궤간

3. 궤간의 종류

궤간은 크게 표준궤, 협궤, 광궤로 구분된다.^[15] 표준궤는 전 세계적으로 일반적으로 standard gauge^영어로 알려져 있다. 광궤와 협궤와 같은 용어는 표준보다 실제로 더 넓거나 더 좁다는 것 외에는 고정된 의미가 없다.

3. 1. 표준궤

3. 2. 협궤

• 1,372mm - 스코틀랜드 초기 철도의 일부와 20세기 이후 일본의 일부.
• 1,067mm - JR재래선, 일부 사철·지하철 등, 타이완, 필리핀, 인도네시아, 남부 아프리카(케이프궤간), 중남미 일부, 오스트레일리아 일부, 뉴질랜드.
• 1,000mm (미터궤) - 동남아시아(대륙 부분), 아프리카, 남아메리카 일부. 유럽(독일, 스위스 등)의 지방 철도 등.
• 914mm - 과거 미국의 협궤 철도, 중남미 일부 철도.
• 762mm - 세계의 많은 경편철도. 일본에서 "경편", "협궤", "특수협궤"라고 불리는 철도의 대부분이 이 궤간이다.
• 610mm, 600mm 등 - 경편철도

3. 3. 광궤

• 1,520mm 또는 1,524mm (5 ft 0 in) - 구 소비에트 연방 국가들, 핀란드, 몽골
• 1,600mm (5 ft 3 in) - 아일랜드, 오스트레일리아 일부 등
• 1,668mm - 스페인(원래는 1672mm), 포르투갈(원래는 1665mm)
• 1,676mm (5 ft 6 in) - 남아시아, 남아메리카 일부 등

4. 궤간의 역사

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가장 초기의 철도 형태는 나무로 만든 궤도로, 그 위를 단일 차량이 거의 항상 광산이나 채석장에서 또는 광산이나 채석장으로 사람의 힘에 의해 운반되었다. 처음에는 사람의 근력으로 차량의 진행 방향을 유도했지만, 그 후 다양한 기계적 방법이 사용되었다. 목재 레일은 빠르게 마모되었고, 나중에는 마모를 줄이기 위해 평평한 주철판이 사용되었다. 어떤 지역에서는 L자 모양의 판을 사용했는데, L자의 수직 부분이 바퀴를 안내하는 역할을 했다. 이것은 일반적으로 "플레이트웨이"라고 불린다. 결국 플랜지가 있는 바퀴가 보편화되었고, 레일 간의 간격은 차량 바퀴의 간격과 호환되어야 했다.^[4]

차량의 안내가 개선됨에 따라, 짧은 차량 열을 연결하여 말 여러 마리가 끌 수 있게 되었고, 선로는 광산이나 채석장 인근에서 일반적으로 수운이 가능한 수로까지 연장될 수 있었다. 차량은 일관된 형태로 제작되었고, 선로는 말과 차량의 요구 사항에 맞춰 제작되었다. 궤간은 더욱 중요해졌다. 1802년 남웨일스의 페니다렌 램로드는 플레이트웨이로, 상부 돌출 부분의 바깥쪽으로 1321mm 간격을 두었다.^[5]

러시아 제국과 스페인의 철도가 유럽의 다른 지역과 달리 광궤를 선택한 이유에 대해, 나폴레옹 전쟁의 기억으로부터 타국에 침략당했을 경우 철도가 이용되는 것을 우려했기 때문이라고 설명되는 경우가 있다. 하지만, 두 국가가 군사적 이유로 궤간을 선택했다는 기록은 존재하지 않는다. 두 국가 모두 철도가 개통된 것은 1830년대부터 40년대 광궤 우위론이 성행하던 시대였으며, 궤간을 검토한 기술자들은 1435mm보다 넓은 궤간이 더 우수하다고 주장했다. 또한, 장래 타국의 1435mm 궤간 철도와 연결될 가능성에 대해서는 경시하고 있다.

러시아가 침략에 대비하여 이궤간을 선택했다는 설의 초출은 1866년에 영국의 타임스지에 게재된 특파원 보고^[60]로, 전문 형태로 전하고 있다. 또한, 러시아 교통성은 1841년의 보고서에서 철도가 적에게 이용될 가능성에 대해, 군이 후퇴할 때 선로를 파괴하면 된다고 기록하고 있지만, 궤간의 차이에는 언급하고 있지 않다.

또한, 타국의 침입 방지 목적설의 최대 문제점으로서 이들 국가가 광궤를 채용하고 있다는 점이 있으며, 궤간은 좁히는 쪽이 더 쉽다.^[61] 실제로 일본이 러일 전쟁 중 만주에 있던 1524mm 궤간의 러시아 철도(후의 만철 등)를 개궤하여 1067mm로 하고 잠시 사용했던 사례가 있으므로, 가상 적국보다 궤간을 좁히지 않으면 이 목적에는 사용할 수 없다.^[46]

스페인에서는 1856년에 프랑스 국경 근처의 철도에 프랑스인이 출자하려고 하고 있는 것이 국방상 문제시되었을 때, 경영자가 궤간이 다르기 때문에 침략에 사용될 일은 없다고 답변한 것이 아마도 처음일 것이다.

또한, 이웃 국가와 다른 궤간을 사용하는 것은 적에게 공격받았을 경우에는 유리하지만, 반대로 공격할 경우에는 불리해진다. 실제 러시아는 러일 전쟁 당시 루마니아 공국을 경유하여 오스만 제국에 공격했지만, 루마니아의 철도는 표준궤였기 때문에, 국경에서 화물을 옮겨 실을 필요가 생겨 병참상 큰 문제가 되었다. 제1차 세계 대전 초반에도, 독일령 동프로이센에 침공한 이후로는 철도를 사용할 수 없었다. 이것이 탄넨베르크 전투의 패인 중 하나가 되었다.

참고로, 프로이센 왕국에서는 프랑스나 벨기에와 같은 궤간을 사용하는 것에 대해 일부 고관이 침략에 이용될 가능성이 있다고 반대했지만, 기각되었다.

철도회사의 경영상 이유로 인해, 다른 철도와 다른 궤간을 의도적으로 채택한 것으로 생각되는 사례가 있다.

1841년에 개업한 미국의 뉴욕 앤드 에리 철도(후의 에리 철도)는 미국 북동부에서 일반적이었던 1435mm 궤간이 아닌, 1829mm 궤간을 채택했다. 이는 엘리자이저 로드 사장의 의향이 크게 작용했다. 로드는 뉴욕 앤드 에리 철도 설립에 있어 고객이 다른 철도로 옮겨가지 않도록, 동 철도를 다른 철도와 연결하지 않는다는 허가를 받았다. 하지만 허가 조건은 장래 변경될 가능성이 있지만, 궤간은 쉽게 변경할 수 없다는 이유로 다른 철도와 다른 궤간을 채택했다. 다만, 1845년 로드 사장의 퇴임 후에는, 궤간의 차이는 오히려 경영상 불리하다는 이유로 주주들로부터 자주 비판을 받았다.

또한, 1853년에 개업한 미국 메인주 포틀랜드와 캐나다 몬트리올을 잇는 철도^[62]는 1676mm 궤간을 선택했다. 그 이유 중 하나가 포틀랜드 측 출자자의 의향 때문이다. 포틀랜드 항은 보스턴 항과 경쟁 관계에 있었기 때문에, 이 철도를 이용한 캐나다에서 온 화물이 보스턴으로 빼앗기지 않도록 보스턴 주변의 철도와 다른 궤간으로 한 것이다. 하지만 이러한 사정은 몬트리올 측 출자자에게는 무관한 일이며, 광궤가 기술적으로 우수하다는 당시의 풍조가 더 영향을 미쳤을 것으로 보인다.

4. 1. 표준궤의 기원과 궤간 전쟁

4. 2. 표준궤와 광궤의 확산

4. 3. 협궤 철도의 유행

5. 이종 궤간의 호환 방법

## 이종 궤간의 호환 방법

궤간이 다를 경우 열차의 운행이 곤란하다. 대개 이러한 경우, 궤간이 다른 두 노선의 접속역에서 환승 내지는 환적을 하는데, 이것은 여러모로 시간과 처리량 면에서 부적절한 경우가 많다. 따라서, 이를 해결하기 위해서는 시설 또는 차량의 개조가 필요하게 된다.

### 시설에 의한 방법

시설에 의한 방법으로는 3선 궤조, 4선 궤조 방식이 존재한다. 이 방법은 기존의 궤간 안쪽 또는 바깥쪽에 추가적인 레일을 설치하여, 다른 궤간의 차량이 운행할 수 있도록 조처하는 방식이다. 세 개의 레일을 설치하여 한 레일은 두 궤간의 차량이 공유하는 방법을 3선 궤조 방식이라고 하며, 같은 구간에서 서로 별개의 레일을 사용하는 방식을 4선 궤조 방식이라고 한다.

5. 1. 시설에 의한 방법

5. 2. 차량에 의한 방법

6. 궤간과 캔트

곡선 구간에서 열차가 안전하게 운행할 수 있도록 바깥쪽 레일을 안쪽 레일보다 높게 설치하는데, 이를 캔트라고 한다. 캔트는 열차가 곡선 구간을 통과할 때 발생하는 원심력을 상쇄하여 열차의 탈선을 방지하고 승차감을 향상시키는 역할을 한다. 캔트는 궤간, 곡선반경, 열차 속도 등 여러 요인에 따라 결정된다.

궤간 거리가 1067mm일 때 캔트($C$)는 $C\; =\; 8.87\; \backslash frac\{V^2\}\{R\}$ 공식으로 계산된다. 궤간 거리가 1435mm일 때는 $C\; =\; 11.8\; \backslash frac\{V^2\}\{R\}$ 공식을 사용한다. 여기서 $R$은 곡선반경, $V$는 열차의 계획 최고 속도를 의미한다.

7. 궤간의 장단점

일반적으로 궤간이 넓을수록 고속 운행과 대량 수송에 유리하지만, 건설 및 유지보수 비용이 높다. 반면 궤간이 좁을수록 건설 및 유지보수 비용이 저렴하지만, 고속 운행과 대량 수송에는 불리하다. 궤간과 곡선 통과 성능 사이에는 직접적인 관계가 없다는 주장도 제기된다.

철도 차량에는 수직 방향의 중력 외에도 측풍이나 주행 시 차량의 요동, 곡선 통과 시 원심력 등에 의해 횡방향의 힘이 작용한다. 중심 높이가 같다면 광궤(넓은 궤간)가 횡방향 힘에 대해 더 안전하며, 특히 고속 운전에는 궤간이 넓은 쪽이 적합하다. 협궤(좁은 궤간)의 경우, 횡방향 힘의 발생을 방지하기 위해 더욱 정밀한 보선 작업이 필요하다. 1850년대 인도의 철도에서 광궤(1676 mm)가 채택된 이유 중 하나는 사이클론과 같은 강풍에 대한 안전성이었다.^[46] 1973년 미국 캘리포니아주 샌프란시스코 베이 지역에서 개업한 BART에서도 측풍에 대한 안정성을 고려하여 1676 mm 궤간과 콘크리트 도상의 조합을 채택했다.

8. 현대의 궤간 통일 노력과 미래

국가 간, 대륙 간 철도 운송 효율성을 높이기 위해 궤간 통일 노력이 이루어지고 있다.^[30][31][32] 유럽연합(EU)은 유럽 내 철도망의 상호 운용성을 높이기 위해 궤간, 신호 시스템, 전력 시스템 표준화를 추진하고 있다. EU 자금은 리투아니아, 라트비아, 에스토니아의 주요 철도 노선(Rail Baltica) 건설, 특히 표준궤 건설을 지원하고, 스페인과 포르투갈의 고속철도 건설을 지원하여 이베리아 반도 도시들을 서로 연결하고 프랑스 고속철도망과 연결하는 데 사용되었다.

유엔 아시아태평양경제사회위원회(UNESCAP)는 유럽과 아시아를 연결하는 범아시아 철도(Trans-Asian Railway) 건설을 계획하고 있으며, 궤간 변경 문제를 해결하기 위한 방안을 모색하고 있다. 현재 계획은 광범위한 궤간 변경 대신 궤간이 다른 구간에서 컨테이너를 기차에서 기차로 옮기는 기계화 시설을 설치하는 것이다.

대한민국은 KTX를 비롯한 고속철도와 일반 철도 모두 표준궤를 사용하고 있다. 앞으로도 국제적인 궤간 통일 추세에 발맞춰, 유라시아 대륙 철도와의 연계 등을 고려하여 표준궤를 유지하고 발전시킬 것으로 예상된다.

20세기 이후에는 새로운 철도의 궤간을 선택할 기회 자체가 드물어짐에 따라 궤간의 우열에 관한 논의는 저조해졌다. 20세기 초에는 일본 등에서 협궤 철도를 표준궤로 개궤해야 한다는 논의가 있었지만, 실현되지 못했다.

20세기 후반 이후에 새로 건설된 철도에서는 표준궤가 채택되는 경우가 많다. 일본의 신칸센이 협궤의 재래선망과는 독립적인 형태로 표준궤를 선택한 것이 그 대표적인 예이다. 반대로 스페인 등은 재래선은 광궤이지만 고속열차 AVE는 프랑스 등과의 연결을 고려하여 표준궤로 시설되어 있다.

9. 각주

참조

_[1] 서적 Railway track and track work The Engineering News Publishing Co. 1908
_[2] 서적 The train to Oodna-Woop-Woop: a social history of the Afghan Express Sarlines Railway Books 2021
_[3] 서적 Track Maintenance Guide Australian National [Railways Commission] 1988
_[4] 서적 Early Wooden Railways Routledge Keegan Paul 1970
_[5] 서적 Civil Engineering Heritage – Wales and West Central Thomas Telford Publishing 1997
_[6] 서적 Early Railways 1569–1830 Shire Publications in association with the National Railway Museum 2011
_[7] 서적 The Monkland and Kirkintilloch and Associated Railways Strathkelvin Public Libraries 1995
_[8] 서적 The Dundee and Newtyle Railway including the Alyth and Blairgowrie Branches The Oakwood Press 1995
_[9] 서적 The Redruth and Chasewater Railway, 1824–1915 D. Bradford Barton Ltd 1966
_[10] 서적 The Railways of Great Britain and Ireland Practically Described and Illustrated David & Charles (Publishers) Limited 1842
_[11] 서적 The North Eastern Railway, its Rise and Development Andrew Reid & Co 1915
_[12] 서적 A Practical Treatise on Rail-Roads Longman, Orme, Brown, Green and Longmans 1838
_[13] 웹사이트 An Act for regulating the Gauge of Railways http://www.railwaysa[...] 1846-10-18
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_[52] 문서 6フィート以外の軌間案
_[53] 문서 東アフリカ鉄道59形機関車
_[54] 문서 軌間とモーター幅スペースの比率
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_[56] 문서 小田急箱根鉄道線
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_[58] 문서 鉄道車両の台車と輪軸操舵機構
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_[60] 문서 ロシアの軌間に関する報告
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_[63] 웹사이트 軌間拡大による列車脱線事故の防止に係る意見について http://www.mlit.go.j[...] 運輸安全委員会 2018-06-28
_[64] 서적 週刊 歴史でめぐる鉄道全路線 大手私鉄 朝日新聞出版 2010-08-22
_[65] 웹인용 철도건설규칙 https://www.law.go.k[...] 국가법령정보센터