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  • 어린이동아 취재팀
  • 2015-04-06 23:02:37
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서울-광주 KTX, 1시간 반이면 간다

[Science & IT]말 1만8000마리… 동시에 ‘으랴’

최근 호남 고속철도(KTX)가 운행되기 시작했다. 호남 KTX의 개통으로 서울 용산역에서 광주 광주송정역까지 1시간 33분 만에 갈 수 있게 됐다. 이제 전국 시·도가 KTX로 연결되어 빠르게 오갈 수 있다.

 

KTX는 어떻게 움직이기에 전국을 이토록 빠르게 오갈 수 있게 된 걸까? KTX의 운행 원리에 대해 살펴보자.

 

 

전기 흘려보내 ‘슈웅∼’

 

KTX는 전기로 움직인다. 전기를 어떻게 공급받을까? 차량 지붕에 있는 장치와 전깃줄이 맞닿아 있다. 차량 지붕에 있는 장치를 ‘팬터그래프’라고 부른다. 이는 발전소에서 만들어 전깃줄로 흘려보낸 전기를 KTX 내부로 끌어들이는 역할을 한다.

 

이렇게 끌어들인 전기가 KTX 내 모터를 작동시켜 차량 바닥에 있는 바퀴를 돌리는 장치가 ‘전동기’다. 전동기 한 대가 낼 수 있는 힘은 말 1500마리가 동시에 내달리는 힘과 같다.

 

KTX에는 전동기가 평균 열두 대가 설치됐으니 말 1만8000마리가 동시에 뛰는 것과 같은 힘으로 달린다. 이 힘으로 KTX는 시속(1시간 동안 움직이는 거리) 300km 이상 달린다.

 

속도의 세기를 조절하는 장치인 ‘주전력 변환장치’도 설치됐다. 주전력 변환장치는 기관사가 지시하는 속도에 따라 차량 바퀴가 움직이도록 적당한 양의 전기를 전동기에 공급하는 역할을 한다.

 

 

적은 힘으로 빨리 달리게

 

팬터그래프

 

KTX에 달린 바퀴는 철로 만들어졌다. 철은 튼튼할 뿐만 아니라 철로 된 바퀴와 선로 사이에 작용하는 ‘마찰계수’가 다른 재료에 비해 낮다. 마찰계수란 서로 접촉해있는 두 물체에 힘을 가할 때 이들 물체가 움직이는 것을 방해하는 힘의 정도다.

 

예를 들면 얼음판 위에서 스케이트를 탈 때와 고무판 위에서 스케이트를 탈 때를 생각해보자. 고무판보다 얼음판 위에서 스케이트를 탈 때 힘을 덜 들이고도 앞으로 훨씬 잘 움직일 수 있다. 그 이유는 얼음판과 스케이트 날 사이의 마찰계수가 더 낮기 때문.

 

마찰계수가 낮다는 건 그만큼 적은 힘으로 빠르고 오래 움직일 수 있다는 뜻. 그만큼 속도를 줄여 멈추려고 할 때 시간이 걸린다.

 

 

제때 멈출 줄 알아야

 

KTX는 빨리 달리는 만큼 제때 멈출 수 있는 것도 중요하다. 바퀴가 달리는 속도를 줄여 차량을 멈추게 하는 장치를 ‘제동 장치’라고 한다. 바퀴를 선로에 마찰시켜 바퀴가 움직이는 에너지를 열에너지로 소모시키는 원리다.

 

시속 300km 이상으로 달리는 열차가 제동 장치를 사용해 완전히 멈추려면 적어도 7km는 앞으로 미끄러진다.

 

안전사고를 방지하기 위해 차량에는 도로의 신호등과 같은 역할을 하는 ‘열차제어장치’가 설치됐다. 이 장치는 앞에 가는 차량의 위치와 장애물에 대한 정보를 인식해 기관사에게 알려준다. 또 기관사가 규정된 속도보다 빨리 운행하면 경고를 울린다. 그래도 기관사가 속도를 줄이지 않으면 강제로 해당 차량을 멈추게 하는 기능을 한다.

 

▶공혜림 기자 hlgong37@donga.com

 

어린이동아 취재팀 kids@donga.com

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