현대로템이 국내 최초로 개발한 전동차용 영구자석 동기전동기 추진시스템 기술이 상용화 됐다.
현대로템은 16일 서울교통공사와 함께 전동차에 사용되는 영구자석 동기전동기(PMSM·Permanent Magnet Synchronous Motor)와 이를 제어하는 추진제어장치(1C1M VVVF 인버터)를 개발해 서울시 6호선 열차에 개발된 장치를 적용해 첫 영업운전을 실시했다고 밝혔다.
현대로템은 철도차량의 고효율과 에너지 절감을 요구하는 글로벌 추세에 따라 2016년 6월 서울교통공사와 영구자석 동기전동기 추진시스템기술 개발을 위한 공동 기술개발협약(MOU)를 시작으로 올해까지 약 3년에 걸쳐 관련 기술을 국산화 개발했다.
일반적으로 전동차에는 영구자석이 아닌 전자기유도방식의 유도전동기를 이용한 추진시스템을 적용하고 있다. 유도전동기는 제작이 용이한 반면 개방형 구조로 설계돼 주기적으로 내부 청소가 필요하며 저속에서의 소음문제와 에너지 효율이 낮다는 단점이 있다.
현대로템이 개발한 영구자석 동기전동기는 밀폐형 구조로 청소가 불필요하며 소음이 적고 에너지 효율이 뛰어나다. 영구자석 동기전동기를 적용하면 6호선의 경우 기존 유도전동기 대비 실내소음은 저속에서 10dB가 감소하고 고속에서는 3dB 정도가 줄어 승객들이 확연히 소음 감소를 체감할 수 있다. 전동기 효율은 96%로 기존 대비 4%가 증대됐으며 에너지 소비는 26%가 저감됐다.
현대로템에 따르면 이번에 개발한 영구자석 동기전동기 추진시스템 기술을 6호선 열차에 적용할 경우 30년간 약 358억원의 에너지 비용 절감과 약 38억원의 유지보수 비용 절감으로 총 396억원의 비용 절감이 가능하다. 또 그동안 해외에 의존하던 동기전동기의 국산화 개발로 서울교통공사가 교체 예정인 약 1200량의 노후전동차에 국산 제품을 적용하면 약 1000억원의 수입대체 효과도 거둘 수 있을 것으로 예상된다.
현대로템이 개발한 신기술은 이달 말 '한국철도학회 춘계학술대회'에서 발표될 예정으로 올 3월 특허 등록을 마쳤으며 향후 수소연료전지 트램, 고속차량 및 기관차용 영구자석 동기전동기 추진시스템 기술로 확대 개발될 예정이다.
현대로템 관계자는 “최근 철도차량 기술 패러다임이 속도보다는 고효율과 비용절감, 스마트시스템기술로 전환되면서 관련 신기술을 선점하기 위해 노력하고 있다”며 “이번 연구성과는 열차 소음과 운영 비용을 줄이고 효율을 높인 전동기 기술로 향후 수소열차와 고속열차 등에 기술을 적용할 수 있을 것”이라고 말했다.
류종은 자동차/항공 전문기자 rje312@etnews.com
