차세대 전동차는 운행되는 지역의 교통환경에 맞춰 승객의 편의성과 쾌적성을 고려해 다양한 실내 디자인을 한 새로운 개념의 도시철도로, 에너지 절감과 소음진동 저감 등 차량 성능을 크게 향상시킨 주요 핵심장치를 개발해 적용했다. 국토해양부와 한국건설교통기술평가원이 국가연구개발사업으로 지원한 '차세대전동차기술개발사업'은 2005년 개발을 시작, 올해 차량 제작을 완료하고 현재 목포 대불선 12km 구간에서 최고속도 130km/h로 시험 운행 중이다. 차세대 전동차는 향후 2014년까지 10만km 주행시험을 거쳐 2015년 부터 서울메트로, 부산 1호선 등 전국 도시철도에서 운행된다.

◆미래지향적 외형과 승객의 편의성 대폭 개선한 생활형 실내 디자인

차세대 전동차는 특히 차량과 차량 사이 연결 부분의 문을 없애고 이동 통로를 기존 120cm에서 170cm로 1.4배 더 넓혀 원활한 이동과 공간 활용도를 높였다. 객실 앞 칸에서 맨 뒷부분이 다 보일 정도로 확 트여 승객들이 보다 쾌적하고 편리하게 도시철도를 이용할 수 있고, 연결 통로문이 없음에도 불구하고 현재 도시철도보다 소음이 훨씬 덜하다.

▲(왼쪽부터) 도심혼잡형 종방향 좌석배치, 교외형 혼합 좌석배치, 첨단형 중간 좌석배치. ⓒ2011 HelloDD.com

◆직접구동전동기 개발로 에너지 저감 및 유지보수 기간 3배 연장

전동차의 핵심기술은 직접 구동 전동기로 차축에 직접 전동기를 연결하여 동력을 전달하는 방식으로 동력전달 손실과 유지보수 비용을 절감할 수 있다. 직접 구동 전동기는 기존의 소비전력을 20% 이상 절감할 수 있어, 전력요금을 1조 1,600억원(국내전동차 총 7,089량 적용, 25년 기준) 절감할 수 있게 됐다. 또한 전동기의 회전수가 기존 유도 전동기의 약 1/7로 줄어들어 모터의 소음이 기존 103dB에서 80dB로 20dB 이상 줄어들고, 유지보수 주기를 기존보다 3배 연장하여 9년 동안 유지보수 없이 운행 가능하다.

◆회생에너지를 재활용하는 에너지저장시스템 적용

전동차 제동시 발생하는 에너지를 재활용하는 에너지저장시스템을 적용해 전동차 사용 에너지의 20∼25%를 절약할 수 있다. 이 시스템은 도시철도 주요 구간(서울메트로 등 12개 노선)에 설치할 경우 10년간 약 2600억원의 전력비용을 절감할 수 있어 에너지 절감에 크게 기여할 것으로 기대된다. 에너지저장시스템은 현재 서울 도시철도 7호선(2011년), 대전도시철도공사(2011년), 코레일(2010년)에서 상용화 됐다.

김길동 철도연 박사는 "차세대전동차는 승객의 편의성을 증대시키고, 도시철도 운영기관의 운영비 절감을 가져올 것"이라며 "아울러 미래의 도시철도기술을 선도하고 친환경 녹색철도 구현에 이바지 하길 바란다"고 말했다.