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코펜하겐 해석 역사적 배경
1920년대에 구축된 양자역학의 체계는 현상의 예측과 적용에 성공적이었음에도 불구하고 양자역학의 해석적 측면에는 직관적이지 않은 면이 있어서 뛰어난 물리학자들도 쉽게 받아들이기 힘들었다. 이러한 물리학자들 중에는 양자역학의 성립에 기여한 물리학자들도 포함되어 있었다. 따라서 일련의 실험결과와 이를 토대로 물리학자들이 구축한 수학적 결과물들을 설명하기 위한 양자역학의 다양한 해석 방법이 등장하게 되었는데 그 중에 코펜하겐 해석은 보어, 하이젠베르크, 보른(Max Born)을 중심으로 한 해석을 가리킨다. 하지만 모든 양자역학의 해석에는 여전히 논란의 여지가 있다는 점을 생각해야 한다.
코펜하겐 해석 역사적 배경
보어는 원자의 양자적 본질에 대한 연구로 유명해졌는데, 이로써 1918년 덴마크 정부로부터 이론 물리학 연구소를 설립해도 좋다는 승인을 받고 코펜하겐에 연구소를 설립한다. 전 세계로부터 많은 젊은 물리학자들이 이 코펜하겐의 연구소에 수년씩 머물면서 연구하였다. 코펜하겐은 양자론이 성장하는 시기에 양자역학 연구에서 세계의 중심이 되었는데 여기서 연구한 하이젠베르크등의 과학자들과 정기적인 과학 모임에 참여한 많은 사람들이 나중에 양자론의 코펜하겐 해석이라 불리는 것을 창안했다. 양자역학은 많은 물리학자들의 저항을 수반했는데 1927년과 1930년에 브뤼셀에서 열린 솔베 회의에서 보어는 자신이 제창했던 상호보완성의 원리(Complementarity principle)에 기초를 둔 양자역학의 해석을 당시의 물리학자들에게 설파하였다. 이때 벌어진 보어와 아인슈타인의 논쟁은 많이 알려져있다.
코펜하겐 해석 역사적 배경
보어, 하이젠베르크, 보른 등으로 대표되는 코펜하겐 해석은 보어의 상보성원리와 하이젠베르크의 불확정성 원리(Principle of Uncertainty)를 바탕으로 한다. 그들은 1927년 무렵부터 코펜하겐에서 함께 양자역학을 연구하였다. 다양한 조건에서 빛이 방출되는 주파수를 연구하면서 그들은 그 이전에 플랑크(Max Karl Ernst Ludwig Planck), 아인슈타인, 그리고 보어 자신의 연구에서 가정하였던 광자 에너지의 양자화 조건을 더욱 일반화시켰다. 그들은 고전역학에서 물리적 대상을 입자나 파동 둘 중 하나로 보는 관점에서 벗어나 입자이면서 파동일 수 있다는 생각을 하였다. 보어의 새로운 이론들은 당시의 많은 실험들과 물질이 파동과 입자의 이중성을 띤다는 사실을 바탕으로 한다. 그리고 그 후에 하이젠베르크는 입자의 위치와 운동량이 둘 다 매우 정확하게 국소화될 수 없다는 불확정성 원리를 발표하였다. 보어와 하이젠베르크를 태동으로 발전하게 된 양자역학에 대한 코펜하겐 해석은 사건에 대한 인간의 관측 활동이 사건의 현실을 변화시킨다라는 결론을 내리게 되었다. 코펜하겐 해석에서 핵심은 어떤 물리량의 값이 측정이라는 행위 이전에는 존재한다고 하는 것이 불필요하다는 것이다. 반대로 고전역학에서는 수식으로 나타난 물리량은 인간의 측정 행위에 무관하게 존재하는 것이다. 즉, 코펜하겐 해석에 따르면 양자역학이라는 이론은 관측자와 대상 한쪽이 아닌 모두를 고려해야 한다.
코펜하겐 해석 개론
코펜하겐 해석은 20세기의 문턱에서 활동한 많은 과학자와 철학자들의 일련의 관점들로 구성되어 있어 명확한 정의를 내리기 힘들다. 보어, 하이젠베르크, 보른, 디락(Paul Adrien Maurice Dirac) , 파울리(Wolfgang Pauli), 폰 노이만(John Von Neumann) 등으로 대표되는 코펜하겐 해석의 내용은 대략적으로 다음과 같다.
코펜하겐 해석 파동함수의 의미
입자와 파동의 상보성을 수학적으로 해결한 사람은 하이젠베르크와 에르빈 슈뢰딩거이다. 하이젠베르크의 행렬역학 이후에 슈뢰딩거는 파동함수를 통하여 편미분방정식으로 양자역학의 상태를 서술하였는데 문제는 슈뢰딩거 방정식의 파동함수가 무엇을 의미하는가에 대해서는 해석을 할 수 없었다는 것이다.
슈뢰딩거가 제안한 초기 해석은 파동함수 진폭의 제곱이 바로 전하량 밀도(물질 밀도)를 나타낸다는 것이다. 이는 환원주의적 해석으로 양자역학에서는 그 타당성이 부족하다. 또다른 해석은 파동함수 절댓값의 제곱이 측정값의 확률밀도함수라는 설명이다. 보른이 초기에 주장한 것으로 알려져 있으나 실제 보른의 통계적 해석은 충돌과정에서 나타나는 에너지에 국한된 지극히 수학적인 것이었고 오늘날 널리 받아들여지고 있는 형태의 확률의 개념은 파울리가 처음 제안했던 것으로 알려져 있다.
코펜하겐 해석 파동함수의 의미
코펜하겐 해석은 파동함수의 실재성을 부정하거나, 최소한 이에 대해 관심을 갖지 않는다. 파동함수가 실재하는 코펜하겐 해석의 '객관적' 버전이 존재한다고 주장하는 이들이 있으나, 이는 대체로 보어의 주장과는 모순되는 것으로 보인다. 실증주의에 강한 영향을 받은 보어는 과학이란 실험을 할 때 어떤 결과가 나오는가를 다루는 학문으로, 그 이상의 요구는 과학이 아닌 형이상학에 속한다고 주장했다. 그에 비해 하이젠베르크는 때때로 실재론적 성향을 보이기도 했다. 파동함수의 실재성에 대한 '불가지론적' 견해로, von Weiszacker는 케임브리지에서 학회에 참석하면서 코펜하겐 해석이 "관측될 수 없는 것은 존재하지 않는다"고 주장한다는 것을 부정했으며, 올바른 내용은 "관측된 것은 확실히 존재하는 반면, 관측되지 않은 것에 대해서는 자유롭게 가설을 설정할 수 있다. 그 자유를 이용해 모순을 피하면 된다"라고 제안했다. 파동함수가 확률을 계산하기 위한 수학적 도구일 뿐이라는 '주관적' 시각은 모둠 해석의 접근법과 유사하다.
코펜하겐 해석 붕괴의 실제
코펜하겐 해석의 다양한 버전이 존재하지만 어떤 형태이든 관측되지 않은 고윳값들이 더 이상 고려 대상이 되지 않는 파동함수의 붕괴를 포함한다. 즉, 코펜하겐 해석의 입장에 서 있는 과학자들은 다세계 해석(Many World Interpretation of Quantum Mechanics)에서와 같이 파동함수의 붕괴를 부정하지 않고 받아들인다. 예들 들어 전자총을 이용한 이중슬릿 실험에서 코펜하겐 해석에 따르면 전자가 스크린에 검출되기 전까지는 모든 곳에 존재할 확률을 가지고 있다가 전자가 스크린에 도달한 후에는 다른 곳에 존재할 확률이 사라진다고 본다. 하지만 다세계 해석에서는 전자가 서로 다른 곳에 존재할 확률이 존재하며 스크린의 서로 다른 곳에 도달하는 것은 그 행동으로 인해서 또다른 세계들로 갈래치는 것이라고 본다.
주관적 관점을 주장하는 이는 파동함수는 지식일 뿐이라고 보기에, "붕괴"도 단지 그동안 애매했던 무언가에 대해 관찰자가 알게 되는 사건일 뿐이라고 본다. 어떤 이들은 실제 파동함수의 붕괴라는 개념은 존 폰 노이만이 도입했으며 원래의 코펜하겐 해석에는 포함되지 않은 것이라고 주장하기도 한다.
코펜하겐 해석 물리학자들의 지지도
1997년에 양자역학 워크숍에서 이루어진 투표의 결과에 따르면, 다양한 양자역학에 대한 해석들 가운데 코펜하겐 해석이 가장 널리 받아들여지고 있는 양자역학의 해석으로 보인다. 그리고 그 다음으로 다세계 해석이 2위를 차지했다. 이와 같이 현재도 코펜하겐 해석은 물리학자들 사이에서 가장 많은 지지를 받고 있으나, 20세기 초중반 동안에는 그 정도가 현재보다 더더욱 압도적이었다.
존 그리빈에 따르면 코펜하겐 해석은 1980년대 이후로 압도적 우위를 잃어가고 있다고 한다. 최근에 코펜하겐 해석이 그 이후로 제안된 많은 해석들로부터 도전을 받고 있지만, 20세기 전반에 걸쳐 물리학자들 사이에서 코펜하겐 해석이 가장 많은 지지를 받았음은 분명해 보인다.
코펜하겐 해석 코펜하겐 해석의 적용
코펜하겐 해석은 다양한 사고 실험과 역설상황에 적용함으로써 그 의미가 더욱 분명해진다.
슈뢰딩거의 고양이는 슈뢰딩거가 양자역학의 불완전함을 보이기 위해서 고안한 사고 실험이다. 고양이가 상자 속에 갇혀 있다. 이 상자에는 방사성 핵이 들어 있는 기계와 독가스가 들어 있는 통이 연결되어 있다. 실험을 시작할 때 한 시간 안에 핵이 붕괴할 확률을 50%가 되도록 해 놓는다. 만약 핵이 붕괴하면, 통이 붕괴한 핵에서 방출된 입자를 검출해서 독가스를 내 놓아 고양이를 죽인다. 슈뢰딩거는 이 상황에서 파동함수의 표현이 고양이가 살아있는 상태와 죽은 상태의 결합으로 나타나는 것을 비판하며 "죽었으며 동시에 살아 있는 고양이"가 진짜로 존재하지 않음에서 양자역학이 불완전하며 현실적이지 않다고 생각했다. 고양이는 반드시 살아있거나 죽은 상태여야 하기 때문에(그 둘 사이의 어디쯤이 아닌), 양성자 역시 붕괴했거나 붕괴하지 않았거나 둘 중 하나라는 것이다.
코펜하겐 해석 코펜하겐 해석의 적용
코펜하겐 해석
파동함수는 그 계에 대한 인간의 지식을 반영하는 것이다. 따라서 고양이는 죽어있는 동시에 살아있는 상태일 필요가 없다.
파동함수 는 고양이가 살아있거나 죽었을 확률이 50대 50임을 의미한다.
빛이 입자성을 보이는 실험이 있는 반면 빛은 이중슬릿을 통과하여 파동의 고유한 성질인 회절무늬를 남긴다. 그렇다면 빛은 입자인가, 파동인가?
코펜하겐 해석
빛은 둘 다일 수 없다. 특정실험에 의해서 빛은 입자이거나 파동으로서의 성질을 보인다.
하지만 동시에 입자이면서 파동일 수는 없다. (보어의 상보성의 원리)
얽힘 상태에 있는 두 입자가 하나의 사건에서 방출되었다고 하자. 보존 법칙은 하나의 입자의 스핀은 다른 입자의 스핀과 반대가 되어야 함을 말해준다. 따라서 한 입자의 스핀이 측정되었을 경우에 다른 입자의 스핀은 그와 동시에 알 수 있다. 그 입자간의 거리에 무관하게 이러한 사실이 성립하게 되면, 이는 아인슈타인이 특수 상대성 이론에서 어떠한 정보도 빛보다 빠른 속도로 전달될 수 없다고 말한 것에 위배되게 된다.
코펜하겐 해석 코펜하겐 해석의 적용
코펜하겐 해석
파동함수가 실재하는 것이 아니라는 사실에 주목하자. 파동함수의 붕괴는 주관적으로 해석된다.
한 입자의 스핀을 관측하는 순간, 그 관측자는 다른 입자의 스핀을 알게 된다. 하지만 이것은 다른 입자의 관측자가 이 사실을 알게 된다는 것을 의미하지는 않는다. 다른 입자의 관측자에 대해서는 여전히 파동함수는 중첩되어 있으며 정보는 여전히 빛보다 빠른 속도로 전달되지 않는다.
코펜하겐 해석의 입장을 가지는 물리학자들은 파동함수가 실재하는 것으로 간주될 때 EPR 역설과 같은 문제점이 드러난다고 주장한다. 하지만 다세계 해석은 양자역학이 근본적으로 비국소적임을 주장한다.
코펜하겐 해석 코펜하겐 해석에 대한 비판
스티븐 와인버그는 2005년 11월, Physics Today에서 “아인슈타인의 실수(Einstein's mistakes)” 라는 제목으로 다음과 같은 글을 쓴 바 있다.
양자역학의 완전성은 순전히 양자역학이 불완전함을 보여주기 위한 논증이었던 EPR 역설에 의해 공격받았다. 이후 이를 검증하기 위한 벨의 부등식에 대한 실험들은 입자간의 얽힘, 비국소성에 대한 양자역학의 해석이 옳음을 보여주었다. 코펜하겐 해석에 반대하는 많은 물리학자들과 철학자들이 과거부터 존재해왔는데 그들은 코펜하겐 해석이 애초에 비결정론적인 관점을 취하는 데 반대하거나 확률적인 파동함수를 확률적이지 않은 측정값으로 환원하는 과정에서 정의되지 않은 측정이라는 개념을 포함하는 것에 반대하였다. 아인슈타인이 “나는, 어떤 경우에도 신이 주사위 놀이를 하지 않는다고 생각한다.”, “그렇다면 당신이 달을 보지 않고 있을 때, 달이 지금 보이는 저 곳에 없다고 생각하는가?” 라고 물었던 것은 이러한 관점들을 잘 보여준다. 보어는 여기에 신이 주사위놀이를 하건 말건 상관말라라고 대답했던 것으로 전해진다.
코펜하겐 해석 코펜하겐 해석에 대한 비판
이 친숙한 이야기들은 모두 사실이다. 그러나 여기에는 아이러니 한 점이 있다. 양자역학에 대한 보어의 설명은 근본적으로 결함이 있다. 이는 아인슈타인의 이야기와는 관계가 없다. 코펜하겐 해석은 양자역학의 세계에서 관측자의 측정(observation) 행동에서 어떠한 일이 비롯되는지 설명하고 있다. 하지만 관측자와 측정의 행동 그 자체는 여전히 고전적인 세계의 방법으로 서술된다. 이것은 명백히 틀렸다. 관측자와 관측기구도 우주의 다른 대상들에 적용되는 동일한 양자 역학 법칙을 따라야 한다. 그런데 코펜하겐 규칙들은 완벽히 결정론적으로 진행되는 파동함수(보다 정확히는 상태 벡터)로 표현된다. 그렇다면 코펜하겐 해석의 확률적인 규칙들은 어디서 오는 것인가?
최근들어 이 문제 해결에 대한 상당한 진척이 있었지만, 이 글에서 다 다룰 수는 없다. 보어도 아인슈타인도 양자역학의 진짜 문제에는 초점을 맞추지 않았다는 언급으로 충분하다. 코펜하겐 규칙들은 잘 들어맞고, 따라서 받아들여져야 한다. 하지만, 그렇다면 파동 함수의 진행에 대한 결정론적 방정식, 다시 말해 슈뢰딩거 방정식을 관측자와 관측도구에 적용함으로써 코펜하겐 규칙들을 설명하는 작업은 숙제로 남는다.
코펜하겐 해석 대안적 해석들
양자역학은 직관적으로 이해되지 않기 때문에, 이를 이해시키기 위한 다양한 해석이 등장하였다. 코펜하겐 해석 이외에도 다음과 같은 해석들이 존재한다.
신칸센 200계 전동차
신칸센 200계 전동차(일본어: 新幹線200系電車)는 일본국철(현 JR)이 설계·제조한 신칸센 차량이다. 국철 분할 민영화 후에는 동일본 여객철도(JR 동일본)이 보유하고 있다.
신칸센 200계 전동차 개요
1982년의 도호쿠 신칸센 및 조에쓰 신칸센의 개업에 맞추어 1980년에 등장했다. 100계보다 먼저 데뷔했음에도 불구하고 계열·형식 번호가 큰 것은, 등장 당시 도호쿠·조에쓰 신칸센 계통의 차량은 백의 자리의 숫자가 짝수, 토카이도·산요신칸센 계통의 차량은 백의 자리의 숫자가 홀수가 되도록 번호를 부여했기 때문이다.
선두 차량은 0계를 닮은 형태와 100계를 닮은 두 종류의 전면 형상이 있으며, 후자는 200·2000번대로서 구별하는 경우도 있다. 200번대는 225 혹은 226형 중간차로부터의 개조차량이고, 2000번대는 신조(新造)차량이다.
차체 도장은, 엷은 황색을 베이스로 창문 테두리에 녹색의 띠를 배치했다. 이 색채는, 한랭지를 달리므로 눈을 뚫고 나오는 새싹의 이미지를 형상화한 것이라고 여겨지고 있다. 등장 당시에는 '초록의 질풍(하야테)'이라고 하는 애칭이 있었으나, 조에쓰 신칸센 개통 당시부터 조에쓰 신칸센에서는 '토키', 도호쿠 신칸센에서는 '야마비코'라는 애칭으로 변경되었다. 참고로, 토키는 일본어로 따오기라는 뜻으로, 조에쓰 신칸센 장거리 쾌속특급 열차애칭이다.
신칸센 200계 전동차 개요
디자인은 0계를 베이스로 하고 있지만 차체 하부까지 일체인 바디 마운트 구조를 채택, 기기를 차체 내부에 배치하여 내설·내한성을 향상시켰다. 다만, 이 구조를 0계와 같이 마일드스틸제 차체로 할 경우 중량이 크게 늘어나기 때문에 알루미늄 합금제가 되었다. 주회로 제어에는 사이리스터 연속 위상제어를 채용하여, 0계의 탭 변환 제어보다 진보했다고 할 수 있다. 그러므로 겉보기에 0계같이 보이지만, 0계랑 오해하면 안 된다.
본계열에서는, 일본의 철도 차량으로서는 처음으로 운전대에 디스플레이에 의한 모니터 지원 장치를 장비했다. 9.6kbps의 FSK(Frequency Shift Keying)모뎀 전송을 통해, 5행 정도의 도트에 의한 카타카나·알파벳·숫자만을 표시한다. 리뉴얼된 차량은 삼성전자나 도시바의 LCD 디스플레이에 의한 모니터 지원 장비로 교체, 22.9kbps의 486모뎀 전송을 통해 최대 25행 정도의 도트에 의한 컬러, 히라가나, 한자, 카타가나, 영어와 숫자, 사진을 지원한다.
JR 이행 후에는, K편성과 100계에 준하는 2층 차량도 신조되었다.
신칸센 200계 전동차 편성의 종류
2007년 5월 기준으로, K편성(10량 편성)중, 연명 개조(리뉴얼)가 실시된 편성만이 조에쓰 신칸센의 '토키', '타니가와'로서 운용되고 있다. 각각의 개요는 이하와 같다.
2007년까지 니가타 신칸센 차량 센터에 DS-ATC를 탑재한 F19편성이 잔존하고 있었지만, 동년 3월 25일 쓰바메산조(燕三条)에서 개최된 은퇴 기념 전시회(さよなら200系F19編成展示会)를 마지막으로 운용에서 이탈하여 동년 5월 9일 신칸센 종합차량센터에 폐차 회송되었다. 이것에 의해 F편성은 사라졌다. 폐차 후에는 선두차 1량이 일본 철도박물관에 전시될 예정이었지만, 전시차량이 K31편성의 선두차로 변경되었기 때문에 신칸센 종합차량센터에서 재활용센터로 이송되어 해체, 자동차를 만드는 데 재활용되었다.
등장 당시에는 2층 차량 편입으로 13량 편성이었으며, 나중에 더 추가되어 16량 편성이 되었지만, 후에 12량 편성으로 단축되었다. 100계 타입의 전면 형상으로, 등장 당시는 다른 편성과 같았다. 245km/h 주행 대응. 도호쿠 신칸센의 역사상 유일한 관통 16량 편성이었다. 조에쓰 신칸센에는 노선연장을 할 수 없었다.
신칸센 200계 전동차 편성의 종류
속달 야마비코를 중심으로 사용되었지만, F편성과 함께 2004년 3월 13일의 운전시각표 개정으로 정기 운용을 종료했다. 그 후, 2층 차량을 포함한 중간차 8량이 폐차되어, 2층 차량인 248형과 249형이 사라졌으며, 일부 차량은 1등차를 연결하지 않은 단층 구조 12량 편성 2편성(신 H4편성·H5편성)으로 재탄생해 시각표에서 '1등차 없는 12량'으로 표기되는 열차로 운용되었지만, 이 2편성도 전자가 2005년 5월 28일부로, 후자도 동년 8월 28일부로 각각 폐차되어 H편성은 소멸되었다.
신칸센 200계 전동차 편성의 종류
10량 편성, 0계 타입의 전면 형상. 240km/h 주행 대응.JR동일본이 만든 최초 편성. 1992년 400계의 등장으로 탄생하였으며 400계 및 E4계 병결용 연결기 및 자동해방장치를 탑재하였다. 2008년 9월 현재 유일하게 잔존하는 200계 편성이다. 자동해방장치 등은 도호쿠 신칸센에서는 400계가 E4계랑만 병결할 수 있도록 하는 다이어 개정 때문에 2001년 7월부터, 조에쓰 신칸센에서는 2004년 3월 13일의 운전시각표 개정으로 K편성에 의한 연결 운용이 없어졌기 때문에 현재는 사용하고 있지 않다. 그 전까지는, 일부 K편성 차량이 Max 아사마의 4개 편성과 같이 병결하여 다카사키까지 운행하였다. 덧붙여 일부 편성은 리뉴얼 (연명 개조) 대상이 되었다. 또, 선두차들 중 일부는 E편성에서 넘어와 자동해방장치를 장착하고 240km로 개조시킨 뒤 나중에 리뉴얼된 차량이었다.
신칸센 200계 전동차 편성의 종류
끝까지 오리지널 도장이었던 K30·K31 편성 중, 전자가 2004년 6월까지 폐차, 후자도 동시기에 폐차될 예정이었지만, 태풍, 황사(심할 때), 지진, 화산(아사마 화산이 조에쓰 신칸센 부근에 있다.) 재해시의 임시 운용으로 F19편성이나 다른 K편성과 함께 충당하였고, 탈선사고로 사용이 불가능해진 K25편성의 대역으로서 200계 한 편성이 E4계 P14편성이 조에쓰 신칸센으로 넘어올 때까지 사용되었다. 야마가타 신칸센 개업시부터 아키타 신칸센 개업까지는 8량 편성이었지만, 10량화시에 편성 번호가 K1~K19가 K21~K39로 변경되어 F편성 편입분으로 12량 편성에서 2량을 뺀 10량 편성에는 K41~K51까지의 번호가 부여되었다. 그러나, F19편성이 끝까지 오리지널 도색을 유지하다 2007년에 폐차되면서, 최후의 오리지널 도색 차량은 F19편성이 되었다.
이 편성을 사용하여 2007년 6월 23일 도호쿠 신칸센 개업 25주년 기념열차 '야마비코 931호'가 오미야부터 모리오카까지 운전되었다.
신칸센 200계 전동차 배차차량의 탈선
2004년 10월 23일 17시 56분경에 발생한 니가타현 나카고에 지진에 의해, 도쿄 발 니가타 행 '토키 325호'(200계 K25편성·10량 리뉴얼 편성)이 시속 약 200 km로 주행중, 나가오카역을 약 5km 앞둔 다키타니 터널 근처에서 10량 중 8량이 탈선했다. 이 사고로 K25편성은 영구 결번이 되고, 도호쿠 신칸센 max 야비마코 출신 E4계가 'max 토키 325호'로 8량 편성으로 운행하기 시작하였다. 다행히 200계는 60t 정도의 무거운 차량이였으므로,승객들은 중경상 없이 대부분 경상을 입었다. 이는 신칸센의 안전성이 얼마나 뛰어난지 알 수 있으며 (실제로 독일 ICE는 내륙에 있음으로 탈선 대비 장치가 전혀 안 되어 있으며, 이는 에세데 참사에서 많은 사람들이 중상을 입은 원인이다.) 승객들은 교행하던 하던 다른 200계에 의해 구조되었다. 이에 JR동일본 사장은 지진의 심각성을 깨닫고 신칸센의 내진 설계를 보완하겠다고 발표하였다.
신칸센 200계 전동차 객차 구성
12량 편성
F80 편성
10량 편성
8량 편성
13량 편성
16량 편성
12량 편성
풍매화 특징
풍매화는 바람에 의해 수정되기 때문에 대부분 꽃의 크기가 작다. 꽃의 색은 녹색이거나 흰색이 대부분이다. 소나무와 같은 침엽수는 암꽃과 수꽃이 따로 있다. 소나무의 수꽃은 송화 가루라 불리는 노란색 꽃가루로 덮인 노란색 기둥모양이다.
풍매화 수분
바람에 의해 꽃가루가 날려 암술머리에 붙어 수분된다.(수정은 이후에 일어난다)
풍매화 수정
수분된 꽃가루가 발아되어 화분관이 신장되고 화분관속의 정세포(정핵)이 난세포와 흉합되어 수정이 된다.
속씨식물(피자식물)에서는 정세포(정핵) 하나가 난세포와 또 하나의 정세포(정핵)가 극핵과 수정되는 중복수정이 일어난다.
일반적으로 수정은 화분자체가 발아하여 화분관이 신장하여 일어나는 데, 수분은 물, 바람, 곤충, 새 등에 의해 일어나므로
풍매화, 수매화, 충매화 등으로 나뉜다.
신칸센 N700계 전동차
신칸센 N700계 전동차(일본어: 新幹線N700系電車)는 도카이도 신칸센, 산요 신칸센, 큐슈 신칸센용으로 개발된 신칸센 차량이다. 300계, 500계, 700계를 대체할 차기 주력 차종으로서 2007년 7월 1일의 운전 시각표 개정과 동시에 영업운전이 시작되었다. 2007년 굿 디자인 선정상품이다.
신칸센 N700계 전동차 개요
N700계는 700계를 기본으로 새로운 고속성과 쾌적성 그리고 환경 성능 향상의 일환으로, 도카이 여객철도(이하 JR 도카이)와 서일본 여객철도(이하 JR 서일본) 및 차량 메이커에 의해 공동 개발된 신칸센용 전동차다.
개발 발표 당시에는 700N로 불렸고 N700계는 통칭이었지만, 2004년 5월 28일에 N700계가 정식 형식 명칭으로 발표되었으며, N은 new, next등의 의미를 담은 것이다. 덧붙여 동일본 여객철도(이하 JR동일본)에서 1994년 이후에 제조된 신형 차량의 번호 앞에 'E'를 붙이고 있지만(East, 즉 동일본여객철도를 의미), 도카이여객철도와 서일본여객철도에서 앞에 알파벳을 붙인 형식은 N700계가 처음이다.
신칸센 N700계 전동차 개요
일본국유철도(현 JR)의 분할 민영화 이후, 신칸센의 서비스 향상을 도모한 서일본여객철도는 최고 영업 속도 300km/h로 운행할 수 있는 500계를 개발했지만, 선형이 비교적 좋지 않고 최고 속도가 270km/h인 도카이도 신칸센을 달리기에는 성능이 과도하게 좋았고, 1편성(16량)당 약 50억엔에 달하는 고비용이 문제가 되었다. 또한 당시의 주류 차량이었던 300계에 비해 차량마다 정원이 달라 운용의 공용화에 지장을 초래하는 문제로 9편성 밖에 생산되지 않았고, 그 다음에는 범용성을 중시해 도카이여객철도와 함께 최고 영업 속도 285km/h의 700계를 개발하게 되었다. 700계는, 최고 영업 속도가 220km/h에 불과한 100계의 대체 차량으로 많은 편성이 제조되어 신칸센의 고속화에 크게 기여하였다. 그러나 500계와 다르게 직류전동기를 채용한 탓으로 속도증속에 많은 결함이 생기면서 좀 더 보완된 새로운 신칸센이 필요하였다.
신칸센 N700계 전동차 개요
그러나, 서일본여객철도는 항공기와 경쟁 때문에 500계와 동등한 최고 영업 속도 300km/h의 고속 성능과 500계보다 느린 700계의 보완을 위해, 도카이여객철도는 시나가와역 개업에 따른 도카이도 신칸센 구간 개수의 증가, 500계보다 느린 700계의 보완, 디지털ATC(ATC-NS)의 도입에 수반해 보다 높은 가감속 성능을 가지는 신차량을 요구하기 시작했다. 그 양 회사의 수요를 실현하기 위해 공동 개발된 것이 N700계이다.
현재, 도카이도 신칸센 구간에서 전 구간의 약 1/3 정도의 구간에서만 최고 영업 속도인 270km/h을 낼 수 있지만, 틸팅 시스템을 탑재한 N700계는 지금까지 250km/h 제한이 걸려있던 곡선 반경 2500m인 구간(60곳)을 270km/h로 주행할 수 있어 전 구간의 약 2/3 이상에서 270km/h을 낼 수 있게 되었다. 이 틸팅 시스템의 탑재와 가감속 성능의 향상에 의해 도쿄 ~ 신오사카 구간의 경우 기존의 500계, 700계 노조미 열차에 비해 5분 정도의 주행시간 단축을 달성했다.
신칸센 N700계 전동차 개요
신칸센에서 정차역이 1개 증가할 때마다 소요시간은 대략 5분가량 늘어나지만, 운전시각표 개정 후에 N700계로 운전하는 노조미 100호의 경우, 신요코하마역에 추가로 정차함에도 불구하고 소요시간이 4분 단축되었다(2시간 30분 → 2시간 26분).
N700계는 2007년 6월 16일, 6월 17일, 6월 24일 시승회를 거쳐, 같은 해 7월 1일에 있었던 운행 시간표 개정과 함께 6편성(도카이여객철도 5편성(Z1Z5), 서일본여객철도 1편성(N1))이 영업 운전을 개시했다. 당시 시나가와 ~ 하카타간 편도 왕복 1편성, 도쿄 ~ 하카타간 2.5왕복(하행 2편성·상행 3편성), 도쿄 ~ 신오사카 구간 1회 왕복 운행을 시작했다. 이후로도 순차별로 노조미로 투입될 계획이며, 연말에는 약 30편성의 노조미 등급에 사용될 예정이다.
영업 개시 당일에는 주요 역에서 출발식이 거행되었다. 도카이여객철도의 경우 시나가와 역(6:00발 노조미 99호)·신오사카 역(6:00발 100호)·나고야 역(6:50 발 100호), 서일본여객철도의 경우 하카타 역(12:28발 26호)·히로시마 역(13:30발 26호)·오카야마 역(14:06발 26호)에서 각각 출발식을 실시하였으며, 열차의 출발을 보류했다. 또, 도쿄역(6:00발 1호)에서는 꽃다발 증정식뿐이었다. 덧붙여 오사카 투입용으로서는 첫 번째 전동차인 노조미 100호의 1등차는, 발매 개시와 거의 동시에 매진되었다.
신칸센 N700계 전동차 세부 모델
신칸센 N700계 0번대 전동차(일본어: 新幹線N700系電車0番台)는 2007년 4월에 최초로 도입한 열차로 도카이 여객철도가 소유하고 있으며 Z편성으로 운행했다. 같은 해 7월에 노조미 등급 열차로 운행하기 시작했다. 2012년 2월에 가와사키 중공업에서 마지막 편성이 인도되었다. 이후 제동 시스템 및 기타 기능을 개선을 위해 2013년부터 2015년까지 마이너 체인지 작업을 하면서 X편성으로 변경과 동시에 차량 번호도 2000번대로 변경했다.
신칸센 N700계 1000번대 전동차(일본어: 新幹線N700系電車1000番台)는 2012년 8월에 도카이 여객철도에서 도입했으며 기존 신칸센 700계 전동차를 대체하기 위해 6편성이 우선 도입되었고 G편성으로 운행하고 있다. 2013년 2월 8일에 최초로 운행에 들어갔다. 기존 신칸센 N700계 2000번대 전동차, 신칸센 N700계 2000번대 전동차와 달리 N700A 로고가 추가되었다. 기존 모델에서 개선된 점은 ATC, 대차 진동 감지 및
열차 제동이 개선되었다. 도카이 여객철도는 향후 18편성이 추가로 도입을 검토했으며 2016년부터 2020년까지 순차별로 기존 신칸센 700계 전동차를 교체했다.
신칸센 N700계 전동차 세부 모델
신칸센 N700계 2000번대 전동차(일본어: 新幹線N700系電車2000番台)는 2013년부터 2015년까지 Z편성이 X편성으로 개조되면서 2000번대로 부여된 전동차로 도카이 여객철도가 보유하고 있다. 마이너 체인지 모델의 경우 N700A 로고가 새롭게 추가되었다.
신칸센 N700계 3000번대 전동차(일본어: 新幹線N700系電車3000番台)는 2007년 6월에 최초로 도입한 열차로 서일본 여객철도가 소유하고 있으며 N편성으로 운행했다. 같은 해 7월부터 최초로 운행을 시작했으며 2010년까지 순차별로 도입했다. 이후 제동 시스템 및 기타 기능을 개선을 위해 2013년부터 2015년까지 마이너 체인지 작업을 하면서 K편성으로 변경과 동시에 차량 번호도 5000번대로 변경했다.
신칸센 N700계 전동차 세부 모델
신칸센 N700계 4000번대 전동차(일본어: 新幹線N700系電車4000番台)는 2013년 12월부터 도입된 열차로 서일본여객철도가 소유하고 있으며 F편성으로 운행한다. 신칸센 N700계 1000번대 전동차와 마찬가지로 N700A 로고가 추가되었다. 2014년 2월부터 운행을 시작했으며 2015년부터 2016년까지 3편성이 추가로 도입되었다. 2019년까지 12편성이 추가로 도입되었다.
신칸센 N700계 5000번대 전동차(일본어: 新幹線N700系電車5000番台)는 2013년 10월에 마이너 체인지 작업으로 기존 N편성 차량이 K편성으로 개조된 차량으로 서일본 여객철도가 소유하고 있다. 신칸센 N700계 2000번대 전동차와 마찬가지로 N700A 로고가 새롭게 추가되었다.
신칸센 N700계 7000번대 전동차(일본어: 新幹線N700系電車7000番台)는 서일본 여객철도가 소유하고 있으며 2011년 3월 12일에 큐슈신칸센 및 산요 신칸센간 상호 직결 운행의 일환으로, 도입된 차량으로 8량으로 구성되었다. S편성으로 운행하고 있으며 2008년 10월에 최초로 하카타 종합차량사업소로 인도되었고 2010년부터 2012년까지 순차별로 도입했다.
신칸센 N700계 전동차 세부 모델
신칸센 N700계 8000번대 전동차(일본어: 新幹線N700系電車8000番台)는 큐슈여객철도가 소유하고 있으며 2011년 3월 12일에 큐슈신칸센 및 산요 신칸센간 상호 직결 운행의 일환으로, 도입된 차량으로 8량으로 구성되었다. R편성으로 운행하고 있으며 2010년 7월에 최초로 인도되었고 같은 해 8월부터 시험 운행을 시작했다.
신칸센 N700계 9000번대 전동차(일본어: 新幹線N700系電車9000番台)는 2005년 3월에 최초로 나온 시제차로 도카이 여객철도가 소유하고 있으며 도입 당시 Z0편성으로 도입했다. 1호차부터 4호차까지 히타치 제작소, 5호차부터 14호차까지 일본차량제조, 15호차부터 16호차까지 가와사키 중공업이 제작되었다.
2013년에 마이너 체인지를 통해 성능이 향상되었고 X편성에서 Z편성으로 도입되었고 N700A 로고가 추가되었다. Z0편성의 경우 도카이 여객철도의 시범 운행 열차로 운행하기 때문에 상용 운행을 하지 않으며 2014년에 X0편성으로 부여했으나 9000번대를 그대로 유지했다. 2019년 2월에 퇴역 후 3량은 그대로 보존했다가 같은 해 7월 17일부터 아이치현 나고야시에 위치한 SC 말레브 철도 공원에서 전시되었다.
신칸센 N700계 전동차 구조 및 성능
선두부는 700계의 '에어로 스트림'형태를 개량한 '에어로 더블 윙'으로 불리는 형상으로, 길이는 10.7m이다. 선두 형상의 길이를 억제하면서, 미기압 파형장의 피크를 나누는 것으로 최대치를 억제하여 소음의 억제와 선두차량의 정원 확보에 큰 역할을 하고 있다. 도장은 현행의 700계와 같지만 독자적인 엠블럼을 차체 측면에 내걸었다. 객실 창문은 경량화하면서도 충분한 강도를 확보하기 위해 면적이 700계의 약 60% 정도로 소형화되었다. 행선지 표시기는 JR 도카이의 신칸센용 전동차로는 처음으로 전광식(풀컬러 LED)을 채용했다.
신칸센 N700계 전동차 구조 및 성능
또한 새롭게 개발한 고성능 세미 액티브 제진제어장치를 모든 차량에 설치하여 진동을 최대한 억제하였으며, 차량 간에는 댐퍼를 장비하고 있지만 지금까지처럼 링에 의한 연결이 아니라 댐퍼를 차량 간에서 비스듬하게 기울여 상하 방향으로 직접 차량에 연결하는 방식을 채용하고 있다. 또 차량 사이에 전주(全周)다이어프램을 채용하여 연결부를 신축성 고무 소재로 거의 완전하게 가려버리는 것을 통해 차체 측면의 공기 저항과 차량 내외의 소음 경감을 달성했다. 이것은 결과적으로 에너지 절약에도 기여하게 되었다. 또, 형상을 바꾼 전주 다이어프램도 시험주행에서 테스트되고 있다.
이후에 등장한 신칸센 E5계 전동차·신칸센 E6계 전동차에도 전주 다이어프램이 채용되어 있다.
문은 양 선두차의 운전석측에 있는 승무원용 출입문과 승객용 출입문만 플러그 도어이며, 그 외에는 모두 통상의 미닫이가 되어 있다. 이것은 소음 대책과 비용 저감의 양립을 위한 구조이지만, 한 편성 안에서 플러그 도어와 미닫이가 혼재하는 드문 차량이 되었다.
신칸센 N700계 전동차 구조 및 성능
팬터그래프도 0계 이래 기초중의 기초라고도 말할 수 있는 부분의 설계를 기본적으로 재검토하는 것을 통해 소형화·경량화를 도모했다. 또한 시제차량은 800계의 U-001편성과 같이 카메라, 센서, 투광기로 구성되는 가선검측장치를 갖추었다. 그리고 차체 경사시 가선과의 접촉 상황등의 확인을 한 뒤에 제거되었다.
또한 표지등도 JR 도카이의 신칸센 영업용 차량으로서는 처음으로 HID램프를 사용하고 있다.
선두차량의 높이는 3,500mm인 부분과 3,600mm인 부분이 있다. 때문에 편성 중앙 근처의 승객용 출입문 부근에는 단차가 있다. 중간 차량은 3,600mm이다. 이 단차는 전두부 쪽의 형상에 더해 미기압파 경감과 공력저항 경감 등을 목적으로 한 공력상의 처리라 한다.
신칸센 N700계 전동차 구조 및 성능
N700계의 기동가속도는 신칸센 차량으로서는 최고인 2.6km/h/s로 대략 3분에 270km/h까지 가속하는 성능을 가지고 있다(300km/h까지는 4분). 영업 운행에서의 최고속도는 500계와 같은 300km/h이다. 이것을 달성하기 위해 주전동기의 출력을 향상(275kW(700계) → 305kW)하여 MT비(전동차(M차)와 부수차(T차)의 비율)도 변경(12:4(700계) → 14:2)했다.
제동 장치는 MT비의 재검토에 수반하여 700계에서 사용되고 있었던 T차의 와전류 브레이크를 없애고 상용제동에서는 M차 14량의 회생제동으로 제동력을 얻도록 했다. ATC의 교체에 수반하여 설치된 디지털 ATC(ATC-NS)가 탑재되어 제동거리와 폐색간격의 최적화를 실시한다.
주행시의 에너지 소비도 차체경사장치의 적용으로 일부 곡선 구간에서 가감속이 불필요해진 점 등에 따라 700계보다 더 향상되어 도카이도 구간에서의 시험운행 결과 270km/h 주행시의 이용객 1인당 소비 에너지가 13.23kWh(700계 14.7kWh, 100계의 220km/h 주행시 13.9kWh)로 나타났다. 이는 700계에 비해 19% 정도 향상된 것이다. 산요 구간에서는 9% 향상되었다.
신칸센 N700계 전동차 구조 및 성능
제동장치는 각 대차에 기본 제동장치로 300계나 700계와 같은 캘리퍼식 차륜 디스크 브레이크를 장비하고 있다. Z·N편성(기존 N700계)에서는 디스크 로터를 고정하는 볼트와 너트를 그 내주(内周)에서 체결하는 내주체결식을 채용했지만, G·X·F·K편성(개조 A를 포함한 N700A)에서는 디스크 로터의 중앙에서 체결하는 중앙체결식을 채용했다. 이는 기존 내주체결식의 경우 제동시 열에 의해 디스크가 열변형으로 휘어 브레이크 라이닝과의 접촉 면적이 감소해 제동력의 저하가 발생할 수가 있기 때문에, 디스크 로터의 중앙에서 체결함으로써 그 변형을 줄여 제동력의 저하를 막고 제동장치를 경량화하는 방법으로서 고안된 것이다. 본 계열(16량 편성)에서는 14M2T편성이 되어 전동차 비율이 올라 300계나 700계에서 사용된 T차의 와전류제동이 폐지되고 그만큼의 제동력을 14량의 M차 회생제동장치에서 받도록 했다. 자동 열차 제어 장치(ATC)의 노후 치환에 따라 디지털 ATC(ATC-NS)차상 장치가 탑재돼 제동거리와 폐색 간격을 최적화한다. 선행 시제차량(Z0편성)의 경우 계획상으로는 700계에 이어 와전류제동이 채용될 예정이었으나, 제동 부담률 개선과 중량 증가를 피하기 위해 취소되었다.
신칸센 N700계 전동차 구조 및 성능
대차는 300계 이래 실적이 있는 코일스프링과 원통적층고무를 병용한 윙 용수철 식 저널박스 장치의 볼스터리스 대차이며, 저널박스의 상부와 대차 프레임 사이에 축 댐퍼가 설치되어 있다. 그러나 500계와 700계와는 달리 JR 서일본 편성이 되는 N편성 차량도 JR 도카이와 같은 원통고무병용 저널박스 지지방식을 채용했다.
700계에서는 선두차량 진행방향 측의 대차에만 공력저항 경감용 커버가 붙어 있었지만 N700계에서는 대차의 전동(轉動)음과 공력음을 저감하기 위해서 모든 대차에 대차 커버가 채용되었다. 선행 시제차량(Z0편성)에서 시험 도중 커버의 형상이 변경되어 변경 뒤의 것이 양산형 차량에도 채용되었다. 선두차량의 대차 커버도 700계의 그것보다 공기의 흐름을 고려한 3차원적인 모양으로 되어 있다. 경량화와 재활용 측면을 고려하여 CFRP가 채용되어 있다.
신칸센 N700계 전동차 구조 및 성능
구동방식은 보통차는 신형 치형형상(歯型形状)의 채용과 치차 중심간 거리를 확대하여 백래시(Backlash)를 줄인 저소음형 WN 평행카르단 구동방식이, 그린차의 경우 JR 도카이의 700계 C19편성 이후 그린차에서 실적이 있는 TD 평행카르단 구동방식이 본격적으로 채용되었다. JR 서일본의 700계는 그린차를 포함하여 모두 WN 평행카르단 구동방식이었지만, 이 계열(S편성을 제외)은 JR 도카이 소유 차량과 모두 공통이다. 이전에는 고속운전시 내구성의 측면에서 WN 평행카르단 구동방식이 채용되어 왔지만, TD 카르단에 이용되는 굴곡판의 내구성이 향상되었기 때문에 보수가 용이하고 소음이 적은 이 방식이 채용되었다.
이전에는 255km/h로 감속해야 했던 도카이도 구간의 반경 2,500m의 곡선을 최고속도 그대로 주행할 수 있도록 하기 위해, 신칸센 차량으로는 처음으로 공기 용수철에 의한 차체 경사 장치(최대 경사각 1도)를 채용하고, 거기에 700계에서는 일부의 차량에만 탑재되었던 세미 액티브 서스펜션을 성능 향상(700계: 4모드 선택 전환 제어→ N700계: 무단계 제어)과 함께 모든 차량에 탑재시켜 승차감 개선을 도모하고 있다.
신칸센 N700계 전동차 구조 및 성능
비례전자식 릴리프 변(일본어: 比例電磁式リリーフ弁)에 의한 무단계제어 방식 세미 액티브 서스펜션을 채용하여, 대차의 견인장치와 센터피봇 부근의 대차 프레임과 차체 사이에 침목방향으로 설치되어 감쇠력을 무단계로 제어할 수 있도록 되어 있다. 또, 터널과 개활지 구간에서의 선로 데이터 맵을 기반으로 각각의 구간에서 최적화된 제어 파라미터를 선택하는 기능도 있다. 700계에서는 일부 차량에만 설치되어 있었지만, 이 계열에서는 전 차량에 탑재하여 승차감 개선을 꾀했다.
차체 경사 기능은 대부분이 반경 4000m 이상 커브인 산요 구간에서는 사용하지 않지만, 기능을 완전히 기능을 정지시키지 않고 차체를 수평으로 유지하는 제어(0도 제어 또는 수평 제어)로 활용하여 승차감을 향상시키고 있다.
신칸센 N700계 전동차 구조 및 성능
팬터그래프도 0계 이래의 기초 설계를 원점으로부터 재검토하여 소형·경량화를 도모하였다. 기본적으로는 싱글암형이지만, 종래의 700계 등에서 보여지는 타입보다 하부(관절 부분보다 아래쪽) 암이 극단적으로 짧아지고, 그 관절부와 틀부분도 유선형 커버로 완전하게 덮인 신개발 팬터그래프를 채용하고 있다. 이에 따라 기존의 싱글암 팬터그래프보다 풍절음(바람 가르는 소리)이 줄어들었으며 가선 추종성이 한층 더 향상되었다.
종전 500계가 속도 증속을 목표로 채용한 익형 팬터그래프와는 달리 검수시분을 단축시켰다.
팬터그래프 커버와 차음판의 형상은 700계와 거의 같은 것을 채용하고 있다. 시제차량에는 차체경사시 가선과의 접촉 상황 등을 확인하기 위해 800계 U001 편성과 같이 카메라와 센서, 그리고 투광기로 구성되는 가선 검측장치가 설치되어 있었다.
세미 틸팅 장치 채용에 의해 전체 폭이 700계에 비해 20mm 좁아졌지만, 차체 벽면을 얇게 하는 등의 노력으로 700계와 같은 수준의 차내공간을 확보하고 있다. 반면 창문은 700계보다 작다.
신칸센 N700계 전동차 구조 및 성능
보통차는 TEIJIN제의 특수 폴리카보네이트(polycarbonate) 수지 창문을 채용하고 있다. 종래의 복층유리 표면에 특수 폴리카보네이트(polycarbonate)수지 시트를 붙여 맞춘 콤퍼짓(composite) 타입보다 내구성이 강하고, 부재 사용량을 반으로 줄이는 등 단위면적당 질량을 약 30% 정도 경량화하는데 성공했다.
시트피치는 100계 이후 표준인, 보통차 1,040mm, 그린차 1,160mm이다. 단 1호차(783형)와 16호차(784형)는 선두 형상 때문에 1,023mm로 줄어 있다.
300계 이후의 차량은 편성중량 경량화를 위해 우레탄을 적층시킨 구조의 좌석을 채용했지만, 안정감 측면에서 평판이 좋지 않기 때문에 복합 용수철 구조로 개량되었다.
보통차 좌석의 등받이는 새로 개발된 폴리에스테르 쿠션이다. 우레탄에 비해 약 20% 정도 가볍고, 투습성도 뛰어나다. 또한 통근형 전동차용 좌석보다 착석시 안정감이 향상되었다. 탄력성이 오래 가고 내구성이 뛰어나며, 폴리에스테르 소재로 제작되었기 때문에 완전 순환형 리사이클 시스템으로 재활용할 수 있다.
신칸센 N700계 전동차 구조 및 성능
보통차의 경우 700계와 비교해서 좌석의 폭이 10mm 확대된 440mm로(중앙의 B자리를 제외), 그린차는 새롭게 개발된 '싱크로나이즈드 컴포트 시트'가 채용되었다. 이것은 리클라이닝과 함께 좌면 뒷부분이 내려가는 타입으로 안정감이 개선되었다. 그 밖에도 휘도를 높인 독서등이나 발밑을 따뜻하게 하는 기능(레그 워머)을 새로 채용했다.
좌석에는 쿠라레 그룹제 매직 테이프와 '세프톤 컴파운드'도 사용되었다. 매직 테이프는 그린·보통차의 헤드레스트 커버용(이전부터)·좌석 표피 모서리 부분 고정용(이전부터)·좌석 표피 고정용(신규)·쿠션 패드용(신규)으로 채용되었다. 또한 스위밍 고글의 밴드나 점프로프의 줄 부분에도 사용되고 있는 '세프톤 컴파운드'는 좌석의 팔걸이에 사용되었다. 종래의 폴리카보네이트(polycarbonate)보다 부드러워져 촉감 향상이나 딱딱한 물체가 움직임으로써 발생하는 불쾌한 소리가 줄어들었다.
신칸센 N700계 전동차 구조 및 성능
또한 테이블은 A4사이즈의 노트북 컴퓨터를 둘 수 있는 사이즈로 확대되어 양산차량에서는 그린차의 모든 좌석과 보통차의 창가(A, E자리)·맨 앞·맨 뒤 좌석에는 스마트 기기용 콘센트가 설치된다. 1편성의 정원인 1,323명의 약 60%에 해당하는 수가 준비된다.
지상 설비가 완성되는 2009년 봄부터 무선 LAN에 의한 인터넷 서비스를 개시할 예정이다(지상에서 차내에는 2Mbps, 차내에서 지상에는 1Mbps가 될 예정). 다만 산요 구간에서는 터널의 수가 많기 때문에 개량비용이 높아지며, JR 후쿠치야마 선 탈선사고를 계기로 안전 대책을 무엇보다 우선할 방침이어서 당장 개량 계획을 세울 수 없는 형편이기 때문에 일단은 도카이도 구간에서만 실시될 예정이다.
화장실은 모두 서양식으로 통일되는 것과 동시에 신칸센 차량으로는 처음으로 오스트메이트 대응 화장실이 설치되었다(11호차). 또한 일부 화장실에는 기저귀 교환대, 11호차의 다목적실에는 베이비 체어도 설치되어 있다.
신칸센 N700계 전동차 구조 및 성능
국철 시절부터 흡연은 제일 큰 문제가 되어 왔다. 특히 300계 이후 차량은 고속 성능으로 인하여 차내에서 한 번 담배를 피우면 그 차량 한 량 전체로 퍼져 냄새가 번져 JR도카이·서일본·동일본에서 많은 민원이 들어왔다. 그래서 N700계 양산차량은 700계 이전의 차량과 달리 전좌석 금연이며, 강제배연장치·JR 도카이 코마키 연구시설이 개발한 광촉매 탈취 장치를 갖춘 흡연실(정원 24명)을 3·7·10·15호차의 데크 부분에 6개소 구비했다. 흡연실에 가까운 좌석은 흡연 희망자를 우선해 지정석권을 발행한다. 흡연자를 위해 배려한 셈이다.
이 외에 철도차량으로서는 최초로 모든 승강구 부근과 운전실 출입구에 방범 카메라를 설치하여 승무원실의 모니터에서 감시할 수 있는 시스템을 갖추었다. 이것은 승강구에 비치되어 있는 비상용 도어 코크가 장난으로 조작되는 경우가 많아 잦은 열차 지연의 원인이 되었으며, 전화실이나 흡연실 등의 개인실 부분이 증가하여 그런 공간을 악용하는 경우가 발생할 우려가 있어 이런 경우에 대해 방범 카메라에 의한 억제 효과를 도모하기 위해 도입되었다.
신칸센 N700계 전동차 구조 및 성능
차내 조명에는 마쓰시타 전공제의 LED 조명도 채용되었다. 한 편성마다 그린차의 통로에 26개, 운전석에 12대가 각각 채용되어 있다.
2011년 봄 큐슈 신칸센 가고시마 루트 전 구간 개통으로 운행 중인 산요 신칸센·큐슈 신칸센 직통열차 사쿠라와 미즈호로 운행하기 위해 N700계를 베이스로 만든 신형 차량을 JR 서일본과 JR 큐슈에서 공동으로 개발하여 8량 편성으로 JR 서일본이 19개 편성, JR 큐슈가 10개 편성으로 합계 29편성(232량)을 제조하게 되었다. 이는 종래의 산요 신칸센용 차량으로는 하카타역 - 신토스 역 간과 신야쓰시로 역 이남의 급구배 구간(최대 35‰)을 주행할 수 없기 때문으로 신형 차량에서는 전차량 전동차가 된다. 덧붙여 일부 보도에 의하면 히카리 레일스타로 쓰이고 있는 700계 7000번대는 큐슈 신칸센 전 구간 개업 후에는 산요 신칸센의 고다마로 전용될 예정이다. 또한 JR큐슈 측에서도 2010년 이후는 신칸센의 신조 차량을 800계에서 N700계로 이행한다.
2008년 10월에는 JR서일본 소속 양산 선행 차량으로 N700계 7000번대가 되는 1편성 8량이 하카타 종합 차량소에 반입되었다.
신칸센 N700계 전동차 구조 및 성능
JR서일본 소속 차량의 편성 기호는 S(JR큐슈 소속의 편성 기호는 R)이다. 2008년 10월 24일 하카타 역 - 신야마구치역간에서 공식 시운전이 실시되어 11월 이후에는 산요신칸센 내에서의 주행시험이 실시되고 있다.
이 항목에서는 N700계 Z·N편성과 S편성과의 차이점을 설명한다. Z·N편성과의 공통 항목에 대해서는 앞서 서술한 각 항목도 참조.
차량 구조
Z·N편성과 같은 알루미늄 합금제 더블스킨 구조를 채용하고 있다. 거기에 한층 더 소음 저감을 위해 차체 천장 중앙부에 있는 고압인통선의 덮개를 차체 지붕 중앙부의 형재와 일체화 구조로 하여 인통선 자체는 형재 안을 관통하는 구조로 되어 있다.
4 - 5호차간에는 고압인통선 케이블 헤드가 탑재되고 있다. 그 케이블 헤드의 경사각이 소음을 줄이기 위해 5도로 되어 있다(Z·N편성의 것과는 형상이 다르다). 때문에 전집막(全集幌)과 케이블이 닿아 버리므로 절연 관계상 4 - 5호차 간의 전집막의 천정 부분이 철거되어 있다.
도장
바디 칼라에는 도자기의 청자를 연상시키는 흰색 남색을 사용하였으며, 감색 남색과 금빛의 측면 라인이 1개 있다.
양 선두차량과 홀수 호차의 측면에는 로고 마크가 붙여져 있다. 이는, JR 서일본과 JR 큐슈 등 두 양사가 상호 협력하에 산요·큐슈 신칸센을 직결 운행하는 것을 의미하고 있다.
성능
큐슈 구간에서의 35‰ 상구배 유닛 컷 기동시, 보통 차량 성능으로는 기동이 불가능하다. 때문에 구배 기동시에만 견인력을 증가시키는(큐슈 구간에서만 사용 가능) 것을 통해 구배 기동을 가능하게 하고 있다.
최고속도는 Z·N편성과 같이 300km/h로, 큐슈 신칸센내에서는 260km/h가 될 예정이지만, 큐슈 신칸센에서의 증속도 검토되고 있다.
전원·제어장치
4량 1유닛으로 구성된다(MC+M1+M'+M2). M'차에 주변환 장치, M1, M2차에 주변환 장치를 2대씩 탑재하고 있다. 각 차량의 형식에 대해서는 #형식 및 차종을 참조.
전(全) 전동차가 되어, 양 선두차량이 전동 제어차가 되었다. 때문에 ATC 소음 대책으로 선두 대차용 주전동기에 실드 커버와 지퍼 튜브가 설치되어 있다.
대차
이미 800계 기준으로 되어 있는 JR 큐슈의 검수설비 문제상 500계, 700계 E·B편성, 800계의 대차를 베이스로 축량식(軸梁式) 저널박스 지지방식 WDT208 대차를 탑재하여 구동 방식도 기존대로 WN 평행카르단 구동방식을 채용한다.
모든 호차에 세미 액티브 댐퍼의 채용
세미 액티브 댐퍼의 제어는 Z·N편성과 같이 비례 전자식 릴리프 밸브에 의한 무단제어의 것을 채용하여 감쇠력을 무단계로 제어할 수 있게 되어 있다. 또한 터널과 일반 구간에서의 선로 데이터 맵을 바탕으로 각각의 구간에서 최적의 제어 파라미터를 선택하는 기능이 있다.
차축 베어링의 직경을 130mm로 확대
베어링 성능을 향상시키기 위해 차축 외경을 확대했다. 또한 베어링의 하중 분포를 최적화하기 위해 저널박스의 형상을 변경했다.
큐슈 구간에서의 주행을 고려한 화산재 대책
WN 구동부의 먼지 제거를 수세식으로 변경하는 것을 통해 화산재가 많은 큐슈 구간에서의 방진 성능을 강화하고 있다.
등을 들 수 있다.
도카이도 구간에는 진입하지 않기 때문에 차체 경사 장치는 탑재되지 않았으며 설치하기 위한 준비는 되어 있다.
내장·설비
편성은 그린차(6호차 반실은 정원 24명)·보통차 지정석(4 - 8호차 합계 282명)·자유석(1 - 3호차 합계 240명)로 구성되며 차내는 모두 목조 디자인이 이용되어 침착한 분위기의 내장이 되어 있다. 흡연룸의 설치나 6호차의 반실 그린차화에 의한 정원 감소를 최소한으로 줄일 수 있도록 실내 기기 배치에 있어서 최적화가 실시되었다.
7호차는 휠체어 대응 좌석을 갖추고 있으며 화장실 설비도 넓다. 3·7호차에는 흡연룸이 있다. 5호차에는 여성 전용 화장실과 화장실이 설치되어 있다.
좌석
좌석은 그린차와 보통차 지정석은 통로를 사이에 두고 좌우 각 2열, 자유석은 2열+3열 배치다. 보통차의 시트피치는 1,040mm로 통일되어 있기 때문에 양 선두차의 좌석 열수가 Z·N편성에 비해 1열씩 줄어들어 있다.
보통차 자유석은 Z·N편성 보통석을 베이스로 하고 있다.