2025년 2월 25일, CR450 고속열차 시제품이 국가철도시험센터에서 각종 검증 테스트를 받고 있다.

얼마 전 폐막한 제17회 중국 국제 현대화 철도 기술장비 박람회에서 날렵한 선과 미래지향적 디자인이 돋보이는 ‘CR450 푸싱(復興)호 고속열차’(이하 CR450)는 중국 철도과학연구원그룹 국가철도시험센터 전시존에서 단연 최고의 화제였다. 세계 각국의 귀빈들이 CR450 앞에서 발걸음을 멈추고 연신 사진을 찍으며 감탄을 쏟아냈다. CR450은 ‘세계에서 가장 빠른 고속열차’라는 명성에 걸맞게 시험 구간에서 시속 453km라는 신기록을 세운 바 있다. 본지 기자는 CR450 개발의 전 과정에 참여한 중국철도과학연구원그룹 자오훙웨이(趙紅衛) 수석연구원과 인터뷰를 통해 CR450 개발의 비하인드 스토리를 들어봤다.

CR450 객실 내부는 세련된 소재와 색상, 디자인이 적용돼 아늑하고 고급스러운 분위기를 연출한다. 또 구역별 좌석 배치와 넉넉한 공간 설계를 통해 안락함을 극대화했다. 사진은 CR450 비즈니스석의 모습이다.

‘CR450’ 속도와 그 이상의 진화

“시속 350km에서 400km까지 속도를 끌어올리는 것은 사실 매우 어려운 작업이다.” 자오 연구원은 CR450의 주행 시속이 453km에 도달하던 순간을 떠올리며 흥분을 감추지 못했다. “그때 나도 고속열차에 타고 있었는데 심장이 정말 빠르게 뛰었다.”

CR450은 총 8량 편성으로 시속 400km까지 주행이 가능하도록 설계됐다. 이전 모델인 CR400과 비교했을 때 단순히 ‘조금 더 빨라진’ 수준이 아니라 견인과 제동, 공기역학, 유지 보수 등 시스템 전반을 아우르는 혁신적인 발전을 이뤄냈다.

데이터에 따르면, CR450은 주행 저항에 있어서 22% 감소했고 견인 효율은 4% 향상됐다. 열차 중량은 10% 가벼워졌으며 에너지 소비 역시 20% 줄었다. “더 빠른 속도뿐만 아니라 열차를 더욱 안정적이고 경제적이고 스마트하고 쾌적하게 만드는 것이 우리의 목표”라는 자오 연구원의 말이 현실이 된 것이다.

자오 연구원에 의하면, CR450는 빨라진 속도에 맞춰 차체 곳곳에 수많은 스마트 센서가 탑재했다. ‘감지-진단-결정-실행’으로 이어지는 순환형 반응 시스템이 작동한다. 즉, 이상 징후가 감지되면 시스템이 이를 즉각 분석해 명령을 내려 실시간으로 주행 상태를 조정하는 ‘자율 적응형 안전 제어 시스템’을 구현한 것이다.

한편, CR450은 승객들의 승차 경험에서도 ‘눈에 띄는 진화’를 이뤘다. 차체 높이를 기존 4050mm에서 3850mm로 낮춰 공기 저항을 최소화하면서도 실내 공간의 안락함은 그대로 유지했다. 특히 열차의 전면부를 재배치해 처음으로 대형 수하물 보관 구역을 확보한 점이 돋보인다. 좌석 간격은 보다 합리적으로 조정됐고 창문의 시야는 한층 넓어져 개방감을 높였다. 조명 역시 부드럽고 은은해져 전반적인 승차 경험이 인간 중심적으로 개선됐다.

자오훙웨이 연구원(가운데)이 팀원들과 함께 연구실에서 푸싱호 설계 관련 문제를 논의하고 있다.

겹겹이 쌓인 난관을 뚫고 달성한 ‘신기록’

전시된 열차 앞에서 세계 각국 귀빈들의 카메라 플래시와 찬사를 받던 자오 연구원은 미소 지으며 고개를 끄덕였지만, ‘성공’이라는 단어를 쉽게 입에 올리지는 않았다. “마음으로는 정말 감격스럽고 벅차다. 이 열차의 탄생은 단순한 속도의 도약을 넘어 중국 고속철도 기술 체계의 자주적 혁신 역량을 보여주는 것이니 말이다.”

그는 이어 “이제 더 이상 벤치마킹할 만한 기술적 모델이 없다. 많은 부분을 스스로 모색하며 앞으로 나아갈 수밖에 없다”라고 털어놨다. 이처럼 ‘참고할 답안’조차 없는 기술 개척의 여정에서, 대부분의 핵심 기술은 말 그대로 ‘무(無)에서 유(有)를 창조하는’ 과정이었다. 기초 소재 개발부터 데이터 모델, 시뮬레이션 연산, 실제 차량 검증에 이르기까지 전 과정은 마치 ‘미지의 영역’을 헤쳐 나가는 것과 다름없었다.

‘제동’이라는 핵심 단계만 보더라도, 고속열차 속도가 시속 350km에서 400km로 올라가면 브레이크가 극복해야 할 에너지도 약 30% 증가한다. 일반적인 논리대로라면 제동 거리 역시 더 길어질 수밖에 없다. 하지만 개발팀의 목표는 분명했다. ‘시속 400km에서도 제동 거리를 시속 350km 일 때와 같은 6500m 이내로 유지해야 한다는 것’이었다. 이를 위해 엔지니어들은 적극적으로 다양한 특수 기술을 강구했고 마침내 극한 속도에서도 안정적으로 제동 성능을 확보하는 데 성공했다.

게다가 고속철도의 ‘극한 도전’에서 피할 수 없는 최대 관문은 바로 공기역학이다. 열차가 시속 400km에 도달하면 전체 저항의 90% 이상이 공기 저항에서 발생한다. CR450 개발팀은 차체의 유선형 설계를 한층 강화하고 바퀴를 감싸는 구조를 더욱 견고히 했으며, 차량 상단의 팬터그래프(집전장치) 형태를 최적화하는 등 세밀한 설계를 통해 공기 저항을 획기적으로 줄였다. 아울러 신소재와 첨단 제조기술을 도입해 모터 효율을 극대화했으며 그 결과 열차 전체의 에너지 소비를 20% 절감할 수 있었다.

소음 제어 역시 ‘고난도 과제’였다. 이론적으로 고속열차 속도가 매 50km 증가할 때마다 열차 내외부 소음은 2~3dB씩 커진다. 개발팀은 이 문제를 해결하기 위해 수백 가지 소재를 테스트해 가볍고도 방음 효과가 뛰어난 최적의 방안을 찾아냈다. 또한 차체 구조를 개선해 소음 확산을 최대한 차단함으로써 CR450이 고속으로 주행하는 중에도 객실 내부는 조용하고 안락한 환경이 유지되도록 했다.

“이런 비슷한 어려움이 많았지만, CR450을 직접 마주한 순간 그런 것들은 전혀 중요하지 않게 느껴졌다.” 자오 연구원이 말했다. 올해 초 CR450은 순환형 시험 라인에서 각종 기초 테스트를 마친 뒤 ‘충칭(重慶)~첸장(黔江) 구간’과 ‘우한(武漢)~이창(宜昌) 구간’ 등 실제 노선의 동적 시험 운행에 돌입했다. 지금까지 CR450은 모든 형식시험을 거의 완료했으며 성능 지표도 모두 충족한 상태다.

CR450은 이르면 내년부터 상업 운전에 투입될 예정이다. 자오 연구원은 “하루빨리 운행을 시작해 더 많은 승객들이 일상에서 CR450이 가져다주는 뛰어난 가치를 직접 체감할 수 있길 진심으로 바란다”라며 큰 기대감을 드러냈다. 

글 | 푸자오난(付兆楠)

사진 | 중국철도과학연구원그룹 제공