일본국유철도 준급행형 디젤기동차 키하 55,60계의 제원
"JNR kiha55 270" by spaceaero2 - 投稿者自身による作品 (本人撮影). Licensed under CC 表示-継承 3.0 via ウィキメディア・コモンズ.
운용주체 : 일본국유철도
운용노선 : 닛코선 등 전국 각지의 급행/준급행열차
운용기간 : 1956년~1986년까지(키하55계)
1960년~1978년까지(키하60계)
차체 : 마일드 스틸
주엔진 : DMH17B형 직렬 8기통 디젤엔진 (160마력/1500rpm) 2기 - 키하 26형, 키로하 25형은 1기
DMF31HSA형 수평직렬 6기통 터보디젤엔진(400마력/1300rpm) - 키하 60계
변속기/기어비 : 신코조기 CT2형, 니가타철공소 DF115형 유체변속기 - 키하 55계
니가타 철공소 DW1 유체변속기(변속1단, 직결2단) - 키하60계
대차형식 : 윙스프링 - 내부고무블럭 방식 스윙행거 볼스터대차 DT19-TR49 - 키하 55계
페디스털 코일스프링-코일스프링(에어스프링) 스윙행거볼스터 대차 DT22-TR51 - 키하60계
제동방식 : DA1 자동공기제동
차내 냉난방 : 무냉방, 엔진 독립 연소식 난방기
편성 : 형식에 따라 편운전대, 양운전대, 21미터 대형기동차
- 키하 55계
1. 최초의 우등형 디젤동차
키하55계는 추가요금을 받는 우등열차로서는 일본 최초로 도입된 차량이다. 따지면 153계, 157계 전동차와 동급의 기능을 가지고 있으며, 인구가 밀집되지 않은 로컬지역에서의 준급행(혹은)급행의 기능을 수행하는 기동차이다. 특히 기존에 증기기관차를 사용하던 이 로컬선의 급행열차들과 동등한 접객설비를 가지고 빠른 기동성을 유지하기 위해 개발하였다. 당시 이 차량의 최초 투입노선이 닛코선이었기 때문에 "닛코형 기동차"라는 별칭을 가지고 있기도 하다.
2. 눈에 보이지않던 신기술들 - 경량객차와 2엔진
기존 DMH17엔진 1기만으로는 고속운용이나 급구배 돌파는 꿈도 못꾸던 시절, 54년에 차 길이를 22미터로 늘리고 엔진 2기를 장착한 키하10계의 개조형 키하50형이 간사이본선에서 최초 시험운행을 개시했다. 기본적으로 성공적인 시험이었으나 열차장이 긴 탓에 일부 분기기의 안전장치에 지장을 주는 경우가 있어 2엔진을 최초로 적용한 키하51형은 차 길이가 20.6미터로 억제되었으나, 키하55형은 이 부분을 해결하여 21.3미터의 차체를 가지고 있다. 기본적으로 차체는 키하10계를 이어받고 있으나 키하10계는 접객에는 그리 좋은 차량은 아니었다. 경량화에 너무 신경을 쓴 나머지 차폭, 높이도 낮으며 혹한지에 필수인 데크도 달 수 없었다. 차가 작다보니 시트나 접객설비는 작아질 수 밖에 없었기 때문에 마치 버스같은 느낌을 감출수는 없었다. 따라서 이 부분에 대한 확실한 경량화와 접객설비 확충을 위해 스위스의 경량객차 기술을 지원받은 나하10형을 이어받아 세미 모노콕크구조의 경량차체와 더불어, 용접대차가 채용되었으며, 객실에는 경금속과 플라스틱이 다수 사용되어 기존 차량에 비해 약 30%의 경량화를 달성하는데 성공, 차폭과 높이또한 개선되었다.
"JNR kiha26 17" by spaceaero2 - 投稿者自身による作品 (本人撮影). Licensed under CC 表示-継承 3.0 via ウィキメディア・コモンズ.
- 키하 55형도 초기엔 윈도우실(버스창문) 형태였다. 이 구조는 58년에 생산된 후기형에서 2단 상승창문으로 개선된다.
3. 3등차와 2등차의 구분
50년대말~60년대 초까지만 해도 그린샤가 아닌 3등,2등,1등차로 나뉘어져 있던 시절, 엔진 2기를 얹은 3등차(보통차)인 키하55형, 평탄한 지역에서 운용하기 위해 엔진 1기만을 탑재한 키하26형과 차별화를 위해 제작된 2등차인 키로하25형과 키로 25형으로 나뉘어져 60년까지 486량이 생산되어 전국에 배치되었다. 이들 또한 처음에는 고무블럭을 사용하는 구형대차인 DT19가 사용되다가 57년부터 생산된 차량에는 전부 코일스프링의 DT22대차로 변경되었으며 형광등 추가, 엔진출력 강화(180마력 DMH17C엔진)등의 개량을 거치게 된다. 실내는 3등차의 경우 고정식의 직각크로스시트, 2등차는 전환식 크로스시트로 되어있다.
"JNR kiha55 226 shanai" by Spaceaero2 - 投稿者自身による作品. Licensed under CC 表示-継承 3.0 via ウィキメディア・コモンズ.
- 키하 55형의 3등차. 가운데 부분에 연돌이 달려있다. 저 부분에 앉는 승객은 얼마나 불편할까...
4. 현재 많은 열차 애칭들의 근원을 만든 시초
키하55계가 1956년 최초로 시험운행에 투입된 닛코선 준급행"닛코"는 우에노에서 출발 아카바네, 우츠노미야만 정차하며 147km를 2시간만에 주파(표정 70km/h)하는 실력을 과시하여 당시 닛코지역에서 부진했던 토부철도의 견제를 제치며 2년뒤인 1958년 닛코선의 전철화로 157계가 투입될때까지 큰 활약을 보였다. 이후 전국 각지의 비전철화 노선으로 키하 55계가 투입되어 1960년까지 총 486량이 제작되었다. 특히 내한내설 구조가 아니었던 키하55계를 잠깐동안 홋카이도(급행 "스즈란")에 투입할 정도로 큰 인기를 끌었다. 특히 우리나라 일제강점기 시절 서울-부산을 이었던 급행 "히카리"도 이 차량이 이어받아 1958년 최로로 하카타-벳푸간의 부정기 급행열차로 운행되었고(지금은 신칸센이 이어받고 있다), 이어서 최초의 기동차 정기급행열차인 "미야기노"의 운행도 시작되었다. 이외에도 "야쿠모","사큐","오키","난키"등의 열차애칭은 이 키하55계의 급행, 준급행에서 시작된 사례가 많다. 이외에도 난카이전철, 시마바라철도, 칸토철도에서 이 차량과 동형의 타입을 제작하여 운행한 사례도 있다.
"Kiha55 Kinokuni" by 朝日新聞社 - 朝日新聞社編 日本国有鉄道監修『日本の鉄道』(1960年10月14日発行). Licensed under パブリック・ドメイン via ウィキメディア・コモンズ.
- 이것이 바로 준급형 열차의 표준도색이었고 키하 55계의 전성기는 이 도색으로 운행되던 시기였다.
5. 키하58계의 등장으로 전성기도 끝
하지만 그 전성기는 그리 길지 않았으니, 대부분의 준급열차는 급행으로 격상되며 이에따라 신형 동차. 기동차의 베스트셀러인 키하 58계가 61년부터 대량으로 생산됨에 따라 1968년 모든 준급열차가 폐지, 70년대 이후에는 보통열차로 격하(2등차도 전부 보통차로 격하개조)되어 운행되다가 86년까지 전 차량이 퇴역하게 되었다. 하지만 키하55계는 지방 로컬선의 준급열차로 지금의 지방특급열차를 만들어낸 시초로서 우등열차 운행 체계의 기초를 닦은 차량이라 할 수 있다. 현재 이 차량은 보존된 차량이 남아있지 않다.
- 키하 60계
1. DMH17엔진의 저출력 문제를 해결하라!
위에서 2엔진 타입에 대해 설명하였듯이. 초기 디젤동차의 대표엔진인 DMH17의 저출력 문제를 해결하고자 많은 노력을 기울였다. 2엔진은 개발시 상당한 고역을 치뤄야만 했다. 당시엔 소형화 기술같은건 없었기 때문에 커다란 8기통의 엔진 2기를 밑에 집어넣는다는것은 상당한 희생을 필요로 했다. 2엔진 시험차인 키하50형은 그래서 시범적으로 차 길이를 21.3미터로 늘리고 대차 중심간 거리도 15.7미터로 늘리는 식으로 엔진 2기를 탑재하여 시험운용 해보았지만 결과는 대차 중심간 거리가 커 분기기나 곡선통과 문제로 운용선구가 제한된다는 것이었다. 일단 이것을 실용화한 키하 55형은 대차 중심간 거리를 14.3미터로 줄이고 어떻게든 하부기기 배치를 적절하게 하여 해결하긴 했으나 DMH17엔진 자체가 워낙 오래전에 개발된 엔진이라 터보차져를 달 수도 없는 노릇이었다. 따라서 한개의 엔진으로도 충분한 출력을 낼 수 있는 새로운 엔진의 필요성이 제기되어 1960년 시험차인 키하 60형을 제작하게 된다.
출처 http://sakikawa.michikusa.jp/kihagogo4.html
- 키하 60형. 출입문이 돌출 슬라이딩으로 되어있었다. 차체 하부의 엔진은 커버가 씌워져 있었다.
2. 기관차용 엔진을 기동차에 올리는 위험한 시도.
일찍이 1937년 디젤동차를 처음 개발하던 시절에 개발된 디젤 전기식 동차였던 키하43000형에는 원래 DMF31엔진을 수평배치한 DMF31H형 엔진을 시험했었다. 하지만 2차대전을 맞아 개발은 지지부진, 그나마 키하43000형 마저도 미군의 공습으로 소실되었다. 하지만 전후 엔진의 설계도를 이용 터보차져를 올린 DMF31S엔진은 DD13등 중소형 입환기관차에 탑재되어 애용되었다. 키하60계에는 이 DMF31S엔진을 수평배치한 개량형 DMF31HSA엔진이 얹어졌다. 변속기는 기존의 변속기에 직결2단이 추가되어 설계최고속도는 기동차 최초로 110km/h를 기록한다. 엔진이 워낙 대출력이라 컨트롤이 쉽도록 대차 2축구동을 채용하고, 대차에는 에어스프링과 함께 답면제동 대신 차륜디스크를 사용하고 있는것이 큰 특징이다.
3. 하지만 결과는 실패
키하 60계는 준급행형 차량으로서 제작되어 3등차인 키하 60형과 2등차인 키로 60형으로 나뉘어진다. 키하60형에는 코일스프링 대차가 사용되며, 키로 60형에는 에어스프링 대차가 사용되었다. 이들은 제작후 각지에서 시험운행이 실시되었다. 하지만 기술적인 한계에 봉착하게 되었는데, 일단 수평엔진은 수직엔진에 비해 윤활작용이 너무나도 부실한것이 문제였는데, 이것이 엔진 실린더가 큰 엔진으로 갈수록(6기통 30리터이니 실린더 한개는 약 5리터이다) 윤활작용은 더욱 더 떨어진다. 무식하게 큰 엔진에 비해 초반가속은 매우 약했고 직결2단 변속시에 충격이 상당했다. 시험결과가 그리 신통치 않았는지 62년 시험을 끝내고 DMH17엔진으로 복귀시킨 다음 준급행 열차로 활용되다가 결국 78년 쿠루리선의 보통열차를 끝으로 퇴역하였다. 하지만 여기에서 실용화된 차륜디스크 제동장치는 키하82, 57계등에 채용되었고 이 교훈을 통해 실린더의 크기를 반으로 줄이고 대신 기통수를 배로 늘리는 식의 차세대 엔진인 DML30엔진의 개발로 이어지게 되었다.
글 : 송승학(부운영자, 787-ARIAKE)
사진 : Wikipedia, 혹은 아래의 사이트
http://sakikawa.michikusa.jp/kihagogo4.html