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기차는 고정된 레일 위를 달리기 때문에 방향을 바꾸기 위해서는 선로를 갈아타야 합니다. 열차의 진로를 다른 선로로 전환시키는 장치를 ‘분기기(Turnout)’ 라고 합니다.

얼핏 보면 선로는 단순히 길게 하나로 이어져있는 것처럼 보이지만 사실은 궤도와 레일, 침목, 이음새, 분기기 등 여러 장치들로 구성되어 있습니다. 그 중 분기기는 주행하는 열차의 진로를 다른 선로로 전환시켜 방향을 바꾸는 장치입니다. 분기기는 주행 방향을 결정하는 포인트부(Point), 방향을 천천히 트는 레일 구간인 리드부(Lead), 두 개 선로가 교차하는 크로싱부(Crossing)로 나뉩니다.

분기기의 구성, 출처: 한국철도시설공단

방향을 전환하는 데 가장 큰 역할을 하는 부분은 포인트부, 그 중에서도 텅레일(tongue rail)인데요. 레일 끝에서 앞쪽을 향해 뾰족하게 만들어진 형태가 혀 모양과 비슷하다고 하여 붙여진 이름입니다. 각 역에 설치된 컴퓨터 시스템과 선로전환기를 이용해 텅레일을 움직여 기차의 방향을 전환시킵니다.

예를 들어 만약 두 갈래로 선로가 나뉘는 구간에서 오른쪽 철로로 이동하려면, 텅레일을 왼쪽으로 밀착시킵니다. 그렇게 되면 오른쪽 바퀴가 닿는 철로는 텅레일과 간격이 발생해 기존 경로를 유지하고, 왼쪽 바퀴가 닿는 철로는 텅레일이 기존 철로와 변경하려는 철로를 자연스럽게 연결하며 선로를 전환시킵니다. 반대로 기차가 왼쪽 철로를 이용하려면, 텅레일을 오른쪽으로 밀착시킴으로써 오른쪽 바퀴가 기존 선로에서 텅레일을 밟으며 다른 선로로 이동하도록 도와줍니다.

이때 텅레일이 기본 레일과 완전히 밀착되어야만 둘 사이에 틈이 발생하지 않아 열차의 안전한 방향 전환이 가능해지는데요. 이를 위해 텅레일은 특수레일을 곡선으로 절삭 가공해 끝단을 기본 레일에 밀착시켜 사용하기 때문에 비대칭형 단면 레일의 형태를 띠게 됩니다.

사실 분기기는 구조가 복잡할 뿐만 아니라 이음매부, 곡선부와 더불어 선로에서 가장 취약한 부분으로 분류됩니다. 그만큼 사고 발생률도 상대적으로 높게 나타납니다. 특히, 텅레일이 설치된 부분은 단면적이 작아 열차가 방향 전환을 할 때 크고 작은 충격이나 소음 등이 발생할 수 있고, 마모율도 높아 제대로 관리하지 않으면 자칫 큰 사고로 이어질 수 있습니다. 이러한 이유로 분기기 구간에는 열차의 안전운행을 위한 다양한 설비들이 설치되어 있는데요. 열차가 지나가는 동안에는 레일의 방향이 좌우로 전환되지 않도록 막아주는 쇄정장치, 검지장치 등이 대표적입니다. 또, 겨울철 분기기에 눈이 쌓여 얼어붙는 것을 방지하기 위한 히팅장치도 사고의 위험을 줄여주는 역할을 합니다.

우리나라 철도산업의 역사와 함께해온 삼표레일웨이는 국내 최고의 종합 철도 엔지니어링 기업으로서 텅레일 및 분기기의 성능 향상을 위한 연구 및 제품 개발에 주력하고 있습니다. 그 중 지난해 삼표레일웨이가 한국철도기술연구원, 공항철도㈜와 공동 개발한 ‘궤간 외측 포인트 가드레일’은 텅레일의 마모와 이빠짐 등의 손상을 막아주는 제품으로, 한국철도학회가 주관한 ‘2022년 철도 10대 기술상’을 수상하기도 했는데요. 기존에는 분기기 도입부의 선로 안쪽에 가드레일을 설치했던 것과 달리, 궤간 외측 포인트 가드레일은 선로 바깥쪽에 설치하는 방식이기 때문에 텅레일 마모율이 이전보다 약 70% 가량 줄어들고, 분기기에 진입하는 열차뿐만 아니라 나가는 열차의 탈선 사고까지 예방할 수 있는 신기술입니다.