실용 가능한 300m급 케이블 수준 실험

실용 가능한 300m급 케이블 수준 실험

일본, 철도용 초전도 케이블 진화

일본에서 주행 중인 전철에 대해서 전기 저항 제로 상태로 전력을 공급하는 ‘초전도 케이블’의 실용화가 순조롭게 진행되고 있다. JR그룹의 철도 종합 기술 연구소(이하 RTRI, Railway Technical Research Institute)는 1년 전 31m의 길이로 세계 최초의 주행 시험을 성공시켜 연이어 실제 철도에서 사용할 수 있는 300m 급 초전도 케이블을 개발하여 주행 시험을 개시했다. 

RTRI는 7년 전 2007년도부터 초전도 케이블의 개발에 착수해 실용화를 진행시켜 왔다. 2013년 7월 연구소 부지 내에 있는 시험선에 31m의 초전도 케이블을 부설해 2량의 전철을 운행하는 시험에 세계에서 처음으로 성공했고 새롭게 약 10배의 길이가 있는 300m급 초전도 케이블을 개발, 같은 시험선을 사용해 7월부터 주행 시험을 개시했다. 

RTRI가 개발한 초전도 케이블은 초전도 궤전 케이블이라고 불리며 실용 레벨의 길이가 된 것을 나타내 보이고 있다. 궤전은 주행 중인 전철에 안정적으로 전력을 공급하기 위한 구조로 2개의 변전 설비를 전선으로 연결해 직류의 전력을 공급한다. 표준적인 노선에서는 250m 정도의 간격으로 분기소를 설치해 접속하는 것이 많아 초전도 케이블을 실용화하기 위해서는 300m급의 길이가 필요하게 된다. 

도쿄 도 구니타치시에 있는 연구소 부지 내에는 거리가 600m의 선로를 부설한 시험선이 있다. 이 시험선에 따라서 300m급 초전도 궤전 케이블을 설치했다. 케이블 안을 마이너스 196℃가 되는 액체 질소를 냉매로서 순환시키는 것에 의해서 전기 저항이 제로가 되는 초전도 상태를 만들었다. 

케이블 안을 흐르는 전력은 철도용 1,500볼트의 직류로 1,000암페어의 전류 용량이 된다. 이정도 용량의 전력을 1개의 초전도 궤전 케이블로 300m에 걸쳐 송전한다. 그리고 케이블의 단말로부터 전철 상부를 달리는 가선(架線)을 경유해 전철의 지붕에 있는 팬터그래프(Pantograph)로부터 전력을 취입하는 구조라고 한다. 

현재 동선을 사용한 송전 방법에서는 전기 저항에 의해 전력의 5%가량이 손실되는 것 외에 전압 저하나 전선 부식 등의 문제점도 있다. 그러나 초전도 궤전 케이블을 이용할 수 있게 되면 전력 사용량의 삭감에 이어 변전설비의 집약도 가능하게 되어 절전과 비용 삭감을 도모할 수 있다. 

RTRI는 2013년 7월, 길이 31m의 초전도 케이블을 사용한 주행 시험에 세계에서 처음으로 성공했다고 한다. 주행 시험을 통해 케이블 구조의 최적화를 진행시키면서 실용 레벨의 300m급 개발을 진행시켜 왔다. 향후에는 300m급 주행 시험을 반복하면서 2020년에는 실제 노선에 도입하기 위한 개량을 계속할 예정이다.

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 실용 가능한 300m급 케이블 수준 실험