이제는 역사 속으로 사라진 완행 열차 비둘기호와 통일호, 아직 일반 열차의 명맥을 잇고 있는 무궁화호와 새마을호, 서울-부산을 1일 왕복 가능한 생활권으로 만들어준 고속열차. 도시 안에서 사람들의 이동을 책임지는 지하철과 경전철까지. 설레는 여행의 추억, 만남의 기쁨과 헤어짐의 아쉬움, 생계를 잇는 고단한 삶의 무게. 누군가의 설렘, 그리움, 슬픔 등 희로애락을 싣고 정해진 시각, 정해진 코스를 힘차게 달리는 기차는 기술의 발전으로 많은 변화를 거쳐 오늘에 이르렀습니다. 그렇다면 이 다양한 열차가 목적지까지 안전하게 달리기 위해서 가장 중요한 역할을 하는 것은 무엇일까요?
열차 운행에서 가장 중요한 철도궤도시공
기차는 기찻길, 즉 철도가 놓여 있어야 운행이 가능합니다. 고속도로가 잘 정비되어 있어야 자동차가 달릴 수 있듯이, 철도가 잘 설치되어 있어야 기차가 달릴 수 있죠. 따라서 튼튼한 철도가 기차의 정확하고 안전한 운행에 가장 중요한 역할을 합니다.
철도를 설치하기 위해 다양한 과정이 필요한데요. 그 중에서도 철도 궤도 시공은 열차의 안전한 운행과 쾌적한 승차감에 직접적인 영향을 주는 중요한 공정으로, 레일/침목/체결장치 등을 조합하여 열차가 주행하는 구조물을 시공하는 사업입니다.
철도 궤도는 크게 두 가지로 나눌 수 있는데요. 우선 첫 번째는 자갈 궤도입니다. 도상이 깬 자갈로 구성된 궤도 구조로, 우리가 ‘철도’하면 흔히 떠올리는, 철길 주변에 많은 자갈이 깔려 있는 바로 그 모습이죠. 기존 선로에 많이 적용된 이 자갈 궤도는 자갈도상 변형이 많아 유지보수 비용이 과다하게 발생하고, 도상 교체 주기가 짧은 단점이 있습니다.
사전제작형 콘크리트 슬래브 궤도(PSTS)
이 단점을 보완한 궤도가 바로 두 번째로 설명할 사전제작형 콘크리트 슬래브 궤도(PSTS)입니다. PSTS(Precast Slab Track System)은 콘크리트 슬래브 패널을 공장에서 구조물을 사전 제작하여 현장으로 옮겨와 시공하는 조립식 콘크리트 궤도 구조입니다.
콘크리트 궤도의 종류는 현장에서 레미콘을 직접 타설하는 현장 타설 콘크리트궤도와 사전제작형 콘크리트궤도(PSTS)로 구분되는데, PSTS는 현장 타설 콘크리트궤도에 비해 균일한 고품질 확보, 공기단축, 작업 환경 개선 등의 장점이 있는 궤도 구조입니다. 또한 유지보수 비용이 적게 들고 내구성이 높아 교체 주기가 긴 장점이 있습니다.
PSTS는 일반철도용(B형)과 고속철도용(C형)이 상용화되어 일반철도와 고속철도에 모두 사용되고 있습니다. 2012년 중앙선 아신-판대 구간을 시작으로 2014년 호남고속철도, 최근에는 도담-영천 사업까지 다양한 현장에 부설되어 운영되고 있습니다.
삼표레일웨이는 경부고속철도, 호남고속철도 등 국내 대형 고속철도사업 사업뿐만 아니라, 일반철도, 경전철 등 각종 궤도시공사업을 성공리에 시공하여 국내 최고의 궤도 시공 능력을 인정받고 있습니다. 또 2013년 국내 최초의 PST 시스템 전용 생산라인을 신설하여 표준화된 고품질 제품을 생산하고 있으며, 원주-제천, 진주-광양, 신경주-포항 등 국가철도망 구축의 파트너로서 활약하고 있습니다.
철도 궤도의 구성 요소는?
철도는 우리 눈에는 하나로 끝없이 이어진 것처럼 보이지만, 여러 구성품이 결합하여 만들어낸 결과물인데요. 철도 궤도 용품에는 열차 차량의 바퀴가 접촉되어 열차가 운행하는 레일, 레일을 지탱하는 침목, 레일과 침목을 고정시키는 체결 장치가 있습니다. 또 삼표레일웨이가 주로 생산하는 제품으로 열차의 진로를 다른 선로로 전환시키는 장치인 분기기, 온도변화에 따른 레일의 수축과 팽창으로 발생하는 축력과 신축량을 잡아주는 레일신축장치 등이 있습니다. 그 중에서도 가장 중요한 분기기에 대해 자세히 알아보겠습니다.
열차의 진로를 결정하는 분기기
철도는 진행 방향을 바꾸는 장치가 없고 정해진 선로로 운행하기 때문에 선로상에서 진로를 결정해 주어야 하는데요. 바로 분기기(Turnout)가 주행하는 열차의 진로를 다른 선로로 전환시켜 방향을 바꾸는 장치입니다.
분기기는 이음매부, 곡선부와 더불어 선로의 3대 취약 부분으로 분류되기에 설계부터 제작, 설계, 유지보수까지 매우 정밀한 기술과 높은 안전성이 요구되는데요. 삼표레일웨이는 최고의 기술력을 바탕으로 분기기를 비롯한 국내 철도 궤도 용품 시장을 선도하고 있습니다.
경부고속철도용 분기기를 시작으로, 국내 최초로 콘크리트궤도용 고속분기기를 국산화하여 호남고속철도 사업에 적용하는 등 국내 분기기 기술 향상과 철도 안전에 기여하였으며, 철도 궤도 용품 산업의 경쟁력을 향상시켰습니다.
이러한 경쟁력은 해외 시장 진출에도 이어져, 대만, 파키스탄, 이란, 필리핀, 베트남 등으로 수출을 꾸준히 확대하고 있습니다. 특히 2021년에는 대만 철도 개량사업의 분기기 1,600틀 공급 계약을 수주하여 해외 수출 규모를 비약적으로 확대하는 등 해외 수출을 통해 국내 철도 궤도 용품의 우수성을 세계로 전파하고 있습니다.
레일연마와 유지보수
철도 궤도는 열차의 바퀴를 지지시켜 주행할 수 있게 하는 시설물입니다. 단 한번의 사고만으로도 큰 피해를 일으킬 수 있기 때문에 궤도시설물에 대한 관리는 매우 엄격한 기준을 적용하고 있습니다. 따라서 철도 궤도는 선로 유지 관리 지침 등 관련 규정에 의거하여 주기적으로 점검 및 보수를 시행하고 있습니다.
인력에 의한 순회점검과 검측, 탐상 등의 첨단 장비를 활용한 점검이 병행 시행되고 있으며, 열차가 운행하지 않는 새벽 시간에 단시간에 걸쳐 시행해야 하는 특성으로 대부분의 보수 작업은 기계화로 전환되고 있는 추세입니다.
철도는 외부에 설치된 만큼 환경의 영향을 많이 받아 녹슬거나 파손되기 쉬워 지속적인 관리가 필요한데요. 그 중에서도 선로를 구성하는 레일의 품질을 지속적으로 유지시키기 위해 거칠어진 레일두부표면을 정밀하게 갈고 닦아내는 레일연마 기술이 가장 중요합니다.
레일연마는 자주식 연마장비를 이용하여 레일 표면 결함을 제거하고, 열차의 주행 경로를 교정하기 위하여 레일을 삭정하는 선로 유지 보수 기술의 한 분야입니다. 레일연마 작업은 열차운행 중 발생하는 레일손상을 예방 또는 감소시킴으로써 레일의 사용수명을 연장하고, 소음 및 진동의 저감, 승차감 향상, 차륜수명의 연장과 선로 파괴의 원인을 제거하여 선로 유지 보수 비용의 절감을 통한 경제적 이익을 창출하는 효과가 있습니다.
삼표레일웨이는 30석 대형 레일연마차량을 2013년 도입하여 운행하였고, 2017년 및 2019년에 24석 대형 레일연마차량을 추가 도입함으로써 열차 운행의 쾌적함과 안전함을 높이는데 일조하고 있습니다. 또한 높은 안전 기준이 요구되는 만큼 삼표레일웨이는 철도시설물 유지보수 사업에도 적극적으로 참여하여 유지보수 분야의 새로운 기준을 만들어가기 위해 노력하고 있습니다.
기술연구소
기차의 운행을 위해 꼭 필요한 철도는 고도의 전문 기술이 요구되는 분야입니다. 따라서 국내에도 여러 전문 기관을 중심으로 활발하게 연구가 진행되고 있는데요. 철도 관련 대표적인 연구기관으로는 과학기술정보통신부 산하의 한국철도기술연구원이 있습니다. 국책 연구기관으로 우리나라 철도 기술 발전을 주도하고 있죠.
민간 연구기관으로는 삼표레일웨이의 철도기술연구소가 있습니다. 2001년에 설립된 삼표의 철도기술연구소는 궤도 분야 전문가로 구성된 연구원들이 철도 궤도 용품의 개발과 안정성 향상을 위해 다양한 연구활동을 수행하고 있습니다. 삼표의 철도기술연구소는 국내 최초로 노후 목침목 분기기 갱환 기술, 고속분기기의 국산화에 성공하는 등 4번째 고속철도 운영국에 걸맞은 궤도 인프라 기술 개발로 고속분기기 국산화에 성공하였으며, 선진국 수준의 궤도 기술 발전을 위해 노력하고 있습니다.
이처럼 적극적인 연구와 투자를 통해 삼표레일웨이는 국토교통과학기술진흥원, 한국산업기술진흥협회로부터 분기기, PSTS 등의 신기술을 인증 받았을 뿐 아니라, 철도 관련 다양한 연구 개발 과제 수행을 통해 국내 철도 기술 혁신의 일익을 담당하고 있습니다.