철도서비스가 우리 경제와 사회생활, 그리고 관광 등에서 차지하는 몫과 영향이 커지고 있다. 이같이 철도가 우리 삶에 깊숙이 들어와 있는 만큼 철도를 운영하는 공사와 회사 등 운영자들도 승객에게 편안하고 안전한 철도서비스를 제공해야 하는 책임감을 가지지 않을 수 없는 시기이기도 하다. 철도의 이런 중요성에 걸맞게 전기동차를 직접 운전하는 기관사들 역시 전기동차의 내부 시스템과 장치의 기능에 대해 전반적인 지식은 물론 능숙한 운전기법을 갖추고 있어야 한다. 그래야만 경제적이고 안전한 운행이 가능하게 되는 것이다. 기관사들에게도 과학적 사고와 훈련이 요구되는 이유이다.
전기동차는 전기회로를 기반으로 설계된 차량이다. 그래서 전기회로에 대한 기초지식이 있어야 전기동차 구조 및 기능 과목을 이해하기 쉽다. 그러나 철도에 입문한 학생들은 전기회로의 ‘회’자도 모른다. 저자들은 학생들의 이러한 어려움을 너무나 잘 알고 있기 때문에 이 책에서는 각종 회로도에 다채로운 색깔을 입히고 그림을 삽입하여 알기 쉽게 정리해 보았다.
이 책에서는 전기회로가 적용되는 두 가지 회로, 즉 주회로와 고압보조회로(SIV: StaticInverter)에 대해 하나하나씩 이해해 보기로 한다. 첫째, 주회로란 컨버터와 인버터를 거쳐 전동기까지의 회로를 말한다. 우선 교류구간을 보자. 주변압기(MT)를 통해 교류가 들어오면 컨버터에서 이 교류를 직류로 바꾸어 준다. 이 직류는 인버터로 들어가 교류로 나와 VVVF차량의 유도전동기를 돌려주는 에너지원이 된다. 한편 직류구간을 거쳐 들어온 직류는 곧바로 인버터로 진입하여 교류를 내보내면서 VVVF차량의 유도전동기와 아울러 고압보조장치(SIV)에까지 전원을 공급해준다. 주회로는 전기동차의 두뇌, 즉 브레인(Brain)이다. 주회로 구간(2차 측)의 소프트웨어, 회로, 그리고 장치들이 전기동차의 운행과 관련된 모든 지시, 통제, 제어를 종합적으로 실시하기 때문이다. 그래서 주회로를 전기동차의 심장이라고도 부르는 이유이기도 하다.
둘째, 전차선 전원으로 전동차의 저압회로에 바로 전원을 공급하면 큰일이 난다. 그래서 큰 전원을 받아 작은 전원으로 연결시켜 주는, 즉 중간 역할의 고압보조회로 및 장치가 필요한 것이다. 이 고압보조회로가 3차측인 것이다. 이에 따라 먼저 전차선의 전원으로 고압보조장치를 가동시켜 전압을 다운시킨 후 저압전원으로 변환시켜주는 장치가 필요하다. 이 장치가 바로 작은 인버터라고도 불리는 SIV이다. 고압보조장치가 제대로 작동을 못하면 공기압축기(CM)에 공기를 주지 못하므로 제동장치, 출입문제어, 운전제어가 원활하게 이루어지지 않는다. 아울러 SIV에 문제가 있으면 배터리를 충전시켜주지 못한다. 배터리는 전동차 기동 시뿐 아니라 각종 램프(등)의 필요한 영양소가 아닌가. 배터리가 제대로 작동하지 못하는 전기동차를 상상할 수 있겠는가?
저자들은 기존의 철도 관련학과에서 주교재로 쓰이고 있는 철도 관련 공사가 발간한 책의 긴 내용을 단락별로 축약시켜 요점 위주로 책을 구성하였다. 또한 책 전체의 구성 체계를 공사의 교재를 따르되 학생들이 전체 구도를 알기 쉽게 재구성했다. 아울러 혹시 학생들이 본문에서 놓친 주회로, 고압보조회로, 관련 회로도나 장치가 나타날 경우에 대비하여 마지막 장에 이해하기 쉽게 풀어서 제공해 보았다.
이 책은 저자들이 전기동차 구조 및 기능 과목을 강의하기 위하여 준비해 놓았던 PPT자료를 바탕으로 해서 틀을 잡아본 결과물이다. 실 한 올 한 올 뜨개질하듯 엮어보니 하나의 커다란 그물망이 만들어진 느낌이다. 이 책을 세상에 내놓는 데는 전채린 과장님의 끊임없는 격려와 독촉이 큰 힘이 되었다. 강의용으로 준비해 놓은 형형색색의 회로도 그림을 출간해 주시기로 결심한 임재무 상무님에게도 깊은 감사의 마음 전한다.