이 시리즈 Part A에서는 객차와 고속열차 비상 시스템의 부하 프로파일을 설명했다: 복도·문 감소 조명, 문 제어와 개방, 방송·인터폰, 표시등, 그리고 현대 차량에서는 비상 환기와 제어 전자장비——주전원 차단 후에도 계속 동작해야 한다. Part B에서는 그 프로파일을 팩 설계로 전환했다: 서비스 구획별 에너지 합계, 저온 및 수명 종점에서의 디레이팅, 6직렬 7.2 V 전지 체인, -ΔV 충전, EN 50155 S2/S3 순단 등급에 필요한 ride-through 유지. 이 Part C는 차량 영업운전 투입 전 마지막 단계: 설계가 실제로 차체 환경을 견디고, 저온 한계에서 90분 비상 지속을 유지하며, EMC·화재·운송 요건을 만족함을 입증하는 형식시험과 인증이다. 아래에 제시하는 시험 가혹도, 서비스 사이클, 합부 판정 기준은 표준과 대표적인 공인기관 보고서에 근거한다; 실제 인증서에 인쇄된 정확한 값은 항상 그 인증서에 인쇄된 판·개정판을 따르며, 본 시리즈의 모든 팩 계산은 예시다.
사실 1. 차체 비상 팩 인증은 하나의 도장이 아니라 다층 체인이다. 조명 표준 UIC 555(Amd.7 2013 포함)와 EN 13272-1/-2:2019이 90분 비상 조도와 절체 거동을 규정; EN 50155:2017이 전자장비 환경(온도등급, 전압범위, 순단등급, 수명등급)을 규정; IEC 61373이 장착 위치에 따른 충격·진동 스펙트럼을 규정; EN 50121-3-2가 차상장비 EMC를 규정; EN 45545-2/-6이 화재 안전을 규정; 밀폐형 NiMH 셀 자체는 IEC 61951-2:2017+A1:2022, IEC 62133-1:2017(니켈계, -1임에 주의), IEC 63115-2:2021로 인정된다. EU에서는 상호운용성의 기둥이 Regulation (EU) No 1302/2014(TSI LOC&PAS)이며, 차량 하위시스템에서 이들 표준을 참조한다.
사실 2. EN 50155:2017은 동작온도를 OT1부터 OT6까지 6개 등급으로 분류한다: 객내 설비의 OT1(-25°C~+55°C)부터 대차 하부나 견인 부근 고온 설비의 OT6(-40°C~+85°C)까지. 객차 벽면이나 좌석 하부에 장착되는 밀폐형 NiMH 비상 모듈은 보통 OT1 또는 OT2로 시험하지만, 저온 지속이 구속점이다: -25°C 저온 방치 후에도 90분간 에너지를 계속 방출해야 하며, 단순히 기동하면 되는 게 아니다. 동 표준은 수명등급 L1~L4(5~20년, 객차는 L4 기본)와 전원 순단등급 S1(순단 없음), S2(10 ms), S3(20 ms)도 정의하며, 이들은 배터리가 아니라 유지 커패시터가 커버한다.
사실 3. IEC 61373(2010년 Ed.2.0, 2026년 Ed.3.0 공표 완료)은 장비를 부착 위치로 분류한다. Category 1은 차체 부착, Class A는 캐비닛, Class B는 캐비닛 내부 물품; Category 2는 대차 부착; Category 3은 차축 부착. 비상등이나 도어 제어장치 내 분산형 NiMH 모듈은 Category 1 Class B로, 훨씬 가혹한 차축 스펙트럼이 아니라 차체의 랜덤 진동·충격 스펙트럼으로 시험된다. 시험 프로그램은 장시간 랜덤 진동 내구시험, 그 동안 장비의 동작 유지가 요구되는 기능 진동시험, 3축 각각의 충격시험을 조합한다.
사실 4. 철도차량 장비의 EMC는 EN 50121-3-2다. 비상 모듈 내 충전기와 보호 전자회로는 전원·신호 포트에서 ±2 kV(5/50 ns, 5 kHz) 고속 과도 펄스, ±2 kV 선-대지 및 ±1 kV 선-선(1.2/50 µs) 써지, 전도성 RF 공통모드 내성에 견뎌야 한다; 에미션은 장비 한계 이하여야 한다. 화재 안전은 EN 45545-2에 따라 팩 주변 플라스틱, 절연체, 라벨, 외피에 대해 차량 종류·구역에 따라 위험등급 HL1~HL3이 정해지며, EN 45545-6이 소화·연기 측정 규칙을 규정한다.
사실 5. 셀 안전·운송 레이어는 차량 레이어와 분리되어 있다. 밀폐형 NiMH 셀은 IEC 62133-1:2017로 안전 인정(니켈 함유 부분; IEC 62133-2는 리튬계로 부적용), 성능은 IEC 61951-2:2017+A1:2022, 산업용은 IEC 63115-2:2021, 기계적 동작은 IEC 61959로 규정된다. 팩은 UN 3496(강알칼리 전해질 함유 전지)로 출하되며, IATA 특별 규정 A199가 NiMH를 리튬 운송 규제 대상 외임을 확인한다; UN 38.3 시험 개요는 필요 없고, UN 3480이나 UN 3481(리튬이온)로 운송되는 일은 결코 없다.
이 체인은 바깥쪽에서 안쪽으로 읽는 것이 편하다. 차량 운영자가 가장 먼저 신경 쓰는 것은 비상등이 켜지고 지속되는 것이다: UIC 555는 주전원이 정격의 약 0.6배로 0.5초 이상 떨어지면 자동으로 비상전원으로 절체되고, 이후 복도에서 정상 조도의 50% 이상, 좌석 구역에서 30% 이상을 90분간 유지할 것을 요구; EN 13272-1:2019는 고속·장거리 차량에 비상 모드 강등 전 10분 전체 조명을 추가하며, EN 13272-2:2019는 도시철도에 대해 피난로 중앙선 평균 5 lx, 개구 스텝부 40 lx를 정한다. 이들은 팩이 형식시험에서 입증해야 할 기능 목표다.
다음 레이어는 장비 환경이다. EN 50155:2017은 철도 전자장비가 견뎌야 할 조건을 통합한다: DC 정격전압(24 V, 72 V, 110 V 및 EN 50163의 기타 값), DC 및 리플 전압 범위, 온도등급, 온도변화·습윤열 사이클, 순단등급, 수명등급. 비상등 내 로컬 NiMH 모듈은 110 V 모선을 직접 보지 않는다; EN 50155 인정 소형 DC/DC에서 급전받아 모선 전 범위에서 충전 윈도우를 유지하며, 모듈 자체는 차체 부착 서브유닛으로 시험된다. EMC 레이어는 EN 50121-3-2, 기계 레이어는 IEC 61373, 화재 레이어는 EN 45545, 보호 레이어는 등기구 또는 캐비닛의 보호등급에 대한 EN 60529다.
셀 레이어는 별도로 문서화되어 공급기술 파일로 팩에 첨부된다. IEC 61951-2는 밀폐형 니켈수소 휴대용 셀의 성능 프로그램을 규정; IEC 62133-1은 안전시험(외부 단락, 강제 방전, 과충전, 이상 충전)을 규정; IEC 63115-2는 그 프로그램을 기기용 산업용 NiMH 셀로 확장; IEC 61959는 셀 자체의 기계시험을 규정한다. 차량 레벨 110 V 모선 배터리는 통풍식 NiCd 또는 납축전지일 경우 별도로 IEC 62973-2(NiCd) 또는 IEC 62973-3:2024(납)가 적용된다; 본고의 밀폐형 NiMH 모듈은 로컬 비상 모듈로, 차량용 팩으로 인증되는 것이 아니다.
| 레이어 | 표준 | NiMH 팩에 대한 의미 |
|---|---|---|
| 기능·조명 | UIC 555(Amd.7 2013); EN 13272-1/-2:2019 | 90분 비상 조도, 고속차 10분 유지, 0.6 Un 절체 |
| 장비 환경 | EN 50155:2017; EN 50163 | OT1~OT6 온도등급, 전압범위, S1/S2/S3 순단, L1~L4 수명, 저온 지속 |
| 기계 | IEC 61373:2010(Ed.2); Ed.3:2026 | 차체 Category 1 Class B 랜덤 진동, 장시간 내구, 3축 충격 |
| EMC | EN 50121-3-2 | 고속 과도 펄스, 써지, RF 공통모드 내성 및 충전기·보호회로 에미션 |
| 화재 | EN 45545-2; EN 45545-6 | 팩 주변 플라스틱·절연체·외피의 발열·연기·독성 |
| 성능·셀 안전 | IEC 61951-2:2017+A1:2022; IEC 62133-1:2017; IEC 63115-2:2021; IEC 61959 | 용량, 보존, 사이클 수명; 단락·강제방전·과충전 안전; 셀 기계시험 |
| 운송 | UN 3496; IATA A199 | 강알칼리 전해질 전지; NiMH 리튬 운송 규제 외; UN 38.3 불필요 |
EN 50155:2017은 철도 전자 캐비닛 모두의 입구가 되는 횡단 표준이다. 비상 모듈에 있어 구속적 판단은 온도등급, 전압범위, 순단등급이다. 6개 동작 등급은 비상등 대부분이 속하는 객실·차량내 등급 OT1(-25°C~+55°C)과 OT2(-40°C~+55°C)에서 OT3/OT4, 나아가 대차 하부나 견인 부근 고온 설비용 +85°C의 OT5/OT6까지 이어진다. 저온시험은 고온 기동시험이 아니다: 모듈은 저온 한계에서 열안정화된 후 그 온도에서 비상 기능——90분 지속 방출——을 수행해야 한다. 건열시험은 장비를 고온 기능 한계에 유지하고, 습윤열시험은 40°C·95%RH에서 사이클을 수행하며, 온도변화시험은 유닛을 냉온 챔버 간에 옮겨 실과 커넥터에 부하를 준다.
전기 범위는 EN 50163의 정격 전원전압(24 V, 72 V, 110 V 등)에 대해 정의된다. 장비는 DC 및 리플 범위에서 기동하고 기능을 유지해야 하며, 정의된 순단을 커버해야 한다: S1은 ride-through 불필요, S2는 10 ms, S3는 20 ms를 비상 부하 저하 없이 커버한다. 실무에서 이 10~20 ms 순단은 DC/DC 입력 유지 커패시터가 커버하며 NiMH 팩이 아니다; 팩이 필요한 것은 유지가 사라진 뒤의 진짜 긴 정전이다. 동 표준은 수명등급 L1~L4도 정의하여 연수로 기대 내구연한을 그리고, Part B에서 팩에 내장하는 수명 종점 용량 마진을 지배한다.
IEC 61373은 장비를 부착 위치로 분류한다. 차축 위 물체가 차체 캐비닛 내 물체보다 훨씬 많은 에너지를 보기 때문이다. Category 1은 차체 부착: Class A는 차체 또는 차체 하부에 직접 고정되는 캐비닛·서브유닛·부품을 포함하며, Class B는 차체 캐비닛 내부에 고정되는 모든 물품을 포함한다. Category 2는 대차 부착, Category 3는 차축 부착으로 랜덤 진동·충격 스펙트럼이 단계적으로 가혹해진다. 비상등, 도어 제어장치, PA 증폭기 내 밀폐형 NiMH 모듈은 Category 1 Class B로, 차체 스펙트럼 위에서 움직이지만 장시간 랜덤 진동 내구, 기능 랜덤 진동 중 충전기와 보호회로가 재기동하거나 충전 상태를 잃지 않아야 하는 시험, 그리고 3축 각각의 충격 펄스를 견뎌야 한다. 탭 용접, 셀 구속, 커넥터 고정, 부품 내부 배치는 이 스펙트럼에 맞춰 설계되며, 민간 휴대용으로 설계된 모듈은 합격하지 못한다.
| IEC 61373 카테고리 | 대표 위치 | 비상 NiMH 모듈에 대한 해당성 |
|---|---|---|
| Category 1 Class A | 차체에 고정되는 캐비닛·장비 | 비상 제어 전자 캐비닛 |
| Category 1 Class B | 차체 캐비닛 내부 물품 | 등기구·도어 제어·PA 증폭기 내 분산형 NiMH 모듈——설계 대상 |
| Category 2 | 대차 부착 | 차체 비상 모듈에 비해당 |
| Category 3 | 차축 부착 | 비해당; 더 가혹한 스펙트럼은 차축 탑재 장비용 |
EN 50121-3-2는 철도차량 장비 레벨 EMC 표준이다. 비상 모듈 내 충전기와 보호 전자는 방사·전도 에미션 및 내성——접촉 가능 표면의 정전기 방전, RF 전자계 내성, 전원·신호 포트의 고속 과도 펄스(±2 kV, 5/50 ns, 5 kHz), 써지 내성(±2 kV 선-대지, ±1 kV 선-선, 1.2/50 µs), 순단·전압강하——로 시험된다. NiMH 셀 자체는 수동적 전기화학 부품이며, EMC 리스크는 스위칭 충전기와 보호 MOSFET에 있다; 그래서 기판 레이아웃은 충전 전력계를 저전압 검출 라인에서 멀리 두고 입력 필터를 마련한다.
화재 안전은 EN 45545-2에 따라 재료——ABS 또는 폴리카보네이트 외장, PCB 기판, 절연 튜브, 라벨, 포팅——에 대해 평가되며, EN 45545-6이 소화·연기 측정 규칙을 정한다; 위험등급 HL1~HL3은 차량 종류, 구역, 운용 카테고리로 결정되며 객실은 대차 하부 기기실보다 높은 요건을 받는다. 보호등급은 EN 60529에 따른다: 차내 등기구는 IP40 또는 IP44, 도어 제어 유닛이나 관통문 부근 모듈은 IP54일 수 있다; 등급은 제품에 명시되고 그에 맞춰 실링된다. 보수 설계——수동 시험 스위치, 상태 표시등, 등기구 분해 불필요의 삽입형 모듈——로 운영자는 L4 수명 전 기간 동안 가용 상태를 입증할 수 있으며, 배터리 관리 문서가 용량 확인과 수명 종료 문턱을 기록한다.
차량 시험은 모듈을 실장 상태로 입증하고; 셀 시험은 화학계가 안전하고 운송 가능함을 입증한다. IEC 61951-2:2017+A1:2022는 밀폐형 NiMH 휴대용 셀의 성능 프로그램을 규정: 정전류 용량, 보존 후 용량 유지, 사이클 수명, 저온 방전. IEC 62133-1:2017은 니켈 함유 밀폐 셀의 안전 표준(-1 부; IEC 62133-2는 리튬계로 NiMH 선언서에 기재해서는 안 된다)으로 외부 단락, 자유 낙하, 열 남용, 강제 방전, 과충전을 포함한다. IEC 63115-2:2021는 프로그램을 기기용 산업용 NiMH 셀로 확장하며, 장수명 철도 백업 모듈의 올바른 참조 대상이다; IEC 61959는 셀 자체의 기계시험을 규정한다. Part B에서 추가한 팩 레벨 보호——0.9 V/셀 차단, PTC, 자기회로 퓨즈——는 셀 안전시험에 중첩되며 모듈 회로도에 문서화된다.
운송은 가장 실수하기 쉬운 레이어다. 밀폐형 NiMH 팩은 UN 3496, 즉 강알칼리 전해질 함유 전지의 유엔 번호로 출하된다; UN 38.3이 아니며, UN 3480 또는 UN 3481(리튬이온)으로도 결코 아니다. IATA 특별 규정 A199는 명시적으로 NiMH를 리튬 전지 규제에서 제외하므로, 항공 운송에 리튬 시험 개요는 불필요하지만 UN 3496 분류, 적절한 포장, 위험물 신고는 여전히 필요하다. 차량 레벨 110 V 배터리에 대해 운영자가 통풍식 NiCd 또는 납축전지를 지정하는 경우, 적용 표준은 IEC 62973-2(NiCd)와 IEC 62973-3:2024(납)다; Weijiang은 분산형 밀폐 NiMH 비상 모듈을 공급하며 차량용 팩을 제조하지 않는다.
팩은 차체 부착 전자 서브유닛으로 시험된다: 환경은 EN 50155:2017(차내 장비 OT1 또는 OT2 온도등급, L4 수명등급, S2/S3 순단은 유지 커패시터가 커버), 기계는 IEC 61373 Category 1 Class B, EMC는 EN 50121-3-2, 화재는 EN 45545-2/-6, 기능 목표는 UIC 555 및 EN 13272-1/-2에 의한 90분 지속이다. 셀은 별도로 IEC 61951-2, IEC 62133-1, IEC 63115-2로 인정된다.
불필요하다. 밀폐형 NiMH는 UN 3496(강알칼리 전해질 전지)로 운송되며, IATA 특별 규정 A199가 NiMH를 리튬 화물 규제 외임을 확인한다. UN 38.3 및 UN 3480/UN 3481 번호는 리튬이온 셀의 것으로, NiMH 운송 서류에 기재해서는 안 된다.
차내 장비의 표준 선택은 OT1(-25°C~+55°C) 또는 OT2(-40°C~+55°C)다. 구속 시험은 저온 지속이다: -25°C에서 열안정화 후 팩은 여전히 90분 비상 에너지를 방출해야 하므로, Part B는 명판이 아니라 저온 방치 후 수명 종점 용량에 대해 설계한다.
IEC 61373 Category 1 Class B: 차체 부착 캐비닛 또는 외장 내 물품이다. 대차 위(Category 2)도 차축 위(Category 3)도 아니다. 탭 용접, 커넥터, 셀 구속은 차체 랜덤 진동·충격 스펙트럼에 맞춰 설계되며, 충전기는 기능 진동시험 중 상태를 유지해야 한다.
모듈은 만충전 후 선언된 저온에서 온도 조절되고, 비상 모드로 절체되어 계약 비상 부하 프로파일로 방전된다; 시험은 요구 시간을 통해 전압이 팩 차단 문턱 및 조명 문턱을 계속 상회하는지를 측정한다. 정확한 부하 프로파일은 차량 비상 기능 목록과 UIC 555/EN 13272 조도 목표에 따른다; Part B의 구획당 13.4 Wh는 예시 값이다.
차량 레벨 110 V 배터리는 전통적으로 통풍식 니켈카드뮴 또는 납축전지이며, IEC 62973-2(NiCd) 또는 IEC 62973-3:2024(납)가 적용된다. 본 시리즈가 다루는 밀폐형 NiMH 모듈은 각 비상등, 도어 제어 유닛, PA 증폭기, 제어 모듈 내부의 로컬 배터리다: 더 작고, 카드뮴 프리이며, 보수가 거의 없고, IEC 61951-2, IEC 62133-1, IEC 63115-2로 인정되며 UN 3496으로 출하된다.
기능과 지속: UIC 555(객차 전기조명, Amd.7:2013 포함), 복도 50%·좌석 구역 30% 비상 조도, 90분 하한, 약 0.6 Un에서 0.5초 초과 절체 포함; EN 13272-1:2019(고속철도, 고속·장거리 차량의 10분 전체 조명 요건 포함), EN 13272-2:2019(도시철도, 피난로 중앙선 5 lx, 개구 스텝 40 lx); Regulation (EU) No 1302/2014(TSI LOC&PAS); 중국 TB/T 3414(전동차 비상조명), TB/T 3582-2023(전동차 비상환기). 장비 환경: EN 50155:2017(OT1~OT6 온도등급, L1~L4 수명등급, S1/S2/S3 순단등급, 습윤열·온도변화), EN 50163 전원전압, EN 60529 IP, EN 45545-2 및 EN 45545-6 화재 안전, EN 50121-3-2 차상장비 EMC, IEC 61373(2010 Ed.2.0; 2026 Ed.3.0) 장착 카테고리별 충격·진동.
셀·운송 참고: IEC 61951-2:2017+A1:2022 밀폐 NiMH 셀 성능, IEC 62133-1:2017 니켈 함유 밀폐 셀 안전(-1 부), IEC 63115-2:2021 산업용 NiMH 셀, IEC 61959 기계적 동작; IEC 62973 시리즈 차량 보조배터리(IEC 62973-2 NiCd, IEC 62973-3:2024 납), GB/T 21413.1 차량 장비 공통 조건; UN 3496 및 IATA 특별 규정 A199 운송. 시험 가혹도와 합부 기준은 인용 표준 및 대표적 공인기관 보고서를 반영; 저온·수명 종점·방전 심도의 셀당 계수, 구획당 13.4 Wh 에너지, 본 시리즈의 모든 팩 계산은 예시적 공학 예시이며, 구속력 있는 값은 차량 사양서와 형식인증서에 인쇄된 표준 판이다.
Weijiang Power는 객차 OEM 비상 모듈용 밀폐형 NiMH 팩을 공급한다——비상 LED 등기구, 도어 제어 유닛, 객차 방송·인터폰 증폭기, 비상 제어 전자——EN 50155 온도·순단등급, IEC 61373 차체 Category 1 Class B 진동 스펙트럼, EN 50121-3-2 EMC, EN 45545-2 화재 요건에 맞춰 설계되며, 탭 용접 구조와 fail-safe 보호, IEC 61951-2／IEC 62133-1／IEC 63115-2 셀 문서를 갖춘다. 팩은 카드뮴 프리이며 UN 3496·IATA A199 경로로 운송된다. 모선 정격전압, 비상 부하 프로파일, 요구 지속시간, 저온 등급, 장착 카테고리, 부하 구성을 알려주시면 셀 수, 용량, 충전 설계를 정리하고 형식시험에 앞서 저온 지속·진동·EMC 증거를 준비하겠다. 표준 팩 폼팩터는 Weijiang NiMH 제품군을 참조하거나 차량 사양과 비상 부하 목록을 첨부해 OEM 팀에 문의하라.
