전기철도의 전기방식

Electric Railway — Electrification System

전기철도 전기방식은 DC와 AC 선택에 따라 변전·전차선·차량이 한꺼번에 갈리는 기본 설계예요. DC는 전식 문제, AC는 변전 간격과 전압 등급이 특징이에요. 표준 전압을 먼저 고정하면 이후 단원이 쉬워져요. DC·AC 비교표에서 장단을 대조해 봐요.

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

ChartDC vs AC 전기방식 비교

항목	직류 (DC)	교류 (AC)
전압	DC 1,500V	AC 25kV 60Hz
적용	지하철, 경전철	KTX, 일반 전철
변전소 간격	3~5km (짧음)	30~50km (길다)
장점	차량 구조 간단	장거리 급전, 전압강하 小
단점	전압강하 大, 전식 발생	차량 구조 복잡 (변압기)
변환	AC→DC 정류	전압·위상 변환
급전방식	직접 급전	AT/BT/직접 급전
귀선	레일 (누설전류 주의)	레일 + 급전선 병용

국내 전기철도 적용 현황

Chart국내 적용 현황

노선	전기방식
서울 지하철 1~9호선	DC 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

List이격거리 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)