기관차

기관차(機關車, Locomotive)는 동력을 발생시켜 객차나 화차 등을 견인하도록 제작된 철도 차량이다. 대개 화물이나 승객을 직접 태우지 않고, 순수하게 열차에 동력만을 공급하는 철도 차량을 의미한다. 이와 달리 승객이나 화물을 직접 취급하면서 동력을 갖춘 차량은 '동차'로 구분한다.

기원

최초의 기관차는 영국 콘월주의 발명가 리처드 트레비식(Richard Trevithick)이 발명하였다. 1804년 그가 개발한 기관차인 '페니다렌호(Penydarren)'가 페니다렌의 광업용 궤도에서 처음으로 주행하였다. 1808년에는 런던에서 원형 서킷을 설치하고 '캐치-미-후-캔(Catch-Me-Who-Can)' 호를 시연하였으나, 차량 중량을 이기지 못한 주철 궤조의 파괴로 탈선하여 전시를 포기했다.

최초의 상업적 기관차로는 매슈 머레이(Matthew Murray)가 1812년 미들턴 철도(Middleton Railway)를 위해 개발한 '살라망카(The Salamanca)' 호가 꼽힌다. 1813년에는 크리스토퍼 블랙킷과 윌리엄 헤들리가 와일럼 탄광 철도용으로 개발한 '퍼핑 빌리(Puffing Billy)' 호가 등장하였는데, 이는 점착식(마찰) 구동을 달성한 최초의 차량이다. 1814년 조지 스티븐슨(George Stephenson)은 '블뤼허(Blücher)' 호를 제작하였으며, 이 차량은 플랜지 차륜 사용, 점착식 구동, 실린더와 차륜 직접 연결 방식 등 현대 증기 기관차의 원형을 갖춘 첫 차량으로 평가된다. 이후 스티븐슨은 1825년 스탁턴 앤드 달링턴 철도용 '로코모션(Locomotion)' 호와 1829년 '로켓(Rocket)' 호를 제작하였으며, 로켓호는 이후 기관차 설계의 원형적 요소를 완성한 차량으로 널리 인정받고 있다.

분류

기관차는 동력 방식, 용도, 크기 등에 따라 분류된다.

동력 방식에 따른 분류

• 증기 기관차(Steam Locomotive): 연료를 연소시켜 발생한 증기의 압력으로 동력을 얻는 기관차이다. 19세기부터 제2차 세계 대전 이전까지 철도 동력의 주류였으나, 효율이 낮고 정비 요소가 많아 현재는 거의 사용되지 않는다. 대한민국에서는 1899년 경인선 개통과 함께 도입되었으며, 1967년 정기열차에서 폐지되었고 1983년 완전히 사라졌다.

• 디젤 기관차(Diesel Locomotive): 디젤 기관을 동력원으로 사용하는 내연 기관차이다. 1920년대 미국에서 디젤-전기식 동력전달장치가 실용화되었고, 1950년대 유럽에서 액압식 전달장치가 실용화되면서 주류 동력 방식으로 자리잡았다. 대한민국에서는 1955년 최초로 도입되었으며, 현재도 가장 큰 비중을 차지한다. 구동 방식에 따라 기계식, 전기식, 액압식(유체식) 디젤 기관차로 나뉜다.

• 전기 기관차(Electric Locomotive): 외부로부터 전력을 공급받아 전동기로 구동하는 기관차이다. 독일에서 처음 개발되었으며, 제2차 세계 대전 이후 내연 기관차와 함께 철도 동력의 주류가 되었다. 대한민국에서는 1944년 경원선에 투입된 데로형 전기 기관차가 최초였으며, 1968년 산업선 전철화 이후 본격적으로 운용되었다. 사용 전력 종류(교류형, 직류형), 급전 방식(가공전차선식, 전력궤조식), 전동기 제어 방식 등에 따라 세부 분류된다.

• 기타 동력 기관차: 하이브리드식(내연기관과 충전식 전지 병용), 전지식(축전지 또는 연료전지), 공압식(압축 공기) 기관차 등이 존재한다.

용도에 따른 분류

• 여객용 기관차: 최고속도를 중시하며, 객차 조명·냉난방용 발전기 등 부가 장치를 갖춘다.
• 화물용 기관차: 견인력을 중시하며, 여객용 부가 장치를 생략하는 경우가 많다.
• 입환용 기관차: 고속 주행 성능보다 제동력과 잦은 가감속에 적합하도록 설계된다.
• 특수목적용 기관차: 급구배·급곡선 구간, 협궤, 방폭(防爆)이 필요한 환경 등 특수한 조건에 맞게 제작된다.

크기에 따른 분류 (대한민국 사례)

대한민국에서는 관리상의 이유로 디젤 기관차를 소형, 중형, 대형, 특대형으로 구분한 바 있으며, 현재는 중형과 특대형으로 양분되어 있다. 전기 기관차는 별도의 호대로 분류된다.

기관차는 철도 교통의 핵심 동력원으로서, 역사적으로 증기에서 디젤, 전기로 그 동력 방식이 발전해 왔으며, 오늘날에도 기술 발전과 환경 요구에 따라 하이브리드 및 전지식 등 새로운 방식이 지속적으로 연구·개발되고 있다.