지난번에 썼던 글인 철도의 궤간과 속도의 상호관계와 파생된 설정, 차량한계 관련의 간단한 정리에 이어서 이번에는 궤간가변 관련으로 써 보겠어요.

철도의 기본적인 구조는 금속제 레일에 구속된 차륜을 장착한 차량을 운행시키는 형태이고, 이것은 2개의 레일로 이루어지는 철도뿐만 아니라 모노레일, 케이블카 등의 비재래철도는 물론 심지어 비점착철도인 자기부상열차조차도 차륜이 직접 레일에 구속되지는 않지만 차량의 규격 자체가 궤도구조물에 구속된다는 점에서는 본질적인 점은 크게 다르지 않아요.

그렇다면 여기서 도출되는 원리가 하나 있어요. 특정규격에 구속되지 못하는 것은 운행할 수 없다는 것.

이 문제를 해결하기 위해서 철도의 발명 이후 역사 속에서 온갖 방법이 강구되었어요.

초기 철도사업자들은 자신들의 규격을 전국적으로 관철하기 위해 갖가지 경쟁을 벌였고, 이것은 결국 19세기 전반 영국에서 궤간전쟁(Gauge War)이라는 극단적인 경쟁으로 번졌어요. 이것으로 인해 교통에 각종 비능률과 낭비가 심각해지자 영국에서는 1846년 철도규제법(Railway Regulation (Gauge) Act)으로 궤간을 규제해서 브리튼 섬 내에서는 4피트 8과 1/2인치(=1435mm), 아일랜드에서는 5피트 3인치(=1600mm)로 궤간을 정하고 나머지 규격은 대폭 제한을 가했어요. 이것을 필두로 난립하던 규격은 평정되고 통합되기에 이르렀죠.

이렇게 규격을 통일하는 것은 국가 단위로는 비교적 용이하게 되지만 국제적으로는 아무래도 난점이 많긴 하죠. 서유럽처럼 육상 국제교통량이 많으면서 문화적 유사성이 높은 곳이라면 국제적인 통합이 쉽지만, 그렇지 않은 곳이라면 굳이 국제협력을 해야 할 이유가 없는 것이고, 그래서 서유럽과 인접해 있긴 하지만 제정러시아는 5피트(=1524mm) 궤간을, 스페인 및 포르투갈은 1668mm 궤간을 채택했어요. 이렇게 해서 세계 각국의 궤간은 여러 가지가 난립하게 되었어요.

사실 아주 멀리 떨어진 국가끼리라면 그냥 선박이나 항공기 등의 다른 교통수단을 이용하면 되지만, 인접한 국가끼리, 또한 국내 단위라도 궤간이 달라서 어느 지점에서 필연적으로 환승이나 환적을 해야 한다면 불편한 점이 있긴 하죠. 이것을 철도시설을 전면개수하지 않고 상대적으로 간편하게, 그리고 저렴하게 차량에 변화를 주는식으로 달성할 수 있는 방법이 바로 궤간가변.

궤간가변에는 크게 2가지 방법이 있어요.

하나는 차륜과 차축을 조합한 세트인 대차(Wheelset, Truck) 자체를 갈아끼우는 방법.

이것은 가장 확실하면서 또한 가장 널리 쓰이고 있어요. 이것을 통해서 중국이나 북한은 러시아와 국제열차를 운용하고 있어요. 이렇게 상업운전 이외에도, 일본에서는 신칸센차량의 수송 등 이른바 갑종수송(甲種輸送)에도 이 방법을 사용하고 있어요. 아래는 그 장면을 담은 영상. 1435mm 궤간의 신칸센차량이, 1067mm 궤간의 재래선을 이렇게 임시대차를 장착한 상태로 기관차에 이끌려 달리고 있어요.

이 방법은 일일이 차량을 크레인으로 들어서 대차를 바꾸는 터라 시간이 많이 들고 특별한 설비가 필요한 문제가 있고, 노선이 극단적으로 길지 않으면 비경제적인 한계 또한 엄연히 있어요.

이것과는 달리, 대차가 변신하는 방법이 있어요. 그게 바로 궤간가변열차.

이 분야의 선도국가는 스페인으로, 스페인 국내에서뿐만 아니라 국제열차에도 보급되기 시작하여 1968년에는 프랑스 방면의 국제열차에, 그리고 최근인 2015년부터는 독일-러시아 국제직통열차인 스트리치(Стриж)에도 채택되었어요.

이 기술의 핵심은, 접이식 망원경의 경통처럼 길이를 바꿀 수 있는 차축인 텔레스코픽 액슬(Telescopic Axle)에 있어요. 이 영상을 보시면 직관적으로 이해할 수 있어요.

물론 이 기술 또한, 궤간을 서서히 바꿀 수 있도록 고안된 특수한 지상설비가 필요한 건 사실이지만, 서행하는 과정에서 차축의 길이를 바꿀 수 있는 점에서는 대차교환과는 비교가 불가능할 정도로 신속하고 편리하죠. 게다가 이미 250km/h까지 상업운전이 이루어지고 있는 등 신뢰성도 비교적 높은 수준으로 확보되어 있긴 하지만, 그래도 궤간이 고정된 차축보다는 신뢰성이 낮다는 평가가 있고, 그래서 스페인에서도 1668mm 궤간을 1435mm로 개축할 계획이 집행중이라서 독일과 러시아같이 양국간의 철도규격이 통합될 가능성이 없는 경우에 한정해서 존속할 가능성도 배제할 수는 없어요. 게다가 일본에서는 나가사키신칸센의 경우 열차의 운행거리가 짧아서 재래선특급 및 고속버스 대비 경쟁력에서도 손해가 될 가능성이 높게 보이고 있어요(나가사키신칸센 궤간가변열차는 무리 참조).

또한, 대차교환이든 궤간가변열차든 물리적 규격은 작은 쪽에 맞춰야 하는 문제는 공통적이죠.

사견으로는, 궤간가변 자체는 매력적인 기술이기는 하지만 한계 또한 분명히 있어서 이것이 철도차량의 대세가 되지는 못할 것이라 보고 있어요. 사실 궤간과 차량한계 관련이 해결되었다고 하더라도, 동력방식, 신호체계, 연결기, 차내승무원의 노무관리 등 각종 문제를 해결해 둘 게 필요하니까요. 그래서 궤간가변열차는 궤간가변에 의한 직통으로 얻는 이득이 다른 비용보다 큰 상황에서 제한적으로 적용될 솔루션으로 여겨져요.