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103계 전동차

last modified: 2019-07-11 12:22:11 Contributors




Contents

1. 사양
2. 개요
3. 개발 배경
4. 운행 투입
5. 이야깃거리

1. 사양

열차 형식 도시, 광역철도 입선용 통근형 전동차
구동 방식 전기 동력분산식 열차
급전 방식 직류 1500V
영업 최고 속도 투입 선구별 차이는 있으나 일반적으로는 100km/h 전후
설계 최고 속도 100km/h
기동 가속도 2.0km/h/s ~ 3.3km/h/s
신호 방식 기본적으로는 ATS 기반이나 운용 시기 및 회사, 선구별로 제각각임
일부 지하철 입선 대응 차량은 ATC 기반의 신호설비를 추가로 장비
제작 회사 가와사키 중공업, 긴키 차량, 히타치 제작소, JR서일본 고토종합차량소
도입 연도 1964~1984
제어 방식 저항제어, 직병렬조합 약계자제어
지하철 입선 차량은 버니어 제어[1]
동력 장치 직류직권전동기
제동 방식 발전제동 병용 전자직통제동
편성 대수 2량~8량 규모로 다양하게 편성
한창 운용되던 시기에는 10량, 15량까지 편성됨

2. 개요

원조 장수만세

일본국유철도 초반기인 1960년대 초에 개발되어 국철의 리즈시절과 몰락을 함께 한 '신성능 전동차' 의 기준이 된 모델이자 지금도 운행되고 있으며 별일 없으면 최소한 일본 국내에 한해 간사이 지방 한정으로 미래에도 운행될(...) 본격 장수만세 전동차. 일본 곳곳[2], 특히 서일본 지역을 중심으로 수요가 그리 많지 않은 로컬선본격 적자 떠안기이나 B급 간선, 각종 지선 등을 누비고 있으며여기여기 빼고 103계 전동차 보다 먼저 등장한 난카이 6000계 전동차는 아직도 생산된 모든 차량이 고야선의 주력으로 건재하지만 일부 초도편성은 벌써 철도 박물관에 보존되어 있지만, 한편으로는 앞으로도 더 써먹기 위한 마개조차가 굴러다니는 등 과거와 현재가 공존하는 오묘한 차량이다.

참고로 민영화 직후에는 무려 3436량에 달하는 차량이 재적하고 있었으나, 2013년 현재 동일본도카이에서는 이미 완전히 절멸했고, 서일본288량, 큐슈54량만이 남아 있는데, 이것도 자꾸 줄어들고 있는 상황이다. 그런데 짠돌이 서일본이 오사카 환상선에 투입시킬 목적으로 개발을 준비하고 있다는 사실이 공개되어(일어), 환상선의 103계의 미래가 어둡다. 큐슈에 있는 103계 1500번대 54량도 2015년부터 순차적으로 신차로 교체할 예정. 서일본이 반쯤 미치지 않는 이상 히로시마 지구에 가면 계속 볼 수 있으려니 했는데 정작 그 곳에도 신차들어오는 사태가 발생. 환상선 103계는 갈곳이 없어지는 중.오카야마 있잖아 거기로 가!

국내에는 코레일서울메트로 1호선의 저항제어 전동차의 기반이 된 모델로 철도 동호인들에게 인지도가 높은 편.

여담으로 일부 편성은 인도네시아로 팔려 가기도 했다. 본격 세계를 달리는 장수만세 전동차

3. 개발 배경

1957년부터 일본국유철도는 패전 이후부터 쭈욱 운용하고 있던 각종 고물 차량[3]을 대체하고, 보다 고성능의 전동차를 손에 넣기 위해 이른바 신성능 전동차 라는 계획 하에 몇 가지 신형 차량을 개발하고 있었는데[4], 이때 신형 통근형 전동차로써 개발되어 이후 신성능 전동차로써의 기반을 확립한 차량이 바로 101계 전동차이다. 등장 초기에는 모하 90계라는 이름으로 불렸지만, 1959년에 이 명명체계를 싸그리 바꿈으로써 101계 전동차라는 이름을 새롭게 부여받았다. 등장 당시에는 우수한 성능과 각종 신기술을 채택하여 획기적인 차량이라고 평가받았지만, 이 우수한 성능을 내기 위해 편성 내의 모든 차량을 모터카로, 즉 전차량을 동력차화시키는, 성능 향상을 위한 가장 단순하면서도 획기적인 방법이자 당시 실정을 전혀 고려하지 않은 병크를 저지르게 되어 전기 소모량이 어마어마하게 되었고, 이 때문에 안 그래도 패전 이후 열악했던 송전 시스템이 버텨내질 못해서 카탈로그 상의 성능을 전혀 내지 못하고 있었다. 비싼 돈 들여가며 새 전동차 만들어 놨는데 설비가 버텨주질 못하자 또 다시 비싼 돈 들여가며 전기설비까지 뜯어고치기가 썩 내키지 않았던 국철은 이 문제를 해결하려고 101계에 무동력차를 끼워넣었으나 이번에는 성능이 대폭 하락해버리고 만다.(...) 결국 내린 결론은 기초부터 다른 전동차를 만드는 것.

그래서 전기낭비의 주 원인이라고 불렸던 전 차량 동력차 구조에서 MT비율을 1:1로 맞추는 쪽으로 방향을 잡고, 무지막지한 가속도와 적당한 감속력을 추구하는 방식 대신, 적당한 가속도와 높은 감속력을 갖추어 통근형 노선과 같이 고밀도로 열차를 투입시켜야 하는 노선에서 좀 더 효율적인 운용을 가능하게 하는 방식으로 선회하게 되며 덕분에 운영비 절감은 덤으로 얻을 수 있게 되었다. 그리고 이러한 설계 사상은 오늘날까지 이어져 웬만한 통근형 열차라면 모두 이러한 방식을 기반으로 하여 제조되고 있다. 특히 최근에 제작된 E233계 중 일부 형식은 상용최대 감속도가 5.0km/h/s라는 무지막지한 감속력을 가지고 있다.

또한 도카이도 신칸센, 산요 신칸센[5] 신칸센 0계 전동차[6], 485계 전동차[7], 115계 전동차[8], 205계 전동차[9]와 더불어 국철이 존속했던 1960년부터 1987년 간에 투자 대비 성과를 거둔 몇 안되는 혁신 중 하나다. 혁신이랍시고 만들어 놨더니 당시 실정은 전혀 고려하지 않았다거나, 아예 의욕 부족과 지나친 보수적 성향으로 인해 기존 차량의 재탕에 지나지 않는다던지[10], 의욕 과잉으로 쓸데없이 비싼 차를 만들어 놓고 돈이 모자라 다 교체 못했다고 하거나, 아니면 기존의 혁신이라도 재탕할 돈조차도 없다거나, 그것도 아니면 혁신이랍시고 뭐 좀 해보려고 하니 회사가 망했기 때문이다.(...)

4. 운행 투입

시제차가 시범운행하고 있었던 야마노테선에 1964년 첫 양산형 편성이 투입되어 운행을 시작했다.

이후 많은 통근형 노선에 도입이 되어서 효율성을 입증할 무렵, 조반선이나 게이한신 완행선에 투입되는 것이 고려되었다. 이들 노선은 역간 거리가 길고 표정 속도가 높은 것이 특징으로 103계 설계 사상을 봤을 때 투입에는 부적절한 노선으로 보였다. 하지만 표준화를 중시한 탓에 그냥 103계가 이들 노선에 투입되었다. 하지만 고속 주행에서도 괜찮은 경제성을 보여서 103계가 엄청 나게 퍼지는 계기가 되었다. 다만 고속 운행시 전기 브레이크를 쓰면 전동기에 과전압이 걸려 보호 회로가 작동하는 일이 빈번해서 이부분에 대한 회로 수정이 있었다.

이후 기존의 기술에 안주한 나머지 신차를 찍어낼 의욕도, 능력도, 기술도 크게 모자랐던 국철 말기 에는 그저 오래된 차는 버리고 같은 모델의 새 차를 찍어내 땜빵하는 식으로 지속적으로 생산해 각 선구에 투입 및 운용해 노후 차량의 도태를 어찌어찌 막긴 했지만[11]돌려막기?, 최신 기술을 적용한 차량이 본격적으로 제작, 운행되기 시작한 JR화 이후부터는 새차와 비교했을 때 성능 면에서 도저히 따라잡기 힘들 정도로 뒤처지고 말았다. 이 때문에 비슷한 시기에 개발, 제작되었던 113계 전동차115계 전동차와 함께 서서히 주요 간선에서 밀려나기 시작하였고, 각 지역의 로컬선 등지에 2량의 1인승무 단량동차화 혹은 3~4량의 단편성화되어 운행하고 있다. 그나마 어느 정도 수요가 좀 나오는 한와선이나 오사카 환상선 등 어느 정도 간선 역할을 하는 노선에는 4량, 6량, 8량의 형태로 운행되고 있는데 이것마저도 JR 니시니혼에 한정된 이야기이고, JR 히가시니혼의 구역에서는 이미 모습을 감춘 지 오래이다.[12]

재미있는 것은 같은 국철 시기에 만들어졌어도 쵸퍼제어 차량이나 VVVF 개발 초기에 도입된 차량들은 이미 하나 둘씩 폐차되거나 이미 폐차가 완료되었지만, 저항제어 방식으로 제조된 차량은 VVVF나 쵸퍼제어 방식에 비해 유지비 대비 전력 효율은 형편없이 낮지만, 정비 및 유지관리에 그리 복잡한 기술을 필요로 하지 않기 때문에 현재까지도 살아남아 일본 곳곳을 누비고 있다. 또한 현재까지 살아남은 것들은 모두 관리 상태가 좋은 103계이므로, 고물차라고 해서 차가 달리다가 부서지지 않을까 하는 걱정은 하지 않아도 된다.[13] 상태가 나쁜 차들은 일찌감치 도태되었고 남아있는 차량 중에서 좋은 차들만을 골라 연명공사를 실시했기 때문. 이는 113계나 115계 등 다른 국철 시대의 구형 전동차도 마찬가지이다.

5. 이야깃거리

  • 기본 8량 편성에 4M 4T편성으로 MT비는 1:1이다. 지금은 전폐된 10량 편성 차량(1000번대, 1200)의 경우 도쿄 메트로 지요다선, 도자이선에 입선하는 관계로 가속도를 높이기 위해 8M 2T편성이다.

  • 초기에 103계가 개발된 직후 한창 제조되던 시기에는 저운전대 차량으로 제조되었으나, 이후 사고시나 운전사의 시야 확보 등에 유리한 고운전대 방식으로 제조하는 것으로 방침이 변경되었기 때문에 저운전대 차량과 고운전대 차량 두 가지 타입이 존재한다. 비슷한 시기에 만들어진 113계/115계 등 초창기 신기술 전동차들은 애초부터 밥통형 운전대를 채용하고 있었던 특급형 전동차를 제외하고는 모두 이러한 설계 변경의 영향을 받았으며, 운전석 유리창이 차량의 중간부에 가깝게 위치히면 저운전대 차량, 천장에 가깝게 위치하면 고운전대 차량으로 쉽게 구분할 수 있다. 대부분의 저운전대 차량은 내구연한 만료로 폐차되었으나, 2014년 2월 현재에도 저운전대 현역차량이 아직 나라선이나 한와선 등 주요 선구에서 운행하고 있다. 저운전대 차량은 외형상 101계와 큰 차이가 없는 것이 특징.출처.

  • 많이 쏟아져나온 만큼 돌아다니는 환경도 천차만별이라 세부 모델 가지치기, 파생형까지 감안하면 그 규모가 꽤 된다. 몇 가지 예를 들면, 핵심 기기들이 대부분 동일하게 구성된 기술적 파생형으로는 301계 전동차가 있는데 이는 지하철 입선을 염두에 두고 개발된 차량이다. 근데 굳이 이런 모델을 따로 만들지 않더라도 큐슈에서는 103계 1500번대라고 해서 201계 차체를 올려놓고 앞에 관통문 달아놓고 지하철 구간을 현역으로써 잘만 헤집고 다니고 있으며, 도쿄에도 현재는 전차량 폐차된 103계 1200번대와 1000번대라고 해서 관통문 달린 차량이 지하철 구간을 달리기도 했다. 이러한 제조 방식은 분명 각 선구별로 특화된 방식의 차량을 투입하기 때문에 해당 선구의 실정에 맞춰서 운용이 가능하지만, 반대로 생각하면 투입될 환경에 따라 새 모델을 만들어서 넣거나 개조를 하는 등의 삽질을 반복해야 했고, 그 결과로 편화[14]가 심해지게 되어 나중에는 같은 103계인데도 불구하고 모델이 달라서 정작 같은 103계끼리 병결조차도 할 수 없는 웃지 못할 일이 벌어졌다. 한술 더 떠서 나중에는 다른 국철형 전동차와 마찬가지로 101계 부수차량을 개조해서 103계 편성에 끼워넣는 짬뽕편성도 선보였다. 물론 103계라고 예외는 없어서 103계를 기반으로 한 근교형 단편성 전동차인 105계가 나오고 나서 일부 차량이 105계에 끼워넣기 되었다.

  • 일부 차량은 신기술 시험 목적으로 개조되기도 했는데 국철은 보수성과 짠돌이라는 이름에 걸맞지 않게 1974년에 쵸퍼제어 시험을 목적으로 동력객차 1량을 개조하여 네기시선에서 굴려본 적이 있고, 동일본과 도카이 역시 1990년대 초반에 동력객차 1량씩 VVVF화 개조를 한 이력이 있는데, 동일본은 여기에 한 술 더 떠서 직접 모터 구동방식이라고 하는 DDM방식 및 영구자석전동기 개조까지 실시한 이력이 있다. 물론 실험 결과나 가성비가 좋지 않았는지 이미 존재하는 차량에 대해 추진장치를 교체하는 것까지는 이르지 못했고[15], 새로이 양산될 차량에 적용하는 것으로 끝나고 말았다. 하지만 그 차량 조차도 망했어요 시험차마저도 po머니wer 버프 받아서 새로 뽑아내는 동일본답지 않은듯

  • 그러나 JR 니시니혼에서는 이런 호화판 개조도 필요없다는 듯 추진장치는 그대로 둔 채 40년 사용 기준의 체질개선 N40, 30년 사용 기준의 N30과 같은 대수선 공사를 시행하기도 했는데 이쯤 되면 노인 학대 간사이 지방에서 측창이 2단 분할된 통유리가 되었다거나 운전대 창문이나 객차 측창의 창틀이 은색으로 되어있다거나 내장재가 삐까번쩍하는 등의 103계를 봤다면 이러한 공사를 받은 차량이다.
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  • [1] 초다단 저항제어라고 하는 것으로, 기존의 저항제어에 비해 저항 단수를 매우 작은 단위로 늘려놓음으로써 저항제어 특유의 가속시 차량의 울렁거림을 막아주는 제어방식
  • [2] 다만 홋카이도로는 영업운전 목적으로 절대 보내지지 않았다. 말년에 폐차 예정이던 8량이 충돌시험 목적으로 무화회송되긴 했으나 이것도 추측일 뿐 상세한 목적은 끝내 알려지지 않았다고 한다.
  • [3] 고물차라는 이름도 아까운 것이, 이들은 사실상 부실차량에 가깝다. 철강이 부족하답시고 멀쩡한 차의 벽을 뜯어내고 그 자리에 나무벽을 만들어 놓는다거나, 아니면 아예 철강보다 나무가 훨씬 많이 들어간 전동차들도 있었다. 이건 그나마 양반인 것이, 차내에 전선이 그대로 노출되어 있는 경우도 있었고, 이런 부실한 설비 덕분에 전기합선이 일어나 전동차를 홀라당 태워먹기도 했다.
  • [4] 101계 이후 국철 최후의 차량인 207계 900번대 전동차까지의 모든 국철 차량을 이 범주에 넣는 것이 일반적이다.
  • [5] 두 신칸센 노선의 건설을 시작으로 전세계적인 센세이션을 일으켰다. 하지만 도카이도 신칸센을 지을때까지만 해도 괜찮았으나, 산요 신칸센과 뒤이어서 도호쿠 신칸센을 짓기 시작하면서 조금씩 국철의 재정은 바닥을 드러내게 된다.
  • [6] 세계 최초의 고속철도 전동차라는 타이틀이라도 갖고 있고, 일본인들의 정신적 자존심이기도 하다.
  • [7] 특급형 전동차 중에서는 가히 베스트셀러급으로 불릴 정도로 다양한 바리에이션을 포함, 대량 양산되어 일본 전국을 운행했다.
  • [8] 113계를 기반으로 한 근교형 차량으로써, 485계와 마찬가지로 범용성 면에서 꽤나 짭짤한 재미를 본 차량이다.
  • [9] 가성비가 이전작인 201계보다 훨씬 뛰어났다.(...)
  • [10] 115계 전동차, 485계 전동차 기반의 차량을 상당히 재탕했기 때문에 이들 차량 간에는 서로 다른 계통인데도 불구하고 짬뽕편성을 만들어 다닌 사례가 있다. 그나마 이는 양반으로, 직류전용차량에 교류기기를 떼다 붙인 것만으로도 형식명이 바뀔 정도면 엄청난 호환성을 갖고 있는 셈이다.(...)
  • [11] 이는 신칸센 0계 전동차에도 해당하는 이야기이다. 이쪽은 고속주행 철도차량의 특성상 103계보다 더 심하면 심했지 결코 덜하지는 않았다. 평균 교체주기가 13년이라니 말 다했지...
  • [12] 도쿄 근교에서는 도심 속의 로컬선이라고 일컬어지는 츠루미선이나 무사시노선, 죠반선 나리타지선 등지에서 그나마 몇 년 전까지 103계를 구경할 수 있었지만, 현재는 모두 205계 전동차의 개조차로 대차되었다. 게다가 E235계의 개발이 발표된 이상 수 년 이내로 E231계가 야마노테선에서 모두 축출될 것이 확실시된 현재에는 이 205계도 모두 쫓겨날 것이 예상되고 있다.
  • [13] 반쯤 농담으로 들리겠지만, 113/115계 마개조차가 처음 등장했을 때에 이런 걱정이 실제로 있었다!
  • [14] 모델이 한 가지 종류로 통일되거나, 어느 정도의 통일성을 가지지 않고 수십 가지의 종류로 가지치기 되는 것. 선택이나 운용의 폭이 넓어지긴 하지만 사후지원이나 정비, 유지 등이 매우 어려워지는 단점이 있다.
  • [15] 사실 추진장치 교체는 당시에는 전동차 한대 새로 뽑는 것과 비슷한 가격이기 때문에 타 회사에서도 웬만해서는 거의 손 대지 않는 부분이다. 요즘이야 일본내에서 전국적으로 유행하는 개조지만...