선형유도전동기(LIM : Linear Induction Motor)

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선형유도전동기는 우리가 흔히 사용하는 원형 모터를 길게 펴놓은 펴놓은 모양입니다. 회전자와 고정자 사이에 발생하는 상호 자기력으로 견인력을 발생시키며 자기부상열차와 비슷하지만, 열차를 띄우지 않는다는 차이점이 있습니다. 전동기의 크기가 작아져 열차의 단면적이 줄어들어 터널 크기 등 건설비를 절감할 수 있다는 장점이 있습니다. 

 

선형유도전동기

선형유도전동기 정의

선형유도전동기를 사용하는 도시철도는 차륜이 회전하며 움직이지 않고, 전자력으로 추진력을 얻기 때문에 급한 경사에도 공전 현상 없이 운행할 수 있습니다. 또한 기후 조건에 따른 점착력 변동이 적어 안정된 승차감을 제공해 줍니다. 하지만 일반 전동기에 비해 효율이 떨어지고, 별도의 제동 시스템을 설치해야 합니다. 기존 도시철도는 3상 유도 전동기를 사용하기 때문에 노선을 함께 점유할 수 없다는 단점도 갖고 있습니다. 

 

선형유도전동기 특징

선형유도전동기를 이용한 경량 전철의 특징은 다음과 같습니다. 

• 운영비 절감 : 전동기 효율은 높지 않지만, 전동기 > 차축 > 차륜으로 동력을 전달하는 과정이 없어 전력비는 절감되는 효과를 가져옵니다. 
• 승차감 향상 : 공전 현상 발생이 줄어들어 급한 경사를 쉽게 오르거나 제동 시 슬립이 발생하지 않는 등 승차감이 좋습니다. 일반 전동차와 비교해 곡선 부 소음이 현저히 적습니다. 차륜과 궤도의 마모가 적어 유지 보수비 또한 절감됩니다. 
• 건설비 절감 : 일반 전동기에 비해 직경이 약 40% 감소해 그에 따른 차량 건축한계가 줄어듭니다. 터널의 크기가 줄어들고, 승강장 시스템 또한 소형화하여 설치할 수 있다는 장점이 있습니다.

우리나라 선형유도전동기

우리나라에서 선형유도전동기를 사용한 대표적인 노선으로는 용인 경전철이 있습니다. 영업 운행거리는 약 18km로 2013년에 개통하였습니다. 철도차량은 캐나다 봄바디어 회사가 제작하였습니다. 2010년 개통 예정이었던 용인경전철은 사업 초기 민간 사업자와 용인시 간 최소수입 보장 문제, 거짓 수요 예측으로 과도한 정부 자금 투입 등 여러 사건으로 지연되다 겨우 2013년에 개통한 것입니다. 노선 설계가 처음부터 잘못되어 용인시민 100만 명 중 20~30%만 이용할 수 있게 설치되었습니다. 

 

주행로는 고가형태이고, 무인운전으로 운영하고 있습니다. 

 

해외 선형유도전동기

해외의 선형유도전동기 상용화 사례를 살펴보도록 하겠습니다.

 

일본의 오사카 7호선

일본 최초의 선형유도전동기 방식 도시철도입니다. 1990년 오사카 엑스포에 맞춰 개통하고, 96년 노선을 연장하여 영업 거리 15km를 운행합니다. 궤간은 1,435mm 표준궤간을 사용합니다. 궤간은 궤도와 궤도 사이의 길이를 말하며, 1,435mm를 표준궤간 그보다 좁은 것은 협궤, 넓은 것은 광궤라고 말합니다.

 

가공 전차선 방식으로 1,500V 직류를 공급받아 선형유도전동기로 견인력을 얻습니다. 신호방식은 차내신호 폐색식으로 기관사가 모니터에 현시되는 신호를 확인하며 운행합니다. 열차의 최고속도는 70km/h입니다.

 

캐나다 밴쿠버 스카이트레인 엑스포 라인

 밴쿠버 스카이트레인 엑스포 라인은 영업 거리 약 36km를 운행하는 경량 전철입니다. 배차간격은 2~5분이지만 발달된 제어 기술로 무인운전으로 운행됩니다. 해당 설비도 봄바디어사에서 노선을 설계하고 차량을 개발한 것입니다. 1986년 정식 개통을 시작으로 처음에는 21km 정도를 운행하였으나 점차 노선 연장을 하여 지금에 이르게 됩니다. 

 

엑스포 라인 또한 표준궤간을 사용하고, 전력공급은 제3 궤조 집전방식으로 직류 650V를 공급합니다. 제3 궤조 집전방식이란 궤도와 궤도 사이에 하나의 궤도를 부설하여, 열차 하부 궤도를 통해 전력을 공급받는 것을 말합니다. 열차의 최고속도는 80km/h입니다. 

 

요약정리

이상으로 선형유도전동기에 대해 알아보았습니다. 경량 전철의 한 종류로 광범위하게 사용되는 교통 시스템은 아니지만, 자기부상열차 등 앞으로 활용될 분야가 많기에 알아두시면 좋을 것으로 판단됩니다.