Update2024.05.03 (금)
■ ‘무가선 저상트램’의 원리
트램이란 자동차 도로 위에 매립형 레일을 설치해 달리는 노면전차를 지칭하는 것으로 일반 도로 위를 달리기기도 하고 필요시 전용선을 이용할 수 있는 시스템이다.<그림 1> 특히 무가선 트램의 특징으로는 고압가선인 전차선 없이 운행이 가능해 도시미관 개선은 물론 에너지를 30%이상 절약할 수 있다. 기존의 고가형 경전철시스템(고무차륜형, LIM형, 모노레일형 등)과 다른 점은 노면에서 승하차를 위한 별도의 역사(Station)를 건설할 필요 없고 실내바닥까지의 높이가 35cm이하(저상)로 설계돼 버스와 환승이 가능하다. 또한 고가구조물이 아닌 도로에 건설됨으로 건설비가 획기적으로 절감된다.
무가선 저상트램 시스템이 기존 트램과 차별화 된 것은 유가선 형태가 아닌 무가선 형태로 개발돼 도심지내에서는 무가선으로 운행되는 도시친화형이라는 것이다.
단 1회 충전으로 운행할 수 있는 거리는 25km를 목표로 개발하고 있으며 이는 얼마나 효율적으로 충방전하는냐가 무가선 트램의 핵심기술인 셈이다. 배터리는 리튬폴리머 전지를 주동력으로 사용하고 약 140kWh 이상의 배터리 용량을 가지고 있다. 또한 레일바닥에서 객차의 바닥까지의 높이를 약 35cm를 유지하는 기술로 100% 저상대차를 적용하는 것이다. 이 대차는 도심 도로와의 연계를 위해 최소곡선반경 25mR을 주행할 수 있도록 설계하고 있다. 충전하는 방식은 차량기지나 전용선이 있는 외각 지역에 가선을 설치해 충전할 수 있도록 한다.
■ ‘무가선 저상트램’의 친환경성
기존 전기철도시스템에서 회생제동에너지를 가선으로 송전할 때 발생하는 회생실효 문제를 해결하기 위해 무가선 저상트램은 전기자동차와 같은 개념으로 차량에 2차전지를 탑재함으로써 제동에너지의 100% 재사용이 가능하다. 무가선 저상트램은 이렇게 에너지활용을 극대화 할 수 있어 도시교통수단 중 최적의 대안이라 할 수 있다.
무가선 저상트램은 도로상을 주행하므로 도시의 미관 및 안전에 문제가 되는 고가구조물과 전력공급선인 가선이 필요 없게 되어 환경에 친화적인 장점이 부각된다.
또한, 저상차량이므로 지하 또는 고가구조물의 역사를 사용하지 않고 보도에서 직접 승하차가 가능해 고령화시대에 교통약자를 배려하는 최적의 시스템으로 각광을 받고 있다.<그림 2>
한국은 국민 1인당 석유소비량이 세계 5위이며 온실가스배출량은 세계 10위, 온실가스 배출량 증가율은 OECD국가 중 1위를 점하고 있다. 국내 온실가스 배출량은 수송분야가 전체 배출량의 17.4%를 차지하며 수단별 온실가스 배출량을 보면 철도시스템이 다른 수송수단 대비 비교 우위임을 알 수 있다.
■ ‘무가선 저상트램’의 현재와 미래
우리나라가 자체적으로 생산 가능한 경전철시스템은 고무차륜형 경전철, 철체차륜형 경전철 등 가선 접촉방식이며 무가선 저상방식의 트램은 국내에서는 처음으로 개발하고 있다. 무가선 저상트램이 성공적으로 정착하기 위해서는 일반 자동차 도로와 연계된 신호체계 개발, 소형 고성능 냉난방장치 개발, 고효율 에너지 제어장치 및 고성능 제동시스템 등 해결해야할 과제들이 남아 있다.
해외 트램의 기술방향은 다양한 방법으로 무가선 방식을 연구하고 있다. 특히 얼마나 먼 거리를 효율적으로 무가선 주행이 가능한가가 중요한 핵심 기술이다.
특히, 유럽과 일본 등 교통선진국을 중심으로 운영되는 저상트램은 도시 환경과 에너지 효율화의 지속적인 요구에 부합하기 위해 에너지 저장장치를 탑재함으로써 가선이 없이 운행 가능한 무가선 트램의 개발을 진행 중이다.
이러한 무가선 저상트램은 기존 철도시스템기술에 별도의 에너지 공급 장치를 결합하여 운영하는 첨단기술이 필요하며 최근 많은 연구개발이 진행 중이다. 국내에서는 저상대차 등 일부 요소기술에 개발경험이 없으나 현재 보유하고 있는 철도차량 기술력과 함께 세계적으로 인정받는 배터리 기술을 바탕으로 세계 최고 수준의 무가선 저상트램을 개발하기 위해 국토해양부 지원 속에 국가연구개발 사업으로 진행하고 있다.
■ ‘무가선 저상트램’의 경제적 가치 및 세계시장 전망
도시철도 시스템은 크게 중량전철(지하철) 및 경량전철로 구분되며 경량전철(이하 경전철)은 기술 방식에 따라 여러 가지 타입으로 세분된다.
이 여러 가지 타입의 경전철들은 시스템별로 각기 장단점을 가지고 있으므로 적용노선의 특성에 따라 최적의 차량이 도입돼야 한다.
터널공사가 수반되는 중량전철 뿐 아니라 경전철시스템도 타입에 따라 필요한 고가구조물 및 전력선 부설에 기간 및 비용이 많이 소요된다. 이러한 문제는 지자체로 하여금 경전철의 도입을 주저하게 하는 원인이 되고 있다.
그러나, 도로상을 주행하는 무가선 저상트램은 지하철 등 다른 시스템에 비해 토목건설비가 1/10 이하이고 공사기간도 현저히 짧은 많은 장점을 가지고 있다. 이러한 장점은 교통선진국인 유럽 등지에서 경전철 중 트램이 차지하는 점유율이 85%이상인 사실에서 확인된다.
전 세계 경전철 시장의 규모는 연간 1조4,000억원 수준으로 매년 6% 내외의 증가율을 나타내고 있다. 국제 경량전철 시장에서 각 시스템별로 차지하는 비중을 살펴보면 AGT(Automatic Guided Transit:무인자동대중교통수단)는 13.0%, LIM(Linear Induction Motor:선형유도 전동기)은 1.4%, 모노레일은 9.4%에 불과하며, 나머지 76.2%를 노면트램이 차지하고 있어 그 시장이 얼마 만큼인지 짐작할 수 있다.
현재 우리나라를 비롯한 대부분의 국가들은 도심지의 교통난 가중과 환경 및 에너지 관련 문제가 심각해지고 있다. 이러한 상황에서 건설비와 운영비가 저렴한 노면트램에 대한 관심은 커져가고 있으며 관련 시장 규모도 증가할 전망이다.
무가선 하이브리드 저상트램은 선진국에서 연구개발에 대한 활발한 투자를 진행 중이며, 시장이 국소적인 타 경전철(모노레일, LIM)과 비교해 해외시장 진출 전망이 매우 밝다.
따라서, 초저상대차, BMS 등의 핵심기술을 국내기술로 개발, 무가선 하이브리드 트램의 개발에 성공할 경우, 관련기술의 수출산업화도 가능할 전망이다.
■ ‘무가선 저상트램’ 국내 현황
국내에서는 트램에 대한 인식 변화로 창원시를 포함해 10여개 지방자치단체에서 지역 내 트램 설치에 대한 문의 및 사업 타당성 용역이 진행되고 있어 앞으로 트램은 교통의 핵심으로 자리 잡게 될 전망이다.
이와 같은 상황에서 국내 도입과 해외 수출을 위한 무가선 저상트램 연구개발 사업은 국가 R&D사업으로 진행 중이다.
국토해양부의 후원 속에 무가선 저상트램 개발 사업에는 한국건설교통평가원이 전문기관으로 참여하며 시스템엔지니어링은 한국철도기술연구원이 총괄하고 있다.
또한, 차량시스템은 로템, 배터리 제작은 LG화학, 매립형 궤도는 (주)ERS, 노면시공기술은 포스코건설 등이 담당하고 있다.
더불어 트램 도입의 활성화방안 연구에는 한국교통연구원이 공동연구하고 있으며, 시험선 선정 기준과 에너지 최적화 연구는 한국철도대학과 한양대학이 각각 연구하고 있다.
이렇게 미래의 친황경 교통수단이자 우리나라의 수출 상품으로서 그 전망이 밝은 무가선 저상트램 개발을 위해 총괄주관기관을 포함해 16개 기관이 공동연구로 참여하고 있다.
