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전기기사 전기설비기술기준 · 전기철도의 전기방식

Electric Railway — Electrification System

전기 철도의 전기 방식은 직류와 교류 가운데 무엇을 고르느냐에 따라 변전소 배치, 전차선 구조, 차량 설계가 한꺼번에 갈리는 기본 설계다. 직류 1,500 V 는 차량이 간단하지만 전압 강하가 커 변전소가 촘촘해야 하고 전식이 생기며, 교류 25 kV 는 변전소를 멀리 둘 수 있지만 차량에 변압기를 싣고 유도 장해를 막아야 한다. 표준 전압과 이격 거리 숫자를 먼저 잡아 두면 뒤의 변전 · 전차선로 단원이 쉬워져요. 표는 직류와 교류를 항목별로 견주고, 국내 노선에 어느 방식이 쓰이는지 정리했어요.

직류냐 교류냐: 전기 방식 고르기

⚡ 전기 방식이 중요한 까닭
①전기 방식에 따라 변전소 배치, 전차선 구조, 차량 설계가 달라진다
②직류는 차량이 간단하지만 변전소가 많이 필요하다
③교류는 변전소가 적어도 되지만 차량에 변압기 · 정류기를 실어야 해요
④도시 노선인지 간선인지에 따라 알맞은 방식을 고른다

직류와 교류 한눈에 비교

전기 철도 직류 · 교류 전기 방식 비교

직류 · 교류 전기 방식 비교
항목직류(DC)교류(AC)
전압DC 1,500VAC 25kV 60Hz
적용지하철, 도시 철도고속 철도, 일반 전철
변전소 간격3 ~ 5 km(짧음)30 ~ 50 km(김)
장점차량 구조 간단장거리 급전, 전압 강하 작음
단점전압 강하 큼, 전식 발생차량 구조 복잡(변압기)
변환교류 → 직류 정류전압 · 상 변환
급전 방식직접 급전AT · BT · 직접 급전
귀선레일(누설 전류 주의)레일 + 부급전선 함께

국내 전기 철도 적용 현황

국내 적용 현황
노선전기 방식
서울 도시 철도 대부분(1 · 4호선 일부 구간은 교류)DC 1,500V
고속 철도AC 25kV 60Hz
일반 전철(수도권 광역)AC 25kV 60Hz
신분당선 · 민자 도시 철도DC 1,500V

직류 방식: DC 1,500 V

표준 전압
DC 1,500 V(제3궤조: DC 750 V)
지하철 · 도시 철도에 쓰고, 전압이 낮아 절연이 쉽다
전식(電蝕) 문제
귀선 누설 전류 → 땅속 금속체 부식
직류는 전류 방향이 일정해 전기 분해 작용으로 배관 · 철근이 부식된다
⚠️ 직류 방식의 과제
①전압 강하가 커서 변전소를 3 ~ 5 km 마다 촘촘히 둔다
②레일 누설 전류 때문에 배류기 · 절연 이음 같은 전식 방지 설비가 필요하다
③회생 제동 때 생긴 전력을 다른 차량이나 저장 장치가 받아 쓰게 하는 설비도 있어요

교류 방식: AC 25 kV 60 Hz

표준 전압
AC 25 kV, 단상 60 Hz
고속 철도 · 일반 전철에 쓰고, 변전소 간격은 30 ~ 50 km
급전 방식 세 가지
AT(단권 변압기) · BT(흡상 변압기) · 직접 급전
AT 방식이 가장 널리 쓰이며 유도 장해를 줄이는 효과가 크다
💡 교류 방식의 장단점
①장점: 먼 거리까지 급전할 수 있고, 전압 강하가 작으며 전식 문제가 거의 없다
②단점: 차량에 무거운 변압기를 실어야 하고, 통신선에 유도 장해를 일으킨다
③AT 급전은 전차선 +25 kV 와 급전선 −25 kV 로 대지 전압을 25 kV 에 묶은 채 50 kV 로 보낸다

전기 철도 이격 거리 기준

전기 철도 이격 거리

이격 거리 기준
매설 배관 · 케이블과 주행 레일
직류 철도에서 누설 전류 간섭을 줄이려고 띄우는 거리(KEC 461.5)
1 m 이상
충전부와 식물 사이
교류 전차선 등 충전부와 나무 사이 거리, 어려우면 방호벽 등 안전 조치
5 m 이상
🔑 이격 거리에서 자주 나오는 것
①매설 배관 · 케이블과 주행 레일은 1 m, 충전부와 식물은 5 m 이상이다
②식물과 거리를 두는 것은 바람에 흔들린 가지가 닿아 지락 · 단락이 나는 것을 막으려는 거예요

정리: 자주 나오는 숫자

직류 전압
1,500V
지하철 · 도시 철도
교류 전압
25kV 60Hz
고속 철도 · 전철
매설물과 레일
1 m 이상
직류 누설 전류 간섭
충전부와 식물
5 m 이상
접촉 방지
🎯 시험 포인트
①직류 1,500 V: 지하철 · 도시 철도 / 교류 25 kV 60 Hz: 고속 철도 · 일반 전철
②변전소 간격: 직류 3 ~ 5 km, 교류 30 ~ 50 km
③매설 배관 · 케이블과 주행 레일 1 m 이상 / 충전부와 식물 5 m 이상
④직류의 가장 큰 문제는 전식(레일 누설 전류 → 땅속 금속 부식)이다
⑤교류 급전은 AT(단권 변압기) 방식이 표준이고, 유도 장해를 줄여요
📝 대표 기출 유형
①[기출유형] 직류 전기 철도에서 매설 배관 · 케이블과 주행 레일 사이 최소 거리는? (답: 1 m 이상)
②[기출유형] 교류 전차선 등 충전부와 식물 사이의 이격 거리는? (답: 5 m 이상)
③[기출유형] 직류 방식의 전식 방지 대책 세 가지는? (답: 배류기, 강제 배류법, 절연 이음)
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