도호쿠의 새로운 동력, 21세기에 새롭게 만들어진 "꿈의 초특급"
E5계/H5계 편성DB 보러가기
- E5계 U편성(10량편성 총 310량, 센다이신간선종합차량센터 소속) 편성DB 보러가기
- H5계 H편성(10량편성 총 40량, 하코다테종합차량기지 소속) 편성DB 보러가기(준비중)
1. 더 빠르게. 더 아름답게. 21세기 꿈의 초특급을 형태로 하니 이렇게 되었습니다.
2. 하루라도 빨리 레일과 레일을 잇고, 마을과 마을을 이어. 철도가 할 수 있는 일은 이것밖에 없지만 이어주면 분명 힘이 될것이라고 우리는 생각하고 있습니다.
- 더 빠르고 더 친환경 성을 부각한 E5의 데뷔 광고. 하지만 1주일만에 도호쿠 대지진이 터지면서 다음에 나오는 "이어주자 일본" 광고로 바뀐 비운의 광고.
1. 도호쿠신간선의 대 변화가 시작된다.
1981년 개통 당시 240km/h 1997년 E2계와 E3계의 등장으로 275km/h운행을 시작한 이래 끊임없는 속도향상을 이룩해온 JR동일본이 2000년대 초반부터 최고 360km/h운행을 목표로 "신간선 고속화 추진 프로젝트"를 개시했다. 이것은 선로와 시설의 개량 뿐만 아니라 차량시스템의 진화 등 여러가지 방향으로 추진되었는데, 이 중 차량 분야에서는 360km/h을 목표로 한 고속 시험차량 "FASTECH360"프로젝트가 추진되어 2005년 E954형 "FASTECH360S"가 등장하였으며 기존선 직통용 차량으로 E955형 "FASTECH360Z"도 등장하여 시운전에 돌입했다.
2. FASTECH 360은 어떤 차량이었는가?
"FASTECH 360"에서 새롭게 시험된 기술들은 다음과 같다.
- 공력 저항 감소를 위한 새로운 선두부 디자인 : E4계를 납작하게 한 것 같은 "애로우 라인"과 E2계를 뾰족하게 다듬은 것 같은 "스트림 라인" 두가지 선두부를 만들었다.
- 각종 소음저감 기술 : 공력 저항을 최소화 한 싱글암 팬터그래프, 그리고 제어기기의 냉각을 강제 송풍기가 아닌 주행풍을 에어 인테이크로 끌어들여 히트싱크로 냉각시키는 독특한 구조를 채택했다.
- 출력 효율 및 제동성능 향상 : 일부 전동기에 영구자석식 동기전동기를 적용해 소음과 효율향상을 도모하였으며 제동장치는 이전 자기부상 시험열차에서 적용된 적이 있었던 공력브레이크를 채용했다. 이를 펼치면 마치 고양이 귀 같다하여 철도팬들 사이에서는 "네코미미"라는 별명을 붙인적이 있었다.
- 승차감 및 거주성 향상 : 대차에는 풀 액티브 서스펜션 뿐만 아니라 에어스프링 스트로크식 차체경사제어를 채택해 곡선통과시의 승차감을 향상시켰다. 실내에는 여러 종류의 시트가 설치되어 경량화나 거주성에 대한 테스트도 이루어졌다. FASTECH360은 2005년 6월부터 시험운행에 돌입해 최고속도 405km/h를 기록한 후 2009년 9월 퇴역하였다. 이를 바탕으로 2008년부터 도호쿠신간선의 최고속도를 2011년 300km/h, 2013년에는 320km/h로 올리기로 결정하고 이를 위한 신형 차량 E5계의 선행 양산편성이 2009년 5월 등장하여 시험운행에 들어갔다.
- E5계의 원형인 FASTECH360S 헤드라이트 위치가 다르다는 점을 알 수 있다.
- 공력 브레이크를 편 FASTECH360Z. 덕분에 "네코미미"라는 별명을 달고 다녔다. 이 공력브레이크는 최고속도가 320km/h로 결정되고 회생제동의 성능이 충분해 채용되지는 못했다.
3. 시속 320km/h의 원동력
E5계는 FASTECH 360에서 얻어진 각종 고속화 기술을 바탕으로 제작된 양산 차량이다. 일부 기술은 불필요 하거나 불안정성으로 인해 채용되지 못했지만 대체적인 디자인이나 몇가지 신기술이 채용되어 2013년에는 영업속도 320km/h를 달성할 것을 목표로 했다. 10량 편성으로 선두부는 "애로우 라인"을 채용하였으며 노우즈의 길이가 무려 15미터로 늘어나 또다른 오리너구리를 연상시키게 한다. 양쪽 선두차를 제외한 중간차는 모두 동력차로 되어있으며 영구자석 동기전동기는 채용되진 못했지만 300kW급 유도전동기와 강력한 VVVF제어를 바탕으로 최고속도를 320km/h까지 끌어올렸으며 기동가속도는 1.7km/h/s정도로 조정되었다. 팬터그래프는 2개가 탑재되어 있으나 소음과 공기저항을 줄이기 위해 고압모선으로 연결하고 평시에는 한개만을 사용하며 팬터그래프(혹은 주변압기) 고장시 다른 한개의 팬터그래프를 사용할 수 있도록 주요 기기는 이중화 되어있다. 대차에는 풀 액티브 서스펜션과 함께 에어스프링 스트로크식 차체경사제어가 채용되었으며 1.5도의 틸팅각으로 승차감 향상은 물론 4000R의 커브에서도 320km/h운행이 가능하도록 했다.
E5계는 320km/h의 빠른 속도 만큼 강력한 제동 성능을 확보하기 위해 노력했다. 지진을 대비해 시속 320km/h로 주행중에도 4km이내에 정지할 수 있는 성능을 확보해야 했다. 일반적으로 비상제동 체결시 전기제동(회생제동)은 끊어지고 공기제동만으로 정지하는 기존 시스템과는 달리 E5계는 비상제동시에도 전기제동을 병용하도록 했으며 공기압축기가 10량 편성 중 6개를 장비해 충분한 제동성능을 확보하고 있으며 지진이 감지되면 가장먼저 변전소의 차단기가 작동되어 단전되는 시스템의 특성상 가선전압의 정전이 감지되는 즉시 비상제동을 체결하는 HEB 시스템이 적용되어 있다.
또한 열차제어 시스템 또한 일신되었는데 기존선의 전동차들이 고도화된 TIMS시스템을 사용하는 동안 신간선 차량은 기존 안정성을 따라 MON-9시스템을 그대로 유지해왔는데 E5계부터 새로운 S-TIMS시스템을 채용해 역행-제동 제어까지 일원화 되어 유지보수 절감에 일조하고 있다.
- E5계의 선두부. 500계 보다도 더 길어진 롱노우즈가 인상적이다.
- E5계의 대차. 에어스프링을 기울여 곡선에서도 승차감과 성능을 보장한다.
- E5계의 운전실. 보이는 것은 모니터 밖에 없는 전형적인 글래스 콕핏을 채용했다.
4. 다른 차량과의 비교를 거부하는 최고의 거주성
320km/h의 성능에도 불구하고 실내의 거주성은 다른 신간선 차량에 비해 장족의 발전을 이룩했다. JR동해의 N700계와 비교하면 시트피치나 폭은 비슷하지만 보통차의 경우 푹신해보이는 헤드레스트가 적용되어 있으며 그린샤는 N700계 7000번대와 비슷한 구조의 시트를 채택해 거주성 면에서는 다른 신간선 차량이 따라올 수 없을 정도의 수준에 이르렀다. 차내의 배색은 자연색을 많이 사용했으며 공기청정기, 풀컬러 LED전광판, 콘센트 같은 최신 시설을 완비하고 있다. 배리어 프리를 위해 5호차와 9호차에는 다목적 화장실이 설치되어 있다. 하지만 선두부가 길어지거나 시트피치가 넓어진 관계로 정원은 E2계에 비해 83명이 감소한 731명이 되었다.
- 커다란 배게가 인상적인 E5계의 보통차. 전원 콘센트는 이젠 기본적으로 달리다 시피 했다.
- 역대 차량중 최고의 그린샤라고 자부할 수 있는 E5계의 그린샤.
- 그린샤의 팔걸이에 달린 좌석 조절 스위치들. 오른쪽이 등받이(리클라이닝), 가운데가 다리받침(전동식), 오른쪽이 독서등. 전원콘센트는 이 가운데 팔걸이 앞쪽에 달려있다.
5. 고속철도의 퍼스트 클래스 '그란 클래스'
현재 JR큐슈가 특급 "릴레이 츠바메"나 "아리아케"등으로 운용하는 787계 1호차에 "그린샤 위의 그린샤"인 "그린샤 DX"를 운영하고 있는데 이와 비슷한 고급 그린샤 서비스 "그란 클래스"가 E5계에서 최초로 등장하게 되었다. E5계의 10호차(선두방향) 3열 좌석으로 18석이 들어가는 이 서비스는 비행기의 비지니스 클래스에서나 볼 수 있는 독립형 시트, 1.3미터까지 늘어난 시트피치, 전담 승무원에 의한 고급 서비스 제공 등 기존 그린샤에 비해 차별화된 서비스가 제공되고 있다.
- 그란클래스 입구. 이 넓은 차내의 정원이 딱 18명이다.
- 항공기 퍼스트 클래스에서나 볼 수 있는 독립형 시트를 갖춘 그란클래스의 좌석. 원래 사진만 찍으러 들어가는것도 쉽지 않다.
6. 도호쿠와 홋카이도를 대표하는 신간선 차량으로.
E5계는 2011년부터 양산이 시작되어 2011년 3월 5일 300km/h운행을 시작으로 화려하게 데뷔했다. 하지만 바로 일주일 후 도호쿠 대지진을 맞아 운행은 전면 중단, 제값을 발휘하기 시작한 것은 6개월 뒤인 2011년 9월부터 다시 300km/h 운행을 재개했으며 고대했던 320km/h 운행 또한 계획보다 1년 늦어진 2013년 3월부터가 되었다. E5계는 2016년까지 총 31개편성 310량이 제작 투입되어 도호쿠신간선 거의 대부분의 열차를 E5계 중심으로 바꾸었으며 더불어 E3계로 운행되던 아키타신간선 "코마치" 또한 E5계를 베이스로 한 신예 E6계로 교체하여 320km/h 운행에 동참했다. 그리고 2016년 3월부터 세이칸 터널을 활용한 홋카이도신간선 신아오모리 - 신하코다테호쿠토 구간이 개통함에 따라 홋카이도까지 진출했으며 JR홋카이도 또한 E5계와 동일한 사양인 H5계 4개편성을 도입하여 투입했다. 현재 세이칸 터널 구간에서는 화물열차와의 교행시 풍압 문제가 있어 140km/h로 제한되어 있으나 문제가 해결되면 바로 200km/h 이상의 고속운행 또한 가능해 도쿄-하코다테간 4시간 안쪽의 벽을 깰 수 있을것으로 전망하고 있다.
- E3계와 병결되어 "하야테-코마치"로 운용되는 애매한 모습도 있었지만...
- 역시 E5계는 E6계와 병결되어 320km/h를 내는 모습이 제모습이다.
6. 앞으로의 발전이 기대되는 신간선
그간 도호쿠신간선은 도쿄를 중심으로 한 인구밀집지의 통근과 센다이 이북으로 갈수록 수요가 적어지는 특성을 들어 단거리에서는 속도보다는 수용량을 극대화 하고 장거리의 경우 속도 서비스를 극대화 하는 정책을 중심으로 내세웠다. 하지만 90년대 모리오카 까지만 연결되어있던 신간선이 21세기 들어 아오모리를 넘어 홋카이도까지 진출함에 따라 새로운 발전방향을 모색하게 되었고 그것은 일본 및 세계 고속철도 속도경쟁의 주역인 320km/h급 차량인 E5계였다. 더욱 빠른 속도와 다양화된 거주성으로 도호쿠신간선의 전체적인 서비스 향상을 이룩했다. 도쿄에서 "4시간의 벽"이라 불리우는 하코다테 까지의 도달시간이나 260km/h로 제한되어 있는 모리오카 이북구간의 속도 향상 등을 통해 계속되는 서비스 수준 향상을 통해 저가항공사 등과의 힘겨운 경쟁과 세계 고속철도 속도경쟁을 이어나가며 발전의 가능성을 높혀가고 있다.
- Last Updated 2016. 7. 12 (내용 수정)
- 사진 : 김성수(FASTECH360 일부), Wikipedia, 레일호비다스(레일 호비다스 사진은 추후 교체할 예정입니다)