이 책의 토대가 된 『제2종 철도차량 운전면허 표준교재』는 2023년 국토교통부가 발간한 철도차량 운전면허 분야의 대표적인 표준 교재이다. 이 교재는 철도차량을 운전하고 관리하는 기관사가 반드시 갖추어야 할 기본 지식과 실무 역량을 체계적으로 정리한 것으로, 철도안전과 운전기술 교육의 수준을 한 단계 끌어올린 중요한 성과라고 할 수 있다.

표준교재를 발간하기까지 기울인 국토교통부의 노력과 헌신은 높이 평가되어야 한다. 이 교재는 철도차량 운전면허 시험의 전문성과 공정성을 높이는 데 기여했을 뿐만 아니라, 우리나라 철도운전 교육이 보다 체계적이고 과학적인 방향으로 발전하는 데 중요한 토대를 마련한 것이다.

이번에 저자들이 집필한 책 『철도차량 운전면허 시험대비서 전기동차 구조 및 기능 I, 원리로 풀고 예제로 잡다』는 전동차 구조 및 기능이라는 전문 영역을 과학과 공학, 기술과 안전, 이론과 실무가 결합된 융합학문으로 이해하고자 한 노력의 결과물이다. 저자들은 독자들이 이 책을 통해 단순히 시험에 합격하는 수준을 넘어, 철도차량의 구조와 기능에 대한 원리와 이를 현장에서 적용할 수 있는 실천능력을 체계적이고 과학적으로 갖추기를 기대하면서 이 책을 준비해 왔다.

이 책은 표준교재의 학습 정신을 바탕으로 집필된 수험 준비서이다. 이 책은 표준교재의 차례와 흐름을 최대한 따르면서, 각 개념을 수험생의 눈높이에서 다시 풀어 설명하고, 곧바로 예제와 문제풀이로 연결되도록 구성한 책이다. 표준교재와 수험준비서의 차례가 서로 어긋나면 수험생은 같은 내용을 두 번 찾아야 하고, 개념의 위치를 다시 확인해야 하며, 학습의 흐름을 잃기 쉽다. 아울러 이 책은 2026년 철도종사자 자격시험 강화제도에 따른 내용을 가급적 최대한으로 반영하여 예제를 구성하였다.

전기동차는 수많은 전기기기와 제어회로가 유기적으로 연결되어 움직이는 하나의 거대한 시스템이다. 팬터그래프가 전차선의 전원을 받아들이는 순간부터 주차단기, 교직절환기, 주변압기, 주변환장치, 견인전동기를 거쳐 열차가 출발하기까지, 모든 과정은 정해진 조건과 순서에 따라 이루어진다.

그러나 철도차량 운전면허 시험을 준비하는 학습자에게 전기동차의 구조와 기능은 결코 쉬운 과목이 아니다. 낯선 기기 명칭과 영문 약어가 많고, 하나의 기기가 여러 회로와 연동되며, 정상 동작뿐 아니라 고장·차단·보호·복귀 과정까지 함께 이해해야 하기 때문이다. 회로의 일부만 암기해서는 비슷한 조건이 제시되는 문제를 정확히 판단하기 어렵다.

이 책은 이러한 어려움을 해결하기 위해 “원리로 풀고, 흐름으로 연결하며, 예제로 잡는다”는 학습 방향으로 집필하였다. 전기동차 회로는 단편적인 기기 명칭의 집합이 아니다. 전원이 어디에서 출발하고, 어떤 조건을 통과하며, 어느 계전기와 접촉기를 동작시키고, 그 결과 어떤 기기가 투입되거나 차단되는지를 하나의 흐름으로 읽어야 한다. 따라서 이 책에서는 회로를 단순히 외우도록 제시하지 않고, 다음의 질문에 답할 수 있도록 내용을 구성하였다.

“왜 이 기기가 먼저 동작하는가?”

“어떤 조건이 충족되어야 다음 회로가 구성되는가?”

“고장이 발생하면 어느 기기가 이를 검지하고 무엇을 차단하는가?”

“그 결과 운전실에는 어떤 표시가 나타나며 기관사는 어떻게 조치해야 하는가?”

이 질문에 답할 수 있다면 복잡해 보이는 전기동차 회로도 일정한 원리와 규칙에 따라 움직인다는 사실을 알게 된다.

이 책의 제1부에서는 과천선 VVVF 전기동차의 차량 종류와 편성, 주요 기기의 배치, 기동 준비, 운전실 선택 및 공기압축기 구동 등 전기동차 운전의 기초를 다룬다. 교류구간과 직류구간의 전원 흐름과 동력운전 과정을 비교하여, 전기방식에 따라 주회로가 어떻게 달라지는지를 이해하도록 하였다.

제2부에서는 팬터그래프, 계기용 변압기, 교직절환기, 주차단기, 주변압기, 필터 리액터 및 보조제어함을 중심으로 기동기기와 제어회로를 설명하였다. 특히 주차단기의 투입 조건과 투입 순서, 정상차단과 사고차단, MCBR1·MCBR2·MCB-C·MCB-T의 작용을 단계적으로 정리하여 복잡한 회로를 하나의 동작 흐름으로 파악할 수 있도록 하였다.

제3부에서는 교류 및 직류구간의 종합적인 전원 공급 과정과 함께 EGS, 교류·직류 피뢰기, 주퓨즈, CT1·CT2, ACOCR 및 ArrOCR 등 비상 보호회로를 다룬다. 고장이 발생했을 때 이를 검지하고 차단하며 차량과 주요 기기를 보호하는 과정을 원인과 결과 중심으로 설명하였다.

제4부에서는 축전지 방전 방지, 운전실 교환, 교직절환 및 모진 보호와 같이 실제 운전 취급과 밀접한 회로를 정리하였다. 정상적인 운전 순서뿐 아니라 전차선 단전, MCB 차단 불능, 교직절환 불량 및 절연 불량 발생 시 나타나는 현상과 조치 방법을 함께 제시하여 현장 대응력을 높이고자 하였다.

제5부에서는 유도전동기의 회전자계와 슬립, 회전력 제어를 시작으로 컨버터, 인버터, VVVF 제어, 과전압 방전 사이리스터, 방전저항기 및 각종 보호계전기의 작용을 설명하였다. 이를 통해 전차선에서 공급된 전력이 어떻게 견인력으로 변환되고, 고장 발생 시 주변환장치가 어떻게 보호되고 복귀되는지를 종합적으로 이해하도록 구성하였다.

각 장에서는 핵심 개념을 먼저 설명하고, 이어서 회로의 동작 순서와 기기 간의 관계를 정리하였다. 또한 주요 내용을 예제와 네 개의 답항으로 제시하고, 정답뿐 아니라 오답이 되는 이유까지 이해할 수 있도록 해설하였다. 이는 문제의 문장을 암기하는 데 그치지 않고, 조건이 달라진 새로운 문제에도 스스로 판단할 수 있는 능력을 기르기 위한 것이다.

시험에서는 짧은 문장 하나가 여러 회로 조건을 포함하는 경우가 많다. 예를 들어 “MCB가 투입되지 않는다”는 현상만으로도 전차선 급전 상태, 팬터그래프 상승 여부, ADS 위치, 관련 NFB 상태, MCBR1 여자 조건 및 보호계전기 동작 여부 등을 종합적으로 판단해야 한다. 따라서 이 책을 학습할 때에는 기기 명칭만 외우기보다 다음과 같은 순서로 접근하기를 권한다.

먼저 전원의 출발점을 찾는다.다음으로 전류가 통과하는 접점과 조건을 확인한다.그 후 여자 또는 무여자되는 계전기를 찾는다.마지막으로 기기의 투입·차단 결과와 운전실 표시를 연결한다.

이러한 학습을 반복하면 복잡한 회로도는 더 이상 외워야 할 선의 집합이 아니라, 원인과 조건에 따라 결과가 나타나는 논리적인 시스템으로 보이기 시작한다.

『철도차량 운전면허 시험대비서 전기동차 구조 및 기능Ⅰ－원리로 풀고 예제로 잡다』는 처음 전기동차를 접하는 학습자에게는 친절한 입문서가 되고, 시험을 앞둔 수험생에게는 핵심을 빠르게 정리하는 실전 대비서가 되며, 철도 현장에서 근무하는 운전·정비 종사자에게는 회로의 원리와 고장 흐름을 다시 확인하는 참고서가 되기를 바라는 마음으로 집필하였다.

독자 여러분이 이 책을 통해 전기동차의 구조와 기능을 정확히 이해하고, 복잡한 회로의 흐름을 스스로 설명하며, 시험 문제에서도 자신 있게 정답을 찾아갈 수 있기를 바란다. 더 나아가 각 기기와 회로에 담긴 안전의 원리를 이해하여 철도 현장에서 신뢰받는 전문인으로 성장하기를 기대한다.

회로는 암기의 대상이 아니라 흐름을 이해하는 대상이다.원리를 알면 회로가 보이고, 회로가 보이면 정답이 보인다.

이 책이 여러분의 철도차량 운전면허 취득과 철도 전문가로서의 성장에 든든한 길잡이가 되기를 바란다.

2026년 가을

저자 씀

원 제 무

저자는 한양대 공대, 서울대 환경대학원과 UCLA대학원에서 도시공학석사를 취득하고 MIT대학원에서는 교통공학 박사학위를 받았다. 저자는 귀국 후 KAIST도시교통연구본부장, 서울시립대 도시공학과 교수, 한양대 교수를 거쳤다. 

현재는 한양대 명예교수와 김포대학교 철도경영과 석좌교수로 재직하면서 강의와 집필활동을 해오고 있다. 

서 은 영

저자는 한양대학교 경영학학사, 한양대 공학대학원 도시공학 석사학위를 받고, 한양대학교 도시대학원에서 도시공학 박사학위를 받았다. 저자는 한양대학교 공학대학원, 상명대학교 대학원, 가천대학교 대학원 겸임교수를 역임했고, 한국도시철도협회 학술이사, 김포시 도시계획위원, 김포시인사위원회 위원으로도 활동해 오고 있다. 

현재 김포대학교 교수로 재직하면서 대외협력처장과 철도경영학과 학과장을 맡고 있다. 철도관련 저서로는 전기동차 구조 및 기능, 운전이론, 도시철도시스템, 철도관련법 등이 있다.