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전기철도의 전기방식

Electric Railway — Electrification System

DC냐 AC냐 — 전기방식의 선택
⚡ 왜 전기방식이 중요한가?
①전기방식에 따라 변전소 배치, 전차선 구조, 차량 설계가 달라진다
②DC: 차량이 간단하지만 변전소가 많이 필요
③AC: 변전소 적지만 차량에 변압기·정류기가 필요
④노선 특성(도시/간선)에 따라 최적의 방식을 선택
DC vs AC — 한눈에 비교

전기철도 DC vs AC 전기방식 비교

📊DC vs AC 전기방식 비교
항목직류 (DC)교류 (AC)
전압DC 1,500VAC 25kV 60Hz
적용지하철, 경전철KTX, 일반 전철
변전소 간격3~5km (짧음)30~50km (길다)
장점차량 구조 간단장거리 급전, 전압강하 小
단점전압강하 大, 전식 발생차량 구조 복잡 (변압기)
변환AC→DC 정류전압·위상 변환
급전방식직접 급전AT/BT/직접 급전
귀선레일 (누설전류 주의)레일 + 급전선 병용

국내 전기철도 적용 현황

📊국내 적용 현황
노선전기방식
서울 지하철 1~9호선DC 1,500V
KTX (고속철도)AC 25kV 60Hz
일반 전철 (수도권)AC 25kV 60Hz
경전철 (신분당선 등)DC 1,500V
직류 방식 — DC 1,500V
표준 전압
DC 1,500V (제3궤조: DC 750V)
지하철·경전철에 사용 — 전압이 낮아 절연이 유리
전식(電蝕) 문제
귀선 누설전류 → 지중금속체 부식
DC는 전류 방향이 일정 → 전기분해 작용으로 배관·철근 부식
⚠️ DC 방식의 핵심 과제
①전압강하가 크다 → 변전소 간격 3~5km로 밀집 배치
②레일 누설전류 → 전식 방지를 위한 배류기·절연조인트 필요
③최근 DC 구간도 회생제동 에너지 활용 기술 도입
교류 방식 — AC 25kV 60Hz
표준 전압
AC 25kV, 단상 60Hz
KTX·일반 전철에 사용 — 변전소 간격 30~50km
급전방식 3가지
AT(단권변압기) · BT(흡상변압기) · 직접급전
AT 방식이 가장 보편적 — 유도장해 억제 효과 우수
💡 AC 방식의 장단점
①장점: 장거리 급전 가능, 전압강하 小, 전식 문제 없음
②단점: 차량에 변압기 탑재 필요(무거움), 유도장해 발생
③AT 급전: 전차선 25kV + 급전선 -25kV → 대지전압 저감
전기철도 이격거리 기준

전기철도 이격거리

📋이격거리 기준
주행레일 상호 이격
복선 구간에서 좌우 레일 간 최소 이격
1m 이상
충전부~식물 이격
전차선 등 충전부와 수목 간 이격거리
5m 이상
🔑 이격거리 암기
①주행레일 1m / 충전부-식물 5m — "레1식5"로 암기
②식물(수목)과의 이격은 바람에 의한 접촉·단락 방지 목적
총정리 — 시험 포인트
DC 전압
1,500V
지하철·경전철
AC 전압
25kV 60Hz
KTX·전철
레일 이격
1m 이상
복선 구간
충전부-식물
5m 이상
접촉 방지
🎯 시험 포인트
①DC 1,500V: 지하철·경전철 / AC 25kV 60Hz: KTX·일반전철
②DC 변전소 간격 3~5km / AC 변전소 간격 30~50km
③주행레일 이격 1m 이상 / 충전부-식물 이격 5m 이상
④DC 최대 문제: 전식(레일 누설전류→지중금속 부식)
⑤AC 급전방식: AT(단권변압기)가 표준 — 유도장해 억제
📝 대표 기출문제
①[기출유형] 전기철도 주행레일의 상호 이격거리는? (답: 1m 이상)
②[기출유형] 전차선 충전부와 식물의 이격거리는? (답: 5m 이상)
③[기출유형] DC 방식의 전식 방지대책 3가지를 쓰시오. (답: 배류기, 강제배류법, 절연조인트)