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철도의 구조||
| 레일 | 레일 | |||
| 침목 | ||||
| 도상(철길 지지 구조) | ||||
| 노반 | ||||
| 기타 | 분기기 | 전차선 ( 가공전차선 | 제3궤조집전식 | 전자기유도집전) | |||
1. 개요
枕 木, Railroad Tie (미국), Sleeper (영국)
철도를 놓을 자리에 철로를 깔도록 정리한 땅인 노반 위에 놓여 선로를 지지하는 역할을 한다. 열차의 중량과 주행 중 충격은 먼저 레일을 거쳐 침목으로 전달되며, 침목에서 다시 한 번 노반으로 전달된다.
침목은 레일을 붙잡아 궤간을 정확하게 유지하고 충격을 노반으로 분산시키는 철도의 관절과 같은 역할을 한다. 처음에는 나무 재질을 썼기에 침木이라고 하지만, 지금은 반드시 나무 재질만 사용하는 것은 아니며, 금속이나 콘크리트, 플라스틱, 심지어 유리섬유같은 신소재도 쓰인다. 제작과 관리가 쉽고 내구도가 높으며, 충격 분산 성능이 충분하고 가격대가 적절하다면 무엇이든 침목으로 쓰일 수 있다.
침목 위에는 레일을 고정할 수 있는 레일 클립이 달려 있어 레일을 올려놓은 뒤 고정하는데, 별로 중요하지 않은 선로는 나무침목에 못만 박아 고정하기도 한다. 형태는 보통 직사각형이나 사다리꼴이다.
노면전차는 침목 없이 레일이 지반에 바로 고정된다.
2. 재질
2.1. 나무
단단한 목재를 잘 말린 뒤 방부처리를 하여 만든다. 목재는 구하기 쉽고 가격도 저렴하여 오랫동안 레일을 지지하는 역할을 맡았다. 하지만 아무리 방부처리를 하더라도 부식에서 자유롭지 못하며 충격에도 다른 재질보다 약하다. 이는 과거보다 중량이 더 나가며 속도 향상으로 고속화된 지금의 철도 시스템에서 한계를 보인다.그래도 가격 부담이 적은 만큼 고속철도가 필요치 않은 개발도상국에서는 여전히 쓰이며, 선진국에서도 여전히 명맥을 유지하고 있다. 심지어 아직도 목재 침목 개량 기술을 연구하고 있을 정도.[1] 참고로 분기선은 나무 침목이 많다.
국내에서는 폐선한 철로의 침목을 공원의 계단 같은 것으로 재활용한 사례도 있다.[2] 대구 북구 연암공원이 대표적. 하지만 침목은 방부처리를 위해 온갖 독성 물질( 크레오소트, 중유, 타르 등)을 듬뿍 배이게 가공해 놓은 터라 고도의 정화 처리를 하지 않는 이상 깨끗해지지 않으며, 그 돈을 들이느니 그냥 고온 소각으로 태워서 없애는 게 맞다.[3] 실제로 폐 침목을 사용한 후 방부 물질들이 스며 나와 악취와 공원 토양 오염이 문제가 되어 뉴스를 탄 적도 있다. 나무는 살아있던 세포로 이루어진 물질이므로 내부에 많은 공기 구멍과 통로가 있어 자체적으로 충격 흡수와 소음 흡수 기능이 있기 때문에 선로 사이의 이음매, 신축 이음매, 분기기 등에도 소음 저감을 위해 나무 침목을 주로 사용한다. 다만 번대가 높은 분기기를 사용하는 경우는 콘크리트를 사용하기도 한다.
2012년 대한민국 폐기물관리법 개정으로 인해 폐침목을 적정한 방부처리를 하면 원목에 가깝게 재활용할 수 있다. 그래서 지리산, 설악산 등 대한민국의 각종 산에 나무로 된 계단이나 나무로 된 쉼터로 재활용하고 있다. 여기에 들어가는 나무들은 죄다 폐 철도 목침목을 정화해 환경부의 인증을 받아 문제가 없는 폐침목으로 만들어서 이걸 사와서 만들고 있다.
한국에서는 2023년부터 목침목의 생산이 금지되면서 장기적으로 PC침목과 합성수지 침목으로 대체될 예정이다. 관련 기사
2.2. 콘크리트
보통 'PC침목'이라고 하는데, 정확히는 ' 프리 스트레스트 콘크리트(Pre-stressed Concrete) 침목'이다. 일반 철근 콘크리트는 인장강도를 높이기 위해 쓰이지만, 철근은 시간이 갈수록 부식이 이뤄져 침목에 쓰일 경우 강도 문제가 생길 수 있다. 그래서 철근을 쓰지 않고 미리 압축 스트레스를 주어 인장 강도를 높인 특수 콘크리트(PC)를 써 침목을 만든다. 가격은 철근 콘크리트보다 PC가 비싸지만, 콘크리트 재질의 약점인 균열에 강해 침목으로는 안성맞춤이다. 콘크리트 침목은 목재 침목보다 수명이 길어 관리에 손이 덜 갈 뿐더러 고속화에 유리하여 지금은 대한민국을 포함한 웬만한 선진국의 주력 침목 재질로 자리 잡았다.나무 침목과 모양이 다른 탓에 이음매를 설치할 때에는 나무 침목같이 직사각형으로 생긴 것을 사용한다. 단점으로는 PC 침목으로 건설된 선로를 달릴 때 소음이 상당하다는 것이다.[4] 당장 고속도로에서 아스팔트로 포장된 도로를 달리는 것과 콘크리트로 포장된 도로를 달릴 때의 소음을 비교해보면 쉽게 알 수 있다. 또 무게가 매우 무거워 무도상교량 등에서의 활용은 매우 어렵다. 최근에는 시공쪽으로도 편하게 발전되어 PSTS(Precast Slab Track System)라고 하여 아예 도상과 침목을 일정 길이의 일체형 철근 콘크리트로 제작해 건설시 PST블럭을 두고 레일만 설치하면 되게 제작되고 있다. 보통 지하 구간에 많이 사용한다. 지하 구간에 자갈도상이 사라져가면서 콘크리트로 도상을 교체하는 동시에 콘크리트로 침목까지 만들어버리는 것이다.
문제는 PC침목의 경우 재활용할 방법이 없다는 것. 레일을 붙이는 쪽만 철 스크랩하여 고철 처분하고 나머지는 전부 소각한다.
2.3. 철
금속 재질 침목도 역사가 길다. 그렇지만 과거에는 콘크리트 침목에 비해 수명이 짧은 문제가 있어 잘 쓰이지 않다 기술 발전에 따라서 영국을 중심으로 조금씩 쓰임새를 늘리고 있다. 강철 재질 침목은 콘크리트 침목보다 오히려 무게가 가벼운 것이 장점이다.[5]2.4. 돌
철도의 여명기에는 콘크리트가 아닌 자연석을 가공하여 쓰기도 했다. 하지만 인장강도가 충분치 않는 자연석은 고속화와 중량 증가를 버텨내기 어려웠고, 자연석 보다 콘크리트 가격이 획기적으로 싸지면서 사장된 상태다. 특히 자갈의 경우 오래될수록 마모가 일어나면서 먼지가 발생하는데, 그 먼지에서 석면이 나오기 때문에 대부분의 국가에선 자연석 침목을 거의 없애버렸다.2.5. 플라스틱
목침목보다 내구성, 내부식성 등이 우수하나 가격이 비싸므로 분기기나 무도상철교에 주로 사용된다. 현재는 재활용 플라스틱을 이용해서 만들기도 한다.2.6. 합성수지
유리섬유와 경질발포우레탄 수지로 만든 침목이다. 나무 침목과 같은 수준의 취급 용이성을 가지고 있지만 내구성은 훨씬 좋다. 1980년대 일본에서 개발되어 일본에서 주로 사용되며, 국내에서도 일부 도시철도 노선 등에 채용사례가 있고, 대만과 중국, 오스트리아에서도 사용된다. 침목 교체가 힘든 분기기나 무도상교량, 콘크리트 도상의 분기기 및 이음매용 침목에 사용된다. 한국철도공사에서 무도상교량의 장대레일화를 위해 개발중이며, 무도상교량 구간인 경원선 신답철교에 실증실험을 위해 설치되었다.3. 폐기물로써의 침목
침목을 교체하거나 폐선이 발생하면 폐침목들이 대량 발생하는데, 처리가 상당히 어렵다.목침목이나 PC침목이나 폐기물관리법 상 지정폐기물로 지정돼 있어서(나무침목: 51-20-26 폐받침목/PC침목: 51-22-02 콘크리트폐받침목) 적격자한테 처분해야 하는데, 대한민국에 폐침목을 처리할 수 있는 업체가 3손가락 안에 꼽을 수 있을 정도로 적기 때문이다. 침목은 열차에서 나오는 기름이 묻어 있기 때문에[6] 폐기물관리법 상의 지정폐기물로 지정돼 있다. 이 기름을 처리할 수 있는 설비를 갖춘 업체가 대한민국에 거의 없다.
4. 지구온난화와 침목
2020년대 지구온난화가 심해지자 선로가 휘고 침목이 빠지는 현상들이 발생한다. # 이에 대한 대책으로 일찍이 2010년 한국철도기술연구원은 H형 침목을 개발하여 선로의 휘어짐을 방지하는 기술을 내놓은 바 있다. #5. 관련 영상
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| 침목 교체 공사 과정(1960년대) | 침목 교체 공사 과정(2020년) |
6. 관련 문서
[1]
서울 지하철 2호선 등 일부 도시철도의 침목 중에도 목재 침목이 있다. 목재는 물에 약해 오래 되면 썩는다는 단점이 있지만 목재의 저렴함과 상대적으로 쉬운 가공, 무게나 단면적 대비 강인함, 탄력은 타 재료로는 못 따라가는 부분이 있다. 대표적으로 나무로 만드는
배는 말할 것도 없고, 대형 트럭의 적재함 프레임에도 아직 목재가 쓰일 정도. 나무 정도 특성을 지닌 인공 소재도 있지만, 크게 못 만들거나 가공이 어렵거나 무지막지하게 비싸지는 경우가 많다.
[2]
경부선
ITX 청춘 나무 계단과 승강장도 폐 침목으로 만든 것으로 알려졌다.
[3]
침목은 사용 기간 동안에도 오염에 계속 노출된다. 디젤 차량의 여러 가지 배출물, 브레이크 라이닝, 바퀴와 레일에서 나온 분진과 중금속, 다닌 객차가
비산식 화장실이라면 오물까지...
[4]
서울 지하철 2호선의
성수역~
강변역 사이의 지상구간이 대표적으로 이 구간은 몇 년 전 고가, 선로 보수공사를 하면서 방음벽도 추가로 설치했다.
[5]
따지고 보면 철도의 일종인
롤러코스터도 침목 역할을 하는 부분 포함 전체가 금속제이다.
[6]
디젤열차라면, 기름이 묻을 확률이 높다. 전철의 경우는 바퀴쪽 빼고는 거의 없다.