[대신기와 맞춰보는 전력퍼즐] ⑤철도전력망편(上)

[대신기와 맞춰보는 전력퍼즐] ⑤철도전력망편(上)

대학생신재생에너지기자단 23기 김용대

 

본 '대신기와 맞춰보는 전력 퍼즐' 시리즈는 전력 분야와 관련된 기초적인 개념에 대해 다룬다.

해당 시리즈의 다섯번째 기사 주제는 ‘철도전력망' 이다. 출퇴근할 때나 여행 갈 때 철도 위에 고압전선이 있다는 것을 볼 수 있다. 즉, 철도에도 전력망이 존재한다. 그러나 일반적인 전력망과 여러 차이점이 있는데, 이 부분에 대해 짚어보고자 한다.

 

철도전력망 개요

우리가 역사에서 흔히 볼 수 있는 철도전력망은 고속열차나 지하철과 같은 전동열차가 움직일 수 있도록 전력을 공급하는 인프라이다. 하지만 일반적인 전력계통과는 근본적으로 전압의 크기나 시간대 별 부하특성이 다르다. 본 기사는 이러한 철도전력망의 특성에 대해 2편에 걸쳐 살펴보고자 한다.

 

철도전력망의 전원 공급방식

일반적으로 배전선로에서 22.9kV의 교류 전압이 공급되는 것과 달리, 철도전력망(전차선로)의 전력은 한전 변전소에서 154kV의 전력을 수전받고, 전철변전소를 거쳐 25kV의 교류 전압으로 공급된다. 고속철도와 같이 장거리의 전차선은 전력 손실을 최소화하기 위해 25kV의 교류 전압을 채택하고 있다. 반면에 지하철에서는 비교적 짧은 거리를 이동하기 때문에 1.5kV의 직류 전압으로 변환하여 공급하는데, 직류 공급방식은 통신 유도장해가 없다는 장점이 있다. 하지만 유럽에서는 장거리의 간선철도에서도 직류방식을 채택하는 경우도 있다.

 

시간대별 철도전력망 부하패턴

부하패턴에서도 철도전력망과 일반전력망은 차이가 있다. 점심시간대에 부하량이 제일 높은 일반적인 전력망과 달리, 철도전력망에서는 출퇴근 시간대인 6시부터 9시, 18시부터 21시까지 부하량이 제일 높다. 특히 역사보다는 차량부문에서 전체 철도전력망의 부하량의 대부분을 차지한다. 이는 차량운행의 빈도가 출퇴근 시간대에 집중되어 있기 때문이다.

역사 부하만 놓고 봤을 때, 하루 동안 제일 많은 부하를 차지하는 것은 공조와 조명이다. 7월은 여름의 특성상, 전동열차 내부에 냉방시스템을 작동해야 하므로 전력소비가 제일 크다. 또한 날씨에 따라 냉방수준이 달라지므로 공조의 부하 변동성이 조명에 비해 큰 것을 확인할 수 있다.

지금까지 철도전력망 上편에서는 철도전력망의 전원공급 방식과 시간대별 부하패턴을 살펴보았다. 이어질 철도전력망 下편에서는 철도전력망에 사용되는 주요설비와 철도전력망의 차세대 기술에 대해 서술하고자 한다.

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1. "실시간 전력시장 도입, 왜 필요한가", 28기 정성엽, https://iksung.tistory.com/149

2. "똑똑한 소재, 기억력으로 에너지 효율을 높인다.", 28기 정예빈, https://iksung.tistory.com/152

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참고문헌 

[철도전력망의 전원 공급방식]

1) 이해원 외 3명, "전기철도 전력공급방식 변경(DC→AC) 방안", 한국철도학회 추계학술대회 논문집, 2019

2) 인천교통공사, 전력설비소개, https://www.ictr.or.kr/main/railway/major_facility/power.jsp

[시간대별 철도전력망 부하패턴]

1) 박종영, "빅데이터분석을 통한 도시철도 역사부하 패턴 분석", 대한전기학회, Vol. 67, No. 3, pp. 460-466, 2018