도상

1. 개요

2. 자갈 도상

2.1. 장점

• 건설 비용이 저렴하다.
  지나치게 크거나 작지만 않다면 바닥에 굴러다니는 아무 자갈이나 갖다 쓸 수 있으므로 구하기가 매우 쉽기 때문이다.[2]
• 지형을 가리지 않는다.
  콘크리트 도상은 고가 구조물이나 지하 또는 터널에서 제 성능을 발휘한다. 지상 토공 구간에서 노반 침하가 발생하면 콘크리트 도상의 특성상 보수가 어렵기 때문에 노반을 굉장히 튼튼하게 지어야 하며, 그렇게 되면 비용이 증가하므로 자갈 도상의 이점이 크다.
• 공사 난이도와 유지 보수 작업이 쉽다.
• 소음, 진동이 비교적 적다.
  탄성이 있고 불규칙한 자갈의 표면 특성상 소음과 주행 충격이 도상에 흡수되기 때문.
• 배수가 잘 된다.
  나무 침목이라면 배수는 필수다. 배수가 잘 안 된다면 침목이 쉽게 썩기 때문이다.
• 시공 후 유지보수가 상대적으로 쉽다.
  레일 및 침목이 도상과 일체화되어있지 않으므로 들어올리기가 편하고, 자갈보충을 통해 침하에 대처할 수 있다.
• 폐선 시 도상 폐기가 쉽다.
  표면의 오염물질을 세척한 후 건설자재 등으로 재활용이 용이하다.

2.2. 단점

• 자갈이 사라지면 내구성이 급격히 떨어진다.
  일체형으로 설계되는 콘크리트 도상과 달리 자갈 도상은 자갈이 작고 분리된 방식이라 절도, 재해 등에 취약하다. 선진국에서는 잘 일어나지 않지만, 개발도상국이나 후진국의 경우는 상대적으로 이러한 것에 취약한 편이다. 이렇게 자갈이 사라지게 되면 북한의 철도 환경과 비슷한 상황이 된다.
• 흔들림이 비교적 심하다.
  자갈 도상은 콘크리트 도상보다 저항력이 현저하게 적으므로 레일을 선형에 맞게 부설하더라도 시간이 지나면 조금씩 틀림이 발생하여 차량이 좌우로 흔들리게 된다. [3]
• 내구성이 비교적 약한 편이다.
  단단하게 일체화되지 않고 그냥 쌓여있는 구조 특성 상 주행 충격이나 진동에 의해 파손되기 때문.
• 유지 보수를 자주 해주어야 한다.
  틀림이 짧은 기간에 발생하며, 진동으로 인한 파손이 발생하고, 자갈 사이의 공간에 토사가 혼입되어 저항력과 배수를 저하되는 등으로 자갈 사이의 불순물을 걸러내는 자갈치기, 자갈 교체, 자갈 보충 등의 작업이 자주 필요하다. 따라서 이에 많은 인력과 비용, 시간이 소요된다.
• 먼지가 많이 발생한다.
  자갈이 열차의 주행 충격에 의해 깨지거나 바람에 풍화되면서 먼지가 발생하게 된다. 서울 지하철은 이 문제를 해결하기 위해 2024년 이후 3년여 간 자갈 도상을 콘크리트로 변경한다.#
• 토사가 유입되면 문제가 많이 생긴다.
  배수 구멍이 막혀 배수가 잘 안되거나 심하면 노반 전체가 밀려나면서 레일 자체가 틀어질 수도 있다.
• 자갈이 열차에 튀어 창문이나 차체가 파손될 위험이 있다.
  고속열차는 속도가 매우 빨라서 자갈이 튀는 속도와 위험성이 매우 크므로, 자갈 도상에 적합하지 않아 대부분의 고속선은 후술할 콘크리트 도상을 사용한다. 속도가 비교적 느린 무궁화호나 새마을호는 자갈 도상이 적합하다.

3. 콘크리트 도상

3.1. 장점

• 내구성이 매우 견고하다.
• 자갈도상 대비 더 높은 축중을 감당할 수 있다.
  물론 이는 노반, 레일 등 철도를 구성하는 모든 요소가 함께 견고할 때 가능한 것이다. 아무리 콘크리트 도상이라하더라도 원가절감을 위해 나머지 부분을 대충 만들면 잘 만든 자갈도상보다 못한 내구도가 나올 수 있다.
• 고속 운행에 적합하다.
  저항력이 강해 틀림이 거의 발생하지 않아 고속 운행에 적합하며, 이로 인해 어지간한 고속선은 전부 콘크리트 도상을 사용하고 있다.
• 흔들림이 거의 없다.

콘크리트는 내구성이 튼튼하기 때문에 변형이 잘 일어나지 않으므로, 정밀하게 시공했다면 좌우 흔들림을 찾아보기 어렵다. 이마저도 장대레일을 사용한다면 더욱 줄어들기에 고속철도에서는 거의 필수적으로 사용된다.



물론 콘크리트 도상이라고 해서 흔들림이 무조건 없는 건 아니다. 흔들림을 잡는 것은 정밀한 시공이 따라야 하기 때문이다. 부산김해경전철이 바로 그런 예시로, 콘크리트 도상임에도 불구하고 흔들림이 심하기로 유명한 노선이다.
• 고무차륜에 적합하다.

부산 도시철도 4호선과 같이 고무차륜의 경우, 평평한 주행면이 필요하므로 거의 콘크리트 도상만이 사용된다.
• 안정성이 뛰어나다.
• 한번 시공하고 나면 궤도 틀림이 자갈 도상에 비해 적어 보수작업 소요가 적다.
• 자갈이 튀어 올라 바퀴나 차체를 때리는 '자갈 비산' 현상이 적다.
• 승차감이 뛰어나다.
  승차감에 부정적인 영향을 미치는 궤도 틀림이 적기 때문이다.
• 먼지가 비교적 덜 발생한다.
  콘크리트 자체가 먼지를 덜 발생시키긴 하나, 어디까지나 상대적이다.[4] 먼지가 가장 많다고 잘 알려진 터널이나, 먼지가 많은 날씨 속에서 기차가 고속으로 주행한다면 흩날리는 먼지의 양이 자갈 도상 못지 않을 수 있다.
• 토사 유입 문제가 없다.
  밀실한 콘크리트이므로 도상 내부에 토사가 유입될 우려가 없다.

3.2. 단점

• 건설 비용이 비싸다.
  자갈 도상보다 1.5~2배 가량 비싸다.
• 소음이 심하다.
  자갈에 비해 탄성이 떨어지고 주행 충격이 단단한 콘크리트 표면에 모두 반사되기에 체감 소음이 훨씬 시끄럽게 들린다. 특히 서울 지하철 5호선, 부산 도시철도 2호선의 경우 당시 콘크리트 도상의 설계 결함으로 인해 극악의 소음을 자랑한다.
• 배수가 불량하다.
  자갈 도상은 자갈 사이에 공간이 있지만, 콘크리트 도상은 인위적으로 배수구를 만들지 않는 이상 물이 빠져나기 힘들다. 그나마 배수관을 놓아서 인위적으로 배수를 시키고 있지만 자갈 도상과는 비교할 수 없다.
• 시공 후 유지보수가 매우 어렵다.

4. 무도상

4.1. 장점

• 별도의 도상을 설치할 필요가 없으므로 공사 과정이 간단하고 비용도 매우 적게 든다.
• 구조물이 개방되어 있어 유지 보수가 편리하다.
• 도상이 없어서 바닥이 뚫려 있으므로 별도의 배수 시설을 설치하지 않아도 배수가 매우 잘 된다.
• 먼지가 거의 발생하지 않는다.

4.2. 단점

• 안정성이 매우 떨어진다.
  레일을 잡아주는 도상이 전무하고 철골 구조물 바로 위에 얹혀져 있는 형태라 열변형도 쉽게 발생하고 주행 충격에 의해 레일이 자주 뒤틀리게 된다. 이로 인해 유지 보수를 더 자주 해 주어야 하므로 열차가 자주 다니는 구간의 경우 유지 비용이 막대하게 들어간다.
• 내구성이 상당히 약하기 때문에 열차가 고속으로 운행할 수 없다.
  별도의 보강 처리를 하지 않는 무도상 철교는 제한속도가 최대 50km/h에 불과하며 무게 역시 제한되어 일부 화물열차의 운행이 불가능하다.
• 주행시 소음이 매우 시끄럽다.
  철골 구조물 바로 위에 레일만 얹어놓은 구조 특성상 철골 구조물에 바로 충격이 전해지므로 콘크리트 도상보다도 훨씬 크게 충격음이 울려퍼진다.

5. 참고문헌

• 일반철도는 자갈 까는데, 고속철도엔 콘크리트 치는 까닭은?
• 왜 철로에 자갈을 깔아놨을까?(유튜브)