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1 2012 년도한국철도학회추계학술대회논문집 KSR2012A019 기존철도의열차고속운영방안에대한고찰 The Study for High Speed Operation Plan of Train in Conventional Railway 박광복 * Kwang Bok Park * Abstract As KTX(Korea Train Express) started to maximum operating speed of 300km/h in April 2004, Korea was become one of operating countries of high speed train. But train scheduled speed in conventional railway is about 107km/h of Seamauel train and 92km/h of Mooguongwha train in Kuyong-Bu line. In other conventional railway is operating by low speed of 70~90km/h. Advanced railway countries is operating an express train of 160~230km/h in conventional line from the 1970 s. Maximum operating speed of train in Kuyong-Bu line was sped up to 140km/h in But speed up in conventional railway had stopped since KTX has operated from 2004 for high speed service in conventional line of Kuyong-Bu line and Ho Nam line. Recently KTX is operating in Jeon-La line and Kuyong-Jeon line. In this study report will propose the high speed project of national railway network to study for high speed operation plan of train in conventional line to survey for high speed operating status of train of domestic and foreign in conventional line. Keywords : High Speed Operation, Conventional Railway, KTX, Train Operating Speed 초록 KTX(Korea Train Express) 가 2004 년 4 월에최고운영속도 300Km/h 로개통함으로써, 우리나라는고속철도운영국가가되었다. 그러나기존철도의열차표정속도는경부선의경우새마을열차가 107Km/h, 무궁화는 92Km/h 이다. 그외기존철도에서는 70~90Km/h 정도의낮은속도로운행하고있다. 철도선진국들은 70 년대부터기존철도에서최고운영속도 160~230Km/h 의특급열차, 틸팅열차등을운행하여고속화하였다. 경부선 ( 서울 ~ 부산 ) 에서열차의최고운행속도는 1985 년에 140Km/h 로속도가향상되었다. 그러나 1985 년이후기존철도의속도향상이멈춰진상태이다. 기존철도의열차고속운영을위하여 2004 년개통부터경부선과호남선에 KTX 를투입하여운영하고있다. 최근에는전라선및경전선에서도 KTX 가운영되고있다. 본고찰에서는국내외기존철도의열차고속운영현황을살펴보고, 기존철도의열차고속운영방안에대해연구하는국가철도망고속화사업을제안하고자한다. 주요어 : 열차고속운영, 기존철도, KTX, 열차운행속도, 열차표정속도, 기존철도의고속화 1. 서론경부고속철도에서 KTX(Korea Train Express) 가 2004 년 4 월부터시속 300Km 로상업운영을시작함으로써, 우리나라는고속철도운영국가가되었다. 그러나기존철도에서열차표정속도는아직도 100km/h 이하로낮은수준이다. 경부선의경우새마을열차가 107Km/h, 무궁화는 92Km/h 이다. 그외기존철도에서는 70~90Km/h 정도의낮은속도로운행하고있다. 선진국에서는 70 년대부터기존철도에특급열차, 틸팅열차등을투입하여최고시속 160~ 교신저자 : 주 ) 이산철도사업본부 (sampark@dreamwiz.com)

230Km/h 로상업운영을함으로써, 기존철도에서열차의고속화를실현하였다. 그림 4 에나타나있는바와같이기존철도인경부선 ( 서울 ~ 부산 ) 의열차최고운행속도는 1985 년에 140Km/h 로속도가향상된이후속도가멈춰진상태이다. 2004 년에 KTX 가경부고속철도 ( 서울-부산 ) 에서최고운행속도 300km/h 상업운행을시작하여표정속도가 153.

국토해양부의국가기간교통망계획 2001~2020 에따르면여객수송분담률 ( 인.km 기준 ) 을 2008 년에 15.9% 에서 2020 년에 27.3% 로개선된다. 이를위하여 2011~2020 년까지철도부문에 72 조원 (38.9%) 을투자하여총길이 3,378km 에서 4,955km 로 1,577km 를연장하게되어있다.

2 230Km/h 로상업운영을함으로써, 기존철도에서열차의고속화를실현하였다. 그림 4 에나타나있는바와같이기존철도인경부선 ( 서울 ~ 부산 ) 의열차최고운행속도는 1985 년에 140Km/h 로속도가향상된이후속도가멈춰진상태이다 년에 KTX 가경부고속철도 ( 서울-부산 ) 에서최고운행속도 300km/h 상업운행을시작하여표정속도가 153.7km/h 로향상되었고, 2010 년에는경부고속철도 2 단계 ( 동대구-부산 ) 구간이개통되어 2 시간 18 분으로단축되어표정속도는 178.2km/h 로향상되었다. 기존철도의고속화를위하여 2004 년부터경부선과호남선에 KTX 를투입하여운영을하고있으며, 최근전라선및경전선에서도 KTX 를운행하고있다. 국토해양부의국가기간교통망계획 2001~2020 에따르면여객수송분담률 ( 인.km 기준 ) 을 2008 년에 15.9% 에서 2020 년에 27.3% 로개선된다. 이를위하여 2011~2020 년까지철도부문에 72 조원 (38.9%) 을투자하여총길이 3,378km 에서 4,955km 로 1,577km 를연장하게되어있다. 본고찰에서는국내외기존철도의열차고속운영현황을살펴보고, 기존철도의열차고속운용방안연구를수행하는국가철도망고속화사업을제안하고자한다. 2.1 외국의기존철도고속화현황 2. 본론 일본일본은 1964 년동경올림픽개최시기에맞춰최고운행속도 210km/h 의신간선전차를 개통하여철도여객수요가잠시늘어났었다. 그런데고속도로가건설되어개통하면서단거리 여객수요는자동차로옮겨갔고, 장거리는항공기와경쟁하게되었다. 일본국철은교통여건 변화에적절히대응하지못해적자가늘어갔다 년에여객철도 6 개사와화물철도 1 개사로민영화하여철도서비스향상과운영합리화를통하여경영수익구조를개선하였다. 그림 1 일본의최고운행속도향상신간선은약 2,175km 이고, 약 400km 는건설중이며, 협궤철도약 3,510km 에서신간선이운행되고있다. 신선로에서는 240km/h-300km/h 로, 협궤철도에서는 130km/h 로운행하고있다. 그림 1 과같이신간선은 1997 년부터 300km/h 로영업속도를올렸고, 협궤는 1998 년에 150km/h 로향상되었다 년에도시간선철도와통합된고속철도망인야마가타신간선, 아키다신간선, 호쿠리쿠신간선은협궤 (1,067mm) 에서표준궤간으로정비한선로로써, 신간선구간에서는 260km/h, 협궤구간에서는 130km/h 로운행하고있다. 간선철도의평균운행속도를

120Km/h 로향상하기위해신간선과직결운행및속도향상을위한선형개량을통해동경, 오사카, 나고야, 후쿠오카, 삿포로등주요도시를 4 시간에운행하고있다. 표 1 은주요선진국가의고속철도와기존철도의연계운용률이며, 각국은 61%~74% 정도의기존철도를활용하고있다. 즉기존철도의선로개량을통해최고운행속도 200km/h 이상의고속전철과특급열차를혼합운영을통해고속화하였다. 2.1.2 프랑스프랑스는 1981 년에 TGV-PSE 로파리-리옹구간에서최고운행속도 260km/h 로상업운행을시작한후현재는최고속도 300km/h 로운행하고있다.

최근에 ICE 3 를최고운행속도 350km/h 로개발하여스페인, 중국, 러시아등에공급하였다. 신선으로건설된고속철도는약 577Km 정도이고, ICE 고속전철은주요간선철도를개량하여운행하고있다.

3 120Km/h 로향상하기위해신간선과직결운행및속도향상을위한선형개량을통해동경, 오사카, 나고야, 후쿠오카, 삿포로등주요도시를 4 시간에운행하고있다. 표 1 은주요선진국가의고속철도와기존철도의연계운용률이며, 각국은 61%~74% 정도의기존철도를활용하고있다. 즉기존철도의선로개량을통해최고운행속도 200km/h 이상의고속전철과특급열차를혼합운영을통해고속화하였다 프랑스프랑스는 1981 년에 TGV-PSE 로파리-리옹구간에서최고운행속도 260km/h 로상업운행을시작한후현재는최고속도 300km/h 로운행하고있다. 개통초기에는파리-리옹구간일부구간에서기존철도를이용하여운행하였다 년에는파리-르망구간, 1993 년에는파리-릴구간, 2010 년에는파리-스트라스부르그구간등약 1,841km 의고속철도에서 TGV 를운행하고있다. 또한주요간선철도는 200~220km/h 로운행할수있도록정비하여, TGV 와특급열차로고속서비스를제공함으로써기존철도를고속화하였다 독일 1991 년에독일 ICE 1 은최고운행속도 280Km/h 로상업운행을시작하였다. 최근에 ICE 3 를최고운행속도 350km/h 로개발하여스페인, 중국, 러시아등에공급하였다. 신선으로건설된고속철도는약 577Km 정도이고, ICE 고속전철은주요간선철도를개량하여운행하고있다. 한편 1985 년 DB 에서철도네트워크개발계획을수립해고속철도와기존철도의이용을효율화하여신선로에서 280~300Km/h, 개량선로에서 200Km/h, 기존철도에서 160Km 로운행하고있다. 개량선로에서 ICE-T 틸팅열차는 250km/h, IC3 열차는 180km/h 로운행하고있다. 그림 2 ICE-T 그림 3 IC 3 디젤동차 2.2 철도시설현황 철도시설우리나라의철도시설은 1961 년에 3,022Km 에서 2009 년에 3,377.9Km 로늘어났지만, 50 년동안에 355.9Km 정도연장되였다. 주요국가의철도와도로의비율은표 2 에나타나있다. 표 2 와같이우리나라는인구 10 만명당철도연장길이가 7Km 정도지만, 유럽국가중비슷한포르투갈은 31.2Km 로 4.5 배이고, 스웨덴의경우는연장 116Km 로 16.6 배가된다 속도향상과표정속도표 3에나타나있는바와같이주요선진국의기존철도의표정속도는 160~200Km/h로운용하고있다. 우리나라는경부축에인구약70%, 생산량약75%, 교통량여객약66% 와화물

4 약70% 를담당하고있지만, 1985년에새마을열차가최고운행속도 140Km/h를달성후, 표정속도는 107Km/h로멈춰져있다. 표 2 주요국가의철도와도로시설비교 (km) 국가 철도영업거리 (Km) 도로연장 ( 천 Km) 인구 Km/ 십만명 국토면적 Km/ 천 Km² 도로 철도 도로 철도 도로 / 철도비율 한국프랑스독일일본이탈리아스웨덴미국영국포르투갈 3, ,821 38,450 20,175 16,030 10, ,238 16,900 3, , , , ,110 2, , ,77.1 3, , , 자료 : UIC(1997 년 ) 자료, 한국 (2009), 영국 / 포르투갈은 1994 년자료 그림 4 국가별최고운행속도달성년도 2.3. 기존철도의열차고속운영현황 기존철도의고속화표 3 에나타나있는바와같이선진국은고속철도를주요간선철도에연결하여운행시간단축과여객수송률을높여수송체계의효율화를이뤄가고있다. 또한기존철도에서최고운행속도 200~250Km/h 로열차를운행하여표정속도를 150~180km/h 정도로운행함으로써기존철도의고속화를실현하였다 년부터 KTX 가경부선, 호남선, 전라선에운행하여경부선 ( 서울-부산 ) 의표정속도는 107km/h 에서 178km/h 로, 호남선 ( 서울-목포 ) 은 92km/h 에서 129km/h 로향상되었다. 표 4 에기존철도와고속철도를연결하여 KTX 운행에따른시간단축효과가경부선의경우 1 시간 52 분, 경전선의경우는 1 시간 56 분으로나타났다.

표 5와표 6에기존철도와차량의최고운영속 도가 100~160km/h로낮아주요간선철도및 차량의고속화가필요하다. 표 7에는선진국의 기존철도최고운행속도가나타나있다.

120 장항선 100 100 춘천선 100 100 경전선 100 100 동해남부선 100 100 표 7 선진국기존철도최고운영속도현황국가러시아프랑스독일영국미국스웨덴 열차속도 (Km/h) 특급 160-200 200 160 160

일반적으로는비용절감측면에서선로를개량하는것보다는차량의최고운행속도를향상하거나틸팅차량을도입하는방안을많이채택하고있다. 1) 차량속도향상 KTX 는간선철도인호남선, 경부선, 경전선및전라선에서최고 160km/h 로운행되고있다.

5 표 5와표 6에기존철도와차량의최고운영속 도가 100~160km/h로낮아주요간선철도및 차량의고속화가필요하다. 표 7에는선진국의 기존철도최고운행속도가나타나있다. 표 4 간선철도의고속철도시간단축효과 운행구간 거리 (km) 새마을 KTX 단축시간 경부선서울-부산 :10 2:18 1:52 전라선서울-여수 :40 3:26 1:14 호남선서울-목포 :41 3:11 1:30 경전선서울-마산 :58 3:02 1:56 표 5 주요간선철도최고속도 노선별 최고속도 (km/h) 고속차량일반차량 경부고속선 경부선 호남선 전라선 중앙선 충북선 장항선 춘천선 경전선 동해남부선 표 7 선진국기존철도최고운영속도현황국가러시아프랑스독일영국미국스웨덴 열차속도 (Km/h) 특급 쾌속 일반 기존철도에서속도향상방안기존철도에서열차의속도를향상하는방법은차량의최고운행속도를올리는것과기존철도를개량하는것이다. 일반적으로는비용절감측면에서선로를개량하는것보다는차량의최고운행속도를향상하거나틸팅차량을도입하는방안을많이채택하고있다. 1) 차량속도향상 KTX 는간선철도인호남선, 경부선, 경전선및전라선에서최고 160km/h 로운행되고있다. 이는장거리기존철도에서는시간단축효과보다는 KTX 의운영에따른고비용으로운영수지측면에서비경제적이다. 장거리운행을위해서는차량의최고속도가 180~220km/h 정도되어야경제적이고, 200km/h 급차량은공기저항, 추진 / 제동장치의성능, 기밀, 편의시설, 차량설비등이고속전철보다기술수준이낮아경제적이다. TTX 틸팅차량이최고속도 200km/h 로개발되어시운전중이므로상업운영에투입하여차량의운용을통해개발기술을발전시켜야한다 그림 5 영국클래스 221 그림 6 스위스 ICN 틸팅차량그림 7 한국 TTX 틸팅차량

표 7 과같이선진국은최고운행속도 160~200km/h 의차량을기존철도에투입하여고속화하였다. 이는기존철도에특급차량을개발하여투입하면고속화가가능하게되는것이다. 2) 선로의개량기존철도의곡선제한속도가프랑스철도보다낮게규정되어있어, 열차고속운용을제한하는요인이되고있다.

6 표 7 과같이선진국은최고운행속도 160~200km/h 의차량을기존철도에투입하여고속화하였다. 이는기존철도에특급차량을개발하여투입하면고속화가가능하게되는것이다. 2) 선로의개량기존철도의곡선제한속도가프랑스철도보다낮게규정되어있어, 열차고속운용을제한하는요인이되고있다. 또한최대캔트량은현재 160mm 에서 180mm 로상향하고, 최대캔트부족량은 100mm 에서 150mm 로크게상향시킨다면프랑스철도와같은곡선속도를얻을수있어기존철도의고속화를달성할수있다. 국토해양부의국가기간교통망계획에따르면, 2011~ 2020 년까지 72 조원을투자하여, 간선철도건설, 선로개량, 복선화등이계획되어있다. 이투자재원으로그림 8 과같이새로건설되는간선철도서해안선, 남부내륙선, 인천 ~ 강릉선, 춘천 ~ 속초선, 동해선등과선로를개량하는간선철도경부선, 호남선, 전라선, 장항선, 중앙선, 경전선, 춘천선, 충북선등을최고운행속도 200km/h 이상의신선건설과기존철도를개량하는국가철도망고속화사업을제안한다. 그림 8 기존첟로고속화노선 3. 결론경부선, 호남선, 전라선, 경전선에 KTX 를운영하여기존철도의고속화를이뤘으나, KTX 가고가의차량이므로경제적측면에서부적합하다. 또한대부분의기존철도에서새마을열차및무궁화열차가최고운행속도 140km/h 이하로운영하고있어고속화가반듯이필요하다. 본연구에서는기존철도의고속화를위하여다음과같은방안을제시하였다. - 국가철도망고속화장기계획을수립 200km/h 이상의간선철도건설과기존철도를개량한다. - 기존철도에서운행될 200km/h 이상의특급열차를개발하여운영한다. - TTX 틸팅열차를기존철도에투입하여개발차량의활용과고속화기술을발전시킨다. 위에제시된기존철도의고속화방안은국채과제로산학연이공동연구에참여하여 200km/h 이상의특급차량개발및기존철도고속화연구를수행하는국가철도망고속화사업을제안한다. 참고자료 1. 한국철도학회, 2001, 추계학술대회, 기존선의고속전철연계운용으로고속화방안, 박광복 2. 국토해양부, , 국가기간교통망계획제 2 차수정계획 2001~ 틸팅차량시스템통합연계기술개발보고서, 2003, 7, 한국철도공사

03-교통이야기

03-교통이야기 Traffic talk03 01 Traffic story 02 101 02 103 03 105 107 109 04 111 113 115 05 117 119 121 묵묵히 100년을 달려온 철길 위의 기관차 증기기관차 _1899년 서울~인천 간을 최초로 달린 미국 브룩스사의 모걸형 탱크기관차를 시작으로 양적인 증가를 계속하여 1945. 8. 15 해방 당시 166량,