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고속철도
고속철도(高速鐵道, rapid-transit railway, high-speed rail)는 전용노선을 가지고 고가속, 고감속 성능과 총괄제어기구를 갖춘 철도로 고속철도의 정의는 시대적 시간가치와 사회적 여건에 따라 다소 차이가 있는데 오늘날 바퀴식 철도 최고속도가 350km/h 이상까지 가능한 기술 수준을 고려할 때 열차 최고속도 200km/h 이상으로 달리는 철도를 고속철도라 한다.
목차
개요[편집]
고속철도는 말 그대로 고속으로 운행하는 철도이다. 도로와 비행기에 밀려가던 철도를 부흥시킨 일등공신이다. 유럽연합과 UIC, 그리고 각 나라마다 고속철도의 정의가 약간 다른데, 각각 아래와 같이 정하고 있다. 일반적으로는 유럽연합 기준이 많이 통용되지만, 후술하는 유사 고속철도들 때문에 정확한 정의가 필요할 경우 UIC 기준을 따른다. 한국도 UIC기준에서 Very High Speed에 미달되는 시스템은 "준"고속철도로 홍보하고 있다.
- 국제철도연맹: 카테고리를 3개로 나누어서 분류한다.
- 카테고리 1: 고속전용선에서 최소 250km/h 이상으로 운행하는 철도.
- 카테고리 2: 개량된 기존선에서 최소 200km/h 이상으로 운행하는 철도.
- 카테고리 3: 개량된 기존선에서 최소 200km/h 이상으로 운행하지만, 지형적인 문제나 도심통과로 인해 일부 구간에서 낮은 속도로 운행하는 철도.
- 한국: 2개의 법령으로 고속철도를 정의하며, 서로 다소 차이가 있다. 철도건설법에서는 "'고속철도'란 열차가 주요 구간을 시속 200킬로미터 이상으로 주행하는 철도로서 국토교통부장관이 그 노선을 지정ㆍ고시하는 철도를 말한다."라고 정의하고 있다. 반면, 철도사업법에서는 국제철도연맹과 유사하게 3개의 카테고리로 나눠서 분류하고 있으며, 그중 대부분의 구간에서 300km/h 이상으로 주행가능한 노선에 한해 고속철도로 정의하고 있다.
- 유럽연합: 개량된 기존선에서 200km/h 이상, 새로 건설된 고속전용선에서 250km/h 이상으로 운행하면서 200km/h 이상 고속주행이 가능한 별도의 열차를 운행하는 철도를 고속철도라고 한다.
- 일본: 전국신칸센철도정비법 제2조에서 "이 법에서 '신간선철도(新幹線鉄道)'란 그 주된 구간을 열차가 매시 200킬로미터 이상의 고속도로 주행할 수 있는 간선철도를 말한다."라고 규정하고 있다.
최고 시속이 200km/h를 넘는 사례를 보면 미국의 하이와어서나 만철의 아시아 특급과 같은 고속 증기 기관차 견인열차인 '스트림라이너(Streamliner)'와 같이 최고 속도의 기준을 턱걸이로 넘는 열차들이 포함이 된다. 그러나 고속철도는 단순히 열차만 빠른 것이 아니라 빠른 열차와, 빠른 열차를 원활하게 운행시킬 수 있도록 고규격으로 정비된 철도 인프라와 신호체계 등을 모두 아우르는 철도운행시스템이라고 볼 수 있다. 따라서 국제철도연맹은 아래와 같이 두 가지를 모두 만족해야 하는 추가조건을 달아서 일반 철도, 준고속철도(High Speed), 고속철도(Very High Speed)를 분류했다. 위에서 쓴 것처럼 국제철도연맹의 정의가 더 자세하므로, 어떤 고속철도 노선이 실제로 고속철도 서비스를 제공하는지 계산하는 방법은 해당 구간에서의 평균속 도를 따지는 게 제일 쉽다.
분류 일반철도 준고속철도(High Speed) 고속철도(Very High Speed) 최고속도 ~199km/h 200~249km/h 250km/h~ 평균속도 ~149km/h 150~200km/h 200km/h~
이러한 의미의 고속철도는 1964년 10월 일본의 신칸센(도카이도 신칸센) 개통으로 처음 등장하게 된다. 고속철도는 고속도로와 항공산업에 밀리던 철도사업을 다시 일으켜 세우는 데 큰 역할을 하게 된다. 2차대전 직후까지만 해도 전 세계적으로 다들 가난해서 이미 있던 철도 노선마저 필요 없다는 식으로 뜯어내서 다른 데다 쓰고 도로교통에 올인했던 것. 그러나 고속철도의 등장으로 도로에 비해 쓸모 없다던 철도가 빠른 속도로 대량 수송이 가능하다는 이점을 활용, 부활을 시작했다. 단적인 예로 프랑스의 경우 TGV의 등장으로 국내선 항공편이 거의 떡실신 당했고, 일본의 도카이도 신칸센은 비싸서 못 타지 비행기 탈 필요가 없다는 말이 나올 정도이다.
특징[편집]
고속철도 차량[편집]
고속철도에 사용되는 철도차량은 가벼운 무게로 엄청난 괴력을 내야 하기에 대부분이 전동차나 전기 기관차-객차 형태로 구성된다. 최근에는 TGV 계열을 제외하고 전동차(동력분산식)가 대세가 되는 중이다.
차체의 경우 효율적인 주행을 위해 일반적인 철도차량에 쓰이는 강철이나 스테인리스강 대신 훨씬 가벼운 알루미늄 차체를 선호하는 경향이 있다. 또한 열차가 서로 엇갈릴 때 발생하는 열차풍과 터널을 오갈 때의 기압 차이에 따라 발생하는 충격, 주행 중 진동으로 인해 발생하는 충격이 일반 철도차량보다 크기 때문에 차체 강성이 일반 철도차량보다 강해야 한다.
한편 선두부의 경우 공기저항을 고려해 대부분 뾰족하게 되어 있다. 고속철도처럼 200km/h 이상의 속도를 낼 경우, 공기저항은 속도의 제곱에 비례해 커지며, 터널을 오고나갈 때 기압 차에 따른 충격도 더 커진다. 이를 완화하고자 앞 부분을 뾰족하게 만드는 것.[9]
대차의 경우 고속에서 사행동의 가능성이 커지므로 이를 억제하기 위해 댐퍼를 다는 등의 조치를 취한다. 고속철도가 본격적으로 실용화가 되기 시작한 것도 상업운전에서의 사행동 제어에 성공하면서 부터이다.
고속선[편집]
고속철도가 안정적으로 고속을 내며 주행하기 위해서는 일반적으로 일반 철도노선보다도 좀 더 엄격한 곡선한계, 경사 한계, 축중 한계, 궤도 한계, 노반 한계 등을 요구한다. 따라서 많은 국가들은 고속철도 운행을 위해 한국의 경부고속선같은 고속철도 전용노선을 짓는다.
고속철도 전용노선은 고속으로 달린다는 특성으로 인해 가급적 사람을 포함한 외부의 요소로부터 안전해야 할 필요가 있다. 그렇기 때문에 건널목 같은 것은 절대 만들지 않고 모든 도로와는 입체교차하는 것을 원칙으로 한다. 더불어 산이나 큰 강을 피해 돌아갔다가는 선형이 나빠지기 때문에 이런 지형지물들을 직선으로 돌파하기 위해 터널구간과 고가구간이 많아지게 된다. 또한 빽빽히 들어서있는 도심을 관통하기 위해 수서평택고속선처럼 지하 대심도로 짓기도 한다.
지형이 축복받았거나 돈을 들이기는 아깝다는 등의 이유로 기존 철도노선의 궤도 교체, 일부 선로 개량, 신호 교체만 하고 고속 운행이 가능한 차량을 투입해 고속철도 서비스를 제공하는 경우도 흔하게 볼 수 있다. 한국의 준고속선과 유사한 형태이다. 한국은 어쩌다보니 전자와 후자 모두를 채택하게 되었지만 본래 계획은 고속전용선에만 고속철도 서비스를 제공하는 것이었다. 유럽도 고속선-기존선 병행으로 운행한다.
고속철도 보안장치[편집]
일반적인 철도는 선로 옆에 있는 신호기를 통해 열차가 폐색에 진입해도 되는지 아닌지 파악하지만 고속철도에서는 고속으로 달리기 때문에 지상에 있는 지형지물을 파악하기가 어렵다. 또한 일반철도에 주로 사용하는 ATS나 ATP를 고속철도에서 사용할 경우 각 시스템의 한계로 인해 선로용량 확보가 어렵다.
따라서 대부분의 고속철도는 ATC나 그와 유사한 시스템을 주로 사용하며(한국과 프랑스의 TVM, 독일과 스페인의 LZB 등) 지상에 설치된 신호기를 눈으로 확인하는 게 아닌 선로의 ATC 장치에서 차량으로 발송해 계기판에 신호 정보를 띄운다.
여객과 화물[편집]
고속철도의 수요와 공급은 대부분 사람이 타는 여객 철도 위주이며, 고속철도를 이용한 화물철도는 크게 보편화하지 않았다. 고속을 유지하면서 대량의 화물을 안전하게 운송하는 기술은 여객 철도에 비해 더 난이도가 높기 때문이다. 또 화물철도는 여객 철도에 비해선 속도의 중요성이 상대적으로 떨어지기도 하다. 연구나 실제 통계에서 고속철도의 건설이 화물철도의 공급에 긍정적인 영향을 준다는 내용은 있지만, 이는 고속철도로 화물을 옮기기 때문이 아니라 기존선을 이용하는 일반철도의 수요가 고속철도로 옮겨가면서 선로용량에 여유가 생겨 화물철도의 공급이 더욱 수월해지는 간접적인 영향을 의미한다. 물론 대량의 화물을 고속으로 운송할 수 있다면 효율적인 건 사실이기 때문에 고속 화물철도의 연구는 각국에서 이뤄지고 있다.
이 방면에서 가장 적극적인 중국은 2020년 11월에 고속철도 화물운송을 처음으로 시작했는데, 항공운송과 비슷하게 차량 안에 소형 화물을 싣고 운송하는 방식이다. 한국에서 KTX 특송으로 실행되고 있는 방식과 비슷하지만, KTX 특송과는 달리 열차 한 편성 전체가 소형 화물 수송에 사용된다.
타 교통수단과의 비교[편집]
장점[편집]
고속철도의 장점이라면 단연 미칠 듯한 속도이다. 생각보다 여러역에 정차를 함에도 불구하고 엄청난 속도 덕에 고속버스를 탈 때에 비해 시간이 무려 반 이상 절약된다. 기존선에서도 160~180km/h는 기본으로 밟아주고 전용선을 타면 기본으로 200km/h 이상, 최대 350km/h까지 땡겨준다. 하지만 이보다 더 큰 장점이 있는데, 우수한 정시성 및 도심 접근성이다. 신칸센처럼 극단적으로 정시성이 높은 수준까진 아니더라도 도로 사정에 따라 정체되는 차나 기상에 따라 결항 및 지연되는 항공편에 비할 바가 아니다. 일반적으로 고속철도역은 공항보다 도심 가까이에 있다. 게다가 비행기는 그 특성상 수속 및 탑승에 걸리는 시간이 길어서 더더욱 시간 차이가 날 수 있다.
또 한 가지 고속철도의 장점은 무지막지한 수송능력이다. KTX-1 1편성의 좌석수는 955석이며 입석 승객까지 포함하면 최대 1000명까지 실어 나를 수 있다, KTX-산천 1편성의 승차정원은 379명(A타입, 중련시 758명)/410명(B타입/SRT, 중련시 820명)이다. 만석인 KTX가 20분에 한 번 다닌다고 가정했을 때, 버스는 거의 30초에 한 대 꼴로, 비행기라면 3~4분마다 한 대씩 다녀야 한다. 주말 러시아워 시간대에 경부선 KTX가 10분 간격으로 꽉꽉 채워서 만석으로 다니는 걸 생각해 보면 이래저래 후덜덜하다. 일본의 신칸센 E4계 전동차는 2편성을 병결하면 1634명을 싣고 다니는 괴물이었다. 또한 세계 최대 여객기인 에어버스 A380을 올 이코노미 클래스로 해도 KTX-1 한편성의 수송력을 못따라온다. 공식 최대 탑승가능 정원은 3 클래스는 525명, 2 클래스는 644명, 1 클래스는 853명이다.
보통 고속철도에 비해 버스, 항공편이 경쟁력을 가지는 경우는 고속철도가 들어가지 않는 지역이나 선로 환경이 나빠 제 속도를 내기 어려운 지역(옛 호남선 KTX 등), 고속철도로도 커버할 수 없는 지나치게 먼 거리에서 경쟁력을 지니게 된다. 일본이야 워낙에 수요가 많아서 신칸센을 못 탄 사람들이 공항으로 간다는 농담도 하지만, 한국, 대만, 프랑스, 독일, 스페인 등은 정말로 국내선 항공편이 씨가 말랐다. 특히 한국은 고속철도 개통 이전에 고속도로가 곳곳으로 뚫려서 고속, 시외버스의 소요시간 단축으로 이미 부산, 제주를 제외한 국내선 항공편이 서서히 말라가고 있었다. 하다못해 똥망이라는 미국의 아셀라 익스프레스도 보스턴-뉴욕-필라델피아-워싱턴 간 항공편을 감편시킬 정도의 파급효과를 보인다. 프랑스의 파리-니스 구간(약 950km)은 TGV와 비행기가 치열하게 경쟁하는 구간으로 알려져 있고, 일본의 도카이도 신칸센-산요 신칸센의 끝에서 끝을 달리는 도쿄-하카타 구간(약 1200km)도 지나치게 긴 거리로 인해 비행기를 이용하는 경우가 많다. 한국에서 2020년 시점에서 현실성이 있는 노선 중에서 경쟁 구도가 성립하는 구간은 서울-부산 노선 뿐이다.
유럽에서는 샤를 드 골 공항, 프랑크푸르트 공항, 뒤셀도르프 공항 같이 고속철도망을 이용해 주요공항으로 한큐에 쏴버리다보니 로컬 항공편은 경쟁력에서 또 밀린다. 몇몇 주요역은 도심공항터미널의 역할을 수행, 체크인+수하물 처리까지 한큐에 가능하게(물론 항공사는 확인해야 한다.)해서 승객을 더 끌어모으고 있다.
단점[편집]
고속철도의 단점 중 하나는 건설비와 유지비가 엄청나게 든다는 것이다. 특히 토지보상비 문제가 크다. 한국의 경부고속선은 건설 비용으로 20조 원이 들어갔고 독일 ICE의 신선을 까는데 킬로미터당 약 3640만 마르크, 유로로 환산하면 약 1900만 유로(한화로 약 250억)가 들었다고 한다.
그래서 고속철도, 특히 고속전용선을 건설하는 고속철도는 많은 인구가(서로 떨어진) 몇 개 도시에 몰려 사는 나라가 아니면 타당성을 갖추기 어렵다. 아시아야 인구밀도가 높고 인구도 많으니 타당성이 갖춰지고, 유럽도 독일이나 영국, 프랑스, 이탈리아 같은 인구 대국이면 충분히 타당성이 갖춰질 수 있지만 다른 인구가 적거나 많아도 인구밀도가 적은 국가는 이렇게 하기 어렵다.
물론 이는 고속전용선을 건설할 때의 이야기고 일반 노선에서도 개량 등의 여건만 된다면 200km/h 이상의 고속열차를 운영할 수 있다. 그러나 모든 열차가 공용하는 구간에 안전거리 확보 문제로 선로용량을 많이 잡아먹는 고속철을 무턱대고 투입하면 노선의 수송능력이 저하될 위험성이 있기 때문에[13] 고속열차 운행 빈도수가 적고 인구가 적은 국가에서 주로 볼 수 있는 방식이며, 인구가 많은 국가에서는 현재 고속전용선 외에 고속철도를 보조하는 방법으로 많이 사용되는데 한국의 전라선이나 중앙선과 유사한 방식이다.
짓는데 돈이 많이 들다보니 나라에 따라 조금씩 차이는 있겠지만, 장거리 구간요금은 거의 비행기와 맞먹을 정도로 비싸다. 게다가 요즘은 버스업계도 프리미엄 차량 도입 등 승객 유인책을 동원하고, 항공업계는 저가 항공사들이 우후죽순으로 생겨나 저렴한 가격으로 승객을 끌어모으고 있다.
고속철도 목록[편집]
TGV 계열[편집]
- 프랑스 : TGV(프랑스어: Train à Grande Vitesse; TGV)
- 프랑스 - 영국 - 벨기에: 유로스타 (Eurostar)
- 스페인 : AVE 100(Alta Velocidad Española; AVE)
- 프랑스 - 벨기에 - 네덜란드 - 독일: 탈리스 (Thalys)
- 대한민국 : KTX (한국고속철도;Korea Train eXpress;KTX)
- 미국 : 아셀라 익스프레스 (Acela Express)D
ICE 계열[편집]
- 독일 : ICE (독일 국내노선망) (InterCity Express; ICE)
- 독일 - 벨기에 - 네덜란드 - 스위스 - 오스트리아 - 프랑스 : ICE
- 스페인 : AVE 103 (벨라로 E)
- 러시아 : 벨라로 RUS
- 중화인민공화국 : CRH3
- 러시아 : 삽산
신칸센 계열[편집]
- 일본 : 신칸센(新幹線)
- 중화민국 : 타이완 고속철도 (Taiwan High Speed Rail; THSR, 台灣高速鐵路)
- 중화인민공화국 : CRH2
- 인도 : 인도 고속철도/차량
TALGO 계열[편집]
- 스페인 : AVE 102 (탈고 350)
기타[편집]
- 스웨덴 : X2 (브랜드 이름 X2000)
- 대한민국 : KTX-산천 (한국고속철도;Korea Train eXpress; KTX, 수서고속철도;Super Rapid Train;SRT), KTX-이음 (한국고속철도;Korea Train eXpress; KTX)
틸팅 열차[편집]
- 스웨덴, 중국 : X2
- 스위스 : ICN
- 이탈리아, 스위스 : 유로스타 이탈리아
- 캐나다 : LRC
- 이탈리아, 핀란드, 포르투갈, 체코, 슬로베니아, 영국, 중국(CRH5): 펜돌리노
- 대한민국 : 한국형 틸팅열차(TTX)
- 일본 : 신칸센 N700계 전동차
- 미국 : 아셀라 익스프레스
최고 기록[편집]
최고 속도[편집]
- 절대 최고 속도
한국은 400km/h대 고속열차 모델 개발을 위한 HEMU-430X가 2013년 4월 1일에 시속 421.4km/h를 기록했으며, 목표치인 430km/h에 근접했다. 또한 600km/h대 고속열차 시험차량의 차량명으로 VHST-600X을 선정했다. 2021년 현재 아직 개발은 들어가지 않은 상황.
프랑스는 가장 최근의 기록은 2007년의 574.8 km/h로, TGV V150 열차인 TGV POS 제4402호(또는 편성)가 세운 기록이다. 이는 시험 운전에서 세워진 기록이며, 그나마도 실제 운용을 위한 시험 운전이 아니고 개념 검증(POC)만을 위한 시험 운전이었다. 전통적으로 TGV의 기록들은 다른 나라의 고속철과는 달리 상용 열차를 엄청 많이 개조한 차량으로 세워져 왔다. 게다가 내리막길. 그래도 고속으로 달릴 때 탈선이나 팬터그래프 파손 등을 방지하는 기술을 테스트할 수 있다.
이 기록은 열차, 자동차를 불문하고 지상에서 전 지면 바퀴굴림으로 얻어낸 최고속도라고 할 수 있다. 기네스북에 실린 이보다 빠른 기록들은, 열차라면 자기부상열차나 로켓 추진 슬레드, 자동차라면 제트나 로켓 자동차 등이 기록한 것으로 바퀴로 땅을 박차는 것이 아닌 다른 형태의 동력 전달 방식으로 얻어낸 기록들이다. 참고로 F1 최고속도는 380km/h에, 르망 최고속도는 400km/h에, 부가티 베이론은 430km/h에, 오토바이 기네스기록은 500km/h에, 드래그레이스 최고속도는 530km/h에 머물러있다. 이 열차는 원상복구되는 동시에 기념판을 열차 기관실 문에 박아놓았다. 자랑하면서 일반운행 중이다.
신칸센 E5계 전동차의 베이스가 됐던 FASTECH 360은 이름 그대로 360km/h의 시운전 기록을 세웠다.
중국은 CR400을 개발하면서 그 프로토타입인 CRH-0207, CRH-0503이 시험운행에서 420km/h를 달성한 바 있다. 그 외에도 CRH380A가 시속 486km/h를 달성한 바 있다.
비전통적인 열차에서는 일본에서 2015년 4월 21일이 신칸센 L0계 리니어 모터카 열차가 시험선에서 무려 603km/h라는 미친 속도를 내뿜었다. 관계자들은 선로가 충분히 길다면 600km/h대까지도 일정한 가속력을 발휘했기에 800km/h(...)대도 가능하다고 말했다. 다만 소닉붐 대책이 되어있지 않으므로 음속은 넘을 수 없다.
- 운행 최고 속도
운행 최고 속도는 법적 규제나 경제성/안정성 등을 종합적으로 고려해서 정책적으로 정해진다. 열차 자체의 성능 외에도 선로와 신호 시스템이 지원하는 최대 속도도 운행 최고속도에 영향을 미친다.
한국의 KTX는 305km/h가 최고속도이며, 심한 지연으로 회복해야 될 경우나 정차역 수가 적을 경우에는 최대 315km/h까지 속도가 나기도 한다. 원래는 영업운전 속도 제한이 300km/h로 걸려있었기 때문에 295~297km/h대에서 운전을 취급하고 있었는데, 차내 속도표시 모니터를 본 승객들로부터 왜 광고대로 300km/h로 안 가냐는 항의가 의외로 많이 들어왔다고 한다. 이후 속도제한이 다소 완화되었고 현재는 300km/h대 초반을 종종 기록한다. 300km/h대 속도는 주로 광명-천안아산-오송 구간에서 지연회복을 위해 달리는 경우가 많다. 현재 KTX는 300km/h를 찍는 걸 보기 힘들고 코레일도 그걸 잘 알기에 2019년 10월 쯤부터 차내 속도 표시를 하지 않는다. 애초에 시간표도 널널하게 짜놔서 지연이 되더라도 시간표상으로는 정시에 운행하는 것 처럼 보인다. 가끔 정차역수가 적은 열차는 종착역에 너무 일찍 도착해 역 밖에서 자리가 날 때까지 기다리는 경우도 있다.
중국은 2008년 8월 ~ 2011년 7월까지 350km/h로 일부 구간을 상용운행한 기록이 있다. 그러다가 원저우 고속열차 추락 사고로 안전성 문제가 제기되었고, 350km/h 주행의 경제성도 낮아 300km/h로 최고속도를 낮췄는데 2017년 6월부터 CR400 푸싱(复兴)호의 운행을 시작하면서 350km/h 운행이 재개되었다.
영업 운전 중인 열차 중에서는 프랑스의 TGV POS, 독일의 ICE 3, 일본의 신칸센 E5와 E6 계열이 320km/h의 기록을 가지고 있으며 스페인이 310km/h의 기록을 가지고 있다.
비전통적이지만 영업 운전 중인 열차까지 포함한다면 자기부상열차인 상하이 자기부상열차가 431km/h를 세웠다. 구간 길이는 30.5km.
노선 최장 길이[편집]
가장 긴 고속철도 열차편 및 노선은 중국철로총공사의 중국철로고속이 보유하고 있다. 베이징시역에서 쿤밍난역까지 이어지는 중국철로고속 징쿤고속철도 전구간을 운행하는 G403과 G404, G405와 G406 열차편으로 베이징에서 쿤밍까지 2653km를 자랑한다. 총 소요시간은 최단 10시간 43분.
요금은 가장 저렴한 2등석 기준 1147위안(약 20만 700원)
참고자료[편집]
같이 보기[편집]
