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열차의 변신은 무죄 시간에 따른 열차의 변화에 대하여

안호진 기자 3레벨 2015.01.21 22:56

우리가 먼 곳을 갈 때, 물건을 나를 때 자주, 용이하게 쓰이는 것은 바로 열차이다. 영국의 스티븐슨에 의해 1814년에 처음 만들어진 기차는 시간이 지나갈 수 록 점점 더 발전해갔다. 그럼 열차가 어떻게 지금까지 변하였는지, 앞으로는 어떻게 변화할 것인지를 살펴보자.

 

[세계에서 최초로 만들어진 열차이다. / 사진=인터넷 캡쳐]

 

세계 최초의 열차는 바로 영국의 스티븐슨이 만든 열차이다. 스티븐슨은 제임스 와트의 증기기관을 이용하여 열차를 만들었다. 이 열차는 사람들이 타기 위한 교통수단이라기보다 전쟁으로 인해 비싸진 말을 대신해 탄광에서 광물을 나르거나 무거운 물건들을 나르는 일을 했다. 하지만 초기의 열차들은 기술이 부족한 탓에 큰소리가 나며 말이 달리는 속도보다 느려서 효율이 떨어졌다.

 

증기기관이란 무엇일까?

증기가 지닌 열에너지를 기계적 일로 변환시키는 원동기의 한 형식이다. 일반적으로 열을 가해 발생시킨 증기의 압력으로 실린더 내의 피스톤을 움직여 동력을 얻는 왕복운동기관을 말한다. 1세기경 헤론에 의해 처음 만들어진 증기기관은 제임스 와트가 발전시켜 널리 쓰이게 되었다.

   

증기기관을 이용한 열차는 시간이 지나자 디젤기관이나 전기를 사용하는 열차로 변해갔다. 디젤기관은 경유 또는 중유를 연료로 압축, 점화를 통해 작동하는 왕복운동형 내연기관을 말한다. 이 열차는 석탄보다 가벼운 석유를 사용하며 한번 연료를 채우면 먼 거리를 달릴 수 있어 연료비가 적게 드는 장점이 있다. 이런 디젤기관차의 예로는 무궁화호가 있다. 전기를 사용하는 고속열차도 사용되는데, 이 열차는 외부에서 받은 전기로 모터를 회전시켜 움직인다. 외부에서 전기를 얻기 때문에 가볍고, 에너지 효율이 좋다는 장점이 있다. 또한 기차가 유선형으로 만들어져있고, 바퀴의 수도 적어 진동과 소음이 매우 적다.

 

산업화가 점점 진행되며 지상에서는 교통체증이 심화되었다. 그래서 사람들이 새롭게 길을 만든 곳이 바로 지하였다. 사람들은 지하에 길을 내고 철로를 건설해 열차가 다닐 수 있게 했고, 이는 우리가 흔히 알고 있는 지하철이 되었다. 지하철은 전력공급장치에서 전력을 받아 모터를 회전시켜 바퀴를 돌려 움직인다. 지하철은 외부에서 전기를 얻어 움직여 열차의 무게가 가볍고, 진동, 소음, 먼지가 적고 자연 훼손이 적다는 장점이 있다.

 

지하철이 사용되게 된 이유?

지하에 자동차를 다니게 하면 매연이 많이 남에도 불구하고 환기가 잘 안되고, 깜깜하여 사고가 많이 나는 단점으로 지하철이 사용되게 되었다.

 

기술이 개발됨에 따라 초전도체를 이용한 자기부상열차가 나왔다. 자기력을 이용해 열차를 선로 위로 부상시키는 열차인 자기부상열차는 열차에서 나는 소음이 매우 적다. 진동 또한 거의 없으며, 고속으로 운행할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한 마찰에 의한 마모도 거의 없어 유지 및 보수비용이 저렴하고 자석이 레일을 감싸기 때문에 탈선의 위험이 없다. 그러나 자기부상열차는 이러한 장점들이 있음에도 불구하고 바퀴식보다 에너지 효율이 낮고, 자기장이 인체에 미치는 효과가 아직 밝혀지지 않았다고 한다. 아직 운행이 불안정하고, 운행에 막대한 돈이 필요하다는 단점 때문에 생활 속에서 잘 쓰이지 않고 있다.

 

[현재 운행되는 자기부상열차이다. / 사진=인터넷 캡쳐]

 

[현재 운행되는 자기부상열차에 사용되는 초전도체이다. / 사진=인터넷 캡쳐]

 

21세기에도 열차 연구는 활발히 진행되고 있다. 대표적인 예는 진공터널열차와 우주엘레베이터열차이다. 첫째로 진공터널열차는 공기를 뺀 튜브 안에 특수한 열차를 넣고 탄창회전식 권총처럼 발사하는 형태이다. 마찰력이 없어 빠른 속도로 갈 수 있고, 만약 지구 반대편으로 연결해 간다면 짧은 시간에 중력이라는 자연적인 힘으로 인해 비용을 들이지 않고 갈 수 있다고 한다. 이 열차는 미국에서 연구가 진행 중이라고 한다. 둘째로 우주엘레베이터열차는 이미 나사(NASA)에서 2000년에 2050년까지 우주엘레베이터열차를 만들 수 있다는 구체적인 계획을 내놓았다고 한다. 이 열차가 가능한 이유는 바로 탄소나노튜브의 발견 때문이라고 한다. 탄소나노튜브는 강철보다 인장력(물체를 늘어뜨리거나 잡아당기는 힘)이 약 100배 센 물질이다. 나사는 지금보다 4배 더 튼튼한 탄소나노튜브를 만들 수 있다면 우주엘레베이터열차를 설치할 때 지구의 중력과 원심력을 버틸 수 있다고 한다.

 

[NASA가 계발하고 있는 우주엘레베이터열차 모상도이다. / 사진=인터넷 캡쳐]

 

[NASA가 계발하고 있는 우주엘레베이터열차에 사용될 탄소나노튜브이다. / 사진=인터넷 캡쳐]

 

시간이 점점 지나갈수록 열차들은 우리들이 성장하듯이 꾸준히 진화하고 있다. 처음에는 말 조차 이길 수 없었던 열차에서 우주로 나아 갈 수 있는 열차에 이르기까지, 수많은 열차들이 나타나고 사라져간다. 열차들의 무한한 변신은 어디까지 될 것인가?

 

철로의 폭에서 발견할 수 있는 사실

철로의 폭에서 발견할 수 있는 사실은 열차가 나오기 전에는 말이 마차를 끌며 열차의 일을 대신했다는 것이다. 철로의 표준 폭은 약 1.435m인데, 이는 말 두 마리의 엉덩이 크기를 합한 것과 비슷한 값이다.

 

 

 

 <안호진은 신일고등학교 2학년에 재학 중인 학생입니다. 물리학/생명과학 분야에 많은 관심을 갖고 있으며 교내 과학신문제작 동아리 회원, 동아사이언스 기자, 한국언론사협회 학생기자로 활동 중입니다.>

 

 

글ㆍ사진 = 안호진 기자 hj971223@naver.com 

글쓰기 평가현수랑 기자2015.01.23

언제나 기사를 멋지게 써주므로 기사에 대한 평가보다는 수정하면 좋을 부분을 얘기해 드릴게요.

전기를 사용하는 고속열차도 사용되는데, 이 열차는 > 전기를 사용하는 고속열차는
으로 깔끔하게 정리하는 것이 좋아 보입니다. ~도 라는 표현 때문에 앞 문장과 연결이 된 듯한 느낌이 들지만 앞문장과는 달리 전기 고속열차로 넘어가는 문장이기 때문입니다.

지하철이 사용되게 되었다 > 지하철을 사용하게 되었다.
~되게 라는 피동적 표현은 영어식표현으로 굳이 피동으로 표현하지 않는 게 좋습니다. 우리말에서는 능동형으로 거의 모든 의미를 표현할 수 있다는 점을 알고 이를 적극적으로 활용하는 것이 중요합니다.

댓글1

  • 안호진 3레벨 2015-01-25 22:49

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    현수랑 기자님 기사 수정 감사합니다~~!!!!
    기사 멋지게 쓴다는 말씀 해주신거 너무 기분 좋네요~~~ ^^

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