● 기관차 발달과정에 대하여... ☞ 기관차 (機關車 ; locomotive) 선로 위에서 열차를 끄는 차량. 기관차가 끄는 열차에는 여객을 실어나르는 객차, 화물을 실어나르는 화차가 있다. 초기 기관차의 무게는 2.5∼5.5톤(t) 정도여서 가벼운 열차 몇 량(輛)만을 끌거나 밀었다. 오늘날의 기관차 무게는 640t 이상으로 화물을 실은 화차 200량 이상을 한번에 끌 수 있다. 1. 기관차의 종류 기관차는 동력원에 따라 크게 디젤기관차, 전기기관차, 증기기관차로 나뉜다. 또 가스터빈을 이용하는 기관차도 있다. 예전에는 증기기관차를 가장 많이 사용했지만, 오늘날에는 디젤기관차와 전기기관차를 많이 사용한다. 하지만 석탄이 풍부한 나라에서는 아직도 증기기관차를 사용하기도 한다. (1) 디젤기관차 어디서든 달릴 수 있다. 또 기름을 한 번 채우면 정비하지 않고도 장거리를 운행할 수 있다. 디젤기관차는 또한 정지와 출발을 빨리 할 수 있고, 증기기관차보다 빠른 속도를 낼 수 있으며, 연료 효율이 높고 정비를 자주 하지 않아도 되기 때문에 유지비도 적게 든다. 디젤기관차는 동력을 만드는 기관차 1∼4량을 연결하여 사용하는데, 연결된 기관차들이 내는 힘을 합해서 디젤기관차가 끄는 힘을 마력(hp)으로 나타낸다. 디젤전기식, 디젤유압식, 디젤기계식의 세 종류가 있다. 디젤전기식 기관차 전류는 견인전동기로 흘러 기관차의 바퀴를 회전시킨다. 디젤전기식 기관차는 대부분 직류(전류의 크기와 방향이 시간에 따라 변화하지 않는 일정한 전류)를 만드는 발전기를 사용하지만 오늘날의 대형 디젤기관차에는 1초에 여러 번 방향이 바뀌는 교류 (시간에 따라 전류의 크기와 방향이 주기적으로 바뀌어 흐르는 전류)를 만드는 발전기가 장착된 것도 있다. 디젤기관차에 사용되는 견인전동기는 직류로만 작동된다. 따라서 교류 발전기가 장착된 기관차에서는 실리콘 정류기로 교류를 직류로 바꾸어 이용한다. 디젤유압식 기관차 토크 변환기는 유체의 압력을 이용해서 디젤기관의 동력을 전달하고 조정하는 장치인데, 펌프와 터빈으로 이루어져 있다. 터빈은 유체가 갖고 있는 에너지를 일하는 데 알맞은 힘으로 바꾸어주는 기계인데, 디젤기관이 펌프를 회전시키면 변환기 내의 유체가 터빈 쪽으로 흐르면서 터빈 날개를 밀어 터빈을 회전시키고 유체는 펌프 쪽으로 되돌아온다. 이 때 터빈은 기어와 축장치를 통해 바퀴를 작동시킨다. 처음 개발한 독일을 비롯해 몇몇 나라에서는 널리 사용되고 있다. 디젤기계식 기관차 클러치는 디젤기관과 변속기를 연결하고, 기어와 축으로 동력을 전달해 바퀴를 돌린다. 디젤기계식 기관차는 다른 종류에 비해 적은 동력을 전달하기 때문에 작은 열차에 사용된다. ▲ 디젤전기식 기관차의 구조 디젤기관이 발전기를 돌리며, 발전기에서 만들어진 전류는 바퀴를 움직이는 견인전동기를 작동시킨다. 기관사는 운전석에서 동력과 속도를 조절하고 공기압축기로 브레이크를 작동시킨다. 라디에이터는 엔진의 과열을 막아주고, 연결장치는 기관차와 다른 열차를 연결한다. (2) 전기기관차 따라서 전력을 전달받을 수 있는 특수 전선이나 철로가 필요하다. 전기기관차는 대부분 교류를 사용하는데, 교류는 철로 위로 설치한 트롤리선을 통해 전달된다. 트롤리선의 교류는 팬터그래프라는 집전장치를 사용해서 전기기관차로 끌어들인다. 교류로 작동하는 기관차는 매우 높은 전압의 전력을 공급받기 때문에 변압기를 이용해 알맞은 전압으로 낮추어 사용한다. 변압된 전력은 바로 교류 견인전동기로 공급되거나 직류로 바뀌어 직류 견인전동기로 공급된다. 직류로 작동하는 전기기관차도 트롤리선과 팬터그래프를 이용한다. 직류를 이용하는 또 다른 방법은 철로와 나란히 설치된 제3레일과 집전자라는 집전장치를 이용하는 것이다. 하지만 디젤기관차의 동력은 연료탱크에 실을 수 있는 연료의 양만큼 제한되는 데 비해 전기기관차는 발전소에서 전력을 계속 공급받을 수 있어 제한이 없다. 또한 출발이 매우 빠르고 소음이 적으며, 연기와 배기가스도 만들지 않기 때문에 사람이 많이 사는 지역이나 지하철 또는 긴 터널이 있는 지역에서 사용한다. 전기기관차는 디젤기관차보다 차량당 더 큰 힘을 내기 때문에 고속 화물열차나 고속 여객열차에 사용한다. 또 디젤기관차는 경유만을 사용하지만, 전기기관차는 석탄, 가스, 석유, 수력, 원자력 따위 다양한 연료로 만든 전기를 사용한다. (3) 증기기관차 화실에서 만들어진 열은 보일러 안의 물을 증기로 바꾸어 실린더로 보낸다. 이 증기압은 실린더의 피스톤을 움직인다. 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤의 에너지는 바퀴와 연결된 연결봉으로 전달되어 바퀴를 돌린다. 따라서 증기기관차에는 석탄과 물을 싣는 탄수차(炭水車)라는 부속열차가 붙어 있다. 보일러를 가열해서 증기를 만드는 데 시간이 오래 걸린다. 따라서 증기기관차는 디젤기관차나 전기기관차보다 느리다. 또한 증기기관차는 연료 효율이 낮아 많은 양의 연료를 태워야 하는데, 그 열 중 일부만이 기관차를 움직이는 데 사용되고 나머지는 낭비되기 때문이다. 2. 기관차의 역사 최초의 증기기관차는 영국의 발명가 리처드 트레비식이 1804년에 만들었다. 그 후에도 영국의 광산 기술자들이 기관차를 만들었지만, 최초의 실용적인 기관차는 1829년 조지 스티븐슨이 만든 '로켓호'였다. 로켓호는 송풍 파이프와 관이 많은 보일러를 사용한 증기기관차이다. 이후 증기기관차는 유능한 기술자들의 노력으로 열차를 끄는 힘이 커졌고, 속도가 빨라졌으며, 효율도 더욱 좋아졌다. 증기기관차의 커다란 바퀴는 빠른 속도를 내게 하지만 끄는 힘은 약했다. 이후 기술자들이 끄는 힘을 크게 하려고 증기기관차에 작은 바퀴도 함께 사용했는데, 바퀴의 크기가 줄어들면서 더 큰 보일러를 사용할 수 있게 되었다. 1880년에는 토머스 에디슨이 자신이 만든 전기기관차를 시험했다. 오늘날의 지하철에는 전기기관차만 사용한다. 이후부터 디젤기관차가 널리 이용되어 왔다. 그리고 6·25전쟁 때 미군이 전쟁물자 수송용 디젤기관차를 들여와 처음 운행했다. 1967년부터는 증기기관차 대신 디젤기관차와 전기기관차가 널리 운행되고 있다.
동력을 만드는 발전장치를 장착하고 있으므로 외부에서 동력을 공급받지 않고 철로만 있다면
디젤기관차는 동력을 바퀴에 전달하는 방식에 따라
가장 일반적인 기관차로 디젤기관이 전류를 만드는 발전기를 작동시킨다.
디젤기관이 발전기 대신 '토크 변환기'를 작동시킨다.
디젤유압식 기관차는 디젤전기식 기관차만큼 많이 사용되지는 않지만,
자동차와 마찬가지로 클러치, 기어, 축장치를 이용해서 디젤기관의 동력을 전달한다.
디젤기관차와 달리 발전소에서 공급하는 전력을 이용한다.
전기기관차용 철로는 전선과 특수 설비들이 필요하기 때문에 설치하는 데 비용이 아주 많이 든다.
디젤기관차와 같이 전기기관차도 두 량 이상을 결합해서 운행할 수 있다.
보통 기차(汽車)라고 하는데, 화실(火室)에서 석탄이나 석유를 태워 열을 만든다.
증기기관차는 정비를 자주 해야 하고 보일러의 불이 꺼지지 않게 특히 주의해야 하며,
1800년대에는 세계 여러 나라에서 철도를 건설했다.
실용적인 전기기관차는 1879년 최초로 만들어졌고,
최초의 디젤기관차는 1912년에 운행되었으며, 제2차세계대전(1939∼1945)
우리 나라에서는 일본이 경인선을 부설함으로써 1899년 증기기관차가 처음으로 운행되었다.
잘 보고 갑니다..
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