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1. 개요
| 네덜란드 아인트호벤의 필리어스 시스템. 사진 출처 |
필리어스(Phileas)는 네덜란드 에인트호번 지역 정부(SRE)가 기획한 HOV 프로젝트의 일환으로 2004년 VDL의 자회사 APTS에서 개발한 자동주행 유도버스 시스템이다. 필리어스란 명칭은 쥘 베른의 소설 80일간의 세계일주의 주인공 필리어스 포그에서 따왔다.
자동주행 시스템을 제외한 3모듈 직렬 하이브리드/전기 굴절버스 시장에서는 옆나라 벨기에의 Van Hool[1] ExquiCity같은 더 저렴한 경쟁자의 존재로 인해 상업적으로 성공하지 못한 편이었다. 2014년 개발 회사인 APTS가 파산하였고, 기술 자체가 현재로서는 쓸모없어진 상황이라 에인트호번 HOV는 현재 모기업 VDL의 전기굴절버스를 새로 도입해 사용하고 있다. 2024년 시점에서 VDL은 더 이상 필리어스와 같은 Trambus 형태의 차량을 제작하지 않고, Citea SLFA Electric BRT 모델을 통해 외관상 차이만 두는 식으로 대응하고 있다.
한국에서는 바이모달 트램이라는 명칭으로 부른다.
2. 특징
트램과 유도버스의 특징을 적절히 조합한 방식으로, SIL-4 안전기준을 만족하는 자동 운전 시스템[2]을 갖추고 있어 도로 아래에 자기유도궤도(마그네틱 바)가 설치된 구간에서는 자동 운전을 하고, 일반 도로에서는 수동 운전이 가능하다. 자동 주행 시에는 오차가 매우 적어 정시성과 승차감이 우수하며, 그 밖에 주행로 중앙에 잔디를 심어 열섬 현상을 억제하거나, 트러스 구조의 고가 주행로에서 자기부상열차처럼 상판을 제거하여[3] 거리 미관을 개선하는 등 여러가지 부수적인 효과를 얻을 수도 있다. 이러한 특성으로 인해 주로 BRT에 도입되고 있으며, APTS는 기존 30 미터급 철차륜 트램에 비해 40%~50% 낮은 비용으로 동일한 수송량을 얻을 수 있고, 전차선과 노면 궤도가 필요 없으며, 버스와 같은 유연한 운용이 가능하다는 점을 강점으로 내세우고 있다.필리어스와 모든 파생 모델은 지상고 340 mm의 2~3모듈 저상 굴절버스 형식을 가지며, 차체는 모듈형 구조로 필요에 따라 18 m, 24 m, 25 m 등 여러 구성이 가능하다. 차량 동력계로는 운영사의 필요에 따라 연료 전지[4], 트롤리 등 여러 방식을 적용할 수 있으나 일반적으로는 가장 가격 대비 효율이 우수한 직렬 하이브리드 방식이 사용된다. 이는 차량 구동은 전적으로 배터리와 모터가 담당하고 엔진은 발전기만 돌리는 방식으로, 일반 하이브리드보다는 순수 전기차량과 더 가까운 방식이다. 엔진을 켜지 않고도 배터리와 모터만으로 단거리 시내 노선 운행이 가능할 정도. 덕분에 일반 버스와는 달리 별다른 환기 시설을 설치하지 않고도 지하 정류장 설치가 가능하다.
전기 모터는 맨 앞 축을 제외한 모든 바퀴에 독립적으로 달려 있어 연접 부위에 구동축을 연결할 수 없는 일반적인 굴절버스와 달리 2개 축을 구동축으로 활용할 수 있다.[5] 또한 모든 차륜이 조향축인 덕분에 모듈(량) 수에 상관없이 최소회전반경이 일정하여 철도차량처럼 3모듈 이상의 차량을 만들기 유리하고, 평면주차가 용이해 정차 위치 이전에 20 m 이상의 직선 주로가 확보된 경우 정류장에서 승강장과 차량 사이 간격을 50 mm 이내로 밀착시키는 것도 가능하다.
일반 도로 주행이 가능해 전용 레일이 필수적이지 않다는 점에서 봄바르디어의 GLT, 프랑스 Lohr社의 Translohr 등 Guided Bus와는 다소 차이가 있다. 자기유도궤도의 설치 비용도 km당 1억원 내외로 저렴한 편이다.
3. 한국의 바이모달트램
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| 세대 구분 | 1세대 [사진출처1] | 2세대 [사진출처2] |
| 제조사 | 한국화이바 | 우진산전 |
| 배터리 | Li-polymer, 80 Ah, 48.6 kWh | |
| 미션 형식 | 변속기 없음(인버터 사용) | |
| 모터 형식 | 3상 교류 유도전동기 | |
| 모터 제어 | VVVF-IGBT | |
| 서스펜션 | 더블 위시본 (전륜 제외) | |
| 제동방식 | 회생제동, 공기제동 | |
| 최고속도 | 80 km/h | |
| 최소회전반경 | 11.4 m | |
| 모터 출력 | 180 kW (45 kW × 4) | 200 kW |
| 엔진 형식 | Cummins B Gas Plus Euro 5 CNG | Cummins ISB Euro 6 디젤 |
| 배기량 | 5,900 cc | 6,700 cc |
| 발전기 출력[8] | 145 kW | 미확인 |
| 구동방식 | 2, 3축 개별 차륜 구동 | 3축 구동[9] |
| 차체 | 유리섬유 복합소재 | 알루미늄 |
| 전장 | 18,000 mm | 18,800 mm |
| 전고 | 3,380 mm | 3,400 mm |
| 전폭 | 2,500 mm | 2,460 mm |
| 공차중량 | 17,900 kg | 19,500 kg |
| 만차중량 | 24,950 kg | 25,700 kg |
| 등판능력 | 13% | 20% |
한국에서는 APTS와 한국철도기술연구원의 기술 교환 협정[10]을 통해 필리어스에 기반한 한국형 모델인 바이모달 트램(Bi-modality tram)을 개발해 여러 차례 시운전을 했다. 국토교통부에서 노면전차, 무가선 트램과 함께 은근히 밀어주었던 교통 수단 중 하나.
한국철도기술연구원은 필리어스의 직렬 하이브리드(플러그인 하이브리드) 기술을 바탕으로 한국형 전기버스를 개발하고, 유리섬유 복합소재 차체를 원판인 VDL의 필리어스로 역수출하고[11], 자기유도 기술을 활용해 PRT 미니트램을 개발하는 등 제대로 본전을 뽑았다는 평. APTS는 2014년 11월 차량 모기업인 VDL이 프로젝트를 폐지한 상태로, 현 시점에서는 사실상 한국철도기술연구원의 바이모달트램이 필리어스의 명맥을 잇는 유일한 차량이 되었다.
- 「신에너지 바이모달 수송시스템 개발」, 한국철도기술연구원 시범사업용 시제차 개발 사업의 일환으로 한국화이바 에서 제작했다. 프랑스와 이스탄불에 도입된 필리어스의 2세대 모델을 바탕으로 제작되었으며, 한국화이바에서 만든 차량답게 프리머스에 적용된 초경량 복합차체 기술이 적용되어 있다. 외관 디자인은 HaA Design에서 담당했다. 참고로 개발 초기에는 이런 모습이었다.(아카이브)
- 2012년 5월 여수 엑스포에서 첫 시범운행을 거쳐 2012년 9월 19일 세종특별자치시 BRT 차량 선정 시범운행에 투입되었다. 두 곳 모두 실제 운행시의 문제점 극복을 위한 데이터 수집 목적으로 투입된 것이라[12] 실제 도입으로 이어지지는 않았다. 이에 대해 한때 언론에서는 차량 고장이 잦아 도입이 좌초된 것이라는 기사가 나돌기도 하였으나, 국토교통부의 해명에 따르면 이는 당시 자동차 안전인증을 받기에는 차량 납품 기한(2013년 4월)까지 시간이 촉박했기 때문으로, 고장 문제는 차량 개발 과정에서 통상적으로 발생하는 문제인 만큼 이미 보완이 완료되었다고 한다.[13]
- 「바이모달 트램 실용화 기술개발」, (주)우진산전 기존 사업자인 한국화이바가 경영 악화로 후속 사업인 바이모달트램 실용화 사업 참여를 포기하면서 당시 버스 사업 진출에 관심을 보이던 우진산전이 후속 사업권을 따냈다. 1세대 차량을 바탕으로 부품을 일부 국산화하면서 전동기 출력을 높였고, 유로 6 환경규제에 따라 발전기 연료를 CNG에서 디젤으로 교체하는 등 여러 개선이 이루어졌다. 또한 정비성 향상을 위해 4개로 나뉜 모터를 하나로 줄여 구동축을 후륜으로 통합하고, 차체를 기존 복합소재 차제에서 우진산전이 경전철 제작에 사용하던 알루미늄 압출재로 변경하는 등 구조적인 부분에서도 많은 변화가 있었다. 차량 가격은 15억원이며, 수요 증대로 대량 생산 시 13억원(11년간 운행 기준 배터리 교환 비용 포함)까지 내려갈 수 있다.
- 2016년 1월 세종특별자치시 BRT에서 바이모달트램의 도입을 위해 눈이 내리는 환경 속에서 2세대 모델의 시운전을 진행했다.[14] 2016년 3월 31일부터 본격적인 신뢰성 검증 절차에 들어가 약 6개월간 차량 1대를 매일 러시아워에 990번 노선에서 시범 운행했다.
- 관계자에 따르면 2, 3축 구동 모터를 재장착한 3모듈(이중굴절) 차량 제작을 계획 중이라고 한다. 구두로 언급된 내용이라 신뢰도는 낮지만, 기반 모델인 필리어스의 모듈화 차체 특성상 3모듈 차량의 제작과 안정화가 용이하고, 전 차륜 조향과 개별 축 구동으로 2모듈 차량과 동일한 조향성을 가지기 때문에 가능성이 없는 것은 아니다. 실제로 APTS는 필리어스 개발 초기부터 3모듈 차량을 제작해왔으며, 이스탄불 메트로버스에 필리어스의 3모듈 차량이 도입된 바 있다. 2016년 5월 국토교통과학기술진흥원 2016년 1차 공개기술수요조사에 바이모달트램 3량 개발 및 동력계통 다양화 연구가 올라온 것을 보면 실제로 추진을 검토하고 있는 듯.
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현재는 직렬 하이브리드 기술의 완성형인 순수 전기버스 기술이 완전한 성숙 단계에 진입한 상태고, 완전 자율주행 기술이 상용화를 앞두고 있는 단계로, 자기 유도 방식의 가치가 사라진 상태이다. 유력한 도입처이던 세종특별자치시 역시 BRT 구간인 한누리대로에 자율주행차 정밀지도 구축을 시작했고, BRT 차량으로 전기버스인 현대 일렉시티 굴절형을 도입했다.
가격 측면에서도 경쟁 굴절버스인 현대 일렉시티 전기굴절버스의 가격이 9억원으로, 바이모달트램은 이에 비해 열등한 디젤 하이브리드 구동계를 사용하고도 15억에 달하는 가격을 가져 사실상 경쟁력을 상실했다고 보는 게 일반적이다. 상용화 사업 주체인 우진산전의 디자인, 마감품질 수준도 허접한 수준이라 가격을 낮추고 전기 구동계를 추가하거나, 3량화 등 차별점을 갖추지 않는 이상 시장에서 자연스럽게 밀려나 사라질 것으로 보인다.
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| 2022년 6월 공개된 양문형 전기구동 모델 | 세종시 BRT구간에서 시범운행중인 모습 |
그리고 2022년 9월경 세종특별자치시 BRT구간[17]에서 주기적으로 시범운행을 하는 모습이 포착되었다. #(1:17부터)
4. 도입
- 필리어스 1세대
- 네덜란드 아인트호벤 HOV 401, 402 - 2004년 10월 도입되었다. 처음 도입 후 몇 주 지나지 않아 수 개월 동안 운행을 중시했으며, 2007년~2009년 사이에 LPG 직렬 하이브리드 구동계에서 연료를 디젤로 변경하고, 2개 축의 모터를 1개 축으로 통합하고, 전장을 40 cm 늘리는 개조[18]를 거쳐 2016년까지 사용되다 모기업인 VDL의 전기 굴절버스로 대체되었다.
- 필리어스 2세대
- 프랑스 Douai Évéole - 2006년 디젤 직렬 하이브리드 모델 10대(2모듈 차량 9대, 3모듈 차량 1대) 도입. 이때 이후로 차체 디자인이 네덜란드 DuvedeC의 안으로 변경되었다. 2010년부터 자동 조향 기능의 사용을 정지했고, 2014년 사용을 정지하고 메르세데스-벤츠 시타로 G로 대체되었다.
- 터키 이스탄불 Metrobus - 2007년 디젤 직렬 하이브리드 모델 50대 도입. 이용객 수가 부천 연장 이전 서울 지하철 7호선에 맞먹는 BRT 시스템이라 26미터 길이의 230인승 3모듈 차량이 도입되었다.대당 가격은 126만 유로 수준으로, 한화로 약 16억원이다. 출력 부족 문제와 차대에 금이 가는 문제로 인해 50대 중 38대의 운행이 정지되었다.
- 독일 쾰른 - 2011년 연료전지 모델 2대 도입.
- 네덜란드 암스테르담 - 2011년 연료전지 모델 2대 도입. GVB는 2014년에 두 차량을 아인트호벤 HOV의 운영사 Hermes에 매각했다.
- 이스라엘 하이파 Metronit - 2013년 디젤 직렬 하이브리드 모델 6대 도입.
이탈리아 페스카라, 리미니- 두 도시 모두 2011년 경 무궤도전차 + 디젤 직렬 하이브리드 모델 모델을 구매했으나 APTS의 파산으로 첫번째 차량을 제외한 나머지 차량을 인도받지 못했다. 두 도시는 모두 인도받은 필리어스를 어떻게든 타 도시에 판매하려는 시도를 하고 있고, 페스카라는 현재까지 무궤도전차 시설을 활용하지 못하고 있고, 리미니는 경쟁 모델인 Van Hool ExquiCity를 도입했다. 헌데 APTS의 주장에 따르면 이들이 대금 지급을 제대로 하지 않은 것이 파산의 원인 중 하나라고 한다. 기사에는 '남유럽의 고객들' 로만 나와 있으나 시기상 이들이 주범이라고 보는 게 타당하다.- 바이모달트램 1세대
- 세종 버스 990: 세종특별자치시 BRT 시범운행을 하였다.
- 바이모달트램 2세대
- 세종 버스 990: 세종특별자치시 BRT 시범운행을 하였다.
- 인천 버스 701, 702: 청라국제도시 GRT의 기본 계획에 따라 바이모달 트램 도입이 결정되었다. 2018년 3월에 4대가 먼저 도입되어 4월 21일 701, 702번에 각각 2대씩 투입되었다. 2020년 이후[19] 자기유도 방식 자동 주행 예정이었으나 여러 사정으로 인해 연기되었다.
5. 기타
벨라루스의 버스 제조 업체 Belkommunmash에서는 필리어스의 차체 기술을 이용해 2008년부터 AKCM-420과 АКСМ-433이란 무궤도전차를 생산하고 있다. 국내에서는 이 차량이 한국 바이모달 트램을 베낀 차량으로 잘못 알려져 있었다.수원 도시철도 1호선에 이걸 도입하자는 의견도 있었다.
창원 도시철도에 도입하는 것이 고려된 적 있었으나, 당시 국내에 도입된 바이모달트램은 화석연료를 사용하는 모델만 있었기 때문에 이 점이 약점으로 작용해 노면전차에 밀려 탈락했다. 원 모델인 필리어스의 경우 2011년 수소연료전지 필리어스를 개발하여 성공적으로 시운전을 마치고 암스테르담과 쾰른에 각각 두 대씩 도입된 바 있다. 한국에서도 이 점을 고려해 바이모달트램 동력원 다양화를 추진하고 있다.
베이스 모델인 필리어스는 시티즈 인 모션 2에 Stern-Berger Dreifach로 등장하며, 우연히도 해당 게임의 유일한 한국 맵이 세종특별자치시 맵이다.
[1] 이쪽도 정작 전기버스 시장에 제대로 대응하지 못하여 2024년 파산 후 VDL에 인수되었다.[2] 네덜란드 FROG AGV Systems의 기술.[3] 세종특별자치시 BRT에 이러한 고가 입체교차로가 도입될 계획이 있었으나 LH 특유의 절약 정신으로(...) 일반 고가도로가 도입되었다. 현재는 일반 차량이 운행되고 있으니 소 뒷걸음질 치다 쥐 잡은 셈이다.[4] 무게가 타 굴절버스에 비해 매우 가벼운 편이라 무게가 나가는 연료 전지 시스템의 적용이 가능했다고 한다.[5] 무궤도전차가 큰 무리 없이 3량 이상의 길이를 가지는 이유가 이것이다.[사진출처1] 「CNG-하이브리드 바이모달 트램 시제차량 개발」, 2009, 한국철도기술연구원[사진출처2] 위키미디어 공용[8] 바이모달트램의 엔진은 오로지 발전기만 돌리므로 엔진 출력 대신 발전기 출력을 기재.[9] 일반적인 굴절버스처럼 맨 뒷 축만 구동된다.[10] 「APTS와 바이모달 협력협약 체결」, 2005-11-03, 한국철도기술연구원[11] 최경임 et al.. "복합형교통수단의 등록·면허 및 안전검사제도 등에 관한 연구 최종보고서". 국토교통부. 2012. 41p.[12] 「바이모달 수송시스템의 개발 및 활용」, 2013-02-05, 국가산업융합지원센터[13] 「[해명] 바이모달 트램 차량결함 등은 사실과 다름」, 2014-10-20, 국토교통부[14] 「‘3년 절치부심’ 바이모달트램, 세종시 달린다」, 2016-01-13, 디트뉴스24[15] 배터리 용량에 따라 대략 8~9억 내외[16] 철도차량처럼 양 측면에 모두 출입문을 설치한 형태.[17] 위 사진은 반곡동 정류장이다.[18] 한국의 바이모달트램이 2세대로 변경되며 거친 개조와 거의 동일하다. 우진산전 바이모달트램의 경우 80 cm이 늘어났다.[19] 「[카메라뉴스] 1단계 개통…버스 14대 투입」, 2018-02-05, 연합뉴스