경량전철

왜 배우는가: 경량전철은 도시철도를 중량전철과 나눌 때 가장 먼저 나오는 개념이다. 시험에서는 1교시 용어 문제와 2~4교시 논술 문제로 종류와 장단점을 함께 묻는다.

출제 이력: 제123회 1교시 9번, 제119회 2교시 6번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

경량전철은 중량전철보다 수송능력이 작은 궤도 기반 도시철도 체계이다.

답안 첫 줄에는 이 정의를 그대로 쓰고, 바로 뒤에 수송능력과 운행 방식을 한 문장씩 덧붙인다. 정의의 핵심은 두 가지다. 첫째는 수송능력이 중량전철보다 작다는 점이고, 둘째는 궤도를 따라 운행하는 도시철도라는 점이다. 두 조건을 함께 충족해야 경량전철로 분류된다. 답안에서는 두 조건을 나란히 적어야 채점 항목을 빠짐없이 채울 수 있다.

영어권에서는 Light Rail Transit의 약자인 LRT가 가장 널리 쓰인다. 독일 체계는 도시 철도라는 뜻의 Stadtbahn으로 부른다. 국내에서는 경량전철의 줄임말로 경전철이라는 말을 함께 쓴다. 정식 용어와 약칭을 함께 외워 두면 영문 문제에 대응하기 쉽다.

핵심 키워드

• 경량전철(Light Rail Transit, LRT): 도시철도 중 수송능력이 중간 규모인 궤도 교통이다.
• 도시철도: 도시 내부와 근교를 잇는 궤도 기반 대중교통의 총칭이다.
• 중량전철: 지하철처럼 수송능력이 큰 도시철도 유형으로, 경량전철과 대비된다.
• 궤도: 차량을 지지하고 안내하는 레일 또는 가이드웨이 구조이다.
• 수송능력: 한 방향에서 시간당 운송할 수 있는 승객 수이다.
• 자동무인운전: 운전사 없이 사령실에서 열차 운행을 제어하는 방식이다.
• 고무차륜형 AGT(Automated Guideway Transit): 고무타이어로 가이드웨이 위를 주행하는 방식이다.

2. 개념 풀이

쉬운 말로 풀면 경량전철은 지하철보다 작은 차량을 짧은 편성으로 달리게 하는 도시철도다. 지하철처럼 도심 지하로만 다니지 않고 지상과 고가 구간에도 놓을 수 있다는 점이 특징이다.

정식으로 정의하면 경량전철은 도시철도의 한 유형으로서, 중량전철보다 차량 규모와 수송능력이 작고 궤도를 따라 운행하는 교통체계다. 한 제작사는 복수 차량으로 편성한 열차가 방향·시간당 최대 3만명을 수송하고, 60km/h 이상 속도로 무인운전이 가능한 체계로 정의한다.

수송능력은 한 방향에서 시간당 운송할 수 있는 승객 수다. 경량전철은 버스와 지하철 사이에 놓이는 중간 규모 수송 체계다. 경량전철의 수송능력은 시간당 5,000~30,000명 수준이다. 편성 길이와 배차 간격을 조정하면 노선 수요에 맞출 수 있다.

자동무인운전은 운전사 없이 사령실에서 열차 운영을 직접 제어하는 방식이다. 사령실이 승객 수요 변화를 보고 배차를 바로 바꿀 수 있어 운영 대응이 빠르다. 운영 인력 비용도 줄일 수 있다. 다만 완전 무인 자동화로 시스템 구축 비용은 커진다.

궤도는 차량을 지지하고 안내하는 레일이나 가이드웨이 구조다. 궤도 방식에 따라 고무차륜형, 철제차륜형, 리니어모터형으로 나뉜다. 고무차륜형은 고무타이어로 주행하고, 철제차륜형은 강철 바퀴로 레일 위를 달린다. 리니어모터형은 선형 모터로 차량을 추진한다. 추진 방식도 원형모터, 선형모터, 케이블 견인식, 자기부상식 등 지역 여건에 따라 다양하게 적용된다.

노선이 어디에 놓이느냐에 따라 성격도 달라진다. 도로면을 함께 쓰는 구간은 트램에 가깝고, 전용 궤도와 고가 구간이 많으면 지하철에 가까워진다. 그래서 경량전철은 구조 하나가 아니라 수송능력과 선로 조건의 조합으로 이해해야 한다.

정거장 길이가 짧고 고정시설비가 적게 드는 것도 특징이다. 지하철과 비교하면 정거장 간격을 줄이고 인근 주민에게 서비스를 제공하기가 쉽다. 이 차이가 건설비와 배차 방식의 차이로 이어진다.

3. 등장 배경과 필요성

도시가 커지면서 출퇴근 수요가 도심과 외곽으로 넓어졌다. 지하철은 건설비가 크고 노선을 늘리는 데 시간이 오래 걸려 이 수요를 빠르게 감당하기 어렵다. 지하 구간은 공사 기간과 보상 비용이 커서 도심 노선 계획에서 큰 제약이 된다.

국내 대도시에서는 지하철이 1, 2호선 정도 개통에 그쳐 도심 전 지역의 교통수단으로 기능하지 못하는 경우가 많다는 지적이 있다. 이 때문에 지하철을 보완할 중간 규모 수단이 필요해졌다.

경량전철이 대안으로 떠오른 이유는 건설 조건에 있다. 기존 도로변이나 도로 위에 지상 또는 고가로 건설할 수 있어 용지 확보 부담이 작다. 그 결과 지하 구간보다 건설비가 낮다. 도시 외곽에서는 지표면이나 고가 구조로 건설하여 건설비를 낮추는 원칙이 적용된다. 다만 비용 문제와 선로 선정 문제가 함께 제기되므로 노선 조건을 따져 도입해야 한다.

경량전철 방식은 1980년대 이후 선진국에서 본격 실용화되었다. LRT라는 용어는 1972년에 만들어졌으며, 주로 노면전차 기술을 바탕으로 한다. 이 흐름을 알면 트램과 경량전철의 차이를 설명할 수 있다.

필요성은 네 가지 측면으로 정리된다.

• 간선과 지선: 지하철 노선의 지선이나 중소도시 간선, 대도시와 위성도시를 잇는 역할을 맡는다.
• 건설 여건: 도로 폭이 좁거나 지하 시공이 어려운 구간에 적용한다.
• 운영 효율: 무인운전으로 배차를 신속히 조정하고 수요 변화에 대응한다.
• 환경: 전기로 운행하여 대기오염과 소음을 줄인다.

실무에서는 노선 수요, 건설 여건, 운영 방식을 함께 검토해 중량전철과 경량전철 중 하나를 고른다.

경량전철은 지하철 노선을 보완하는 중간 규모 수단으로 등장했다. 이 배경을 알면 6절의 종류별 비교에서 노선 조건에 따라 방식을 고르는 근거를 세울 수 있다.

4. 구성요소·원리·절차

경량전철은 차량, 궤도, 추진 장치, 신호·운행제어, 정거장과 전원 설비가 하나의 체계로 움직이는 시스템이다. 각 요소의 역할을 나눠 알아야 종류별 차이를 답안에서 설명할 수 있다.

구성요소는 아래 표와 같다.

표의 요소 중 차량 지지 방식과 추진 방식이 종류를 가르는 기준이 된다. 같은 경량전철이라도 레일을 쓰는지 고무타이어를 쓰는지에 따라 소음, 등판 능력, 곡선 통과 성능이 달라진다.

차량 지지 방식은 차량이 주행로와 맞닿는 방법이다. 철제륜형은 강재 레일 위를 철제 차륜이 굴러가므로 일반 철도와 원리가 같고 구름 저항이 작다. 고무타이어형은 콘크리트나 강재 주행로 위를 고무타이어가 달리며, 옆면의 안내륜이 방향을 잡는다. 고무타이어는 소음과 진동이 작지만 차륜당 부담 하중이 작아 수송력이 제한된다.

추진 방식은 차량을 움직이는 힘을 만드는 방법이다. 회전형 모터는 차량에 실린 모터가 차륜을 돌리는 방식으로 일반 전동차와 같다. 선형 모터는 궤도 쪽에 고정자를 두고 차량의 이동자가 직선으로 추진력을 얻는다. 케이블 견인은 차량 바깥의 케이블이 차량을 끌어 움직이는 방식이다.

정거장과 전원 설비는 승강장 높이와 구동 전력 공급을 맡는다. 승강장은 차량 바닥과 높이가 맞아야 단차 없이 승하차가 가능하다. 전원은 가선에서 차량에 공급되는 방식이 일반적이며, 전압과 급전 구간 설계가 운행 간격과 가속 성능에 영향을 준다.

시스템 원리는 두 가지로 요약된다. 첫째, 차량이 궤도나 주행로에 의해 안내되므로 급곡선과 급구배에서도 방향을 안정적으로 유지한다. 둘째, 짧은 편성과 자동 제어로 배차 간격을 줄여 수요 변화에 맞춘다. 차량 지지 방식과 추진 방식이 시스템의 종류를 가른다.

무인 자동운전은 기관사 없이 사령실과 신호 시스템이 열차를 제어하는 방식이다. 승객 수요가 바뀌면 사령실이 편성과 운행 간격을 바로 조정할 수 있다. 다만 시스템 구축비가 많이 들고, 고장 시 승객 대피와 복구 체계가 반드시 갖춰져야 한다.

운행 절차는 다음 순서로 진행된다.

• 수요 예측에 따라 운행 시격과 편성 수를 정한다.
• 중앙 사령실이 열차 편성과 출발 시각을 지정한다.
• 신호 시스템이 선행 열차와의 간격을 확인하고 속도를 제어한다.
• 차량이 정거장에 정차해 승하차를 처리한다.
• 사령실이 운행 상태를 감시하고 이상 시 대체 운행을 지시한다.

구성 관계는 아래 도식과 같다.

이 연결 구조에서 신호 시스템이 끊기면 열차 간격 유지가 불가능해지므로, 신호 설비의 이중화가 설계의 핵심이 된다. 전원 공급이 중단되는 경우에 대비한 비상 전원 계획도 함께 세운다.

5. 관련 법령·기준·표준

경량전철은 「도시철도법」에 따라 도시철도의 한 유형으로 계획되고 운영된다. 「철도안전법」은 차량과 운행 안전 전반을 다룬다. 법령 체계는 세 층으로 이해하면 편하다. 최상위 법률은 사업 주체, 계획, 안전 책임을 정한다. 시행령과 시행규칙은 절차와 제출 서류를 정하며, 차량한계 같은 기술기준은 치수와 성능 수치를 정한다. 답안에서는 법률을 먼저 쓰고 기술기준으로 내려가는 순서가 자연스럽다.

차량의 치수와 한계는 차량한계 기준으로 정하며, 주요 값은 아래 표에 정리했다.

차량 치수는 차량한계 안에 들어가야 하므로 승강장 간격과 구조물 여유 공간을 정하는 기준이 된다. 특히 차체 너비는 고가 구조물과 도로 폭을 결정하는 핵심 값이다. 경량전철은 지하철보다 차체가 작아 좁은 도로와 고가 구조에 설치하기 유리하다.

경량전철의 시간당 수송력은 5,000~30,000명/시간/방향 범위로 본다. 이는 지하철과 버스의 중간 규모에 해당한다.

법령과 기준의 개정 연혁과 최근 동향은 9절에서 다룬다. 세부 기술기준은 기준 이름으로 찾아 확인하는 것이 답안 작성의 기본이다.

6. 유형과 비교

경량전철은 차륜 형식과 주행로 형식에 따라 여러 유형으로 나뉜다. 같은 경량전철이라도 주행 방식에 따라 수송력, 건설비, 분기 능력이 달라진다. 따라서 유형을 구분할 때는 차륜과 궤도를 함께 본다.