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[김기자와 만납시다] 언젠가 닳는 지하철 선로…어떻게 관리하시나요? (과학의 날②)

입력 : 2018-04-21 08:00:00 수정 : 2018-04-20 08:36:51

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오늘(21일)은 51번째를 맞이한 ‘과학의 날’입니다. 지난 1967년 4월21일 과학기술처 발족을 기념하여 이듬해 4월 21일을 ‘과학의 날’로 정하고, 1973년 3월30일 제정·공포된 ‘각종기념일 등에 관한 규정’에 따라 확정된 뒤 지금까지 이어지고 있습니다.

우리는 수많은 과학 요소와 마주하며 살아가고 있습니다. 복잡한 식과 숫자 그리고 좀처럼 머릿속에 떠오르지 않는 모든 것들이 얽힌 탓에 어렵고 지루한 학문으로 인식할 수도 있지만, 조금만 관심을 기울이면 흥미를 유발하는 분야이므로 우리나라의 미래를 위해서라도 더 많은 이들이 과학에 관심을 가질 필요가 있어 보입니다.

실생활 속 과학 세계를 소개하고자 여러 가지를 생각하던 중 ‘시민의 발’ 지하철을 예로 들면 좋겠다는 결론이 나왔습니다. 이에 지하철을 이용하는 시민들에게 “평소 지하철과 관련해 궁금한 점이 있었냐”고 물어본 결과 궁금증이 크게 두 가지로 압축됐습니다. 하나는 ‘1호선의 절연구간’ 그리고 나머지 하나는 ‘선로의 마모’입니다.


<지하철로 등하교하는 대학생 ‘박하철’ 씨의 질문>

안녕하세요, 지하철을 타고 학교 다니는 대학생입니다.

평소 제가 다니는 구간에 곡선 선로가 있는 탓인지 매번 차가 지나면 ‘끼이익’하는 소리가 들리는데요. 고등학교 때 칠판 긁던 아이들이 생각나 어쩐지 정겹기도 하면서 들으면 소름이 돋곤 합니다.

바퀴가 선로와 마찰하면 언젠가는 닳는 건 아닐지 궁금해졌는데요. 설마 아예 안 닳을 리는 없고, 혹시 서울교통공사에서도 이러한 점을 알고 계시는지요? 만약 아신다면 어떻게 대처하는지 알려주세요.

 

바퀴와 레일의 접촉. 서울교통공사 제공.


<서울교통공사 ‘최선로’ 씨의 답변>


안녕하세요. 곡선 구간 소음 때문에 행여나 선로가 닳는 건 아닐까 우려하셨군요.

열차가 달릴 때 바퀴와 선로의 마찰은 분명히 발생합니다.

직선구간에서는 선로 윗면이 바퀴와 마찰하며, 곡선구간에서는 윗면뿐만 아니라 전동차의 원심력 때문에 측면도 마찰하게 됩니다.

전동차의 이탈을 막기 위해 곡선구간에서는 양쪽 레일 높이가 서로 다릅니다. 왼쪽으로 휘는 구간에서는 오른쪽 레일, 오른쪽으로 휘는 구간에서는 왼쪽 레일 위치가 높습니다. 경륜장을 떠올리시면 이해가 쉽습니다.

칠판 긁는 것과 비슷한 마찰소음(squeal noise)은 이때 들립니다.

서울교통공사는 마찰에 따른 선로 마모가 심하면 열차의 안전운행에 지장을 줄 수 있다는 판단에 따라 전체 선로를 특별 차량으로 돌면서 마모 정도를 주기적으로 측정·관리하며, 선로 윗면이 13mm 이상 깎였을 때 혹은 측면이 15mm 이상 마모됐을 때 교체합니다.

지난해에는 1~8호선에서 마모로 교체한 선로 길이가 약 29km입니다. 윗면 마모 사례는 그렇게 많지는 않으며, 마찰 때문에 바퀴도 훼손될 수 있어서 철저히 점검합니다.

열차가 안전하게 달릴 수 있게 시설물을 관리하니 승객 여러분께서는 걱정하지 않으셔도 됩니다. 질문하신 분과 독자의 이해를 돕고자 닳은 선로 사진을 함께 첨부합니다.

 
마모된 레일의 형상. 사진으로 보면 오른쪽 상단 모서리(빨간 동그라미)가 마모되었으므로 바퀴 구조와 원심력 작용 방향 등을 생각했을 때 레일이 우측으로 휘어지는 구간임을 추측할 수 있다. 서울교통공사 제공.


참고1.

국토교통부 철도정책과에 따르면 레일은 차량의 무게를 지지하여 침목과 도상에 고르게 분포시킬 뿐 아니라 차륜이 탈선하지 않도록 안내하고 신호전류의 궤도회로, 동력 전류의 통로를 형성하는 선로의 매우 중요한 부분이다.

큰 힘으로 레일을 위에서부터 누르게 되면 제일 윗면과 제일 밑 바닥면은 제일 큰 힘을 받고 중간부분으로 갈수록 힘을 점점 덜 받아 한가운데 부분을 일하지 않고 거의 놀고 있는 거나 마찬가지가 된다. 따라서 재료를 아끼기 위해 놀고 있는 중간 부분을 파내어 버려 I자형 레일이 만들어졌다.

참고2.

한국철도표준규격에 따르면 레일의 화학성분은 △ 탄소 △ 규소 △ 망간 △ 인 △ 황 △ 크롬 △ 바나듐 △ 알루미늄 △ 질소 △ 산소 그리고 수소 등으로 구성되며, 레일기호에 따라 각각 함유하는 화학성분의 정도는 천차만별이다.

답변=서울교통공사
구성=김동환 기자 kimcharr@segye.com


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