전철과 지하철의 전기가 다르다고 하는데 왜 그런건가요?

Question

코레일이 운영하는 전철(분당선, 1호선 등등)은 지하철공사가 운영하는 지하철(2호선 이상)과 서로 전기가 다르다고 들었습니다. 한쪽은 교류를 쓰고, 다른쪽은 직류를 쓴다고 하던데, 왜 그런건가요?

어떤 차이가 있고, 어디가 좋은건지 궁금합니다.

Answer 1

직류는 전기의 방향이 한 방향으로만 흐르기 때문에 이곳을 달리는 직류전용 전동차도 구조가 간단하고 가격이 싼 편입니다. 보조 전원장치(SIV), 보조정류기(ARF) 등의 기본적인 하부기기와 전기 공급을 관리하는 주 제어장치만 있으면 직류를 활용한 전동차를 만들 수 있기 때문이죠. 다만 직류전기는 고압송전이 불가능해 고속 열차 등에는 적합하지 않다는 단점이 있습니다.

교류의 장점은 전압을 자유자재로 바꿀 수 있다는 점입니다. 그런데 전기는 원래 높은 전압을 보내면, 전선을 흘러가며 손실되는 양이 적다는 특징을 가지고 있는데요. 그래서 교류를 쓰면, 일단 고전압을 전동차에 전기를 공급한 뒤 전압을 낮추어 전동차를 운행하면 되므로 전력 손실을 줄일 수 있다는 장점이 있습니다.

다만 전압을 낮추려면 전동차마다 변압기를 설치해줘야합니다.

지하철 방식이 두 개로 나눠진 이유는 이용객이 많아 운전밀도가 높은 도시철도는 '직류', 운전밀도가 낮은 광역 전철은 '교류'를 택해서입니다.

Answer 2

관련 자료를 찾다보니 서울 지하철에서 그 이유에 대해 상세히 나와 요약해 적어드립니다.

교류의 장점은 전압을 자유자재로 바꿀 수 있다는 점이다. 그런데 전기는 원래 높은 전압으로 보내면, 전선을 흘러가며 손실되는 양이 적은 특징이 있다. 이 때문에, 주변의 산에 있는 송전탑은 34만 5천 볼트(V)라는 초고전압으로 송전을 하는 것이다. 따라서 교류를 쓰면, 일단 고전압으로 전동차에 전기를 공급한 뒤, 전동차에서 전압을 낮추어서 쓰면 되므로, 손실을 줄일 수 있는 것이다.

하지만, 전압을 낮추려면, 전동차마다 변압기를 설치해야 한다. 따라서, 철도처럼, 노선이 길어서 손실이 크고, 열차가 많지 않을 때는, 손실이 적으며, 변압기가 적게 필요한 교류가 유리하고, 반면 지하철처럼 노선이 짧고 열차가 자주 다니는 경우에는, 차라리 대형 변압기를 하나만 갖추고, 미리 낮은 전압의 직류를 전동차에 보내는 게 나은 것이다. 거리가 짧아 손실이 많지 않은데다, 변압기 개수도 절약할 수 있기 때문이다.

이 때문에, 우리나라 전기철도에서는 철도청 전철은 교류 25000V(볼트)를 사용하고, 지하철은 직류 1500V를 사용하게 된 것이다.

참고 :https://mediahub.seoul.go.kr/archives/140936