[HEMU 특집 포스팅 7편] HEMU-430X 주회로 및 보조회로 전장품 배치현황 파악하기

안녕하십니까.

지난 3월 28일, HEMU-430X가 421km/h 을 돌파하였고 올 6월까지 1단계 차량 시험을 성공적으로 마친 후 본격적으로 안정화를 위한 주간 시운전에 들어갔습니다.

 지난 4편에서 해무의 지붕을 살펴보며 특고압 전력공급 구조를 분석해 보았습니다.

이번편 에서는 지난 3, 4편으로 부터 도출된 결과를 바탕으로 하여 해무에 탑재된 주요 전장품들을 보다 집중적으로 관찰해 보는 시간을 가져볼까 합니다.


[공장에서 시운전 대기중인 차세대고속열차 HEMU-430X]

언제 봐도 해무의 디자인은 참 매력적인것 같습니다.

입을 벌리고 있어도 포스가 살아있네요.

세계 어느나라 고속철도차량과 비교해 봐도 꿀리지 않는 디자인..

[HEMU-430X의 MC.]


[HEMU-430X]

한때 동력집중식 제어차 라는 오명을 입었던 MC.

이 차량이 동력집중식이 아니라고 해명하기 위해 2편에서 그 몸부림을 쳤었죠.

사실, 2편에서 MC 차량내 동력관련한 얘기는 안 해도 되었는데. 동력집중이 아니다. 명백한 분산형 제어차 이다.

라는것을 역설하고 뒷받침 하기 위해서 본의 아니게 스포일러를 뿌렸습니다.

이번 6편부터 이 MC 차량에 대해서 더 자세히 알아보게 됩니다.

비단, MC차량만이 아니라 모든 차량의 전장품을 살펴보는게 주 목적이지만, 이 MC 차량이 특히 변수가 되기에 미리 언급 해 두는 것입니다.

왜 변수인가. 아직도 풀리지 않은 미스테리가 있는가?

일단, 알고 싶은것과 궁금한건 거의 다 풀어 냈습니다.

그러니 포스팅을 준비했지요. 작년 겨울에 다 해 놓고 일러스트까지 거의 다 준비 해 놨었습니다.

다만, MC 차량의 경우 다른 차에 비해 “어.. 이건 뭐지?” 싶은 의구심을 들게 만들고.. 일반적으로 관찰과 분석에 의해 가정 내릴 수 있는 요소들에 대해 MC 가 심심 찮게 발목을 잡았습니다.

[차량 하단 스커드 도어]

자. HEMU-430X 에서 1~5호차 (TC-M1-M2-M3-M4)차량은 모두 차량 하부에 주요 전장품과 제어 및 보조제어 동작을 위한 설비가 집중 탑재됩니다.

흑색 계통으로 칠해진 부분에 주요 전력제어 설비들이 탑재되어 있으며, 장치들을 꺼낼때에는 저부분을 그냥 열고 수평으로 들어 내면 됩니다.

[스커드 도어 개방사진 (MTF 외함)]

요렇게 열면 안에 있는 기기류가 보입니다. 이렇게 장치들을 아래에 설치했으니 차체 상면에 객실 공간을 확보 할 수 있었던 것이죠.

저 안에 보이는건 핵심 전장품중 하나인 주 변압기 MTF(Main TransFormer) 입니다.

[HEMU-430X MC차량의 중앙부 측면]

MC 차량 만큼은 그렇게 기기를 뺄 수가 없는 모양으로 되어 있습니다.

아, 물론 MC 차량 하단에도 기기들은 있지요.

그런데, MC에는 주요한 전장품이 아래에 있지 않고 위에 있다는 얘깁니다.
 MC 차량 지붕을 조금 더 확대해 봤습니다. 요상한 원형 고리 4개가 지붙에 붙어 있는데, 다른 차량들 지붕에는 없는 물건입니다.

저건 크레인으로 고리를 걸어서 들어 올리라고 있는겁니다.

차량을 들어 올리는게 아니라,

(저기다가 고리 걸어서 차 들어올리다가 무게중심 삐끗 하는 순간. 통째로 박살날겁니다.. 아니, 들어 올리기도 전에 저 고리가 차체에서 뽑혀 나올 것 같군요.)

저 지붕부분만 살짝 들어 낸다는 의미입니다.

그리고 무얼 하냐면, 주요 장치들을 넣고 뺄 때 사용하지요.

마치 KTX나 KTX-산천과 같은 용도로 쓰기 위해 만들어 놓은 지붕 해치 입니다.

이 지붕 해치가 MC 차량에 4개의 뚜껑으로 깔려 있습니다.

 뭐 어떻게 빼고 넣고 그런게 중요한건 아닙니다만. 장비의 탑재 방식과 함께 장비가 어디에 들어 있는지가 핵심이니까요.

[(PRESS 자료) HEMU-430X와 KTX, KTX-산천간의 비교표]

본문으로 들어가기 전에.

이번 편부터 특별 준비한 HEMU-430X 일러스트가 아주 큰 역할을 해 줄것입니다.

※무단전재 금합니다.

소개하겠습니다. 2편에서는 미 채색된 모습으로 살짝 드러났었죠.

[HEMU-430X 일러스트]

<클릭하셔서 가로 픽셀 1920의 원본 사이즈로 감상 하시기 바랍니다.>

6량 편성을 연결해 놓은 모습입니다.

이것의 각 부를 확대해 보면.

MC-M4 차량간 상부 디테일

M2-M3차량간 연결부 디테일

하부 레터링 디테일.

둥근 원으로 표시한 부분을 확대해 보겠습니다.

실차를 똑같이 재현하겠다는 겸허한 마음으로 아주 세밀한 부분 디테일의 고증까지 최대한 살리려고 많은 노력을 했습니다.

정말 오랜 시간을 들여 만든것 같네요. 작년 여름에 이거 그림 그리는데만 꼬박 2주가 걸렸습니다.

일러스트 소개는 이쯤만 해둡니다.

이러다가 일러스트 디테일 보여드리다가 6편 다 가겠네요.

다시 본론으로 들어갑니다.

1. HEMU-430X 하부 전장품 탑재현황 훑어보기

이제 본격적으로 해무에 탑재되는 장치들에 대해 논해 볼 것입니다.

방금 보여 드렸듯이 동력분산식 고속열차 특성상 모든 기기가 상부와 차량 하부에 집중됩니다. 그리고, 상부 이야기는 전편에서 했습니다.

MC차량의 경우 별도 탑재가 이루어지고 있어 차량 하부가 아닌, 언더프레임 상면에 기기들이 탑재됩니다.

물론, 이들 기기의 성능은 다른 M1~M4 차량의 하단내 기기들과는 성격 및 제원이 상이할 것이라 생각하고 있습니다.

정말 그러한지에 대해서는 파보면 알게 되겠죠?

이제부터, 본격적으로 HEMU-430X 의 속살을 들여다 보겠습니다.

어떻게 보냐면, 해무 차량 측면에 다 써있습니다. 어디에 뭐가 달려있고 얼만큼 달려 있는지 다 붙어 있습니다.

안 붙어 있거나 모르는건 들어가거서 보면 됩니다.

안에 있는 장치가 궁금하면.

다행히 몇몇 스커드 도어가 열린 틈을 타 기기를 찍어놓은게 있습니다.

그것들을 보면 됩니다.

‘훑어보기’ 라고 했습니다. 6편에서는 주요 장비들의 배치 특성과 세부적인 정보를 파악하는데에 초점을 둘겁니다.

그리고 이를 바탕으로 7편에서 주회로 설비의 구동 특성 및 회로에서 어떻게 작용하는지에 대해 자세하게 파고 들어갈겁니다.

①. MTF(Main TransFormer) – 주 변압기

첫번째로 들여다 볼 장치는 MTF 입니다.

다 써놨지만, Main Transformer 의 약자이고.

2편에서도 말씀 드렸듯이 대개 우리나라 철도 산업 현장에서는 오래 전 부터 MTr 이라는 용어를 더 많이 써 오긴 했습니다.

뭐 그렇다고 해서 기능이 다르다 이런건 아니고.  름 붙이기 나름인데, 제 생각엔 MTF가 더 약어의 어감이 더 괜찮게 보이는군요.

주 변압기는 가선으로 부터 특고압 전원 (AC 25,000V)를 받아 이를 알맞게 변성하여 차량내 주회로 및 보조회로 전장품을 구동할 수 있도록 공급해 주는 장치입니다.

가선으로 부터 AC 25kV를 공급받는 주변압기는, 차량내 추진제어장치인 MPS에 차량 구동용 전원을 공급하고.

보조전원장치인 APS에 보조회로 기기의 구동을 위한 정전압을 공급합니다.

프레스 자료에서 붉은색으로 박스친 부분을 한번 보겠습니다.

 

변압기의 용량은 4,350kVA

견인권선은 2개 권선 (CI 2대) – 라고 되어있는데, 이게 전부가 아닙니다. 보조회로 설비 구동을 위한 2개 권선이 추가로 있습니다.

그얘긴 다음편에서 이어집니다.

냉각방식은 강제송유풍냉식.

주어진 단서는 이게 전부이고. 이제 실물을 보며 조금 더 관찰해 봅시다.

[MTF(Main TransFormer) 외함 (1)]

외함의 크기는 이렇게 생겼습니다. 두개의 스커드 도어를 제끼면 MTF와 냉각장치의 모습이 드러납니다.

[MTF(Main TransFormer) 외함 (2)]

반대편에서 바라본 외함 입니다. 주요 설비인데다, 크기가 커서 양쪽 스커드 도어를 모두 잡아먹도록 넙적하고 크게 자리잡고 있습니다.

[탑재된 주 변압기의 외형 (M1, M4 차량 탑재부)]

아까 위에 살짝 열린 해치 사진에 있던 그 주변압기 모습입니다.

계기 중앙 하단에 제원표로 보이는게 있는데, 주변압기에 대한게 아니라 변압기 오일펌프 제원표 입니다.

아쉽군요. 2차측, 3차측 출력 전압과 전류 수치를 알 수 있으면 딱인데..

뭐 다른 길로 돌아가면 되니까요.

다음편에서 이야기 합시다.

 [MC 차량 내부에 탑재된 주변압기(1)]

이번에는 차내 탑재형 MTF 의 모습입니다.

사진을 조금 더 자세하게 찍어놓지 못한게 한이 됩니다.

여기서 중요한 단서 하나를 잡을 수 있는데, 변압기 하단에 출력 배선이 찍혀 있습니다.

두가닥씩 묶여서 4가닥. 변압기 출력단 케이블에 노란색으로 띠를 둘러 놓은것에 주목해 둡시다.

그리고 우측에 별도로 하나가 더 보이네요.

총 9개 배선이 보입니다.

보시면, 지붕과 연결된 커다란 원통 형태의 형상체가 있는데. 그곳으로 1차측 권선이 놓여 특고압 전력을 공급받는 경로입니다.

[HEMU-430X M1, M2 및 MC 차량 상단부 집전설비 배치]

HEMU특집 4편에서 가져온 사진입니다. 좌측 상단부에 분홍색 글씨로 To MC’s MTF 라고 써 있는 부분이 보이죠.

네, 4편에서 분석했던 결과와 일치합니다. 저 곳으로 AC 25kV 전력이 곧바로 주변압기 1차 측으로 입력되는 구조인 겁니다.

[MC 차량 내부에 탑재된 주변압기(2)]

이번에는 뒤켠에서 찍어본 사진입니다.

보고 싶었던건 출력 배선이 더 보이느냐 였는데, 별다른건 찾아보기 힘드네요.

[HEMU-430 편성 내 주요 기기 탑재 현황 (1) – MTF]

일러스트로 각 차량별 기기의 배치 위치를 표현해 봤습니다.

두기는 M차량 (M1, M4)에 탑재되어 있고 나머지 1기는 MC 차량의 차체 상면에 탑재되어 있습니다.

MTF에 대한 정보는 여기까지.

②. MPS(Main Propulsion System) – 추진제어장치;주 전력 변환장치

 

추진제어장치 MPS는 차량을 움직이기 위한 출력을 제공하는 핵심 전장품으로 속도제어장치 라고 보아도 됩니다.

2편에서도 이야기 했지만, KTX-산천까지만 해도 모터블록 (Motor Block) 이라고 불리우고 전동차류 에서는 주 변환장치 C/I(Main Converter Inverter) 이라고 불리우던 장치가 해무에서 부터는 MPS 라는 장치로 명명 되었습니다.

기초적인 작동방식은, 주변압기 2차측으로 부터 받은 제어전원을 이용해 MPS내의 컨버터에서 단상 교류->단상 직류로 변성하고.

컨버터와 전기적으로 연결 되어 있는 인버터를 통해 단상 직류->3상 교류로 변성해 최종 출력인 3상 교류 전원을 견인전동기의 각 상 (U상, V상, W상)에 공급하여 차량을 움직이게 만듭니다.

MPS 에 대해서도 일단 위의 프레스 자료를 확인하고 뽑아낼 수 있는 정보는 뽑아낸 후에 넘어가도록 하겠습니다.

컨버터 제어: PWM 제어

소자: IGBT

냉각방식: 수냉강제냉각방식

인버터제어: 전압형

하나씩 살펴봅시다.

철도차량. 특히 전동차에서 VVVF 라는 말을 참 많이 접해보셨을 것 입니다.

VVVF 란 Variable Voltage Variable Frequency 의 약자입니다.

해석하면, 가변 전압 가변 주파수 라는 뜻 인데. 이것이 추진제어장치의 핵심 구동 원리 입니다.

HEMU-430X의 모터인 견인전동기는 3상 유도전동기 혹은 3상 IPMSM으로 구동됩니다.

즉. 전동기의 입력 전원이 교류의 위상이 3가지인, 3상 교류 전원으로 구동된다는 말 인데,

가선에는 단상 전류가 흐르고 주 변압기는 이 단상 특고압 전류를 변압해서 출력합니다.

그러면, 추진제어장치는 이 단상 교류를 3상 교류로 바꾸어서 전동기의 출력과 회전수를 제어해야 합니다.

이 때, 출력과 회전수를 제어하기 위해 전동기 부하에 걸리는 전압의 세기와 주파수의 크기를 변동시켜 속도제어를 하는 방식입니다.

자 이제 자료 내용을 해석해 봅시다.

보시다 시피 주변환장치는 컨버터와 인버터로 이루어집니다.

컨버터 제어에서 PWM 제어를 한다는 말은 Pulse Width Modulation 즉. 펄스 폭 변조 라고 해서, 단상 교류 전원을 끊었다, 흘려보냈다를 반복하며 정현파(사인파) 형태의 3상 교류 전원을 만들어주기 위한 정류 작업을 거치는 겁니다.

PWM 제어를 통해 교류 전원의 펄스 폭을 변조시키고. 인버터에서 VVVF 제어를 이용해 변조된 펄스의 진폭과 주파수를 변조시켜 최종적으로 지령받은 값에 응당하는 3상 교류 전원을 견인전동기 부하에 공급하는 방식이란 겁니다.

뭐 대충 요런겁니다.

에이. 나중에 따로 얘기 할게요. 몇년 전 부터 전기차 포스팅 할때마다 VVVF와 PWM 제어에 대해서 일일히 설명을 달다 보니 글도 길어지고 복잡해지네요.

VVVF 에 관련한 글을 따로 쓰던지 해야겠습니다.

다음으로 소자가 IGBT 라는것은

Insulated Gate Bipolar Transistor의 약자로 절연 양극형 트랜지스터 입니다.

이 소자라는 놈이 컨버터와 인버터에서 전압의 펄스폭을 변조시키고 주파수와 전압을 가변시키는 역할을 하는데, 그 때 쓰이는 전력변환용 반도체 소자가 IGBT 라는 말 입니다. 2000년대 이후로 대부분의 전기 철도차량에서 IGBT 제어소자가 사용되고 있으며, 고속철도차량 분야에도 단일 대용량 IGBT가 응용되기 시작한지 꽤 되었습니다.

IGBT 용량이라던가 이런 정보는 없네요.. 이것도 역추적 해서 밝혀내야죠.. (7편 이후에서)

다음은 냉각방식인데. 수냉강제냉각방식 이라고 되어 있네요.

인버터 제어에서 전압형 이라는 말은 전력변환 소자를 IGBT를 썼다는 말과 같습니다.

전류형 인버터의 대표적인 모델로 GTO(Gate Turn Off) 소자가 있지요.


[MPS 함의 외형 (1)]

MPS 함은 이렇게 생겼습니다. 제법 길죠?

[MPS 함의 외형(2)]


[탑재된 MPS의 외형  (1)]

[탑재된 MPS의 외형 (2)]

한쪽에서 바라본 모습인데, CONVERTER1 이라고 써 있는 박스가 컨버터 함 입니다.

위 두장의 사진은 MPS 탑재부 해치를 열어제낀 후 촬영된 사진입니다.

한쪽에는 Converter1, 다른쪽에는 Converter2 라는 글자가 보입니다.

하나의 MPS 함 내에 2대의 컨버터가 병렬로 접속되어 교류 고압전력을 직류전원으로 바꾸어 인버터에 공급하는 구조임을 알 수있습니다.

[MC 차량 내의 MPS 외함]

MC차량내 동력실에도 MPS 함이 있었는데.. 규모가 이렇게나 방대할 줄은 몰랐습니다.

동기전동기를 하나의 MPS가 컨트롤 해야 하기에. 총 4대의 MPS가 붙어 있는게 보입니다.

M1차량에 있는 MPS에 비해 부피가 불어나는건 당연합니다.

전체적인 용량이 확 커진다거나 그런건 아니겠지만, (어차피 410kW 전동기 네대 구동하는건 똑같습니다.)

개별 인버터마다 입력부, 출력부, 정류장치 및 평활 회로 등을 하나하나 다 따로 설치해줘야 되니 손이 더 많이가지요.

[HEMU-430 편성 내 주요 기기 탑재 현황 (2) – MPS]

역시 그림으로 그려봤습니다. 편성내에 총 8대의 MPS가 탑재됩니다.

그 중 네대는 동력차(M) 1량당 1대씩 탑재되고. MC 차량에는 MPS가 4대나 탑재됩니다.

이쯤 알아두고 넘어갑시다.

(MPS가 핵심중의 핵심 전장품이라. 더 알면 좋은데, 더 이상 알아 낼 수 있는게 보이지 않으니.)

③. APS(Auxiliary Power System) – 보조전원장치

이번에는 보조전원장치 APS 입니다.

보조전원장치는, 열차가 주행하는동안 객실에서 필요한 등구류 제어, 냉난방 장치, 제동장치 기동전원 등 열차를 움직이는 동력 외에 필요한 개소에 모든 전력을 공급하는 장치를 말합니다.

전동차로 치면 SIV (Static Inverter) 이라는 건데, 위의 MPS와는 달리. 이 APS는 일정 전압 일정 주파수를 편성에 공급하는 장치입니다.

주전력변환장치가 VVVF 제어를 한다면, 보조전원장치는 CVCF 제어를 합니다. Constant Voltage Constant Frequency의 약자로 정전압 정 주파수를 의미합니다.

견인전동기의 경우 지령받은 속도값에 따라 출력과 회전수를 다르게 제어해야 하는데, 객실용 전원장치의 경우에는 개별 보조회로 설비들의 구동 전원에 필요한 일정전압과 일정 주파수 전원을 보내주면 되는 겁니다.

구동원리는. MPS와 크게 다르진 않습니다.

역시 APS 내에도 컨버터와 인버터가 있어서 교류를 직류로 직류를 3상 교류로 바꾸어 최종적으로 3상 교류 전원을 차내 보조회로 전원으로 출력합니다.

위 표의 마지막 단락을 잘라내 와 봤습니다.

컨버터 소자는 IGBT, 냉각방식은 송풍에 의한 강제냉각.

냉각방식 같은건 그리 중요하게 볼 필요가 없습니다.

(어차피 지금 하는건 이건 이렇고 이건 이렇다 하는 세부사항을 마냥 적어두는게 아니라, 다음편에서 이것들을 제대로 써먹기 위함 일 뿐입니다.

뭔 소리인지는 다음편에서 보여드리겠습니다. 그때 가 보면 아마 무릎을 탁! 치실겁니다.

운전방식에 PWM, 2군 병렬운전도 눈여겨 볼만 하고.

객차 인버터 탭에 KTX-산천과 KTX는 있던 객차 인버터가 보조전력에 포함 되어 있다고 나오는군요.

사실은. KTX-산천에 있던 3개 장치가 1개로 통합된겁니다.

객차 인버터 말고도 그 앞전에 보조 인버터라는 놈이 하나 더 있습니다.

이번편 하단에서 KTX-산천과 비교하며 알려 드리겠지만.

KTX-산천은 보조블록(Auxiliary Block )이라는 장치에서 1차로 정류된 직류 전원 (DC 670V)을 출력하고.

이 DC 670V를 보조인버터라는 놈을 통해 AC 380V로 변성하여 보조회로 제어용으로 출력.

또 DC 670V를 객차인버터(SIV)를 통해 AC 440V로 변성하여 객실 전원용으로 출력 하는 구조를 취합니다.

HEMU-430X 에서는 이들이 APS라는 장치 하나에 모두 통합 된 것입니다.

안타깝게도.. 궁금하던 보조전원장치의 용량은 나와있지 않네요. 일단 차량을 좀 살펴봅시다.


[APS 함의 외형]

APS 함은 이렇게 생겼습니다. 별다른 환기구가 없네요.

[APS 박스 개방 상태의 사진]

열면 요렇게 직사각형의 긴 물체가 나옵니다. (사진이 짤렸는데, 왼쪽으로 사진에 나온 크기만큼이 더 길게 연결되어 있습니다.)

[APS 외함의 기기 제원표]

사진을 원본 사이즈로 돌려보니, 과도한 크롭에 이미지가 좀 깨지긴 했지만, 그래도 다행히 식별은 가능합니다.

우리나라의 팩테크라는 기업에서 만들었습니다.

RATED CAPACITY : 180kVA.

정격 용량 180kVA 라네요. 아주 결정적인 단서입니다. 후에 이것 하나를 갖고 아주 두고두고 우려먹을 가치가 있을만큼 아주 귀중한 정보를 얻었습니다.

다음은.. MC 차량 탑재형 APS인데..

MTF, MPS는 봤고. APS가 차내에 있을지 하단에 있을지를 놓고 무척 고민되게 만들더군요.

이게 APS가 맞을것 같긴 한데, 그래도 혹시 몰라서 인터넷에 저 팩태크 라는 회사를 쳐 봤습니다.

자고로 책을 읽다가 모르는게 있으면 도서관에선 서고를 뒤지고, 넷상에선 검색엔진을 돌려 보는게 가장 기초적인 방법이지요.

그랬더니.. 이렇게나 귀중한 정보들을 한 순간에 얻을 수 있을줄이야.


ⓒ팩테크. (http://www.pactech.co.kr/home/sub0201.php)

이게 차내 탑재형 APS 라고 합니다. APS 장치의 스펙에 대한 정보가 자세하게 적혀 있습니다.

필요한 것만 옮겨 적읍시다. (라고 하려고 했는데, 전부다 적읍시다. 모두 깨알같은 정보들 입니다.)

주회로 방식: IGBT 하프브릿지 컨버터

인버터: IGBT 6상 인버터

제어방식: IGBT를 이용한 PWM 제어

–제품사앙–

입력 정격 전압: AC 380[V]

입력 정격 전류: 446[A]

출력 형식: 3상 3선식

출력 정격 전압: AC 440[V]

출력 정격 전류: 236A

출력 정격 용량: 180kVA, 부하역률 0.85

제어 정격 전압: 100V dc

제어전압: 70V dc~110V dc

아주 좋네요. 이것들 7편에서 유용하게 써먹을겁니다.

[HEMU-430 편성 내 주요 기기 탑재 현황 (3) – APS]

편성내 TC, M2, M3 차량의 하부와 MC 차량 상면에 탑재되어 있습니다.

④. 견인전동기 (Traction Motor)

빼놓을 수 없는 중요한 전장품 중 하나인, 견인전동기 입니다.

견인전동기는 MPS로 부터 공급받은 전력을 바탕으로 차량을 움직이는 추진 모터입니다.

HEMU-430X에는 16대의 410kW급 유도전동기와 4대의 영구자석형동기전동기가 탑재되어 총 8,200kW을 출력합니다.

  

프레스용 자료에도 TM에 대한건 별다른게 없습니다.

이건 다 이전에 우리가 알던 내용들 입니다.

[견인전동기 외함]

생김새는 이렇게 생겼습니다.

전동기는 딱히 뭐 들여다 볼것도 없습니다. 명판에 데이터를 다 주어줬네요.

[견인전동기 외함에 부착되어 있는 전동기 제원 명판 (좌)M1~M4, (우)MC]

3편에서 써먹은 명판을 다시 올려봅니다. 저기 있는 데이터 다 옮겨적어서 차량 성능 계산하는데 써먹었더랫죠?

우리가 주목해야 할 것은, 우측의 MC차량 명판인데.

좌측과 비교해 보십시오. 다른게 딱 하나 있네요. 모델명이 HRTM-PLF-410 A 입니다. (좌측은 HRTM-ILF-410A)

여기서 P는 Permanent maganet Synchronous를 뜻하고 I는 Inductiom 을 뜻하겠죠 뭐.

우리는 2편에서 이미 M1~M4 차량에는 유도전동기가, MC 차량에는 매입형 영구자석 전동기가 들어간다는 사실을 알고 있으니까요.

[HEMU-430 편성 내 주요 기기 탑재 현황 (4) – 견인전동기(TM)]

전동기에 대해서는 이정도 정보 제원으로 충분합니다.

혹시 모르니 다시 한번 써 놓고 갈까요

MODEL No.: HRTM-ILF-410A

CAPACITY: 410kW

VOLTAGE: 2150V

CURRENT: 142A

SPEED: Max. 4760 RPM

RATING: CONTINUOUS

FREQUENCY: 153 Hz
POLES: 4

WEIGHT: 530KG

MANUFACTURING No.: MGHT 004

DATE: 2011

Hyundai Rotem Company

각각에 대한 해설은 HEMU-430X 특집 포스팅 3편에 해 놨습니다.

여기서는 3편과 다른 용도에서 써먹기 위해 다시한번 써 놓은것 뿐입니다.

7편 이후에서 필요할 일이 있을겁니다.

⑤. 축전지 충전장치(Battery Charger) / 축전지함 (Battery Box)

이번에는 축전지 입니다.

 흔히들 생각하시는, 핸드폰에도 들어가는 그 배터리 맞습니다.

기차에서 배터리가 무슨 역할을 하느냐.

일단. 저압 회로의 공급전원을 축전지가 공급합니다.

APS는 3상 교류용 전원을 출력하는데 축전지는 DC 100V 내외의 저압 회로 전원을 출력해 비상용 라인과 저압 보조기기 구동용 전원으로 사용하게 합니다.

비상용 라인은 뭐냐면, 정전이나 차량 고장으로 가선 전원 공급이 이루어지지 못할 경우에 비상 전력을 공급할 수 있다는 얘기입니다.

뭐. 비상 전력이라 해봐야 대단한건 없습니다.

비상 전력이라고 배터리로 차를 움직이거나 그럴 수 있는건 아니고. 1량 정도의 객실 전원 공급이나 출입문 제어전원 등을 충당할 수 있도록

말 그대로 비상전원을 공급합니다.

축전지에 전원을 공급하기 위한 장치로 축전지 충전장치(BACH)가 있는데, 이 둘을 함께 소개합니다.

어차피 둘은 뗄레야 뗄 수 없는 관계이고 하나가 배치되면, 다른 하나는 필수적으로 따라 붙어야 합니다.

APS로 부터 출력된 3상 교류 전원은 곧장 객차 변압기를 통해 객실 서비스 전원으로 공급되기도 하지만, 축전지 충전장치에 공급됩니다.

축전지 충전장치는 AC 3상 교류전원을 100V DC 내외의 단상 직류 전원으로 변성해 축전지로 출력합니다.

장치 사진으로 넘어갑니다.

[축전지함 외함]

[축전지 충전장치 외함]

아쉽게도, 축전지쪽은 열린 모습의 사진이 없어서 외함 사진 외에는 알아 낼 수 있는 정보가.. 전무합니다.

힌트가 하나 있다면. 한쪽에 BT가 있으면 반대편에는 BACH가 있다는 정도?

하늘이 도운걸까.

사실 위에 APS를 보러, 팩테크사 홈페이지에 들어갔다가 APS관련한 탭에 BACH 정보까지 함께 있는것을 확인했습니다.

두마리 토끼를 한꺼번에 잡네요. 이렇게 간단하게 해결될 줄이야

 ⓒ팩테크. (http://www.pactech.co.kr/home/sub0201.php)

팩테크라는 회사가 참 대단한 회사군요.

참고로 이거 말고도 KTX SIV도 이 회사가 공급했습니다. 궁금하신 분들은 http://www.pactech.co.kr 가서 둘러보세요.

주회로 방식 AC/DC 컨버터: IGBT 하프브릿지 컨버터

주회로 방식 DC/DC 컨버터: IGBT 풀브릿지 절연형 컨버터

제어방식: IGBT를 이용한 PWM 제어

–제품사앙–

입력 정격 전압: AC 380[V]

입력 정격 전류: 198[A]

출력 정격 전압: DC 100[V]

출력 정격 전류: 236A

출력 정격 용량: 180kVA, 부하역률 0.85

제어 정격 전압: 100V dc

제어전압: 70V dc~110V dc

해석은 역시 생략합니다. 필요한 정보는 다음편에서 써먹을겁니다.

아주 편하게 넘어가는군요.

장치 배치도만 남깁니다.

[HEMU-430 편성 내 주요 기기 탑재 현황 (5) – 견인전동기(BT / BACH)]

BACH와 BT는, 보시다시피 양 선두차 하단에 자리잡고 있습니다.

⑥. HVAC(Heating, Ventilation, and Air Conditioning)

HVAC란, Heating, Ventilation, and Air Conditioning의 약자인 HVAC는 난방, 환기, 공기조화 시스템을 의미합니다.

에어컨, 난방기, 공기청정기라고 보시면 되는데요.

전동차나 여객열차 (객차)는 이 장치가 지붕에 달려 있는데, 고속열차는 대개 하부에 탑재되어 있습니다.

HVAC는 여압장치, 여압인버터, 공기혼합장치, 증발기 등으로 구분되는데.

HEMU-430X의 에어컨이 어떻게 생겨 먹었는지에 까지는 별다른 관심이 없으니.

그냥 가볍게만 보고 넘어갑시다.

[HVAC 외함과 배기구]

모양은 요렇게 생겼고 전차량에 붙어 있습니다. 흡기구와 배기구 모양 보이시죠?

[HEMU-430 편성 내 주요 기기 탑재 현황 (6) – HVAC]

⑦. CM(Main Compressor Motor)

이번에는 공기압축기 입니다.

모든 철도차량의 기본 제동장치가 공기제동이죠.

 그 공기제동장치를 작동하기 위해 차내에서 필요한 압축공기를 생성하여 공기탱크에 저장하여 상용제동을 작용하는데에 필요한 압축공기를 제공하고, 그 밖의 공압으로 움직이는 부수적인 계기들을 작동하는데 쓰입니다.

[공기압축기 외함(1)]

[공기압축기 외함(2)]

[HEMU-430 편성 내 주요 기기 탑재 현황 (7) – 공기압축기 기동장치(CM)]

공기압축기, 기동장치는 양 선두차 전방부에 탑재되고 있습니다.

⑧. BOU (Brake Operating Unit) – 제동작용장치

다음은 제동제어장치 입니다.

‘제동’. 달리는것 보다 제동이 중요하다고 하죠.

HEMU-430X의 상용제동의 기초제동장치로 TC 차량은 차축디스크(Axle Disk), MC차량은 휠 디스크(Wheel Disk) 제동을 사용합니다.

그 상용제동의 작용을 위해, 각 차량마다 설치되어 개별 대차 내의 디스크 제동장치의 작동을 관장하는 설비가 BOU 입니다.

전기지령식 공기제동을 이용해, 선두차에서 제동 체결시 각 개별 차량들의 제동장치가 동시에 작동하도록 조작하여 공주시간을 없애고 그 결과로 제동작용시 차량이 밀리면서 발생하는 제동충격을 최소화 하는데. 전동차나 고속열차 같은 동차형 차량에서 전공제동을 돕는게 바로 요 장치입니다.

[제동작용장치 판넬 탑재부]

공기압축기와 같은 외함에 들어가 있네요.


[HEMU-430 편성 내 주요 기기 탑재 현황 (8) – 제동작용장치(BOU)]

⑨. MR(Main Reservior) – 주 공기통, SR(Supply Resevior)- 공급 공기통

BOU로 부터 제동지령을 받아 압축공기를 저장하는 공기탱크 입니다.

대개 공기압축기와 직결되는 공기탱크를 주 공기통(MR), 개별 차량내 기초제동장치 구동을 위한 압축공기 저장용의 공급 공기통(SR) 로 나뉘는데.

육안으로 확인한것은 SR 뿐입니다.

SR 보다 용적이 큰 MR이 TC와 MC에 분명 있을텐데, 확인하질 못 했습니다. (스커드 도어에 써 있지도 않아서 더더욱.. ㅠ.ㅠ)

[SR 탑재부]

흰색 물체가 공기통입니다.

M1~M4 차량의 한쪽 단면에 2기씩 설치되어 있습니다.

[HEMU-430 편성 내 주요 기기 탑재 현황 (9) – 공기통(MR, SR)]

⑩. 단자대 함(Terminal Box) / TM Vent Fan / 변압기 (Transformer)

이 세가지는 부수적인 설비들인데.

APS 출력은 개별 차량으로 이동해 각 차량마다 설치된 변압기에 공급됩니다.

이 변압기는 주변압기에 비하면 크기도 작고 변압시키는 전류의 량도 아주 작은데, APS로 부터 출력되는 AC 440V (3φ) 출력 (아까 위에서 보았죠?)

을 받아서, 이를 더 낮은 전압의 단상 교류 (AC 440V는 3상임)로 바꿉니다.

일단, 객실내 플러그 전원 등으로 AC 220V를 출력하겠고. 뭐, 구동되는 기기들의 정격에 맞게 100V AC나 기타 등등의 출력으로 변성하여 뽑아 내겠죠.

그렇게 변성된 단상 교류 전원들이 단자대 함에 묶이게 됩니다.

TM Vent Fan은 동력차라면 모두 설치되어 있는 계기입니다.

전동기가 고속으로 회전하면 자연스레 열이 발생하는데, 이 열을 강제로 식혀주기 위해 설치된 장비입니다.

비단 T/M만이 아니라, 사실 MTF, MPS에도 냉각장치가 반드시 필요한데. 걔들은 모두 일체형이니 얘기를 안 한것이고.

T/M 쿨러는 별도로 탑재되고 있는데다 단자대함과 같이 붙어있으니 같이 표기해 봅니다.

외함 사진은 이렇습니다.

보기엔 별것 없어 보이는데. 열어보니 궁금해 하던 몇가지 장치들이 이 안에 숨어 있었습니다.

대차 인접된 부근의 스커드 도어에 저렇게 두개의 환기구가 달린 커버가 있습니다.

오, 이럴수가.

생각치도 못했는데, 이 함 내에 견인전동기 냉각장치가 숨어 있었습니다.

우측에 있는 회색의 물체가 그것입니다. 원통형 물체 위에 있는게 기동 전동기 이구요. 오른쪽으로 유동로를 통해 견인전동기를 냉각시킨 후 차외로 배출됩니다.

[HEMU-430 편성 내 주요 기기 탑재 현황 (10) – VENT, T.B]

⑪. WC 오물탱크 배출구 / WC 물탱크 급수구

화장실 설비입니다. 오물처리 탱크라고 보시면 됩니다.

[WC]
이건 사실.. 주요 장치라고 하기는 뭐한데, 그래도 같이 훑는 김에 훑어봤습니다.

 [HEMU-430 편성 내 주요 기기 탑재 현황 (11) – WC]

⑫. ESK(Extension Supply Contactor) 연장급전 접촉기

 ESK. 연장급전접촉기 인데. 이건 이번편에서 꼭 짚고 넘어가야 하는 보조설비 이기에 체크합니다.

 연장급전. 말 그대로 보조회로 급전을 타차에 연장시켜 주는것을 말합니다.

편성내 4개의 APS가 탑재되어 있는데, 유사상황 발생으로 이들중 하나가 고장 날 경우, 다른 차량에 있는 APS 출력을 끌어와서 그만큼의 전력 요구량을 보상해 준다는 것입니다.

[운전실 제어대 좌측의 MMI 모니터]

ESK와 관련된 정보가 나와 있습니다.

APS 4대 배치 상황이 보이고 (위에서 APS 위치는 파악 했었죠?)

M2, M3 차량에 ESK (연장급전접촉기) 가 설치되어 있습니다.

외관상 어떤 스커드 도어 내에 탑재 되어 있는줄 몰라 정확한 위치는 알지 못 하지만.

ESK가 M2, M3 에 탑재되었단것 하나만큼은 확실합니다.

[HEMU-430 편성 내 주요 기기 탑재 현황 (12) – ESK]

1번부터 12번까지. 일부 장치는 묶어서 총 15개의 주요 기기들의 성능 및 특징을 조사해 봤습니다.

일부 계기들 (특히 주회로 설비)은 제원정보 까지 조금씩이나마 파헤쳐 보았구요.

사실, 모든 장비 현황을 파악하라면 이것보다 더 있습니다. 한 3~4개는 더 추가해야 합니다.

완전히 빠진게 있는데, 열차정보장치(TCMS 와 같은) 계통의 장비와.

제동제어와 관련한 여타 장치의 경우에도 BOU 외에 제동 전체 기능을 관장하는 장치가 별도로 있습니다.

회생제동을 관장하는 장치도 있구요.

그런것들의 추가적인 조사가 필요한데, 지금 하려는게 제동 회로를 완성하겠다는게 아니라.

우선 주회로 및 보조회로 부터 마무리를 짓자는 것이니

이것을 위해선, 지금까지 찾아낸것 만으로도 충분합니다.

확실한건 핵심적인 장치들에 대해서는 모두 파악헀다는 겁니다.

이제, 파악한 기기들의 배치 현황을 한곳에 모아서 나타내 보겠습니다.

[HEMU-430X 편성 내 주요 기기 배치 현황 (편성 전체)]

6편에서 조사하고 분석한 주요 기기의 배치 현황을 한번에 정리해 봤습니다.

이렇게 해 놓고 보니 조금 뿌듯하군요.

다음편에서, 이 편에서 조사한 자료들을 토대로 하여 주회로 및 보조회로에 대해 심층적으로 파고들어 볼겁니다.

 과연, 6편에서 정리한 자료가 얼마나 빛을 발하게 될지, 다음편에서 뵙겠습니다.

HEMU-430X 특집 포스팅은 7편에서 계속됩니다.

Leave a comment