중국철도집단유한공사(이하 "중국철도집단")는 최근 자체 주도로 진행 중인 CR450 기술혁신 프로젝트의 EMU 열차 프로토타입이 올해 내에 생산 라인에서 완성될 예정이라고 발표했다.
핵심 구성 부품 측면에서 CRRC는 CR450 EMU 프로토타입 견인 시스템에 영구 자석 모터를 사용하였으며, 이는 중국의 상용 고속열차에 영구 자석 모터가 처음으로 적용된 사례이다. 작동 상태에서 영구 자석 모터는 2kV 이상의 전압으로 충전되며, 초당 100회 전환되고 출력이 14.5% 증가되었다.
견인 모터는 고속 EMU의 9가지 핵심 기술 중 하나이며, CR450 고속 EMU의 '심장'이다. CRRC 관계자는 중국상업보에 영구 자석 모터 부품은 CRRC 영제 모터 유한회사와 CRRC 주저우 모터 유한회사에서 공급했다고 밝혔다.
사실 CR450 프로토타입 열차 이전에 새로운 복싱 고속 통합 검사 열차는 이미 영구 자석 견인 시스템을 사용한 바 있습니다. 중국 철도 그룹의 비즈니스 뉴스 기자가 보도한 바에 따르면, 복싱 고속 종합 검측 열차는 과학기술 혁신 공사 초기 테스트를 위해 특별히 개발된 CR450에 대해 와전류 제동, 영구 자석 견인 시스템, 탄소 세라믹 플레이트, 팬터그래프 9가지 신기술을 포함한 능동 제어 기술을 채택했습니다. 이러한 모든 신기술은 중국의 독자적인 연구 개발 기술입니다.
관계자는 고속 종합 검사 열차에 적합한 견인 모터는 연속 운전 효율이 95% 이상이며, 전력 밀도는 0.9kW/kg 이상이고, 모터 하나당 장기간 750kW의 운전 성능을 유지할 수 있어 400km/h 속도로 장거리 구간 운행 조건을 충족시킬 수 있다고 말했습니다.
동시에, 구동 모터에는 다양한 센서가 장착되어 있으며, 예를 들어 새로운 진동 모니터링 센서를 통해 복싱 고속종합검측차량의 운행 온도를 모니터링하여 구동 모터의 안전성과 신뢰성을 보장할 수 있습니다. 중국철도그룹은 기자에게 CR450 동차조 prototype 차량에 적합한 영구 자석 모터의 개별 파라미터 역시 복싱 고속종합검측차량보다 더 높을 것이라고 밝혔습니다.
CR450 과학기술혁신 프로젝트는 주로 CR450 전동차와 시속 400km의 고속철도 노선, 교량, 터널 및 기타 인프라 기술 혁신을 포함한다. 2021년에 착수한 이후 17종의 신기술 부품 시제품을 완성했으며, CR400 종합시험열차를 이용한 57개 연구시험을 진행하여 고속철도 시험에서 단일 속도 453km/h, 상대적 교차 속도 891km/h, 터널 내 교차 속도 840km/h의 새로운 기록을 수립하였다(2023년 7월 1일자 중국상업망 보도 참조: CR450 전동차가 453km/h의 신기록을 세움).
영구자석 견인 시스템과 관련하여 중국인정협 전국위원회 위원이며 CRRC 회장인 선융차이(Sun Yongcai)는 2024년 전국 양회에서 "도시 철도교통 장비의 전면적인 녹색 전환 촉진"이라는 제안을 발표했습니다. 선융차이는 제안서에서 중국이 주도하여 관련 과학연구기관 및 산업 체인 기업들과 협력하여 새로운 기술을 실현해야 하며, 영구자석 견인 시스템은 고효율, 에너지 절약, 친환경, 고신뢰성을 갖추고 있어 대규모 보급 적용 기반을 이미 확보하고 있다고 밝혔습니다(2024년 3월 4일자 중국상업망 보도 참조, 양회 제안 | 중국인정협 전국위원회 선융차이: 영구자석 견인 신기술 활용으로 중국 도시 철도 분야 연간 에너지 소비량을 약 4분의 1 감소시킬 수 있음).
중국에 따르면 설계 요구사항에 따라 CR450 전동차는 시속 50km 주행 시 소음과 에너지 소비 및 환경 지표가 CR400 부싱 열차보다 높지 않도록 했으며, 이에 CR450 전동차는 다량의 탄소섬유 복합소재를 채택했다. 이 소재는 기존 소재에 비해 밀도가 낮고 경량성, 고강도, 내열성, 피로 저항성 등 일련의 기술 지표에서 우수하여 차량의 중량 감소, 속도 증가 및 에너지 소비 절감에 유리하다.
중국철도그룹이 제공한 자료에 따르면 CR450의 중량은 약 10톤으로 기존 CR400 부싱 열차보다 약 12% 적으며, 주행 저항과 에너지 소비는 20% 감소했다. 제동 성능과 견인 효율은 각각 20%, 3% 증가하여 제동 거리, 소음 및 시속 400km 운행 시 에너지 소비량을 유지하면서 운행 속도를 시속 400km까지 높일 수 있게 되었다.
국가철도그룹은 시속 400km 철도 인프라 기술 혁신 및 초고속 종합시험구간 건설에서 상당한 진전이 있었다고 밝혔다. CR450 전동차(EMU)는 최상위 목표 및 전체 계획 수립을 완료하고 건설 설계 및 시제품 개발 단계에 들어섰다.
CR450 emU 프로토타입이 생산 라인에서 막 출하된 단계이지만, CR450 emU의 상업 운행에 대한 일정은 아직 없다. 중국철도그룹은 중국상업보와의 인터뷰에서 CR450 프로토타입 차량이 생산 라인에서 내려온 후 시험 운행이 실시될 것이며, 시험 일정은 향후 시험 상황에 따라 결정될 것이라고 밝혔다. 이에 대해 "상업 운행에 대해 논의하기에는 아직 이르다"고 말했다.
2021년 1월, 중국철도집단은 더 안전하고 친환경적이며 에너지 절약형이고 지능화된 신제품을 개발하기 위해 복흥(Fuxing) "CR450 과학기술혁신 프로젝트"의 실시를 발표했다. 2022년 4월 19일, 중국철도집단 운영회의에서 당시 중국철도집단 회장이던 루둥푸(Lu Dongfu)는 고속철도 핵심 부품의 국내 적용을 지속적으로 추진하고 CR450 과학기술혁신 프로젝트를 진전시키며 철도 과학기술의 자립자강 능력을 끊임없이 향상시킬 것을 강조했다.
현재 중국의 고속철도 총알 열차는 시속 350킬로미터의 고속으로 운행되고 있으며, 이는 복흥 CR400AF와 CR400BF에 의해 유지되고 있다. 중국철도그룹은 중국상업보에 두 열차의 최고 시험 속도가 시속 420km에 달했지만, 만약 400km/h의 예비 조건을 갖추려면 안전을 보장하기 위해 충분한 속도 여유를 확보해야 한다고 말했다. 그는 "즉, 최고 시험 속도는 450~460km/h에 도달해야 한다"고 말했다.
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