1. 101계의 문제점을 해결한 통근형 전동차의 베스트 셀러
1957년 획기적인 기술들을 다수 투입한 101계가 등장해 신성능 전동차의 시대를 여는데엔 성공했지만 여러가지 문제가 있었다. 당초 올M카를 상정해 설계된 탓에 전력 시설에 대한 부담이 컸다. 하지만 MT비를 줄여 운행하자니 성능이 너무 떨어져 역간거리가 짧은 시내 노선에서는 제대로 힘을 쓰지 못했다. 결국 1960년 국철에서는 "통근형 전동차의 문제점"이라는 소책자 까지 발간하면서 101계의 문제점을 해결하는데 주력한다. 이는 올M카와 고속성능을 중시한 101계와 달리 1:1의 MT비에서도 충분한 성능을 발휘하며 역간거리가 짧은 시내구간에서의 운용을 전제로 한 빠른 가속력을 목표로 하여 1963년 103계가 개발되었다. 이 전동차는 충분한 성능과 경제성을 바탕으로 인기를 얻어 일본 철도 사상 최다 생산량을 기록한 베스트 셀러가 되었다.
2. 성능도 잡고 경제성도 잡는 전동차 설계의 기반 확보가 최우선
101계는 풀 M카를 전제로 하여 고속 성능을 중시하려 했으나 낙후된 전력 시설로 인해 일찍이 포기했는데, 이것이 후에 성능 부족의 결과로 이어지게 되었으며 에너지 손실도 커지는 문제점을 낳았다. 103계에서는 이런 문제를 해결하기 위해 시설의 부담이나 견인전동기의 열용량을 견디면서도 풀 M카 전제의 101계 수준의 성능을 낼 수 있도록 성능을 개선하는데 최 우선점을 두었다. 문제가 많았던 견인전동기는 에너지 소모가 큰 고회전형 대신 출력이 높은 대용량 타입으로 변경됐다. 출력은 110kW로 1:1의 MT비에서도 2.0km/h/s의 가속력을 확보했으며 저회전으로 가속시 소모되는 전류량이나 전동기 발열량도 낮아져 전력 시설의 부담도 낮추는 한편 에너지 소모도 기존 조괘식 전동차의 85%, 101계의 90%수준으로 절약했다. 제동 성능도 좋아져 제동장치는 제동 유니트함(BOU)에 제동장치류를 모아 유니트화 되었으며 공기압축기 성능도 개선하였다. 대차는 전동기 특성에 맞추어 차륜직경이 늘어났으며 기어비도 6.07로 늘렸다. 운전실 계기판의 크기가 커져 시인성을 높이고 스위치도 차단기형 스위치로 개량하는 등 운전기기에 있어서도 상당한 인간공학이 적용되어 운전사들의 근로환경 향상에도 기여하였다.
- 103계의 운전대 모습. 101계에 비하면 전체적으로 계기판이 커져 시인성이 높아졌다.
- 옆에 달린 차단기 스위치들. 깔끔하게 정리되어 운전사나 검수원들의 편의를 도왔다.
- 전체적으로 실내는 이전 차량들과 동일했다. 101계를 개조해서 103계에 편입시켜도 위화감이 없을 정도.
3. 3,774량. 국철의 정체기와 함께하다.
103계는 1963년 시세차가 개발되고 이어서 1964년 양산이 시작되어 야마노테선에 처음 운행을 시작했다. 1964년 첫해만 202량이 제작되었고 이후 1984년까지 21년간 총 3,774량이 제작되어 일본에서 가장 많이 생산된 철도차량으로 기록되었다. 이 생산량은 단순히 103계 형식의 신조차량만 계산된 것이며 중간중간 101계나 72계도 개조해 중간차로 집어넣었으므로 103계의 형식으로 존재한 차량은 약 3800량에 이르게 된다. 한창 생산되었을때는 1년에 300량씩 "찍어내듯"생산되어 1960년대 말까지 도쿄 주요노선에 있었던 1600량의 구형(조괘식) 전동차들을 갈아치웠으며 101계도 함께 밀려나 외곽의 통근노선에까지 신성능 전동차의 시대를 열었다. 워낙 장기간 생산되다 보니 시대에 따라 여러가지 개량이 이루어 졌는데, 초기에 생산된 타입은 전조등이 1구형이었으나 이후 2구형으로 변경되기도 했고 1973년부터는 에어컨이 설치되었다. 1974년부터는 건널목 사고를 예방하기 위해 운전석의 시야를 높인 고운전대형 차량이 생산되었고 최 후기에 생산된 차량은 실내 구성을 201계와 비슷하게 하여 제작되었다. 103계는 1979년 201계가 등장하기 전까지 16년의 긴 기간동안 국철에서 거의 유일하게 생산된 통근형 전동차다.
하지만 1969년부터 도큐전철이 전기지령제동과 계자쵸퍼제어를 도입한 8000계, 영단지하철(현재의 도쿄메트로)이 일본 최초로 사이리스터 제어를 사용한 6000계를 투입하는 등 다른 사철들이 기술적으로 빠르게 성장해 나가고 있을 때 국철은 검수편의나 기술적으로 안정된 부분만을 사용한 표준규격을 제정하고 이 규격 안에서만 차량을 제작 투입하다 보니 기술적으로는 정체되기 시작하였고 재정난과 계속되는 노사분규로 인해 차량 제작사와 연계한 기술개발 또한 다른 사철들에게 주도권을 빼앗기면서 80년대까지 103계만이 계속해서 제작되었다. 결국 70년대 국철의 정체기를 단적으로 보여주는 사례가 되었다.
GFDL, https://ja.wikipedia.org/w/index.php?curid=1256404
- 한와선에서 운용된 103계의 초기형. 선두부 아래의 통풍구와 1구 전조등이 구별 포인트. 물론 현재는 한대도 남아있지 않다.
- 후기에 생산된 고운전대 타입.
4. 안 뛰어본 대도시 노선이 없을정도.
긴 세월동안 3천량이 넘는 차량이 제작되었다 보니 대도시의 왠만한 통근노선들에서 한번쯤은 다 운용된 적이 있다. 도쿄에서는 101계가 계속 운용된 츄오선을 제외한 야마노테선, 케이힌도호쿠선을 비롯한 도쿄권의 주요노선, 관서지역에서는 케이한신을 아우르는 도카이도본선/산요본선 구간과 오사카환상선, 한와선, 야마토지선 등 주요 통근노선 뿐만 아니라 나고야나 후쿠오카(치쿠히선), 센다이(센세키선) 에서도 운용되었다. 거의 한 형식으로만 제작되었기 때문에 접수대 구분의 의미는 별로 없으며 지하철 구간 입선을 위해 제작된 형식만이 별도 접수대로 구분되었다. 영단지하철 치요다선 직통을 위해 제작된 1000번대, 도자이선 직통운행을 위한 1200번대와 후쿠오카의 치쿠히선과 후쿠오카 시영지하철 구간 직통운행을 위한 1500번대가 제작되었는데 이들은 지하철 구간 입선을 위한 A-A기준의 불연내장재, 선두차의 비상탈출문(관통문) 설치, 10량 기준 8M2T의 고가속 편성으로 바꾸고 저항제어의 단수를 더욱 세분화한 버니어 저항제어의 제어기기와 주행풍 냉각방식 채택, ATC 장착 등 세부적인 기기구성에 차이를 두었다.
- 죠반선에서 운용된 103계 1000번대. 본래 치요다선 직통용으로 운용되다가 203계에 밀려났으며 후일 야마노테선 등에서 밀려난 103계 등을 긁어모아 15량 편성의 쾌속선 열차로 운용되었다.
- 츠루미 선에 운용되었던 노랑 103계. 우리 연구회의 어떤 분이 생각나는 차량?
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- 도자이선에 운용되었던 103계 1200번대 301계와는 전조등 위치로 구별할 수 있다.
GFDL, https://ja.wikipedia.org/w/index.php?curid=731390
- 교류전철 노선밖에 없는 큐슈의 유일한 직류노선, 치쿠히선에서 운용된 103계 1500번대. 초기에는 이런 도색으로 운용되었었다.
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- 103계가 가장 먼저 투입되었던 노선인 야마노테선. 계속적인 증비가 이뤄지면서 이렇게 고운전대 타입도 투입되었었다.
GFDL, https://ja.wikipedia.org/w/index.php?curid=731352
- 나고야 지구에도 103계가 투입되었었다. 물론 민영화된지 얼마 안되어 전부 퇴역시켰지만...
- 하치코선-카와고에선에 운용되었던 103계 3000번대. 수요가 적은 노선으로서 일찌감치 단편성으로 운행되었었다.
- 103계 3000번대의 실내. 잘 보면 문에 손잡이가 달려있어 "문은 셀프"라는 것을 알 수 있다.
5. 경제 부흥기 대도시민의 발
이렇게 103계는 일본에서 가장 많이 생산된 철도차량으로서 일본의 경제 부흥기 대도시민의 통근의 벗으로서 오랜기간 활약하였으며 동시에 국철의 어려웠던 시기를 대변했던 차량이기도 하다. 1980년대부터 늦게나마 201계, 205계같은 신형 차량들이 개발되었고 민영화 후 눈부신 발전을 이룩하면서 엄청난 량이 생산되었던 103계도 1990년대부터 주력 노선에서 점차 물러났으며 2000년대 들어서는 퇴역이 빠르게 진행되었다. 하지만 대도시민의 발 역할을 톡톡히 해낸 103계는 철도 애호인이 아니더라도 일본 사람들의 기억속에 오랫동안 남아있을 것이다.
민영화 이후 103계의 운용과 퇴역, JR서일본의 짠돌이 연명개조에 대해서는 다음 편에서 소개하기로 한다.
- 글 : 송승학
- 사진 : Wikipedia, 김성수