SCIENCE 3D | KTX 고속 열차

무슨 일이 일어났나

KTX 고속 열차는 전기로 달립니다. 선로 위에 걸린 전선(전차선)의 25 kV 전기를 열차 지붕의 팬터그래프(집전 장치)가 맞닿아 받습니다(국가철도공단).

2004 년 4 월 1 일 경부고속철도가 열리며 달리기 시작한 KTX 는 동력차 2 칸 · 동력 객차 2 칸 · 객차 16 칸, 모두 20 칸에 길이 388 m 이고, 최대 운용 속도는 300 km/h(83.3 m/s)였습니다(국가기록원). 맨 앞과 맨 뒤의 동력차가 열차를 끄는 이런 방식을 동력집중식이라고 합니다(국토해양부).

끄는 힘(견인 동력)을 여러 차량에 나눈 방식은 동력분산식입니다. 국가철도공단은 동력집중식이 동력을 받는 차축 수가 적어 빨라지고 느려지는 데 불리하다고 설명합니다. 동력분산식 시험 열차 HEMU-430X 는 300 km/h 까지 233 초가 걸려 기존 KTX 보다 2 분쯤 빨랐는데(국토해양부), 평균으로 1 초에 0.36 m/s 쯤 빨라진 셈입니다.

시뮬레이터의 썰매를 마찰 없는 선로 위 열차로 보면, 가속도는 끄는 힘 ÷ 질량입니다. 100 kg 을 36 N 으로 끌면 0.360 m/s² 로 10 초 뒤 3.60 m/s 가 되고, 계속 끌면 231 초 뒤 83.3 m/s(300 km/h)에 닿으며 그동안 9.65 km 를 갑니다. 힘을 24 N 으로 줄이면 가속도가 0.240 m/s² 라 347 초가 걸립니다.

새 고속 열차 KTX-청룡(EMU-320)은 동력분산식이고(정책브리핑), 상업 운행 속도는 320 km/h(88.9 m/s), 설계 최고 속도는 352 km/h(97.8 m/s)입니다(국토교통부).

📸 진짜 모습

구 이리역(지금의 익산역)을 출발하는 KTX 열차입니다 — 선로 위로 전차선이 걸려 있습니다.
출처: 대한민국역사박물관 · 공공누리 제1유형(출처표시) · 기관 누리집 원본 ↗

💡 생활 속 예시

지하철은 국가철도공단이 동력분산식의 보기로 드는 열차입니다. 역과 역 사이가 짧아도 출발하자마자 빨라지고, 다음 역 앞에서 금세 느려져 섭니다.
마트에서 물건을 가득 실은 카트는 빈 카트와 같은 힘으로 밀어도 훨씬 천천히 빨라집니다. 무거운 고속 열차를 빨리 출발시키려면 그만큼 큰 끄는 힘이 필요합니다.
KTX 를 타고 가다 잠깐 모터 소리가 멎은 듯 느껴질 때가 있습니다. 변전소 사이의 급전 구분소를 지날 때 기관사가 전원을 끄기 때문인데, 열차는 달려 온 기세(관성)로 그 구간을 지나갑니다.

어떤 부품이 무엇을 하나

전차선과 팬터그래프 (집전 장치) — 선로 위 전차선에 25 kV 전기가 흐르고, 열차 지붕의 팬터그래프가 전차선에 맞닿아 그 전기를 열차로 받아들입니다.
동력차 — 처음 KTX 의 맨 앞과 맨 뒤에 한 칸씩 있어 열차 전체를 끕니다(동력집중식).
고속 전동기 (모터) — 받은 전기로 돌며 차축에 힘을 보내 바퀴를 굴립니다. KTX-청룡의 고속 전동기 출력은 380 kW 입니다.
객차 — 손님이 타는 칸입니다. 처음 KTX 는 동력 객차 2 칸과 객차 16 칸이었고, 동력분산식인 KTX-청룡은 끄는 힘이 여러 차량에 나뉘어 있습니다.
선두부 (맨 앞머리) — 열차의 맨 앞부분으로, 공기를 가르며 빠르게 달리는 고속 차량은 선두부를 유선형으로 만듭니다.

철도용 변전소가 한국전력에서 받은 154 kV 전기를 55 kV, 다시 25 kV 로 바꿔 전차선에 보냅니다.
열차 지붕의 팬터그래프가 전차선에 맞닿아 25 kV 전기를 받습니다.
전동기가 돌며 차축과 바퀴를 굴리고, 동력차(KTX-청룡은 여러 차량)가 열차를 끌어 점점 빨라집니다.
처음 KTX 는 최대 300 km/h, KTX-청룡은 상업 운행 속도 320 km/h 까지 달립니다.
변전소 사이를 나누는 급전 구분소 앞에서는 기관사가 표지를 보고 전원을 끈 채, 달려 온 기세로 그 구간을 지납니다.

확인된 값

경부고속철도 1 단계 개통 (2004 년 4 월): 2004-04 출처
경부고속철도 1 단계 길이 409.8 km (1992.6 ~ 2004.4): 409800 m 출처
1 단계에서 새로 놓은 고속 선로 — 서울~동대구 238.6 km: 238600 m 출처
경부고속철도 2 단계 동대구~부산 구간 개통: 2010-11-01 출처
서울~부산 운행 시간 130 분: 7800 s 출처
경부고속철도 개통 날 — 2004 년 4 월 1 일: 2004-04-01 출처
2004 년 개통 때 KTX 최대 운용 속도 300 km/h (83.3 m/s): 83.3 m/s 출처
처음 KTX 한 편성 — 동력차 2 칸 · 동력 객차 2 칸 · 객차 16 칸, 모두 20 칸: 20 칸 출처
처음 KTX 전체 길이 388 m: 388 m 출처
처음 KTX 무게 771.2 t (손님이 탄 때): 771200 kg 출처
KTX · KTX-산천은 맨 앞과 뒤 동력차가 끄는 동력집중식 (국토해양부 2012 보도): power cars at both ends 출처
동력분산식 시험 열차 HEMU-430X — 300 km/h 까지 233 초, 기존 KTX 보다 2 분쯤 짧음: 233 s 출처
동력집중식 — 끄는 힘(견인 동력)이 한 차량에 모인 기관차 방식: traction concentrated 출처
동력집중식의 보기 — KTX · SRT · 무궁화 · 새마을호: KTX, SRT 출처
동력집중식은 동력을 받는 차축 수가 적어 빨라지고 느려지기에 불리하다: fewer driven axles 출처
동력분산식 — 끄는 힘이 여러 차량에 나뉜 전동차 같은 방식: traction distributed 출처
동력분산식은 빨라지고 느려지는 성능과 차량 공간 활용이 좋다: better acceleration and braking 출처
동력분산식의 보기 — 지하철 · ITX-새마을 · ITX-청춘 · 누리로: subway 출처
KTX-청룡은 동력분산식 고속 열차 (정책브리핑 2024-06-14): distributed power 출처
KTX-청룡(EMU-320) 상업 운행 속도 320 km/h (88.9 m/s): 88.9 m/s 출처
KTX-청룡(EMU-320) 설계 최고 속도 352 km/h (97.8 m/s): 97.8 m/s 출처
KTX-청룡 고속 전동기 출력 380 kW: 380000 W 출처
철도 전기는 한국전력에서 154 kV 로 받는다: 154000 V 출처
급전용 변압기로 55 kV 로 바꾼다: 55000 V 출처
열차 운행에 맞는 25 kV 로 다시 바꾼다 (단권 변압기): 25000 V 출처
전기는 전차선과 팬터그래프(집전 장치)를 거쳐 열차로 간다: catenary and pantograph 출처
변전소 사이 급전 구분소 구간은 기관사가 표지를 보고 전원을 끄고 달린다: power off through the section 출처
고속 차량의 선두부(맨 앞부분)는 유선형: streamlined 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 과학의 역사와 문화 · 변화하는 과학과 세계 [12과사02-05]
한국 2022 · 과학(초등) · 물체의 운동 [6과10-02]

출처

https://www.kr.or.kr/sub/info.do?m=05010202(확인 2026-11-12)
https://www.kr.or.kr/faqboard/view.do?boardSeq=102400(확인 2026-11-12)
https://www.kr.or.kr/faqboard/view.do?boardSeq=102401(확인 2026-11-12)
https://www.kr.or.kr/faqboard/view.do?boardSeq=102403(확인 2026-11-12)
https://www.kr.or.kr/faqboard/view.do?page=74&boardSeq=102049(확인 2026-11-12)
https://www.kr.or.kr/faqboard/view.do?boardSeq=102048(확인 2026-11-12)
https://archives.go.kr/next/newsearch/listSubjectDescription.do?id=006450&sitePage=(확인 2026-11-12)
https://www.korea.kr/briefing/policyBriefingView.do?newsId=148733410(확인 2026-11-12)
https://www.korea.kr/news/policyNewsView.do?newsId=148956911(확인 2026-11-12)
https://www.korea.kr/news/policyNewsView.do?newsId=148930353(확인 2026-11-12)

KTX 고속 열차