대형 철도 사고는 대체적으로 충격에 의하여 탈선과 전복이 복합적으로 일어나게 됩니다.
열차의 차량중 하나가 앞열차의 상부 또는 하부로 들어가는 현상입니다.
사고지점의 레일이 단단히 고정되어서 안정적인 반면 차량의 골격이 단단하지 못하고 앞 뒤 열차간의 중량 차이가 많을 때(예: 기관차와 객차, 발전차와 객차)에 타오름 현상이 발생하게 됩니다.
또한 커브길보다는 운동에너지가 수직으로 부딫히는 직선주로 및 경사가 없는 철길에서 발생하게 되며 대체적으로 객차형 열차(기관차+객차)에서 발생하는 현상 입니다.
타오름 현상은 한쪽 객차의 일부분이 협착 되기에 사고시 특정칸에 집중적으로 많은 인명피해를 유발하게 됩니다.
때문에 차량 제작사에서는 타오름 현상 만큼은 무조건 막기 위해서 차량 자체의 무게를 증가 시켰고 (과거 통일호 약 33톤, 현재 무궁화호 약 43톤) 차륜의 개선(KTX 관절대차) 등으로 2000년대에 들어서 국내에서는 거의 사라진 사고 유형이 되었습니다.
하지만 대형 구조물하고 충돌시 일어날 수 있는 유형이기 때문에 객차의 양끝단 특히 뒷칸이나 앞칸에 무거운 동력차(디젤전기관차 125ton, 현재 운용되는 전기기관차 88ton)가 있는 경우에는 사고시 상당히 위험한 자리가 됩니다.
1993년에 발생하였던 구포 열차 전복 사고는 무너진 노반으로 발전차와 6호차와의 직접적인 충돌 및 협착으로 많은 사상자가 발생하였습니다.(기관사 생존) 타오름 현상이 걱정 된다면 기관차 바로 뒷자리는 피해주세요.
고속탈선의 경우 타오름 현상이 아니면 일어날 수 있는 현상이 잭나이프 현상입니다.
급제동이나 어떤 충돌(추돌)로 인해 열차 연결부위가 충격 흡수량을 초과한 경우 열차와 열차간의 무게가 비슷하여 한쪽이 타지 못할때는 객차는 엇나가게 되고 속도 관성의 법칙에 의해서 잭나이프 처럼 구겨지는 현상이 발생하게 됩니다.
잭나이프 현상은 저속주행에서 충돌시 발생하지 않으며 충돌시 객차의 양측면을 강타하게 되기 때문에 순간적으로나마 원심력도 작동하여서 인명피해가 크게 나게 되는 유형입니다.
(1998년 독일 에세데 고속열차 탈선사고_출처 나무위키)
기관차는 단단한 편이기 때문에 비교적 온전하게 유지 되었고 타오름 현상만큼은 발생하지 않았네요.
객차 유리는 매우 단단하기 때문에 승객이 튕겨나갈 가능성은 적지만 위 사진처럼 차체가 변형될 정도로 큰 충격에는 유리도 실내에 있는 승객을 보호해주지 못하게 됩니다. 또한 짐이나 낙하물 충격에 의해 또는 승객이 객차에서 받게 되는 충격 에너지가 크기 때문에 매우 위험한 사고 유형중에 하나 입니다. 심한경우에는 횡방향으로 협착현상까지 발생하게 됩니다.
그리고 거의 모든 객차는 장애인석을 제외하고 안전벨트가 없기 때문에 잭나이프 현상시 매우 위험한 상황에 놓이게 됩니다.(열차는 가감속이 낮은 교통수단이기 때문에 웬만한 충격에는 안전벨트가 크게 의미 없습니다.)
잭나이프 현상 발생시 안전한 위치는 따로 지정할 수 없으나 1차 충격이 객차의 연결부위에 의해 상쇄되고 2차 충격이 약한 열차의 뒷부분 차량쪽이 대체적으로는 안전합니다. (동력차가 맨 뒷칸에 있다면 거의 의미 없습니다.)
커브길에서 원심력을 선로가 견디지 못하여서 발생하는 사고로서 채찍이 내려찍는 모양새와 비슷한 유형입니다.
이 경우에는 열차의 뒷부분이 원심력을 강하게 받아 튕겨 나가 전복되기 때문에 뒷자리가 많이 위험해집니다.타오름 현상이나 채찍현상은 다른 열차와의 충돌 및 추돌에서도 발생할 수 있으나 채찍현상은 열차의 단독사고에 해당 됩니다.
이 영상은 2013년 스페인에서 발생한 고속철도 사고 입니다. (기관사 경상)
한국은 위와 같은 유형 사고가 일어난 적이 없으나 분기기 오류로 인한 부분적인 원심력 작용에 의한 탈선 사고는 종종 있는 편입니다.
예:(https://namu.wiki/w/%EC%9C%A8%EC%B4%8C%EC%97%AD%20%EB%AC%B4%EA%B6%81%ED%99%94%ED%98%B8%20%ED%83%88%EC%84%A0%20%EC%82%AC%EA%B3%A0)
한때 '틸팅 열차'라 하여서 원심력과 차량의 무게중심을 이용하여 속도를 극대화 시키고자 하는 연구가 있었고 시제차량이 10여년동안 시운전 하였으나 상업운전에는 결국 채택 되지 않았습니다.(틸팅 열차가 상업운전에서 뛰었다면 3번 유형의 사고는 보다 더 증가하였으리라는 것이 현재로서의 추측입니다.)
위 사고 예시는 모두 지상에서 일어난 사고 기준입니다. 최근 노반 비중에 고가, 교량, 터널, 지하 비중이 늘어나고 있는 만큼 사고 형태가 보다 더 다양하게 일어날 수가 있습니다. 특히 교량이나 고가의 경우 대형 탈선시 추락에 대한 예측도 해야 하는데 운동에너지가 아래로도 작용하게 되어 보다 더 복잡한 형태의 사고 상황이 나오게 됩니다.
고가나 교량의 경우 실제 상황에서 대비하기가 보다 더어려운 것이 사실이며 지하나 터널도 구조물이 지상보다 열차와 근접해 있는 관계로 탈선시점부터 구조물 충돌시간이 보다 더 빠르게 발생하게 됩니다.
결론: 철도 운송은 탑승 시간 대비 가장 안전한 교통 수단입니다.(이동거리 대비 가장 안전한 교통 수단은 항공기)
하지만 여러 요인에 의해 각종 위험이 도사리고 있는 것은 사실입니다. 다만 레일이라는 지정된 길을 사용하는 관계로 전복, 추락, 탈선 등의 사고시 유형이 비교적 정형화 되어 있는 형태가 철도 사고 입니다.
가장 좋은 상황은 사고 없이 무사히 목적지 까지 가는 것이나 사고시 보다 더 빠르고 정확한 임기응변을 위하여 제가 아는 선에서 한번 글을 써 보았습니다. 보다 더 나은 분석을 원하신다면 항공 철도사고 조사 위원회
(http://araib.molit.go.kr/USR/BORD0201/m_34513/LST.jsp)에서 그동안 있었던 사고 사례를 참고 하시기 바랍니다.
