유라시아 철도 연결기술 개발로 본 철로의 역사

한·중·미·유럽의 표준궤, 일본·아프리카의 협궤, 

러시아·스페인의 초광궤까지

히틀러, 초광궤 철도 개발 계획

[지난기사] 2014.4.11

   박근혜 대통령이 북한의 개방을 유도해 유라시아 대륙을 하나의 경제공동체로 묶자는 ‘유라시아 이니셔티브’를 주창하면서 한반도와 중국~러시아~유럽을 잇는 유라시아 철도가 큰 주목을 받고 있다. 부산에서 기차를 타고 북한을 지나 초고속으로 시베리아를 달려 유럽까지 가는 꿈을 실현하자는 것이다. 그러나 그 꿈을 실현하기 위해 기술적으로 반드시 넘어야 할 산이 있다. 한국과 러시아의 철도 폭(궤간)이 다르다는 점이다. 철도 폭이 다르면 국경에서 기차를 갈아타야 하고, 이 과정에서 엄청난 시간과 비용이 소모된다. 한국과 러시아의 철도 폭은 왜 다르게 설계됐을까. 철도 폭이 다른 장벽은 어떤 기술로 극복할 수 있을까. 

전세계의 레일게이지 적용 현황

마차 바퀴 폭에서 나온 철도 표준궤 

철도 폭은 국가와 지역별로 상이하다. 크게 보면, 1435㎜의 표준궤와 그보다 넓은 광궤, 그보다 좁은 협궤로 나뉜다. 광궤와 협궤도 그 너비가 천차만별이다. 아시아만 해도 9가지 종류의 철도 폭이 있다. 그중 한국과 중국은 표준궤를 쓴다. 러시아를 비롯한 구소련 지역과 그 영향권에 있던 몽골은 1520㎜의 광궤를 쓰고 있다. 유라시아 철도의 과제는 이 표준궤와 광궤를 연결하는 것이다. 일본과 동남아에선 1067㎜와 1000㎜ 등의 협궤를 깔았다. 

궤도가 좁으면 건설비와 유지·보수비가 적게 들고, 산악 지역에도 놓기 쉽다. 유럽의 식민지였던 동남아와 아프리카 지역에 협궤가 많은 것은 건설 비용이 저렴한 것과 연관이 있다. 일본의 철도가 전국 구석구석까지 닿을 수 있었던 데에는 협궤를 택한 것도 한몫했다. 반면 궤도가 넓으면 안정적이고, 대량 수송이 가능하며, 기차 속도를 빠르게 할 수 있다. 일본이 시속 300㎞가 넘는 신칸센에만 유독 협궤보다 넓은 표준궤를 쓰는 이유다. 아돌프 히틀러는 2차 세계대전으로 유럽을 통일한 후 너비 3000㎜의 전무후무한 초광궤 고속열차로 대독일제국을 연결하는 구상을 했지만, 전쟁에 패하면서 뜻을 이루지 못했다. 

독일의 초광궤 대형열차 개발계획

출처 snsmedia

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그러면 표준궤는 어떻게 ‘표준’이 됐을까. 철도를 가장 먼저 놓은 나라는 영국이었다. 영국은 18세기 산업혁명으로 수요가 많아진 석탄을 나르는 데 철도를 이용했다. 초기엔 지역마다 철도 폭이 597㎜부터 2143㎜까지 제각각이었다. 하지만 19세기 들어 지역과 지역을 철도로 연결하게 되면서 궤간을 하나로 통일할 필요성이 부각됐다. 당시 영국에서 가장 많이 깔린 철도는 조지 스티븐슨이 고안한 현재의 표준궤였다. 스티븐슨의 표준궤는 영국의 한 탄광에서 만들어진 후 세계 최초의 여객용 철도인 스톡턴~달링턴 구간과 리버풀~맨체스터 구간에 놓이면서 대세를 점했다. 일부 기술자들은 철도를 새로운 교통수단으로 성장시키기 위해 2140㎜의 광궤를 써야 한다고 주장했지만 대세는 이미 넘어간 후였다. 영국 의회는 1846년 궤간법을 제정하고, 영국 본토에서 철도 폭을 스티븐슨의 표준궤로 통일했다. 

당시 스티븐슨의 표준궤가 일반화된 것은 그 폭이 말 2마리가 끄는 마차의 축과 같았던 점이 크게 작용했다. 마차를 만드는 기술자들이 마차의 설비를 그대로 가져다가 기차의 축을 만들 수 있었던 것이다. 마차의 폭이 고대 로마의 전차에서부터 이어진 것을 생각하면 현대인들이 표준으로 이용하는 철도의 폭은 로마시대에 이미 정해져 있던 셈이다. 

레일게이지 source Railroad Tools And Solutions

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침략은 어렵게, 수탈은 쉽게 

영국에서 표준궤 논의가 이뤄지던 1830~1840년대에 프랑스, 독일, 이탈리아 등 유럽 대부분의 지역에서 표준궤를 받아들였다. 영국의 기술자들이 철도를 깐 미국도 자연스럽게 표준궤를 채택했다. 하지만 스페인과 러시아는 달랐다. 당시 나폴레옹 집권 이후 유럽의 강자로 군림한 프랑스의 침략 위협 때문이었다. 스페인은 폭 1668㎜의 광궤를 택했다. 프랑스군이 기차에 군수 물량과 군인을 가득 싣고 스페인으로 넘어오는 것을 원천적으로 봉쇄한 것이다. 러시아는 프랑스 외에 독일제국의 동진도 막아야 하는 처지에서 자국을 보호하기 위해 광궤를 깔았다.

아시아와 아프리카의 식민지들은 유럽 본국의 정책적 판단에 따라 철도 폭이 정해졌다. 영국의 식민지였던 인도는 1853년 아시아 최초로 철도를 놨다. 1676㎜로 현존하는 가장 폭이 넓은 철도다. 영국이 인도에서 생산된 면화와 차 등을 대량으로 빠르게 실어나르길 원했기 때문이다. 그 외 인도의 지선은 건설 비용이 저렴한 협궤가 놓였다. 인근의 파키스탄, 스리랑카, 방글라데시 등에도 협궤가 많이 놓였다. 그리고 일본, 인도네시아, 필리핀, 호주, 뉴질랜드 등이 영국의 식민지형 모델을 따라 1067㎜의 협궤를 깔았다. 

프랑스의 식민지이거나 영향권에 있던 국가들은 철도 폭이 딱 1m(1000㎜)인 경우가 많았다. 베트남을 비롯한 인도차이나반도 국가들이 그렇고, 아프리카의 식민지, 카메룬, 튀니지, 세네갈, 코트디부아르 등이 그렇다. 이것은 19세기 프랑스가 미터법으로 도량형 통일을 주장하면서 자국 식민지에 먼저 모범을 보인 것이다. 프랑스가 이렇게 노력한 덕분인지 1875년 미터 조약이 체결되고, 전 세계에 미터법이 공식화됐다. 

한국은 19세기 말 외세의 철도 건설권 다툼에서 일본이 승리하면서 표준궤를 선택하게 됐다. 아관파천 전후로 고종과 긴밀했던 러시아가 철도 건설권을 쥐었다면, 한국에도 러시아와 같은 광궤가 깔렸을지 모를 일이다. 일본이 자국에 깐 협궤보다 비용이 많이 드는 표준궤를 한반도에 깐 것은 향후 중국과 러시아 대륙으로의 군사적 진출을 도모하고, 조선에서 수탈한 물건을 본국으로 빠르게 옮기려는 계산이 숨어 있었다. 1905년 러일전쟁이 발발하자 한반도를 종단하는 경부선과 경의선을 가장 먼저 놓은 것에서 그 의도를 파악할 수 있다. 

레일게이지의 규격 source GlobalSecurity.org

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한·러 철도 연결 첫 단추 끼워 

한반도에서 기차를 타고 유럽을 가려면 러시아 국경에서 광궤로, 동유럽 국경에서 다시 표준궤로 궤간이 바뀐다. 이곳을 지나는 방법은 크게 세 가지가 있다. 첫째, 환승이다. 국경에서 다른 기차로 옮겨탄다는 뜻이다. 짐도 옮겨 실어야 한다. 번거롭지만 별다른 기술이 필요없다. 둘째, 열차 바퀴를 갈아끼우는 것이다. 전용기차를 이용하던 북한 김정일 국방위원장은 국경에 위치한 두만강역에서 3~5시간 정차하며 열차 바퀴를 갈아끼우고, 러시아로 넘어가곤 했다. 마지막으로 궤간가변 장치를 이용해 자동으로 열차 폭이 바뀌도록 하는 것이다. 상당한 기술이 필요하지만 인력과 시간, 설비를 낭비하지 않을 수 있다. 

현재 유럽에서는 프랑스와 스페인 국경을 달리는 여객 열차에 궤간가변 대차가 상용화돼 있다. 폴란드와 리투아니아 사이의 여객·화물열차에서도 마찬가지다. 일본은 신칸센이 다니는 표준궤와 일반 지선에 쓰는 협궤를 오가는 궤간가변 고속열차를 시험 중이다.

한국철도기술연구원에서 개발한 궤간가변 장치. 나사를 

조이고 풀어 바퀴의 폭을 조절한다.

한국철도기술연구원의 나희승 박사 등 연구팀은 최근 10년 가까운 연구 끝에 궤간가변 대차 기술 개발에 성공했다. 아시아에서는 일본에 이어 2번째다. 표준궤가 광궤로 바뀌는 지점의 철도를 자연스럽게 연결한 뒤, 연결 구간에 궤간가변 장치를 설치한다. 그리고 가변 장치를 장착한 기차가 시속 10~30㎞로 서행하면서 연결 구간을 지나면, 기차 폭이 자동으로 표준궤에서 광궤로 바뀐다. 물론 반대 방향으로 올 때엔 광궤에서 표준궤로 바뀐다. 나사를 조이고 푸는 원리를 이용해 미세하게 바퀴의 폭을 조정하는 기술이다. 

연구원은 전 세계 350개의 관련 특허를 조합해 특허지도를 만들고 최적의 설계를 찾았다. 유럽에서 쓰는 궤간가변 대차보다 속도, 장거리 운행에서 효율적이고, 시베리아 횡단에 대비한 영하 80도에서의 부품 시험도 통과했다. 

연구원은 현재 한국에서 러시아 블라디보스토크까지 갈 때 바퀴를 갈아끼우느라 20시간이 걸리지만 이 기술을 상용화하면 13~14시간으로 줄일 수 있다고 밝혔다. 특히 러시아와 화물을 주고받는 비용을 크게 절감할 수 있을 것으로 보고 있다. 홍순만 철도연 원장은 “유라시아 이니셔티브 실현을 위한 한·러 철도 연결의 첫 단추를 끼웠다는 점에서 매우 의미 있는 일”이라며 “중국, 러시아, 북한과 합의가 되면 두만강~하산 구간과 중국, 러시아 국경역에서의 시범운행도 추진할 것”이라고 말했다. 

경향신문

원문보기: 

http://biz.khan.co.kr/khan_art_view.html?artid=201404112131595&code=920100#csidx4deba362c1fbaedbf2260b2981a6a43 

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