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| 헝가리 철도 봄바디어 탈렌트 | JR 동일본 E331계 전동차 |
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| 한국철도공사 KTX-I(알스톰 TGV) | |
| 언어별 표기 | |
| 한국어 | 관절대차 연접대차 |
| 한자 | 關節臺車 連接臺車[연접대차] |
| 일본어 | [ruby(連接台車, ruby=れんせつだいしゃ)][연접대차] |
| 영어 | Articulated bogie Jacobs bogie |
1. 개요
열차의 차량과 차량사이에 대차가 존재하는 형태의 대차. 좀 더 쉽게 말하면 차량마다 바퀴가 달린 것이 아니라, 차량 사이에 바퀴를 달아놓은 종류. 때문에 객차 분리가 불가능하다는 특징이 있다.| |
| 일반대차와 관절대차 비교 |
2. 상세
보통의 대차는 철도차량 1량에 2개 ~ 3개가 달린다. 하지만 대차의 무게가 상당하기 때문에 과적을 피하려면 차량을 가볍게 만들어야 하고, 비싼 쇳덩어리가 뭉텅뭉텅 들어가니 차량 가격도 올라갈 수밖에 없다. 그래서 대차 하나를 공유하게 만드는 아이디어를 통해 전체 중량을 가볍게, 탈선 등 사고에도 더 안전하게, 그리고 대차를 절감하여 값싸게[3] 만들어 보자고 나온 것이 관절대차.관절대차를 가진 차량의 경우 대차 1개를 앞 차량과 뒷 차량이 공유한다. 그러니까 대차 하나로 양다리를 하는 셈. 관절대차의 경우 열차 충돌사고 시 잭나이프 현상을 방지할 수 있어 더 안전하다고 한다. 그러나 시속 200km 이상의 고속 곡선구간에서는 인수분해되는 건 마찬가지다. 원심력에 의해 열차 전체가 통째로 같이 넘어가기 때문. 스페인 갈리시아 고속열차 탈선사고의 차량인 Renfe S-730의 대차가 관절대차였지만 곡선구간에서의 과속과 양쪽에 있던 디젤 발전기가 무게추 역할을 하는 바람에 인해 관절대차도 부러져버렸다. 탈고는 일반적인 관절대차와 다르게 1축 2바퀴 관절대차를 사용하고 있단 점도 감안해야 한다. 일반적으로 관절대차는 전문가들 사이에서도 매우 안전한 구조로 정평이 나있다. 유로스타 9047편 탈선 사고 때 관절대차와 차량의 낮은 무게중심 덕분에 시속 300km로 달리던 중에 고속열차가 탈선했는데도 사망자가 안 나오고 14명 부상으로 피해를 억제할 수 있었단 분석이 나온 바 있다. #
다른 예시로, 네 건의 TGV 탈선 사고 중 강가로 추락한 사건 하나 빼고는 고속에서 탈선되었음에도 불구하고 관절대차가 끈질기게 버텨서 경상 내지 중상의 환자 몇 명만 냈기에 안전성을 상당히 보장할 수 있다. 관절대차를 채택한 KTX 또한 광명역 탈선사고, 대구역 추돌사고, 강릉선 탈선사고, 영동터널 탈선사고 같은 중대한 철도사고에서 탑승자가 사망하거나 중상을 입는 일을 방지할 수 있었다. 사실 이건 모든 관절대차라기보다는 좀더 발전된 형태의 관절대차인 이 항목 하단 '관절대차'의 특징이라고 할 수 있다. 힌지에 의해 열차의 안전을 위협하고 사고를 유발하는 사행동이나 열차 사고시 인명피해를 크게 늘리는 주범인 잭나이프 현상이 현격히 억제되기 때문이다. 일반대차 열차는 객차와 객차가 대차가 아닌 연결기로 이어져있어 객차끼리의 연결이 끊어지기 쉽다. 관절대차는 객차 하나의 위치가 어긋나려고 해도 대차가 객차를 붙들고 있는데다 인접 객차가 대차를 무게로 짓누르기 때문에 탈선을 억제하면서도 객차 분리를 예방한다.
단점으로는 유지보수가 까다롭다는 점, 편성 조절이 어렵다는 점, 테러 등 상황에 열차 분리가 어려운 점, 1량당 2축만으로 차량 하중을 지지함에 따라 차량 전체 길이가 짧아지고[4] 차량의 경량화에 집중해야 하는 점 등 실제 적용이 까다롭고 여러 기술력도 갖춰야 하는 방식이었다.
한편 근래 유럽 철도 차량 제작사들은 표준 모델 개발을 통해 설계를 표준화한 덕분에 2010년대 이후 유럽의 근교형 열차에는 관절대차+저상화+갱웨이 설계가 사실상 스탠다드로 자리잡았다. 2010년대의 주요 제조사인 슈타들러[5], 알스톰[6], 지멘스[7], 봄바르디어[8], CAF[9]의 근교형 범용 모델이 모두 이러한 설계를 사용한다. 더 나아가 오래 전부터 고속열차에는 TGV와 Talgo, 이후 AGV까지 적용되고 있으며, AGV의 경우에는 아예 관절대차가 동력대차인 고속열차이다. 반면 한국은 KTX 이후 출시된 KTX-이음과 KTX 후속인 KTX-청룡은 1량당 대차 1쌍의 전통적인 방식을 채택했다. 현대로템은 공식적으로 동력분산식 열차에 관절대차를 적용하려면 부품 경량화와 소형화가 필요해 기술 개발에 시간이 오래 걸리고 열차 수송력이 떨어지는 문제가 있어 KTX-이음에 관절대차를 적용하지 못했다고 해명한 바 있다. #
일본에서는 주로 연접대차([ruby(連接台車, ruby=れんせつだいしゃ)])라는 단어를 사용하지만, 한국에서는 한국철도기술연구원 자료 등에서 관절대차라는 용어를 주로 사용하고 있다.# KTX의 관절대차는 단순히 대차를 두 대의 차량이 공유한다는 뜻의 연접대차에서 더 나아가 이 연접대차에 신축형 힌지를 보강하여 마치 측방인대에 의해 일정한계 이상의 움직임은 제한하는 무릎 관절처럼 일정 범위 이상 굴절되지 않고 버티도록 이어붙여 신뢰성을 높인 것이다. 덕분에 경부선 대구역 열차 추돌사고[10]와 강릉선 KTX 탈선 사고[11]에서 KTX가 전복되지 않아서 전원 생존했다.
3. 적용 차량
대표적으로 프랑스의 TGV가 관절대차를 채택했지만, 그 외에도 유럽의 통근형, 근교형 전동차 중에는 경량화를 하고 갱웨이 설계를 쉽게 하기 위해서 관절대차를 채택한 차량이 많다. 동차에만 쓰인 것도 아니라 차체가 두 쪽으로 나눠진 Bo'Bo'Bo' 기관차의 경우 가운데 대차를 관절대차로 만들어서 곡선 통과를 용이하게 한 모델도 있다. 또한 일본 오다큐전철의 로망스카와 에노덴 전 차량, 히로시마 노면전차 중 일부 차량에서도 널리 쓰이는 방식이다.- TGV 계열 차량 전부(아셀라 익스프레스 제외)
- Renfe S-102
- Renfe S-130/730
- AGV
- HSR-350X
- KTX-산천
- 봄바디어 제작
- 탈렌트
- 유로트레인
- 독일철도 422/432/423/433형
- 독일철도 424/425/426형
- 현대로템 철차륜 AGT[12]
- JR 동일본 E331계 전동차: 매우 높은 고장률과 1량당 길이 차이로 인한 운영의 비효율 때문에 나온 지 8년만에 폐차를 당하게 되었다.
- 오다큐 전철 7000형, 50000형 전동차
- 에노시마 전철 에노시마 전철 300형 전동차, 에노시마 전철 1000형 전동차, 에노시마 전철 2000형 전동차, 에노시마 전철 10형 전동차, 에노시마 전철 20형 전동차, 에노시마 전철 500형 전동차
[연접대차] [연접대차] [3] 관절대차의 아이디어가 처음 나온 저속 열차에서는 비용이 절감되지만, 고속 열차에서도 그렇다고 볼 수는 없다.[4] KTX-1이 운행을 시작했을 때 대표적인 불만사항이었던 많이 좁은 일반실 좌석도 새마을호 장대형 객차 전장(23.5m)에 비해 객차 전장이 많이 짧아진게(18.7m) 그 원인 중 하나이다.[5] Flirt[6] Coradia[7] Desiro.[8] Talent[9] Civity[10] 현재 모두 수리 후 운행중이다.[11] 열차가 전복되는 최악의 사태는 피했지만, 잭나이프 현상으로 인해 1호차와 2호차 사이 관절대차가 사고 여파로 1호차와 분리되었다. 사고 차량인 KTX-산천 408호기는 사고 이후 약 5년간 방치되다가 2023년 폐차되었다.[12] 인천 도시철도 2호선은 예외다.