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| 1 | [[분류:전자공학]][[분류:철도차량]] |
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| 2 | ||<width=47%><tablebordercolor=#f3e2a9><nopad> [[파일:산요선115계.jpg|width=100%]]||<nopad> [[파일:ff93c51f.jpg|width=100%]] || |
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| 3 | ||<bgcolor=#0072bc> [[115계 전동차|{{{#fff 115계 전동차}}}]] ||<bgcolor=#0072bc> [[103계 전동차|{{{#fff 103계 전동차}}}]] || |
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| 5 | [목차] |
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| 6 | == 개요 == |
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| 7 | 전압제어, 계자제어, [[VVVF]]와 더불어 전동기의 회전수를 제어하기 위해 사용하는 제어 방법. [[저항기]]를 사용해서 [[모터#s-2|전동기]]에 공급되는 [[전류]]를 조절하기 때문에 저항제어라고 부른다. 전동기 개발 초창기부터 쓰여온 유서 깊은 기술이다. |
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| 9 | === 장점 === |
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| 10 | * '''구하기 쉬운 부품''' |
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| 11 | 저항제어는 그냥 기계적으로 제어시키는 방식이라 반도체를 사용하는 [[초퍼제어]]보다 설계와 제작이 쉽고[* 실제로 한국에서 저항제어 방식의 전동차 주전장품을 완전히 국산화에 성공한 시기는 1994년 [[한국철도공사 1000호대 전동차]] 7차분(신저항)이 도입된 시기로, 우진산전에서 대한민국에서 최초로 전동차 전장품 생산의 완전 국산화를 달성한 사례이다. 그 결과 더 뒤에 등장한 기술의 [[초퍼제어]]나 [[VVVF]]-GTO 기반의 소자 적용 차량이 부품 단종으로 사실상 멸종 수순에 접어드는 [[2020년대]] 중반까지도 살아남을 수 있는 기반이 되었다.], 부품을 구하기 쉬워서 유지보수가 쉽다. 또한 저항제어 전동차의 유지비가 상대적으로 낮으므로 [[서울교통공사]] 소속 [[서울교통공사 1000호대 저항제어 전동차|1호선 저항차]]가 2024년 현재까지 굴려지고 있는 이유이기도 하다.[* 특이한 사례로는 1991년부터 1996년 까지 만들어진 [[오미철도]] 220형 전동차의 경우 1926년~1928년에 만들어진, 당시 기준으로도 년식이 1963~1970년이나 된 일본 국유철도 30계 전동차에서 쓰이던 오래된 저항제어기와 조괘구동방식 견인전동기를 재활용해서 2015년까지 무려 1987~1989년 가량 사용했는데, 1920년대에 만들어진 아무리 오래된 전장품이라 해도 반도체를 전혀 사용하지 않는 정말 기초적인 전기공학으로 만들어진 저항제어 방식의 특성상 21세기 이후로도 부품을 계속 생산해서 유지할 수 있었기 때문이었다.] |
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| 13 | * 상대적으로 조용한 구동음 |
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| 14 | 상대적으로 구동음이 좀 시끄러운 [[초퍼제어]]나 [[VVVF]]와는 달리 저항제어는 상대적으로 조용하다.[* 단, VVVF 차량이라도 영구자석 동기전동기(PMSM)을 채택한 차량은 저항제어 차량에 못지 않게 조용하다.] 다만 조괘구동방식[* 참고로 한국에서는 보기 힘든 구동방식이지만 [[일제강점기]]때 [[금강산선|금강산전기철도]]에서 운행했던 차량이었으며 현재는 [[북한]]측에서 보존중이다. 그 외에도 과거 서울과 부산에서 운영되었던 노면전차도 조괘구동방식이었으나 1968년에 모두 퇴역하면서 대한민국서 조괘구동방식의 동차형 차량은 완전히 소멸하였다.] 차량의 경우에는 매우 시끄러운 편이다. |
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| 16 | === 단점 === |
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| 17 | * '''VVVF나 초퍼제어 대비 매우 떨어지는 에너지 효율(전성비)''' |
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| 18 | 저항제어는 전력의 일부를 열로 갖다 버려서 매우 비효율적인 제어 방식[* 저항제어 전동차의 소비전력이 100이라 가정했을시, 쵸퍼제어 전동차가 64, VVVF 3상농형유도전동기 전동차가 45, VVVF PMSM 전동차가 39라고 볼 수 있다.[[https://www.tokyometro.jp/corporate/csr/report/pdf/report2010.pdf|#]] 일반 가전기기로 말하면 에너지소비효율 5등급이다.]으로 저항제어가 현재 사용하지 않는 이유 중 하나이다.[* 이게 잘 와닿지 않는다면 겨울철에 보일러 대신 전기히터를 틀고 나서 전기요금 고지서를 받아보면 알 수 있다.] 특히 여름철에는 더 고역으로 저항제어기에서 발생하는 열에다 차내냉방 출력도 약해 민원이 빗발치자, [[서울메트로]]에서는 위 사진과 같은 안내문을 부착해 양해를 구했다. |
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| 20 | * '''약한 출력''' |
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| 21 | 직류직권전동기를 사용하기 때문에 [[VVVF]]에 쓰이는 3상농형유도전동기나 영구자석 동기전동기에 비해 출력이 약하다보니 저항제어를 좋게 사용하려면 저항기와 전동기를 보다 많이 박아야 하므로 효율이 더더욱 떨어진다. 이로 인해 저항제어 전동차는 대부분 [[VVVF]] 전동차보다 기동가속도가 느리다. |
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| 23 | * '''[[직류전동기]] 사용으로 브러시 정류자 교환 필요''' |
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| 24 | [[계자첨가 여자제어]], [[전기자 초퍼제어]]와 마찬가지로 [[직류전동기]]를 사용하므로 브러시와 정류자 교체가 필요하다. |
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| 26 | == 철도 차량에서의 저항제어 == |
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| 27 | [[19세기]] 전동차라는 물건이 개발되면서 전동기를 그냥 무식하게 돌릴 수는 없으니 저항을 이용하여 모터를 제어하는 방식을 도입하게 되었다. 상기했듯 비교적 간단한 구조를 가졌고, 유지 및 보수가 쉽다는 점 덕분에 전 세계에 빠르게 퍼져, [[20세기]] 초반에는 이미 꽤나 많은 국가/지역에서 볼 수 있었다. 일례로 [[일제강점기]] 조선에는 이미 [[금강산선]]에서 저항제어를 이용한 전동차가 운행되고 있었다. |
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| 29 | 그러나 [[1960년대]], 철도 업계에서는 [[고속도로/대한민국|고속도로]]와 [[항공기]]에 대항하고 양질의 철도 서비스를 공급하기 위해 고성능 전동차를 갈망하고 있었다. 그런데 저항제어는, 전력을 저항에서 열로 갖다 버리는 방식이라는 태생적인 한계로 인해 전력 효율이 나빠서[* 철도 사령실에서는 가선전압이 지나치게 떨어져서 정전될까봐 우려했었다.][* 유명한 사례인 [[101계 전동차]]는 전 차량에 전동기와 저항제어장치를 달았다가 전기 먹는 하마가 되었다.], 고성능 전동차를 운용하기가 곤란했다. 결국 [[1970년대]] 이후로 때마침 개발된 [[반도체]] 소자를 적용한 [[초퍼제어]]가 상용화되면서, 결정적으로 [[1980년대]] 후반 반도체의 가격이 크게 내려가 제조 단가가 낮고 전력효율이 좋은 [[VVVF]]가 새로 개발되면서 [[1990년대]] 이후로는 저항제어를 채택한 열차는 새로 만들지 않고 있다.[* 사실상 [[1980년대]]부터 쇠퇴중인 기술이었다.] 다만 예외적으로 [[서울교통공사 1000호대 저항제어 전동차|서울교통공사 1000호대 사고복구분]]은 2004년식이다. |
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| 31 | 대한민국의 경우, 전동차는 [[1899년]]에 개통한 [[서울전차]]를 시작으로 [[1923년]] 경에 개발된 [[금강산선]]용 전동차, [[1972년]]부터 개발 및 제조된 --[[한국철도공사 1000호대 전동차]]--[* [[2020년]] 퇴역]와 [[서울교통공사 1000호대 전동차]], [[1980년]]에 개발된 --[[서울교통공사 2000호대 저항제어 전동차]]--[* [[2023년]] 퇴역] 등[* [[전기기관차]]는 일제강점기에 도입된 [[데로형 전기기관차]]를 제외하고는 적용된 경우가 없다.] 에 적용되었다. 그러나 [[1985년]] 이후 개발되는 차량들은 일본처럼 [[전기자 초퍼제어]], [[1993년]] 이후로는 [[VVVF]]에 자리를 넘겨주었다.[* [[부산교통공사 1000호대 전동차]]는 [[1981년]] 개발 중 당시 초안은 저항제어를 탑재하려고 했으나, 정부가 [[일본]]의 신기술들을 적극 채택하라는 권고를 하면서 갈아엎고 [[초퍼제어]]를 탑재하는 것으로 결정하게 된다. 여담으로, 이 때 일본에서 [[열차자동제어장치|ATC]]도 들여오게 된다.] |
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| 33 | 러시아와 구소련권의 경우에는 아직까지도 철도차량에 저항제어 방식을 적용하고 있는데, 예를 들어서 EP2D형 전동차는 [[2010년]] 이후에 제조되었음에도 불구하고 저항제어다. 그나마 근래에 새로 설계된 차량(모스크바 광역전철 열차 등)은 VVVF를 채택했다. |
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| 35 | === 저항제어를 적용한 철도차량 === |
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| 36 | ==== 대한민국 ==== |
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| 37 | 현재 [[서울교통공사 1000호대 저항제어 전동차]]를 제외하고 모두 퇴역 및 폐차 처리된 상태이다. |
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| 39 | * 현재 운행중인 차량 |
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| 40 | * [[서울교통공사 1000호대 저항제어 전동차]]: [[2029년]] 퇴역 예정 |
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| 41 | * 퇴역한 차량 |
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| 42 | * [[EEC 전동차]]: [[2001년]] 퇴역 및 폐차 |
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| 43 | * [[한국철도공사 1000호대 전동차]]: [[2020년]] 퇴역 및 폐차 |
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| 44 | * [[서울교통공사 2000호대 저항제어 전동차]]: [[2023년]] 퇴역 및 폐차 |
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