나무모에 미러 (일반/어두운 화면)
최근 수정 시각 : 2024-12-03 17:34:26

전동차

전동열차에서 넘어옴

파일:나무위키+유도.png  
은(는) 여기로 연결됩니다.
전기를 에너지원으로 하는 자동차에 대한 내용은 전기자동차 문서
번 문단을
부분을
, 조류 Emu에 대한 내용은 에뮤 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
, 전자기 관련 도량형에 대한 내용은 CGS 단위 문서
4.3번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
, 에 대한 내용은 문서
번 문단을
번 문단을
부분을
부분을
참고하십시오.
철도차량 관련 정보
{{{#!wiki style="margin:0 -10px -5px"
{{{#!folding [ 펼치기 · 접기 ]
{{{#!wiki style="margin:-6px -1px -11px"
동력에 따른 분류기관차 (전기 · 디젤 · 가스 · 증기 · 수소) · 동차 (전기 · 자기부상열차 · 디젤 · 증기 · 수소) · 동력 구조
객차 (서비스 객차) · 화차 · 발전차 · 운전실
목적에 따른 분류 고속열차 · 저상열차 · 입환기 · 관광열차 · 전세열차 · 보수용 열차
군사적 (군용열차 · 열차포 · 장갑열차 · 특별동차 · 대통령 전용 열차)
수송량 (경전철 · 중전철 · 2층 열차) · 급커브 (틸팅열차 · 고무차륜열차)
위치에 따른 분류 선로 - 개수 (모노레일 · 제3궤조집전식) · 높이 (지하 · 저심도 · 노면(트램) · 고가 (현수식 · 과좌식))
도로 - 유도버스 (무궤도전차(선로유도) · 노면전차(구속유도) · 바이모달트램(자기유도))
}}}}}}}}} ||

1. 개요2. 구성3. 종류4. 부품, 기기, 설비
4.1. 특고압 기기4.2. 견인 장치4.3. 하부 기기4.4. 객실 설비4.5. 조명 및 표시장치4.6. 기타 설비
5. 전동차의 동력운전6. 전동차의 제동7. 전동차 일람
7.1. 한국철도 전동차 일람
7.1.1. 도시철도 및 광역전철7.1.2. 간선철도
7.2. 외국철도 전동차 일람
8. 여담9. 관련 문서

1. 개요

파일:IMG_2797.jpg 파일:20210905.jpg
통근형 전동차에 속하는 한국철도공사 312000호대 전동차 근교형 전동차에 속하는 E235계 1000번대 전동차
파일:KTX-청룡-602.jpg 파일:external/upload.wikimedia.org/M250_Higashi-Totsuka_20030630.jpg
특급형 전동차[1]고속열차에 속하는 KTX-청룡[2] 화물 운송용 전동차에 속하는 M250계 전동차
전동차( / Electric Train / Electric Multiple Unit)는 전기를 동력으로 움직이는 동차 방식의 철도차량을 말한다. 전동열차, 전기동차 등의 용어가 혼용된다. 보통 전차선에서 집전장치를 통해 전기를 받고, 받은 전기를 제어장치를 통해 견인전동기를 돌려 동력을 발생하는 차량을 말한다. 일부는 전기자동차처럼 대용량 배터리[3]나 수소연료전지를 전원으로 사용되는 수소열차도 전동차로 분류된다.

전동차는 주로 동력분산식의 방식을 사용한다.[4]

약어는 전차(電車)인데, 전차(戰車) 즉, 탱크와 발음이 같으므로 주의를 요구한다.[5] 지하철이 없고 일반철도와 서울전차만 있던 시절에 제정된 대한민국 형법의 경우 전차는 이 '電車'이다. 전차(戰車)와 관련된 조문은 군형법에 존재한다.

파일:attachment/skyblue4428.jpg

헷갈리면 이런 굴욕 샷이 나오게 된다. 수정해서 올린 기사, 신문사 홈페이지 기사

이런 문제뿐만 아니라 한국어에서 "전차"는 뜻이 여러 가지라서 보통 전동차(電動車)로 늘려서 부른다. 반면 일본에서는 그대로 전차(電車)로 줄여 부르는데, 일본어로 戰車는 せんしゃ(센샤), 電車는 でんしゃ(덴샤)로 발음에 차이가 있기 때문에 구별이 된다. 한국에서 전차가 이쪽이 아니라 일상에서 볼 일 없는 전차(戰車)를 먼저 가리키게 된 건 꽤나 신기한 현상인데, 해외에 비해 전동차 도입이 많이 늦었고 징병제라서 의외로 전차를 자주 볼 수 있는 것이 겹쳤기 때문으로 보인다.

일본철도에서는 없어서는 안될 것이 전동차이다. 일본JR이든 대형 사철이든 중소형 업체들이든 전동차 혹은 디젤동차를 선호하는 것으로 알려져있다. JR그룹의 경우에는 JR 홋카이도에서 운행했던 하마나스2016년 3월 21일에 운행을 종료하면서 정규 열차로는 더이상 객차형 여객열차를 운행하지 않으며, 기타 사철로 들어가 보더라도 몇몇 마이너한 사철 회사나 JR의 증기기관차 견인 관광열차 혹은 임시열차 정도로 객차형 열차를 운용하는 정도이다. (그런데 2013년 운행을 시작한 나나츠보시 in 큐슈는 의외로 객차형이다.)

한국은 도시철도 이외의 일반열차는 비중이 적었는데, 1990년대까지만 해도 전철화 비중이 낮았고[6] 기관차에 비해 많은 동차의 정비 소요 때문에 전기와 디젤을 막론하고 동차를 꺼리는 경향이 있었다. 이 때문에 당시에는 전동차라고 하면 도시철도에 다니는 열차를 가리켰다. 그러나 2000년대에 들어서면서 주요 노선이 줄줄이 전철화되고 KTX가 도입되었으며, 간선형 전동차인 누리로의 대성공에 고무되어 ITX 시리즈 등이 차례차례 도입되는 등 전동차의 비중이 높아지고 있다. 한국철도공사는 여객열차를 동력분산식 차량 위주로 발주할 계획이기 때문에 앞으로 한국철도에서도 객차형 여객열차의 비중은 점차 낮아질 것으로 보인다. 장기적으로 무궁화호의 운행종료가 예정되어있어 언젠가는 여객열차가 100% 전동차로 운행하게 될 것이다.

파일:한국철도공사 전동열차 안내문자.jpg
그러나 2024년 현재에도 한국철도공사에서는 수도권 전철과 같은 통근형 전동차에 한정해서 전동열차라는 표현을 사용한다. 이러한 영향으로 여전히 일반 시민들은 전동차(혹은 전철)라고 하면 대부분은 수도권 전철과 같은 통근형 전동차만을 떠올린다. (자세한 내용은 거짓말은 하지 않는다 문서 참고)

국내에서 이 차량을 운전하기 위해서는 '제2종 전기차량운전면허'를 소지하여야 한다. 최고속도가 200km/h 이상인 차량은 대신 "고속차량운전면허"가 필요하다.

2. 구성

전동차는 역할과 기능이 다른 최소 2대 이상의 차량을 하나로 묶어 편성을 이룬다. 전동차에서 1량의 차량은 제어차(TC/MC), 구동차(M), 부수차(T)로 구분하며, 제어차 및 부수차와 구동차의 비율인 MT비를 1:1이 되도록 구성한다. 차량 기호 및 분류는 아래와 같다.
전동차 편성 내에는 회로, 제어계통, 전원계통, 동력계통 등을 공유하는 2~4량의 차량을 하나의 유닛으로 묶고, 두 개 이상의 유닛을 갖추어 한 량 또는 한 유닛이 고장났을 때, 다른 유닛이 고장난 유닛을 분담하도록 되어있다. 한 유닛당 하나의 집전장치, 보조전원장치, 공기압축기, 축전지 설비가 유닛 내 모든 차량을 담당한다.

3. 종류

전동차는 목적, 최고 운행속도, 사용 전력 등에 따라 여러개로 분류된다.

동력 배치에 따른 분류
목적에 따른 분류
사용 전력에 따른 분류
제어 방식에 따른 분류
일본의 전동차 분류

4. 부품, 기기, 설비

전동차에 사용되는 기기들은 차종에 따라 종류, 가짓수, 명칭, 기능이 다르기에 여기서는 2종 전기차량 운전면허의 교보재 차량인 341000호대를 기준으로 설명한다.

4.1. 특고압 기기

특고압 기기는 모두 M'차에 설치되어 있다. 전차선으로 부터 전기를 받아들여 차량에 전기를 보내주는 설비가 대부분이어서 직류 1,500V 또는 교류 25,000V의 전기가 흐르기에 상당히 위험하다.

4.2. 견인 장치

전기를 받아 전동차를 움직이는 동력을 발생시키는 장치들이다. 차체 하부에 위치한다.
* 고속도차단기 High Speed Circuit Breaker, L1(HSCB)
직류구간에서 MCB의 역할을 해주는 부품으로, 직류 회로에 과전류가 들어오거나 전력변환소자의 단락 등 이상이 생겼을때 바로 차단을 해준다.
* 제어장치 Controller
M, M'차 하부에 설치되며, 전원을 받아 견인전동기의 견인력을 제어하는 장치로, 기관사의 동력운전 및 전기제동 명령을 바탕으로 전동차의 동력운전 및 전기제동을 제어한다. 동력운전 시에는 전원의 전류, 전압, 주파수를 변화시켜 견인전동기를 제어하고, 전기제동 시에는 열차의 관성으로 인해 발전기 역할을 하는 견인전동기에서 생성된 역기전력을 제어한다. 제어장치는 견인전동기의 종류에 따라 구분된다. 주변환장치(C/I)라고도 한다.
* 직류전동기를 사용하는 전동차의 제어장치
* 주저항기
저항제어 전동차에 사용되는 제어장치로, 여러개의 저항기에 캠축 스위치를 여러개 연결하고 전동기에 들어가는 전류량을 조절하여 전동기의 회전속도, 토크를 제어한다. 저항기를 이용하여 제어하는 것은 효율이 좋지 않아, 직병렬제어와 약계자제어를 같이 사용한다. 직병렬제어는 여러대의 전동기의 접속방식을 직렬, 직병렬, 병렬로 바꿔 제어한다. 저속에는 직렬로 연결하여 토크를 극대화, 고속에서는 병렬로 연결하여 속도를 올린다. 약계자제어는 전동기의 계자권선에서 발생하는 자속을 조절하는 것으로, 고속에 다다를때 계자권선을 단락하여 자속을 줄여 속도를 높인다. 전기제동 시에는 발전기로 동작중인 견인전동기에서 발생된 전기에너지를 저항기로 내보내 열에너지로 바꾼다. 효율이 상당히 안좋아 현재는 서울교통공사 1000호대 저항제어 전동차를 제외하고 사용하지 않는다.
* 초퍼장치
초퍼제어 전동차에 사용되는 제어장치로, 반도체 스위치를 빠른 속도로 ON/OFF하여 전동기의 회전속도, 토크를 제어한다. 전류가 아닌 전압을 이용하여 전동기를 제어하는데다 전기제동시 견인전동기를 발전기로 동작시키면서 발생한 전압을 전차선으로 되돌리는 회생제동이 가능하기에 저항제어보다 효율이 좋다.
* 교류전동기를 사용하는 전동차의 제어장치
* PWM 컨버터
MT에서 변압된 교류전류를 직류전류로 바꾸는 장치다. 내부의 정류기를 이용해 교류를 직류로 바꾸어주고, VVVF 인버터나 SIV로 전원을 보내준다. 회생제동 시에는 역으로 내부의 반도체 스위치를 ON/OFF시켜 PWM 인버터로 동작하게 하여 VVVF 인버터에서 변환된 직류를 다시 교류로 바꾼다. 341000호대에서는 MT에서 받은 AC 840V를 DC 1,800V로 변환한다.
* VVVF 인버터
교류전동기를 제어, 구동을 위한 전원을 만들어주는 장치로, 반도체 스위치를 빠르게 ON/OFF 하여 전압과 주파수를 변환시켜 3상 교류를 만든다. 직류구간에서는 집전장치→HSCB를 거친 직류 전원을 그대로 받고, 교류구간에서는 컨버터에서 받은 직류 전력을 3상 교류로 바꾸어 견인전동기로 공급한다. 인버터에 내장된 견인제어장치(TCU)가 기관사의 동력운전, 회생제동 신호를 바탕으로 견인전동기에 공급하는 전원, 주파수를 변화시켜 속도, 토크를 제어, 구동한다. 뿐만 아니라 전기제동시 제어, 운전방향 전환 등의 동작을 하며, 회생제동 시에는 역으로 견인전동기에서 발생한 3상 교류를 다시 직류로 변환시키는 컨버터로 동작하여 전차선으로 되돌린다. 사용되는 소자에 따라 VVVF-GTO, VVVF-IGBT, VVVF-SiC로 나뉜다. 과거에는 GTO를 사용했으나, 현재는 효율이 좋은 IGBT를 사용한다. 일본에서는 스위치를 기존 실리콘(Si) 대신 탄화규소(SiC) 반도체를 사용한 SiC MOSFET을 사용한다.
* 견인제어장치 TCU
주변환장치에 내장하여 컨버터와 인버터를 제어하는 전자장치다. 열차의 현재 속도, 운전방향, 동력, 전기제동 등 여러 신호를 입력받아 컨버터와 인버터의 전원 전압, 주파수를 제어한다. 회생제동 시에는 제동장치의 EOD로 부터 제동패턴 신호를 받아 회생제동의 크기를 결정하고, 현재 회생제동의 크기를 다시 EOD로 피드백 신호로 내보낸다.
* 견인전동기 Traction Motor, TM
전기를 받아 열차를 앞으로 나아가게 하는 견인력을 발생하는 장치다. 견인전동기가 있는 차량은 M차로 분류한다. 전원을 받아 자기력을 발생시키는 계자와, 계자의 자기력에 의해 회전하는 전기자(회전자)로 구성된다. 동력운전(가속)시에는 제어장치에서 변환된 전원을 전동기의 계자권선에 보내어 자기력을 발생시키면, 자기력에 의해 회전자가 회전하면서 회전축, 기어커플링, 기어, 차축을 거쳐 차륜에 견인력을 전달한다. 타행(동력 없이 열차의 관성으로 운전) 시에는 열차의 관성에 의해 돌아간 차륜이 차축, 기어, 기어커플링이 회전자를 회전시키고, 안에 있는 잔류자계를 끊어 계자에 유도전압이 발생된다. 즉, 발전기로 동작을 하며 이때 회생제동을 하면, 발생된 유도전압을 제어장치로 내보낸다.
* 직류전동기
직류전기를 받아 돌아가는 전동기로, 저항제어와 초퍼제어 전동차에 사용된다. 전압과 자속밀도로 회전속도를, 전류로 토크를 제어 한다. 토크 및 속도 특성이 좋아 과거 전동차의 동력 발생장치로 사용되었다. 그러나, 전동기가 회전하면서 안의 브러시가 마모되어 유지보수 측면에 문제가 생긴다.
* 교류전동기
교류전기를 받아 돌아가는 전동기로, VVVF 전동차에 사용된다. VVVF 인버터가 전압, 주파수를 제어하여 회전속도, 토크를 제어하기에 제어 특성이 직류전동기에 비해 우수하고, 구조가 간단한데다 브러시가 없어 유지보수 측면에서 상당히 좋아 현재 전동차의 주된 전동기로 사용된다. 과거에는 유도전동기를 사용했으나, 현재는 효율이 좋은 PMSM을 사용한다.
* 선형전동기(리니어 모터)
원형으로 된 전동기를 일직선 형태로 길게 늘어놓은 것이다. 레일 쪽에 유도 플레이트나 전자석을 설치하고, 차량 쪽에는 직선화된 모터를 달아 차량-플레이트간 반발력-흡인력으로 열차가 앞으로 나아간다. 기존 전동기에 비해 열차, 터널크기의 소형화가 가능하고 급구배에도 무리없이 올라가며, 가감속이 빠른 특징이 있다. 현재 리니어 모터를 사용하는 전동차는 용인 경전철INNOVIA Metro Mark II, 도쿄 지하철 오에도선도쿄도 교통국 12-600형 전동차가 대표적이다. 자기부상열차도 리니어 모터를 사용하여 레일로부터 띄운다.

4.3. 하부 기기

4.4. 객실 설비

4.5. 조명 및 표시장치

4.6. 기타 설비

5. 전동차의 동력운전

6. 전동차의 제동

7. 전동차 일람

7.1. 한국철도 전동차 일람

§ : 수도권 전철 노선을 운행하나 간선철도형 내장재가 적용된 차량으로 별도 운임을 수수한다.

7.1.1. 도시철도 및 광역전철

7.1.2. 간선철도

7.2. 외국철도 전동차 일람

8. 여담

9. 관련 문서



[1] 한국에서는 간선형 전동차라는 분류를 사용한다.[2] 다만 한국에는 특급형 전동차라는 철도차량 분류가 없으므로 이 차량은 그냥 고속철도차량으로 등록되어 있다.[3] 예시: BEC819계 전동차[4] TGV, ICE 1, KTX-I 등의 고속열차 차량들처럼 동력집중식으로 분류되는 차량도 존재한다. 이 차량들은 일반 객차형 열차처럼 아무 기관차하고 객차랑 붙여 사용하는게 아니라 편성번호를 부여받고 특정한 객차와 기관차끼리만 운행되므로 동차로 취급된다.[5] 노면전차, 즉 트램의 줄임말으로 사용될 수도 있다.[6] 1990년대까지만 해도 일반철도 구간에서 전철화가 완료되었던 구간은 광역철도 구간이던 경부선 서울-수원 구간을 제외하고는 당시 석탄과 시멘트 등을 실어나르기 위해 일찍이 견인력이 좋은 전기기관차를 도입한 산업선이었던 중앙선 일부, 영동선, 태백선에 한했다. 참고로, 경부선 전 구간이 전철화된 건 2006년에야 이루어졌다.[7] 준고속 등급의 KTX-이음은 이에 해당되지 않는다. 해당 차량은 고속형 전동차로 분류된다.[8] 서울교통공사 4000호대 VVVF 전동차 중 401~426편성 제외[9] 전자석 코일에 전기가 흐르는 상태를 말한다.[10] 서울교통공사 1000호대 저항제어 전동차[11] 이 경우는 아직 ITX-마음이 유일하다.[폐차] 전 편성 폐차[13] 311G05편성[14] 381G10편성[폐차] [폐차] [폐차] [폐차] [19] 이 형식은 서울메트로 및 서울교통공사 출범 전에 모두 타 노선으로 이적하여 서울특별시지하철공사의 명칭을 사용한다.[20] KTX-산천과 동일 계통 차량으로 계열번호가 별도로 지정되지 않고, 산천 110000호대 다음으로 연속된다.[폐차] [22] 9904호 TC(선두차)칸이 철도박물관에 보존되어 있다.

분류