전철이란?
전철은 전기철도의 줄임말로 전기를 동력으로 하여 차량을 운행하는 철도를 말합니다. 전기로 구동하는 열차는 지하나 지상으로 운행하는데, 승객이 탈 수 있는 전철이 있고, 화물을 수송하는 전철이 있습니다. 전차 운행에 필요한 전기는 전차 내부의 엔진이나 발전기가 아니라 외부 동력원인 발전소에서 공급받습니다. 발전소에서는 석탄이나 가스, 석유, 원자력이나 수력을 이용해 전기를 생산합니다. 전차는 다른 종류의 열차보다 소음이 적으며 연기나 배기가스를 배출하지 않는다는 장점을 가지고 있습니다. 반면에 디젤기관을 사용하는 열차는 경유만을 사용하기 때문에 배기가스를 배출합니다. 또한 전차는 다른 열차보다 속도가 빠른 편입니다. 프랑스의 테제베는 고속열차로 시속 300km로 운행합니다. 자기부상열차는 시속 400~500km에 이릅니다.
전철의 전기공급방식
그러면 전철은 어떻게 전기를 공급받을까요? 전차는 차량 위에 설치된 트롤리선이라고 하는 전선을 통해 전기를 공급받습니다. 열차를 끄는 기관차는 팬터그래프라는 집전기로 트롤리선과 연결되는데 팬터그래프가 트롤리선의 전류를 기관차의 추진장치로 흐르게 합니다. 추진장치에는 기관차를 실제로 움직이게 하는 견인전동기가 있어 견인전동기의 운동에너지가 기관차 바퀴에 전달되어 바퀴가 돌아갑니다. 도시와 도시 사이를 연결하는 전차는 여객을 실은 객차와 화물을 실은 화차를 기관차 한 량 이상으로 끕니다. 전기기관차의 무게는 90~180톤 정도이고 4500~5200킬로와트의 전기를 공급받아 최고 시속 240km로 운행합니다. 시내에서만 운행하는 철도차량에는 90~210kW 용량의 자체 견인전동기를 싣고 다니는 것도 있습니다. 철도차량은 레일 위를 달리는 모든 차량을 말합니다. 시내용 철도차량의 속도는 시속 약 80~120km 정도입니다. 시내용 전차는 대부분 전류를 공급받는 방식이 다른 전차와 달라 제3레일로 전류를 공급받습니다. 이런 기관차나 철도차량의 밑부분에는 집전자라는 금속판이 2개 붙어 있습니다. 집전자는 송전용 제3레일을 따라 미끄러지면서 전류를 전차의 추진장치로 전달합니다. 자기부상열차는 궤도나 전선과 거의 접촉하지 않습니다. 자기부상열차의 밑부분에는 특수 자석이 달려 있어 궤도에 있는 대전 코일 사이에 강력한 자기력을 만듭니다. 열차는 이 자기력으로 궤도에서 뜰 수 있습니다. 그리고 코일에 흐르는 전류 때문에 열차를 앞으로 추진시키는 자기장의 파동이 만들어집니다. 전철의 역사를 살펴보면, 전철은 19세기 초 스코틀랜드 발명가 로버트 데이비슨이 처음으로 실제 크기의 전기기관차를 만들었습니다. 하지만 그 당시에는 전기의 가격이 너무 비쌌기 때문에 실제로 운행하기에는 역부족이었습니다. 19세기 중반에 발전기가 발달해서 고압 전류를 값싸게 생산할 수 있게 되자 오늘날과 같은 기관차를 운행할 수 있게 되었습니다. 최초의 영업용 시가 전철이 운행된 곳은 1881년 독일의 리히터펠데였습니다. 1887년에는 미국인 발명가 프랭크 스프래그가 버지니아주의 리치먼드에 최초의 대규모 전철망인 유니온 여객 철도를 건설했습니다. 1940년대 말에는 유럽에서 도시 간 전철이 많이 부설되었고 일본의 신칸센에는 최초의 현대적 고속전철로 탄환이라고 하는 열차가 운행에 들어갔습니다. 한국은 1898년에 가동된 전차가 청량리에서 서대문까지 운행되었는데 그 뒤 1915년에 부산, 1923년에 평양에서 운행을 시작했습니다. 하지만 전차는 자동차가 보급되기 시작하면서 사라지게 되었습니다. 그리고 전기기관차가 이용되었습니다. 서울 지하철 1호선이 1974년에 개통되었고 부산에서는 1988년에 개통되었습니다. 현재는 고속철도 KTX가 들어서며 주요 교통수단으로 자리 잡게 되었습니다.