고속철도 레일은 이음매가 있을까?

 

 

고속철도 레일은 이음매가 있을까?

고속철도의 과학기술1

 

 

[철도청 공동기획] 우주선의 과학상식은 재미있다. 우주에서 식사는 어떻게 하는지, 잠은 어떻게 자는지, 용변은 어떻게 보는지 궁금하기 때문이다. 마찬가지로 시속 300km로 달리는 고속전철에서 궁금한 과학도 많다. 이에 사이언스타임즈는 철도청과 공동으로 ‘고속철도의 과학상식’을 소개한다. [편집자 주]

어릴 때 한적한 기찻길을 따라 걸어본 사람은 아마 기억할지도 모른다. 두 가닥으로 나란히 이어진 레일 중간 중간마다 끊어진 부분이 있는 것을. 그 부분을 이음매라고 하는데, 25m 길이마다 그렇게 끊어져 있다.

레일을 생산할 때 표준 길이가 25m이므로 그걸 가져다 하나로 쭉 이어진 철로를 만들려면 그렇게 이어놓을 수밖에 없다. 그런데 이어진 부분마다 조금씩 틈이 벌어져 있는 까닭은 무엇일까. 그건 빈틈없이 딱 맞게 이어서 붙이는 기술이 부족해서가 아니라 다른 중요한 이유가 있다.

쇠로 만든 레일은 기온의 변화에 따라 늘어나기도 하고 줄어들기도 한다. 여름철 기온이 높아지면 레일도 늘어나고 겨울철의 낮은 기온에서는 레일이 줄어든다. 틈이 벌어져 있는 건 기온의 변화에 따라 신축할 수 있는 여유를 둔 것이다. 기차를 타고 여행할 때 ‘덜커덩 덜커덩’ 하는 소리가 나는 것은 이음매를 통과할 때 나는 소음이다.

그러면 고속철도에도 이런 이음매가 있을까? 결론부터 말하면 고속철도에는 이음매가 없는 장대레일을 사용하고 있다. 장대레일이란 25m의 표준 레일 12개를 용접해서 만든 300m 길이의 레일이다. 이렇게 만들어진 레일은 놓여질 현장으로 운반된 후 다시 300m 사이를 용접으로 이어서 설치된다. 따라서 고속철도 레일은 서울에서 부산까지 하나로 쭉 이어진 연속용접레일인 것이다. 때문에 시속 300km나 되는 엄청난 속도로 달려도 고속철도는 덜커덩거리는 소음과 진동이 적다.

장대레일은 밀도를 높인 무거운 소재로 만들어 수축과 팽창률을 최대한 줄였다. 또한 콘크리트로 만든 침목에 레일을 강하게 고정시켜 신축이 일어나지 않게 했다. 이처럼 기온의 변화에 따른 신축을 최소화하기 위해 장대레일을 깔 때에도 최저 온도인 영하 20도와 최고 온도인 60도의 중간값인 20도의 온도 상태에서 부설했다.

이처럼 레일의 신축을 최소화시켰지만, 고속철도의 레일은 서울에서 부산까지 이음매 없이 완전히 하나로 이어지지는 않았다. 그 이유는 바로 다리 때문이다. 길이 80m 이상의 교량은 교량 자체가 기온의 변화에 따라 수축과 팽창을 거듭한다. 때문에 이런 곳은 레일이 교량과 함께 수축․팽창하도록 끊어두는 ‘신축 이음매’ 장치를 해놓았다. [이성규 객원편집위원]