함부로 못하는 이유는 사고시 보상문제등 여러가지가 있잖소...)