철도궤간

철도궤간에 대한 이해

 

박근해 대통령이 북한의 개방을 유도해 유라시아대륙을 하나의 경제공동체로 묶자는 '유라시아 이니셔티브를 주장하면서 한반도와 중국-러시아-유럼을 잇는 유라시아 철도가 큰 주목을 받고 있는 현 시점에서 철도 시스템에서 가장문제가 되고 있는 것이 궤간의 차이에 따른 상호 차량 대차의 인터페이스의 문제다. 

즉 유라시아 철도를 연결하려면 몽골과 러시아의 광궤(1524mm)와 우리나라 표준궤간(1435mm)의 호완성 문제다. 이를 극복하기 위해 궤도를 다시 부설(3선궤도)할 것인가, 환승 환적을 할 것인가 아니면 가변대차를 사용할 것인가의 문제다.

그러므로 우선 궤간의 종류와 특성 그리고 탄생배경을 올린다.

 

철도기술연구원이 개발한 가변대차

 

 

철도기술연구원 가변대차개발

http://news.einfomax.co.kr/news/articleView.html?idxno=101846

 

 

 

 

1)광궤

광궤(廣軌, broad gauge)는 표준궤보다 폭이 넓은 궤간을 가진 철도 선로를 말한다.
광궤는 특정한 궤간을 직접 일컫는 표현은 아니며, 표준궤보다 폭이 넓은 궤간을 통틀어 부르는 표현이다.

 

궤도의 종류
대표적인 광궤간으로는 러시아를 포함한 소비에트 연방 구소련권 국가의 1524mm(러시아 궤간), 아일랜드 및 오스트레일리아(빅토리아 주, 사우스오스트레일리아 주), 브라질 일부에서 이용되는 1600mm(아일랜드 궤간), 포르투갈과 에스파냐가 이용하는 1668mm(이베리아 궤간), 인도 일부 및 아르헨티나, 칠레, 파키스탄, 스리랑카 등에서 이용하는 1676mm(인도 궤간) 등이 있다. 이외에 현재는 폐지되었으나, 스티븐슨 궤간과 경합한 브루넬의 2140mm 궤간 역시 광궤에 해당한다.

 

광궤의 탄생 배경
광궤의 부설 이유는 크게 세 가지로 나누어진다.
첫째, 정치외교 또는 국방상의 이유로 인해, 타 국가의 철도편이 직결하거나, 영내 철도 구간을 이용하지 못하도록 하기 위한 것이다. 에스파냐의 경우 프랑스와의 단절을 위해, 러시아의 경우 독일과의 단절을 위하여 의도적으로 광궤를 채용하고 있다.

 

1825년 영국 어복레일

 

 

 

둘째, 대형, 대출력의 기관차 사용을 위하여 광궤를 부설하기도 한다. 광궤의 경우 더 넓고 무거운 차량을 사용할 수 있으며, 특히 이는 증기기관의 경우 연소실 용적 확보에 직결되므로 출력 강화가 용이해진다. 에스파냐는 앞서의 이유와 함께, 산악 구간을 통과하기 위한 기관차의 성능을 확보하기 위하여 광궤를 선택하였다. 또한 고속에서의 안정성 역시 향상되기 때문에, 영국의 서해안선(GWR)이 한때 브루넬의 의견에 따라 채용한 바 있다.

셋째, 토목상의 필요에 따라 광궤를 부설하기도 한다. 연약 지반 등과 같이 노반을 확보하기가 까다로운 구간의 경우 광궤를 부설하여 노반 공사에 드는 노력을 절감하려 하기도 한다. 시베리아 횡단 철도(TSR) 건설시에 광궤 채용은 이러한 점에서 유리하게 작용하였다.
광궤는 앞서와 같은 사항 외에, 더 대형의 차량 채용을 통한 수송량의 증가 및 여객 편의성의 증가, 높은 안정성과 같은 장점을 가진다. 그 반면에 조건에 따라 공사비 및 토지 수용비의 증가, 선형 확보의 어려움, 다른 국가와의 직결 운행 어려움 등으로 인한 단점 역시 존재한다. 현재 광궤 철도를 표준으로 채용하지 않은 국가에서 광궤 노선을 신설하려는 동향은 거의 없는 실정이나, 궤간의 통일을 위한 개궤 작업, 또는 직통편을 위한 제3궤조 부설 등의 혼합궤간화는 빈번한 실정이다.

 

삼선식 궤도

 

 

 

 

 

2) 표준궤

표준궤(標準軌, standard gauge)는 두 레일의 간격인 궤간이 1435 mm (4 ft 8½ in) 인 철도 선로를 말한다. 1830년 표준궤를 도입한 조지 스티븐슨의 이름을 따서 스티븐슨 게이지(Stephenson Gauge)라고도 불린다.
표준궤는 또한 한 국가 내에서, 해당 국가나 기업이 스스로의 규약으로서 규정한 궤간을 의미하기도 한다. 이러한 의미에서, 일부 국가는 협궤나 광궤가 표준궤가 될 수 있다. 상세한 사항은 궤간 항목 등 참조.역사

표준궤는 철도가 최초로 부설된 영국에서 형성된 궤간이다. 초기의 영국 철도는 다양한 궤간이 존재하고 있었는데, 심지어 스티븐슨이 초기에 개발했던 맨체스터-리버풀간 철도조차 최초엔 1422mm(4피트 8인치)의 것이었다고 한다. 그러나 스티븐슨의 성공은 여러 기술자들이 그 궤간을 답습하게 하는 효과를 초래하여, 결과적으로 영국에서 가장 긴 연장을 가진 궤간으로 자리잡게 하였다.
그러나 표준궤의 설정이 많이 이용된 것만으로 결정된 것은 아니어서, 더 넓은 궤간을 통해 고속, 대형, 중량의 철도를 확보해야 한다는 견해 또한 많았다. 대표적으로 이삼바드 킹덤 브루넬의 2140mm궤간(7피트 1/4인치)이 이러한 광궤의 대표라 할 수 있다. 실제 이 궤간은 그레이트 웨스턴 철도(Great Western Railway ; GWR)에서 사용되었다.
종국적으로 표준 궤간의 결정은 1845년 영국 왕립위원회에 의해서 이루어지게 되는데, 당시 GWR외에 채용례가 적은 2140mm 광궤 대신 그 8배 가까이 노선 연장을 확보한 1435mm 궤간을 채용하는 것으로 결정되었다. 이 결정은 강제적인 것은 아니어서, GWR의 광궤가 즉각 표준궤로 개궤당하거나, 노선 연장을 금지당한 것은 아니다. 그러나 표준궤를 채용하는 철도가 증가함에 따라 1895년에 GWR은 표준궤로 개궤하게 되어 광궤의 시대는 끝나게 되었다.
이 당시의 표준궤 결정은 유럽 및 미주 등 각국에 확산되었다. 그 결과 전 세계의 과반 이상의 철도가 표준궤로 부설되었으며, 이후 국제 철도 연맹(UIC)에 의해 표준 궤간으로 결정되었다.

 

 

두만강철교 표준궤간과 그리고 광궤궤간 혼용부설하여 사용하는 선로

(한개의 선로는 교량 가드레일 임)

 

 

 

표준궤에 관한 신화

표준궤의 결정 배경에 대해서 사실이 아닌, 다분히 신화에 가까운 이야기가 두 가지 전하고 있다. 이러한 신화는 여러 잡학지식 책을 경유하여 유포되었다.
하나는, 표준 궤간이 조지 스티븐슨의 지팡이에 의해서 결정되었다는 신화이다. 건설 인부들이 두 레일의 간격을 어떻게 해야 할지 묻자, 그는 지팡이를 바닥에 떨어뜨리며 “이것을 기준으로 하라.”라고 했으며, 그것이 1435mm 궤간의 결정 요인이라는 설이다.

또 다른 하나는, 표준 궤간이 로마 제국에서 개선 장군이 타는 전차의 궤간에서 유래하였다는 신화이다. 즉, 이들 마차의 궤간은 말 두 마리가 나란히 설 수 있는 넓이인 1435mm로 규정되어 있으며, 이러한 사항은 로마의 주요 도로 유적에서 확인되는데, 후대에 이 궤간을 보고 답습하여 표준궤가 결정되었다는 설이다.
두 설 모두 실제 타당성은 없다. 다만 표준궤는 당시 흔하게 쓰이던 마차 철도 등지에 쓰이던 1,400~1,500mm 수준의 목제 레일 규격을 답습하여 결정되었는데, 이들 마차 철도의 경우 과거부터 사용되어 오던 마차의 궤간 폭이 그대로 쓰였으며, 이러한 마차 궤간은 로마시대에 자리잡은 것인 만큼 어느 정도 연관성이 있다고 막연히 인정될 뿐이다.

현재 전 세계 철도의 60%가 표준 궤간으로 부설되어 있으며, 한국은 물론, 유럽, 북미 등 주요 국가들이 국가적인 기준으로서 사용하고 있다. 아울러 국가의 표준으로 표준궤를 채용하지 않는 일본, 스페인 등 협궤나 광궤를 이용하는 국가의 경우에도 고속철도선이나 사설철도선 등에 표준궤를 채용하고 있는 경우가 존재한다. 일본에서는 JR(동일본 여객철도, 서일본 여객철도, 도카이 여객철도)에서 신칸센에 한해 운용하고 있다.

 

 

 

 

 

 

 

3) 협궤

협궤(狹軌)는 표준궤보다 폭이 좁은 궤간을 가진 철도 선로를 말한다.
협궤는 특정한 궤간을 의미하는 용어가 아니며, 표준궤보다 폭이 좁은 궤간을 일괄하여 부르는 호칭이다. 대표적인 협궤간으로는 1067mm(케이프 궤간), 1372mm(스코틀랜드 궤간), 1000mm(미터 궤간), 891mm, 763mm, 610mm 등이 있다.

특성

협궤는 그 부설의 용이성과 저렴함을 배경으로 경편철도용 또는 옛 식민지 지역 또는 교통량이 한산한 구간, 산악 등 지형이 열악한 구간의 철도 부설에 널리 이용되었다. 일본, 남아프리카 공화국, 오스트레일리아(퀸즐랜드 주), 필리핀 등이 케이프 궤간을, 인도네시아, 베트남, 타이 등이 미터 궤간을 표준으로 규정하였다. 또한 협궤로 된 구간을 현재 운행하고 있는 주요 국가로 스위스, 프랑스, 독일, 중국, 러시아(사할린 주)이 있다.
협궤의 경우 더 급격한 선형을 적용할 수 있으며, 노반 축조에 적은 비용이 소요된다. 또한, 이러한 이유로 더 빠르고 저렴하게 부설할 수 있다. 이러한 장점은 시가지, 산악 구간과 같은 지형적인 조건이 열악한 경우, 또는 경제성이 떨어지는 노선의 경우에 상당히 부합하는 특성이라 할 수 있으며, 특히 도로 교통이 발달하지 않았던 과거에는 협궤 철도가 크게 보급될 수 있는 원동력이 되었다.
그러나 원심력이 크게 발생하고 이를 완화하기 위한 캔트 증량에 한계가 있다. 그에 따라 고속화에 부적합하고 안정성이 떨어지며, 큰 하중을 부담할 수 없어 차량의 대형화, 중량화에 어려움이 존재한다. 또한 대개의 협궤 철도는 다른 철도와 구분되는 궤간을 채용한 경우가 많아서 노선 상호간의 직결 운행이 불가능한 경우가 많아 철도 영업의 통합과 연계에 많은 제약을 초래하기도 한다. 따라서 현재로서 특정국 또는 기업의 표준으로 정의해 두고 있는 경우 외에 협궤 철도를 신설하는 경우는 거의 없는 실정이다.

 

한국의 협궤선

한국의 경우 수인선(남인천-수원), 수려선(수원-여주), 함평궤도(학교(현 함평)-함평(구)) 등이 있었으나 현재 폐선되었고, 수인선의 경우에는 표준궤 복선 전철로 재건설 중이다. 해방 이전 사설 철도 다수는 일본의 경편철도 기준에 따라 협궤로 부설된 경우가 있으나, 당시 조선총독부에 의한 수 차례의 인수합병 과정에서 표준궤로 개궤하였다.
북한 지역은 전반적으로 과소지가 많고 산악 지형이 많아, 일제 치하 당시에 부설된 다수의 철도가 협궤로 부설되었다. 대표적으로 백무선(백암-무산), 백천선(장방-백천), 장진선(오로-사수) 등이 협궤간을 사용하고 있으며, 남한과 달리 해당 궤간을 계속해서 사용하고 있으며, 일부 구간은 전기 운전을 실시하고 있기도 하다.
이하의 각 궤간별 항목은 주로 한국에서의 사용례를 중심으로 정리하였다.

 

 

 

 

610mm 협궤
이 궤간은 흔히 2피트 궤간으로 불리는 궤간으로, 주로 산림철도와 같은 특수한 노선에 쓰인다.
한국의 610mm 궤간 철도는 부산의 부산궤도주식회사선 부산진-동래온천간 노선에서 채용한 것이 최초이나, 이후 조선와사전기주식회사가 매입, 1912년에 762mm로 개궤됨으로써 한국에서의 610mm 궤간은 전폐되었다.

 

762mm 협궤
이 궤간은 일본에서는 특수 협궤로 불리며, 해외에서는 2피트 6인치 궤간 등으로 불린다.
한국의 762mm 궤간 철도는 산림철도 또는 경편철도 용도로 부설된 것이 최초이며, 일제강점기 당시 사설철도를 중심으로 채용했던 예가 존재한다. 주로 동해안 지역 또는 북한 지역에 다수 설치되었다. 한국에서는 1995년 수인선 한대앞-수원 구간의 폐지와 함께 이 궤간을 채용한 철도는 전부 폐지되었으나, 북한 지역에는 전기 철도화 되어 여전히 사용되고 있다.
남한 지역에서 이 궤간을 사용했던 노선은 다음과 같다.
• 수인선 (1995년 영업 중지), 52.0km
• 수려선 (1972년 폐지), 73.4km
• 조선와사전기주식회사 부산진-동래온천 간 (1912~1931, 이후 1067mm 개궤), 시내 노선(1915~1931, 이후 1067mm 개궤)
• 전북경편철도주식회사 이리-전주 간(1913~1927, 국영화 후 표준궤 전환), 30.2km
• 조선중앙철도주식회사 대구-학산 간(1916~1928, 국영화 후 표준궤 전환), 148.2km
북한 지역에서 이 궤간을 사용 중이거나 사용했던 노선은 다음과 같다.
• 신흥선 일부, 동흥-부전호반 간, 구 신흥철도주식회사 송흥선, 43.7km
• 장진선, 영광(구 오로)-사수 간, 구 신흥철도 장진선, 58.6km
• 흥남선, 서함흥-서호 간, 18.3km
• 강계선, 강계-낭림 간, 57.0km
• 운산선, 북신현-삼산 간, 48.6km, 현재 영업중지
• 백무선, 백암-무산 간, 구 국유철도 백무선, 191.7km
• 백두산림철도선, 위연-펑물 간, 영업km 불명
• 삼지연선 가림-못가 간, 81.7 km

 

 

 

1067mm 협궤
이 궤간은 일본, 뉴질랜드, 남아프리카 공화국에서 국가 표준 궤간으로 사용 중이며, 호주 퀸즐랜드 주 등지에서 사용되고 있다.
한국에서 이 궤간은 과거 궤도법의 적용을 받는 시가전차 등 궤도에 대해서만 적용되었다. 이 궤간의 최초 설치는 1899년 서울시 전차가 최초로 생각되며, 이후 평양, 부산 등지에 파급되었다. 1930년대에는 함평궤도, 경성궤도 등지에 파급 적용되었으나, 1960년대에 각 궤도선의 폐업, 1968년 서울시가전차의 폐지로 인해 남한에서는 전부 폐지되었다.
북한의 경우 시가전차가 유지됨은 물론, 한국전쟁 이후에 추가로 개업한 도시가 존재하나, 그 궤간에 대해서는 불명확하다. 단, 일반 교외, 간선 철도에서의 1067mm 궤간 채용은 전무한 것으로 알려져 있다.
남한 지역에서 이 궤간을 사용했던 노선은 다음과 같다.
• 서울전차 (1968년 폐지), 40.6km
• 부산전차 (1968년 폐지), 21.7km
• 경성궤도 (1961년 폐지), 13.5km
• 함평궤도 (1960년 폐지), 6.1km
북한 지역에서 이 궤간을 사용 중이거나, 사용했던 노선은 다음과 같다.
• 평양전차(1923~1951?, 현재 노선과 무관한 과거 노선) 11.3km

 

 

 경기 안산시 고잔역 주변에 1995년 폐쇄된 수인선 협궤열차의 운행