절연구간(絕緣區間, 영어: neutral section, dead section)은 전기철도에서 전력공급 방식이 달라지는 지점에 설치되어, 일시적으로 전력 공급이 끊어지는 구간을 말한다. 전기철도 차량은 이 구간을 통과하는 동안 전력 공급 없이 관성(타력)에 의존하여 주행한다.
개요
절연구간은 전기철도 급전계통에서 서로 다른 전력 조건을 가진 두 구간을 전기적으로 절연·분리하는 역할을 한다. 절연구간이 설치되는 주요 사유는 다음과 같다.
- 직류 급전 구간과 교류 급전 구간 사이(교-직 절연구간)
- 동일한 전원이라도 전압 차이가 발생하는 경우(직-직, 교-교 절연구간)
- 교류 구간에서 교류의 위상차가 발생하는 경우, 대개 변전소가 달라지는 경우(교-교 절연구간)
- 교류 급전 방식이 달라지는 경우(AT급전과 BT급전이 갈리는 경우)
- 교류 구간에서 급전 주파수가 달라지는 경우
- 각 운영기관 간 전력 구분을 위하여 분리하는 경우
- 평면교차, 직류 제3궤조 구간에서의 건널목이나 분기기 등 시설상의 이유로 설치하는 경우
명칭의 유래
과거에는 영어 'dead section'을 직역한 '사구간(死區間)'이라는 표현이 사용되었으나, '죽는다'는 뜻의 한자가 포함된 표현을 꺼려 용어 순화 차원에서 '절연구간'으로 바꾸어 부르게 되었다. 철도산업정보센터의 용어사전에서는 절연구간을 '교교절연 구간'이라고도 칭한다.
통과 방식
절연구간은 열차가 동력 공급 없이 관성으로 주행할 수 있도록 평탄지 또는 내리막, 직선 구간에 설치하는 것이 이상적이다. 부득이한 경우 곡선 반경은 800m 이상이어야 하며, 오르막 경사는 5‰보다 완만해야 한다.
절연구간을 역행(力行, 모터를 가동하여 주행) 상태로 진입할 경우, 무가압 상태에서 갑자기 가압 상태로 전환되면서 아크가 발생하여 화재 및 집전장치 파손의 우려가 있으므로, 타행(惰行, 자체 동력 없이 관성에 의해 주행) 상태로 통과하여야 한다.
이를 위해 선로에는 '절연구간예고표지', '타행표지', '역행표지'가 설치되어 있다. 역행표지는 차종에 따라 가속 가능한 위치가 다르기 때문에 기관차용, 전동차용, 고속기관차용이 따로 설치된다. 현재는 열차종합제어관리장치 등에 절연구간 정보가 수록되어 있어 해당 지점 도착 시 절연 구간 취급을 자동으로 하거나 이를 통보해 주고 있다.
전력 공급 중단에 따른 대응
절연구간 통과 시 전력 공급이 이루어지지 않으므로 객실등이나 공조장치 등이 잠시 정지될 수 있다. 이를 보완하기 위해 차체에 축전지를 탑재하여 주요 장치의 전원을 유지하거나, 타행 시 회생발전을 사용하여 전력을 공급하는 방식이 사용된다. 교-교 절연구간의 경우에는 차량 주행 중에 절환이 이루어지도록 개량하여 서비스 전원의 차단 없이 절연 구간 취급이 이루어지기도 한다.
전기철도 차량이 절연구간 내에 정차할 경우 자력으로 나올 수 없기 때문에 구원기관차를 연결하여야 하며, 이에 따라 후속열차 운행에 지장이 발생할 수 있어 기관사의 각별한 주의가 요구된다.
대한민국의 설치 사례
대한민국에서는 일반적으로 전철변전소(SS) 또는 급전구분소(SP)가 설치된 구간에 절연구간이 설정된다. 보조급전구분소(SSP)의 급전구분 기능을 활성화하면 해당 구간 역시 절연구간이 된다.
서울 지역의 대표적인 절연구간으로는 남영역~지하 서울역 구간, 지하 청량리역~회기역(경원선) 구간, 선바위역~남태령역(4호선) 구간 등이 있다. 전력공급이 직류에서 교류(또는 그 반대)로 바뀌는 교-직 절연구간은 약 66m, 교-교 절연구간은 수도권에서 약 22m, 산업선에서 약 50m의 구간에서 전력이 공급되지 않는다.
해외의 설치 사례
일본에서는 동일본 여객철도의 조반선(도리데역~후지시로역, 직류 1,500V↔교류 20,000V 50Hz), 호쿠리쿠 신칸센(가루이자와역~사쿠다이라역, 교류 25,000V 50Hz↔교류 25,000V 60Hz) 등에 절연구간이 설치되어 있다. 독일·오스트리아·스위스 등 유럽 국가에서도 절연구간 예고표지, 타행표지, 역행표지가 각국의 규격에 따라 사용되고 있다.
참고 문헌
- 서사범, 《철도공학 입문》, 북갤러리, 2010년, 217쪽. ISBN 978-89-91177-97-0
- 철도산업정보센터 용어사전
- 위키백과 '절연 구간' 항목
