고속철도에서 효율성//전기먹는 귀신은 누구?
VM(211.51)
2006-04-06 21:03
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고속열차에서 효율성도 상당히 중요한 부분이 된다는 것은 누구나 인정할 것이오. 그런데 아쉽게도 전철이라는 특성상(?) 효율성을 알만한 지표가 없다는 느낌이오.
먼저 우리가 흔히 따지는 Kw는 효율성을 나타내는 척도로는 별 의미가 없소. Kw는 단순히 편성전체가 최대로 소모할 수 있는 전기에너지의 양을 의미하오. 보통 성능이 좋은 열차가 Kw수가 높은데(500계와 700계만 비교하더라도;;)최대로 소모 할 수 있는 전기에너지가 많다보니 자연적 출력도 높아진 결과라고 할 수 있소. 보통kw를 출력이라고 부르는 경우도 있는데 적절하지 못 하다고 보오. 처음부터 번역할 때 그렇게 되다보니 그냥 쓰는거요. kw는 자동차로 따지면 cc수 같은 단위요. 옛날에 누군가가 댓글에서 cc수는 일당량이 아니라고 했는데 일당량 맞소. 동일한 차원이오. 차살 때 cc보고 효율성 따진다면 모두 마티즈만 사야하고, 티코가 좋은 차가 되는거요.
그럼 대충이라도 효율성을 알고 싶다면 어떡해야하나? 열차 1편성이 소모하는 전력량을 알면 알 수 있으나 회생재동 같은 것도 감안하면 쉽지 않소..결국 전동기, 제어방식과 스위칭소자를 보는 방법이 가장 좋다고 할수 있소..이체에나 300계이후 신간선은 유도전동기를 사용하고(200계까지는 직류전동기) TGV는 직류전동기(PSE) 또는 동기전동기(그외 ktx도..)를 사용하오..이것도 정비나 에너지 효율성 측면에서 유도전동기가 동기전동기보다 조금 우수한데 독일에 대한 반감에서(독일이 먼저 유도 전공기 사용) 동기전동기를 사용한다고 하오. 직류전동기는 무정류 전동기가 아니라서 참 ㅎㄷㄷ한 전동기라 할 수 있소..고장도 잦고 전기도 많이먹고. 정류자도 주기적으로 바꿔야하고 말이오.
제어방식의 경우 사이리스터 위상제어, 인버터제어로 나누어 볼 수 있소. 사이리스터 위상제어는 직류전동기를 제어하는 방식으로 KTX나 TGV-PSE, 200계 신간선이 여기에 해당하오. 0계의 경우 이것보다 뒤떨어진 탭제어 방식인데 언급하지 않겠소. 사이리스터 위상제어는 사이리스터의 원리를 이용하여(혹 사이리스터가 뭔지 모르시면 네이버에서 검색하면 금방 나올꺼라 생각하오) 교류전압을 가하고 gate signal을 시프트시켜서 임의의 직류전압을 얻는 것이오. 그러니까 다이오드를 사용해서 교류를 직류로 만드는 것과 같다고 생각하면 되오..따라서 효율이 매우 떨어지는 방법이오. 인버터제어는 동기전동기나 유도전동기 같은 교류전동기를 제어하기위한 방식이오. 인버터를 통과한 전류는 3상교류 형태로 해당 전동기에 가장 적합한 형태가 되오. 또한 유도전동기의 경우 1개의 인버터로 여러 개의 모터를 제어가능한데 이때 사용하는 소자가 GTO, IGBT, IGCT 라오. GTO는 고조파발생문제가 있는 구형소자고, IGBT, IGCT는 전력용량의 차이로 생기는구분이고, 동일하다고 보면되오.
쓰고 보니 어렵게 썼다는 생각이 들기도 하는데;; 요약하면,
1.효율성은 kw수와 관련이 없다.
2.전동기의 효율성은 직류전동기<<동기전동기<유도전동기 순서다.
3.제어방식의 효율성은 탭제어<사이리스터위상제어<GTO인버터<IGBT/IGCT인버터제어 순서다.
결국 효율성을 따지면 KTX는 낙제점이오. 본인이 공부한 개략적 수치정도로 따지면 좌석당 전기소모는 500계보다도 많을 거 같소. 그래도 제어방식과 전동기 모두 최신기술적용해서 G7만드는 거 보면 대단하오. 봐서 알겠지만 G7이 전력 쪽에서는 듀플렉스보다 좋소.
PS. 다 읽으면 KTX제어와 전동기관련해서 뭔가 이상한 부분이 있을 것이오. 먼저 발견하는 행에겐 점심대접이오..
KTX는 교류동기전동기 아니오? 싱크로너스 모터는 알기로 주파수에 따라 회전수가 동기해 돌기 때문에 동기전동기라 부르는 걸로 아는데.^^ 동기전동기도 알기로는 브러쉬가 있는 걸로 아오. 유도전동기 문제는 알기로 특허권 문제 때문에 그렇게 간 것으로 아오. 돈 주기도 싫고-_- 걔들 거 쓰는 건 더 싫고-_- 그런 거랄까. 결국 듀플렉스 조차 동기전동기를 쓰는 걸로 알고 있소. 제어소자는 고도화 되었다지만.
KTX교류동기전동기죠..듀플렉스도 동기전동기고요..뭔가를 발견하신 듯합니다만^^
그리고, TGV는 기본적으로 설계개념이 "최대한 단면적과 중량을 줄여서 고속화하자"에서 출발했다오. 인당 보다는 중량당으로 비교해 볼 필요가 있소. 그래봤자 량당 까지 가면 생각만큼 안벌어질 듯 하기는 하지만 말이오. 신칸센도 최초에 11톤에서 17톤 사이로 묶기 위해서 안간힘을 다 했던 물건이라 아마 큰 격차는 없기는 할게요. IGBT대 사이리스터는 확실히 안습이구랴.-_-
교류동기전동기에 사이리스터 위상 제어를 했으니 그게 좀 튀는 부분이겠소. ^^ 제어 분야는 내 잘 아는 파트가 아니니 더는 이야기를 할래도 아는 부분이 없소.
TGV가 전력쪽에서는 안습이오;;기계쪽이 발달된 열차일 듯하오만,,무게중심도 낮고, 관절대차고;;허나 그쪽 전공이 아니라서;;결국 G7은 앞선기계기술과 전동차 만들면서 배워온 첨단의 제어를 적용해서..
그런데 IGCT가 IGBT의 개량형이오? 전력용량의 차이로 생기는 구분으로 동일하다니?
어!!그게 정답이오!!!!!!!!!!!!!밥한번 사겠소 위에 본 행 메일 주소 있소;;동기전동기는 사이리스터로도 제어가 가능하다오..물론 직류전동기와 제어부분이 다르지만;;유도전동기는 안되지만;;
Insulated Gate Bipolar Transistor / Integrated Gate Commutated Thyristor 아니겠소?? 낚시가 심하샸구랴 ㅎㅎ
IGBT는 소량이고 IGCT는 대량이오,,,동력집중식 열차는 IGCT를 사용하게 되겠죠^^
맛소;;;근데 낚시는 아니구랴;;;트랜지스터는 대용량이 아니되오;;그래서 사이리스터가 있는 것이오..구체적으로 들어가서 따지고 들면 다르지만 기술적인 진보성이나 효율성 작동방법은 동일하오
그래서 G7이 실제로 운용단계에 성공적으로 투입되면 기술쪽은 정말 난리가 날지도 모른다는 생각이 드오. 다만 G7의 경우 기술적 요인 때문에 영업 부분에서는 좀 이상한 면모가 나올 것 같다는게 아쉽긴 하구랴. 사실 일본의 방식이나 유럽식의 방식이나 다 그 설계 철학이 있소. 신칸센의 대수송능력 부분은 유럽애들이 생각하지 않는 부분이고(그나마 듀플렉스가 근접), 또 객차 거주성이라는 면에서는 일본이 못잡는 걸 유럽은 쉽게 잡은 부분이 많소. TGV가 연접대차에 동력집중식을 채용한 덕에 공력소음 빼면 객실 소음이 거의 없다시피 한 건 보기보다 상당한 점이라 할 수 있소.
IGBT와 IGCT가 비슷한 스펠링이라고 생각 했음 낚인거요~ㅋㅋ
소행도 그게 걱정이오..G7이 기술적인 요인만 보면 참 좋은 차인데 말이오;;
소햏 전기공학은 잘 모르오나 사이리스터와 GTO인버터 사이의 멀고먼 차이를 극복하여... IGBT와 IGCT로 서로 닮아간다고 알고 있었소 ㅋㅋ 맞나용?;;
네~^^IGBT가 대용량 적용이 어려운데 대용량은 쓰고 싶고 대용량가능한건 사이리스터밖에 없고,, 그래서 만든 것이 IGCT입니다.
위에 소행 메일 주소가 없구랴-_-;;;loscien@hanmail.net이요..
메일 보냈송 ^^; 그런데 질문// IGBT Lv.1~3이 각각 패키지화로 집적도가 다른 것은 알겠는데... 용량은 어떻게 차이가 나는것이오??
만철횽//동기전동기에 브러쉬가 있는지 없는지 아무리 찾아도 안나오는 구랴~//소 햏은 교류전동기니까 당연하게 브러쉬가 필요없다고 생각했소만;;좀 알려주시오;;
그러니깐 용량이라는 것이;; kw수를 의미 한 거였소..다이오드나 트랜지스터나 하는 소자는 컴퓨터나 라디오나 등등 작은 용량에;;사이리스터는 엘리베이터나 공작기계 등 용량이 큰 곳용이라오;;
소햏 용량이라는 말의 의미를 했갈렸송;;; IGBT도 병렬화하면 대용량으로 쓸 수 있지 않을까 생각해봤는데 그러고보니 왜 신칸센이 동력분산식인지 확실히 이해되었다오 ㅋㅋ 지금까지 스펙만 외우고 있다가 이제 원리를 이해하다니 -_-
잠깐 철병횽 질문이 이게 아니구랴//집적도가 높으면 용량이 줄어들지만 이것도 꼭 그런 건 아니오..경우에 따라 다르오..