KORAIL 광명셔틀 6,7편성 K31906,K31907[319×06,319×07] 전동차 자세히 뜯어보기

광명셔틀용 K31906,K31907 [319×06,319×07]편성 전동차와 관련된 포스팅입니다.

2007년5월12일 영등포역에서 입환기관차 4404호 와 전동차 K519편성(5×19)열차가 장내에서 정면충돌하는 사고가 일어났습니다.

전신을 쇳덩어리로 무장한 덩치큰 디젤기관차와 디젤기관차 중량의 1/3에도 못 미치는 전동차 선두차의 충돌 결과는 참담했습니다.

http://imnews.imbc.com/replay/nwdesk/article/2023106_2687.html

일단 사고에 관한 뉴스 영상을 하나 소개해봅니다.

일단 519편성의 차대 프레임과 언더프레임이 크게 손상되어 (철도차량이 사고로 대파되었을때, 수선[재생]이 가능한 범위상에서도 철도차량에서 가장 중요한 기초뼈대가 되는 언더프레임이 손상될경우 거의 신조를 하는것과 비슷한 견적이 나오기 때문에 법령상으로 언더프레임이 나간 철도차량은 여지없이 폐차처분이 먹여지도록 제정되어 있습니다.) 위 영상을 보면 차체가 뚝 끊어지거나 한것까지는 아닌것 같은데 차량이 아무리 겉으론 멀쩡해 보여도 그 속에 어떤문제가 발생했는지에 대해서는 뜯어보기 전까지는 알 수 없습니다.

연결기가 뚝 끊어저 객실내로 들어와 있고 차체가 어찌나 요동을 쳤는지 콘크리트로 무장한 플랫폼을 마구 긁어놓은것이 보이는데, 이쯤되면 언더프레임이 휘었는지도 모르는 일이고 결과적으로 직접 차를 뜯어서 정밀진단 끝에 프레임 손상이라는 결과가 나왔으니, 사고 여파가 어찌나 참담했을지 상상이 갑니다.

차의 모든 하중을 떠받치면서 차량에 탑재되는 모든 부속의 중심을 잡아주는 것이 언더 프레임인데 ​그게 휘어졌다면 차체가 아무리 멀쩡하더라도 그차는 더이상 쓸 수 없습니다.

​ 

사고당시 가장 큰 충격을 받은 첫번째와 두번째 차량인 5119호와 5719호는 재생이 불가능하여 폐차 처분되기에 이르렀고, 이로써 TC차량과 M’차량이 한량씩 날아감에 따라 남은 8량을 위해 2량을 신조하거나 기존차를 개조하여 사용 할 수 밖에 없는 상황이었습니다. 수원에서 사고난 111편성의 1011호의 경우에도 차체가 두동강이 났고

언더프레임이 반쪼가리가 났기 때문에 재생하는게 돈이 더 많이 들게 되었습니다. 그래서 아예 신조를 해서 새차를 뽑아서 서울메트로 쪽에 기증을 하였지요

그러던중 2008년 12월. 코레일에서 운용중이던 용산-광명 간의 셔틀전동차를 당시 이용객 수요를 고려하여 기존 10량 편성에서 4량편성으로 단축하는 개조를 하게되고, 거의 동시기에 중앙선에 투입되는 모든 전동차를 10량에서 8량화 하는 작업이 동시에 행해지게 되었습니다.

그리하여 기존에 광명셔틀용과 중앙선에 투입되던 10량짜리 전동차 (광명셔틀:K579~K580 중앙선:K586~K592/K601~K607) 의 도합 16편성을10량 편성에서 8량 편성으로 나누어 321×01~321×14까지의 14편성을 만들고 편성당 2량씩 빠져나오는 잉여 차량들을 조합하여 중앙선용 321×15~321×18의 4편성을 만들었습니다.

​(조합할때 T,M차량을 TC,M,M’로 개조함)

321×18이 신조차로 많이 알려져 있는데, 중간차량4량은 기존 중앙선 전동차의 남은차량들을 조합하고 4량을 로템으로 끌고가서 신조한 4량과 함께 편성 편입하여 올라온 편성입니다.즉,8량중 부수차량 4량은 2006년산이고 선두차를 포함한 4량은 2009년 신차인,매우 특이한 케이스라 할 수 있겠습니다.

그리고 중앙선으로 개조되고 남은 20량에 대해서는 4량 씩 나누어 5편성을 만들어 광명셔틀 전용으로 투입하게 되었습니다.

 발주당시 광명셔틀에 투입되는 전동차는 총 7편성이 계획되었기 때문에 남은 2편성(8량)을 신차로 도입하려 하다가. 마침 사고차량 K519편성의 멀쩡한 8량을 재활용하게 되었습니다. 그리하야 K519편성 8량을 개조하여 광명셔틀 6,7편성을 만들게 되었는데,차량이 미처 반입되기도 전부터 이상한 소문이 나돌았습니다. “광명셔틀용 차량중 319×06,319×07편성은 중련하여 중앙선에 투입한다.”라는 내용이었는데, 이러한 소문이 날법도 한것이 일단 차량이 한창 시흥에서 개조중일 시점에 차량의 소속기지가 중앙선 이문차량사업소로 배속되었기 때문이었습니다. 그에대한 사유는 대략 이렇습니다. 광명셔틀용 전동차 7편성이 발주될 당시 초기 계획상으로는 차량의 시발역이 용산역으로 떨어져 용산-광명 구간에 투입하고 필요시 중련하려 운행하도록 계획하였으나, 차량이이 한창 제작중이던 시점에 계획이 변경되어 광명셔틀 전동차의 시발역이 영등포로 바뀌었기 때문에 7편성중 2편성은 사실상 차량기지에서 썩히게 될 상황에 이르렀것이라 예상하여 이들을  광명셔틀용이 아닌,중앙선 용으로 넣기위해 소속기지를 이문으로 변경한것 이었습니다.

 지금까지 나돌던 이 차량에 대한 여러가지 사견들 (ex:발주 당시부터 중앙선용으로 제작되었다 등등..)은 모두 헛소문 입니다. 중앙선 투입용으로 발주를 했으면 애초부터 중앙선용으로 운전실 설비를 개량하고 차량번호를 321xxx번대로 책정했겠지요..

 여튼 이러한 사유로 광명셔틀 6,7편성은 고속철도 광명역에 들어가지 못하고 중앙선에 중련한 형태로 투입될 계획에 놓쳐지게 되었고 2009년 1월경에 제작이 되어 3~4월 쯤에 시운전을 마치고 구로에서 이문으로 넘어갔지만 아직 영업운전에 투입된 사례가 없습니다. 딱 한번 있다고는 하는데 성북~소요산 자전거 열차 였다고 하는군요. 그리고는 중련한 상태로 경의선에 시운전을 했다는 등의 후일담이 많은데,확실한것은 아직 영업운행에 들어가지는 않고 있습니다.아직까지도 이문기지 한켠에서 잠을 자고 있고요.

차량의 도입과 관련된 이야기를 주욱 늘어놓았으니 이제 상당히 특이한 형태를 지니고 있는 이 차량의 기술적인 측면에서의 이야기를 빼놓을 수가 없는데,이 차량은 매우 특이하게도 전두부는 2006년에 제작된 VVVF전동차 5기형의 형태를 띄면서 그 이외 부분은 모조리 1996년산 VVVF 1기형 형태를 띄고 있는,매우 특이한 형태의 차량이 되었습니다. 사실 외형은 제작되기 이전부터 말이 많이 나왔던 터라 예상했던 결과였고 반입 당시의 사진도 블로그 이웃분을 통해 접하게 되어 차량의 대략적인 형태에 대해서는 알게 되었고 가장 궁금했던 주변환 장치도 기존에 사용하던 도시바제 C/I를 그대로 붙이고 나왔다는것 까지도 알 수 있었습니다.

기존 K519편성을 K31906,K31907편성으로 개조하는데 있어서 이야기를 해보자면

4량짜리 한편성에 들어가는 차종은 TC와 M’의 두종으로 TC-M’-M’-TC (2M2T) 로 편성되어 있습니다. K31901~K31905 편성이 모두 이런 형태로 개조가 되었으니 K31906,31907편성도 같은 편성도를 가질것이라는 가정하에 K519편성 사고차량들을 분류해보면 

K519편성의 8량을 광명셔틀 6,7편성으로 개조한 편성의 개략도 입니다. 

그중 적색으로 표시된 5719,5119호는 재생불가 처리되어 폐차된 차량입니다.
즉. 10량중 폐차된 2량을 뺀 나머지 8량을 개조하여 청색으로 표시한 광명셔틀 6,7편성을 만들어내게 된것이죠.

이해를 돕기위해 TC,T,T1,M,M’ 라는 약어에 대한 간단한설명을 해보자면,이들은 전동차의 차종을 구분하는 약호인데,

TC-운전실이 설치된 무동력차:보조전원장치[SIV],축전지,공기압축기 등 탑재
T-무동력차:연장급전 접촉기 설치.별다른것은 없음
T1-무동력차:보조전원장치[SIV]
M-동력차:주변환장치 설치
M’-집전기가 설치된 동력차:주변환장치,집전부설비,주변압기,보조제어기등 설치

이 5개 차종을 TC와 M’의 2개 차종으로 압축하는 개조가 필요하게 됩니다.

그를 위해 동력차량 M,M’를 M’하나로 맞추고 T,T1,TC의 기능을 모두 TC에 집중 탑재 하도록 설계해야 합니다. 이때 TC의 경우에는 중간차의 가장자리를 잘라서 운전실 부분을 만들어야 하는데, 8량중 5019호의 경우에는 차량 자체가 원래 TC칸 이었으므로 전두부만 광명셔틀용으로 개조를 하면 되지만,(우선 제어계통은 변동이 없으므로) 나머지 TC 3량을 만들기 위해서는 T,T1차량을 잘라내어 운전실을 만드는 개조가 이루어져야 합니다. 그리고 M차가 2량 M’차가 2량이므로 519편성의 M차량 2량에는 별도로 집전부와 함께 제어장치 옆에 주변압기를 깔아주어야 하는 개조가 필요하게 되겠죠.

M’와 TC차량의 차호 변경 모색도를 간단하게 그려보았습니다. 일단 K519편성의 잔여차량들로 이정도 까지는 추리가 가능합니다.

그림을 보시면 청색으로 표시된 차량은 이미 해당차종과 동일 차종으로써 기술적인 개조가 크게 필요 없는 차량이고 녹색으로 표시된 5419호는 T1차량으로 TC차량에도 설치된 보조전원장치SIV가 탑재된 차량입니다. 그리고 5219,5519호도 역시 녹색으로 칠해 놓았는데, M차량으로 주 제어장치(VVVF-GTO)가 장비되어 있어서 제어설비를 아예 새로 깔 필요가 없기 때문에 (절반만 개조해주면 됨) 녹색으로 표시해 봤습니다. 이들에는 팬터그래프 및 전력설비와 주변압기만 설치해 주면 됩니다.

백색으로 표시된 차량은 아예 장비가 없어 주요 장비를 새로 설치해 주어야 하며 차체일부를 잘라내어 운전실 부분을 만들어주어야 하는 차량입니다.

T차에는 사실상 붙어있는 기기라곤 연장급전접촉기 외에는 거의 없기 때문에 TC카에 들어가는 보조전원장치(SIV)를 비롯하여 축전지,공기압축기,고속도차단기함 등 갖은 기기류들을 설치해 주어야 합니다. 그중 가장 중요한 장비가 보조전원장치 인데,개조대상 TC가 4량이므로 보조전원장치 역시 4대가 필요합니다.

그런데 사고차에 끼어있는 보조전원장치중 개조과정에서 유용할 수 있는건 5019호와 5419호에 장착된 SIV 2대이므로 나머지 2대는 신품으로 취부해야 합니다. (다른차에서 떼와도 되겠지만,개조차 살리자고 멀쩡히 운행중인 차를 죽일수는 없는 노릇이겠죠..)

앞서 이야기한 몇가지 전문용어에 대해 조금 짚고 넘어가자면

주 변환장치라 함은 전동차의 속도제어장치로써 흔히들 동호인분들이 말씀하시는 가변주파수 제어방식으로 VVVF-GTO/IGBT  반도체 소자가 장착된 변환장치 입니다.

팬터그래프에서 수전된 전원을 주변압기를 통해 변압시켜 변환장치로 입력시키면 변환장치의 인버터에서 직류전원(교류전원)을 3상교류로 변환시켜 운전실에서 받은 신호량만큼 동력차의 대차에 장착된 유도전동기로 전류를 흘려보내 열차가 움직이도록 하는 핵심 장비 입니다.

(VVVF가 차량을 움직이는 모터라고 알고 계시는 분들이 많은데 모터는 대차에 장착된 견인전동기 이고 VVVF 장비는 전동차의 속도를 제어하는 장치입니다.)

그리고 보조전원장치(SIV)는 동력차의 주변압기에서 수전받은 전원을 통해 차량의 구동목적 아닌,객실 서비스 전원으로 변환시켜주는 장치입니다. 통전된 전류는 최종적으로 SIV를 통해 440V로 변환되어 전동차 출입문제어/차내 실내등 제어/비상등을 공급하며 일부는 TC칸에 설치된 축전기에 저장하여 비상전원으로 활용 하게 합니다.

(여담이지만 신차 반입되는 전동차가 팬터그래프를 모두 내린채 디젤기관차에 이끌려 상경하는데 차내에 불을 켤 수 있는 비법이 바로 이 축전지 덕분입니다.

알기로 연속으로 동작시킬때 6~7시간 가량 차내 실내등을 공급 할 수 있는것으로 알고 있습니다.)

이밖에 전기관련 전장품이 수십가지도 더 되지만 이것들이 열차 운전과 직결되는 가장 핵심적인 주요 전장품들 입니다.

서론은 여기까지 해두기로 하고 이제 사진과 함께 전동차들을 살펴보겠습니다.

KORAIL 동부지사 이문차량사업소 에서 만난 K31906편성 전동차.

개조된지 벌써 6개월이 넘는 시간이 흘렀지만 아직까지 영업 투입될 기미가 보이지 않고 있습니다.
측면의 319006호 라는 차량번호만이 이차가 K31906편성 차라는것을 말해주는데, 이 각도로 바라보면 영락없는 96년산 VVVF 제어방식 전동차 1기형처럼 보입니다.

조금더 앞으로 가서 전두부를 보면.. 운전실 부분만 2006년 이후 생산된 신차의 형태를 띄고 있습니다.

차체는 1996년에 제작된 차량의 것을 그대로 가지고 있으니 매우 어색해 보이기도 하면서도 한편으론 신기하기도 합니다.

 4량짜리 전동차는 TC-M’-M’-TC의 2M2T로 구성되어 있습니다.

  전두부의 접합부를 오묘하게 잘 붙여놓았습니다. 잘라붙인 티가 거의 안날정도로..

K31906 편성 4량의 전경

 먼저 319006호 TC칸 부터 살펴보도록 하겠습니다.

일단 딱봐도 319006호는 기존 5019호를 개조했다는게 딱 티가 나네요.

구CI 시절의 TC칸 스티커를 떼어낸 자국이 그대로 남아있습니다.

319006호의 SIV 입니다. 5019호에 붙어있던 SIV를 그대로 유용한것이 확실합닌다.

우진산전(도시바)제 190KVA GTO제어방식 SIV로 1996년 제작 당시 붙이고 있던 물건입니다.

 다음은 319906호의 SIV

혹시나 했는데,기존 T1차량을 개조한 차량이 이 319906호 였습니다. 기존의 T1차량 5419호를 개조했네요.

역시 5019호와 동일하게 1996년 도입당시의 SIV를 그대로 채용하고 있습니다. 

동력차도 한번 보겠습니다. 319206호의 차량 하부 입니다.

차량번호 밑으로 주변환장치 (VVVF-GTO)가 보이고 바로 옆으로 주변압기가 설치되어 있습니다.

  M,M’차량을 구분하는데 관건이 되는 주변압기의 모습입니다.

육안으로 봐서는 319106호와 319206호의 주변압기를 개조하는 과정에서 새로 칠해놓아서 M차량을 M’로 개조하면서 새로 붙인건지 원래 이 차량이 M’칸 이었는지에 대해서는 확정짓기가 힘듭니다.

혹시나 차량 상부에서 개조에 대한 단서를 찾을 수 있지 않을까 해서 찍어보았는데, 역시나 단서를 찾을 수 없었습니다.

이차가 원래 교직겸용차 였기 때문에 교류차로 개조하는 과정에서 직교절환기 권선을 교류쪽으로 고정시켜놓고 직류피뢰기 및 직류관련 장치를 뜯어낸 흔적이 남아있을줄 알았는데, 사진으로 봐서는 뜯어낸건지 새로 가져다 붙인건지 확인하기가 힘듭니다.

일단 이부분은 K31907편성의 동력차와 비교해보면서 다시 살펴보기로 하고 일단 넘어가겠습니다.

 다음은 K31907 편성입니다.

역시 4량으로 편성되어 있으며 기존 전동차를 개조하여 차체 전면에 녹이 고루 슬어있습니다.

먼저 319007,319907호 TC칸의 하부를 살펴보겠습니다.

319007호 입니다.

예상대로 SIV를 새로 달았습니다.

2006년 제작 전동차부터 장착되기 시작한 IGBT 소자 제어 SIV를 달고 있습니다.

다음은 319907호 TC칸 입니다.

이차역시 319007호와 동일한 SIV가 장착되어 있습니다.

사진상으로는 319007호와 모양이 달라 보이는데, 319007호 사진의 SIV는 SIV 출력 제어부 쪽이고 319907호 사진에 보이는 SIV는 SIV의 인버터/컨버터 제어장비함 이라서 그렇습니다. (차량의 반대편에는 똑같은 부품이 붙어있습니다.)

조금 뒤로 떨어져서 319907호 TC칸의 제어장치들을 살펴봅니다.

비단 SIV뿐만이 아니라 TC칸에 들어가는 모든 장치들을 2006년 이후에 제작한 차량의에 들어가는 것으로 새로 달아 놓았습니다.

96년산 부품을 그대로 얹어놓은 K31906호와는 상당히 대비되어 보입니다.  

이번에는 K31907편성의 동력차들을 비교해 보겠습니다. 위는 319107호 이고 아래는 319207호 입니다.

육안상으로도 두 차량에 붙은 기기들의 배치가 모두 같아 보이는데, 아래 319207호를 자세히 보시면 특이한 부분을 하나 발견할 수 있습니다.

M에서 M’로 개조된 흔적이 남아있는 차량이 어떤 차량인지 찾아보기 위해 차량 상부를 이리저리 살피다가 전혀 생각치 못한곳 에서 단서를 찾을 수 있었습니다. 319207호를 유심히 바라보던중,차량 가장자리 부분이 다른곳과는 달리 매우 깨끗한 상태를 간직하고 있어서 유심히 살펴보니 차체를 자르고 붙인 흔적이 남아있었습니다.

 당시 10,9호차에 편성되어 있던 5119,5719호는 차량에 직접적인 물리적 손상이 심각했지만,8호차에 편성되어 있던 5619호의 경우에는 충격의 여파가 그나마 덜 하였습니다. 그럴수 있었던것이 전동차의 연결기에는 차량간 연결시의 충격을 최대한 완화하기 위해 고무 재질로 된 충격완화장치가 설치되어 있습니다. 그렇기에 설령 10호차에서 강한 충격을 받았다손 치더라도 10,9호차로 충격이 전달되는 과정에서 충격량이 상쇄되어 8호차인 5619호에는 적은 충격에 그친것으로 보입니다. 실제로 5119호가 충격당시 5119호 2위측의 연결기가 부러져서 차내에 뒹굴정도면 충격이 얼마나 컷을지 대충이나마 감이 오는듯 합니다..

5619호는 원래 M’ 차량이었는데, 추가로 사진들을 몇장 찾아보아도 5119,5719,5619호의 3량 이외에는 훼손된 차량이 없는것으로 보아 아마 5619호를 319207호로 개조한것이 확실해 보입니다. 사진을 보아도 기존 전동차 차체가 10년도 더되어 스테인리스차체 전면에 산화되어 녹이 슬은것이 보이지만,유독 319207호의 끝부분만이 새것처럼 반질반질한 모습을 하고 있으니 말입니다.

이로써 M에서 M’로 개조된 차량은 K31907편성의 319207,319107호 라는 결론을 도출해 낼 수 있겠습니다.

319107,319207호 역시 주변환장치 (제어장치)는 기존차량에 쓰이던 VVVF-GTO를 그대로 사용하고 있습니다.  

  K31907편성.

주변환장치는 96년산을. 보조전원장치 및 세부 기기는 모두 2006년식 장치를 달고 있는 특이한 전동차 라고 볼 수 있겠습니다.

변환장치를 신식으로 교체한 경우는 있어도 이러한 케이스는 매우 드물지요

 일반적인 전동차들의 커플러들과는 다르게 korail전동차 중에서는 광명셔틀 차량에만 부착된 자동연결기.

전문용어로는 ‘전공일체형 자동연결기’라고 부릅니다. 명칭에서부터 알 수 있듯이 원터치로 전기결선과 공기관이 일체형으로 맞물리는 연결장치인데, 전동차 끼리의 병결운행이나 전동차간 구원운전시 중련제어점퍼와 제동관을 연결해주는것이 불필요하다는 크나큰 장점이 있습니다.(사진상으로는 배장기에 제동관이 붙어있는데, 이건 KTX나 디젤기관차가 구원연결 할때 비상용으로 사용하기위해 빼놓은것 입니다. 중련연결 할때는 사용하지 않습니다.) 차량이 접근하게 되면서 사진에 보이는 툭 튀어나온 쇠막대기를 밀게되고 그렇게 되면 자동으로 전기연결기 커버가 열리면서 두열차가 완전한 하나의 열차로 결합하게 됩니다.

총괄제어가 이루어 지는것이죠. 코레일 차량중에서는 유일하게 광명셔틀전동차 7편성에만 장착이 되어있고 2005년부터 발빠르게 대체되기 시작한 서울메트로 2,3호선의 VVVF전동차,인천지하철 연장구간 투입용 신헝전동차,그리고 9호선 전동차등 요즘 나오는 새차들은 왠만하면 기본옵션으로 장착해서 나오는 모양입니다.

광명셔틀에 이것을 적용한 이유는 향후 셔틀전동차 이용수요 급증을 고려하여 두열차의 중련운행을 염두해 두었기 때문이라 하는데, 중련운행 하는 모습을 볼날이 올지 모르겠네요.

 그리고 자동연결기를 제어하는 장치로 추정되는 Coupler Control Unit 라는 못보던 물건이 보입니다.

 대차도 한번 살펴봅니다.

위 대차는 T차량을 TC로 개조한 319907호의 대차입니다.

개조와 함께 대차의 형태도 TC차량에 붙는 대차로 개조하였습니다.

사진 중앙에 보이는 네모난 통(?)은 TC칸 전위측 대차에 붙은 도유기 기름통 입니다.

319907호 의 대차 앞쪽을 클로즈업 해 봅니다.

기존 T차량에 붙어있던 대차에 수신장치를 달고 ATS 속도검측용 배선 및 안티스키드 장치를 설치한것이 보입니다.

 운전실 입니다.

원핸들식 제어대를 쓰고 있으며 운전실의 전반적인 기기들은 모두 2008년에 개조된 중앙선 투입용 전동차의 운전실 형태를 띄고 있습니다. 

처음에는 광명셔틀용으로 1인승무 대응용으로 설계하였다가 지금은 중앙선 투입용으로 개조되었기 때문에 LCD가 2개로 늘어났습니다. 

차내는 기존 광명셔틀/중앙선용 전동차의 차내와 동일합니다.

국내 최초로 기획된 4+4량 중련편성 전동차.

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