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증기 기관차

last modified: 2015-03-31 02:22:17 by Contributors

한자: 蒸氣機關車
영어: Steam Locomotive (SL)
프랑스어: locomotives à vapeur
독일어: Dampflokomotive (Dampflok)


사진은 현재 일본에서 운행하고 있는 D51-498호. 애칭은 '데고이치'(デゴイチ). 사진에 나온 기관차는 JR 히가시니혼에서 관광열차 견인용으로 사용하고 있다.

기관형식 : 외연기관 - 증기기관
© (cc-by-sa-4.0) from

최초도입 : 1804년 영국 - 리처드 트레비딕[1]의 "-이-다렌(Pen-y-darren)" 증기 기관차

Contents

1. 설명
2. 동력
3. 종류
4. 장단점
4.1. 장점
4.2. 단점
5. 특이점
6. 리그베다 위키에 등록된 증기 기관차
7. 증기 기관차 혹은 증기 기관차를 모티브로 한 것이 등장하는 작품

1. 설명

꽤애애애애액~(기관차가 경적 울리는 소리)[2]

철도 기관차의 일종.

칙칙폭폭, 철컹철컹(...) 하면서 바퀴가 여러 개 달린 커다랗고 검은 광택이 나는[3] 기관차가 그 증기 기관차이다. 이미 실전에는 현역에서 사라진지 수십년도 넘었지만 동화책이나 기타 이야기에서 등장하는 스테레오 타입으로 아직도 아이들에게 기차는 칙칙폭폭이다. 그래서 기차 하면 제일 먼저 떠오르는 소리는 칙칙폭폭이다. 그리고 코레일 대표 전화번호 뒷자리는 7788[4]이며 옛 마스코트 이름도 '치포치포'이다.친포가 아니다

산업혁명의 주 동력이 된 운송형태로써, 이전까지 육로로 마차로 운송하던 것과 비교해서 엄청난 화물량을 실어나르던 운송기다. 또, 땅, 물, 바다 중 최초로 동력을 발생시키면서 이동을 하는 최초의 운송기이기도 하다.

어떻게 보면 근현대 교통의 아버지뻘.

스팀펑크에서도 필수요소로 등장한다.[5] 보통 미국 서부개척시대의 울긋불긋(...)한 조그만 기관차가 디자인을 조금 더 다듬은 형태의 것으로 등장하며 고풍스러운 역사의 모습과 중절모를 쓴 신사들이 옆에 서있는 건 덤. 이후의 미국의 괴물들은(...) 파생형 장르인 디젤펑크에 주로 등장한다. 그렇다고 딱 정해진 건 아니라 투박한 의형의 Big Boy가 어레인지를 거의 가하지 않고 등장한다거나 매끄러운 외형의 S1이 아톰펑크나 사이버펑크같은 좀 먼(...) 장르에 등장하기도 한다.

2. 동력

동력은 증기기관으로써 외연기관이다. 일단 무언가를 태워서 그 태운 열로, 보일러를 데우고 나면 가열된 물이 증기로 기화되어서 수증기의 압력으로 피스톤을 움직여 그 피스톤에 연결된 로드가 바퀴를 돌리는 식.[6]

이론상 석탄이든 뭐든 100도 이상의 열을 발생시킬수 있는 것[7]이라면 뭐든지 사용이 가능하다. 실례로 석유로 가는 증기 기관차도 있고[8], 심지어 원자로를 탑재하는 방안도 계획[9]되었지만 이쪽은 안전 문제로 취소되었다.

3. 종류

크게 탱크 기관차와 텐더 기관차가 있는데 탱크 기관차는 기관차 몸체에 석탄과 물을 넣어 놓고 다니는 형태고, 텐더 기관차는 기관차 뒤에 별도의 탄수차(텐더차)가 연결기를 통해 이어져 있어서 연료와 물을 공급받는 식. 쉽게 말하면 내장형과 공급형.


© from

위/탱크 기관차 - GWR 5700형 증기 기관차[10]뜬금포
아래/텐더 기관차 - PRR T1 증기 기관차
뭔가 두 사진의 분위기가 극과 극이다 투박한 조그만 기관차와 노동자들VS잘 빠진 거대한 기관차와 차려입은 높으신 분들, 스팀펑크 VS 디젤펑크

일장일단이 있는데 전자의 경우는 탄수차가 없다보니 길이가 짧아 편성을 짤때 편리하고, 그로 인해서 빠른 다이어 및 저밀도 노선에 투입이 가능하고 열차입환, 분합 등의 업무에 활용하기 쉽다는 장점이 있다. 단 연료량이 적다보니 자주 보급을 받아야 하는 단점이 있어 장거리 고속/중량 운전에는 불리하다. 후자의 경우는 전자의 경우와 반대로 생각하면 된다.

4. 장단점

4.1. 장점

  • 기관 설계가 원시적이다. 그래서 만들기 쉽다! 그래서 기관차 자체, 혹은 나중에 조립할 수 있게끔 분해된 것을 세계(인도 등등)로 보내서 쓰게 했다.
  • 열을 발생할 수 있는 연료라면 어떤 것이든 된다. 구체적으로는 보일러에 태워서 가열할시 물을 끓일수 있는 온도까지 열을 낼수있는 물질이면 다 된다. 보통 석탄을 쓰기는 하지만, 화목 등의 다른 고체연료도 된다. 화력증강을 위해 중유를 보조연료로 쓰는 기관차도 있다. 이집트에선 미이라(!)[* 고대 이집트에서는 를 연료로 쓰기도 했고, 심지어 브라질에서는 세계 대공황때 연료 사올 돈이 없어서 썩고 있던 커피를 태워서 열차를 굴렸다고 하며 북한에서는 심각한 연료난 때문에 나무와, 이제 나무도 부족한 지역은 폐타이어를 태워서 운용하고 있다.증거영상 브라질은 과거겠지만 북한은 현재진행형이다(...) 영화상으로는 다이아몬드를 태워서 움직이기도 한다!! 백 투 더 퓨쳐 3에서는 특수 개발한 땔감 세 개를 이용해서 시간여행에 필요한 최소속도인 시속 88마일(141km/h)을 만든다.
  • 일부 신호기기를 제외한 증기기관의 동력발생 자체는 일절 전기의 도움을 받지 않는다. 그래서 전철용 전기를 들여오기조차 아까울 정도의 생 오지인데 철도는 놓을 필요가 있을때 활용하기 매우 좋다. 따라서 연료만 제때제때 보급해줄수있고, 철도 시스템만 멀쩡하다면 EMP가 터져도 무시하고 움직일수 있다. 오오 증기기관 오오!

4.2. 단점

  • 엄청난 매연을 뿜는다. 이때문에 질식사고도 많이 일어났다. 영화 철도원(폿포야)에서도 묘사된적이 있고, 런던 지하철은 전동차가 없던 초기에 증기 기관차를 지하로 넣으려는 시도를 하다가 크게 삽질을 한 바가 있다. 일본이나 한국에서도 장대터널 내에서 질식사고가 일어난 사례가 있다. 무엇보다 대기오염에 지대한 공헌을 한다.
  • 열효율, 즉 동력 변환비율이 내연기관에 비해 낮다. 사실 열역학 법칙과 기술적 한계에 의해 내연기관이든 외연기관이든 열효율은 20%를 넘지 못한다.[11] 다만 증기기관의 경우는 효율도 낮지만 연료의 부피가 매우 크기 때문에 잦은 석탄-물 보급이 필요하고, 아무래도 석탄의 고체이기 때문에 디젤엔진의 주유보다는 보급에도 시간이 걸린다.
  • 즉 물과 석탄이 떨어지면 주행이 불가능하다. 해서 주요 정차역에는 석탄이나 물 공급을 위한 시설이 존재한다.
  • 열차의 기동준비시간이 너무 오래 걸린다. 기관을 켜서 적정 온도와 압력의 증기를 생성하기까지는 보통 1~2시간 이상 걸린다(!). 이것은 증기를 발생시키는 외연기관 특유의 문제로, 왕복식 증기기관이 사장되고 증기터빈이 널리 쓰여도 여전히 본질적인 한계이다. 일례로 추진 선박은 순항속도는 빠르지만 가스터빈이나 디젤엔진을 채용한 선박에 비해서는 신속하게 대응하기가 힘들다.[12]
  • 기관차가 거대한 보일러라서 물 때문에 중량이 너무 많이 나간다. 바꾸어 말하자면 기관의 중량당 출력비가 낮아 힘이 약하다.
  • 속도 제어가 매우 어렵다.[13]
  • 기관설계가 원시적이지만. 구조가 복잡하다 보니 정비성이 아주 떨어진다. 보통 한번 정비하는데 3개월-6개월 정도가 소요.
  • 상당히 느리다. 최고 속도도 그렇고, 가감속 성능은 안습.
  • 기관차 방향이 있다 보니 열차 편성을 짤때 곤란하고, 또 차대[14]가 필수불가결하다.
  • 기관차 운용에 손이 많이 간다. 마모방지를 위해 기름을 주기적으로 주어야 하며, 모든 장치가 수동으로 작동되므로 작동된 때를 맞춰서 제대로 작동하지 않으면 기관차에 치명적일수도 있다.
  • 제작시기의 편차가 심하다. 즉, 자원이 부족한 전시에 생산된 기관차는 보일러 자재 및 시공이 설계도대로 되지 않아 불량 자재 사용, 용접 포인트 미달, 부실한 마무리 등의 문제가 심각하다. 실제 일본에서 1937년에서 1945년 사이에 만들어진 증기기관차 중에 이런 불량품이 많았고, 운전 도중에 보일러가 폭발해서 기관사, 화부는 물론 승객들도 끔살당하는 사태가 자주 일어났다. 그래서 전시에 제조된 기관차는 조기퇴역을 당하거나 개조된 사례가 많았다[15].
  • 연료 공급의 자동화가 힘들다. 운행속도가 향상되면서 화부가 일일이 삽으로 석탄을 퍼넣기 힘들어지자 자동급탄장치가 고안되었지만 화부를 여전히 필요로 했기 때문에 완전자동화에는 무리가 있었다.

이 많은 단점과 이미 증기기관을 대체할 훌륭한 디젤기관과 전기모터가 나오면서, 증기 기관차는 결국 역사 속으로 사라졌다. 관광용으로 남은 것을 제외하면, 드물게 개발도상국 중에 석탄이 많은 나라들이 써먹기도 한다.

5. 특이점

  • 미국서부개척시대 당시엔 그 드넓은 황야에 버펄로들이 드글드글하게 많았다. 이러다 보니 선로를 깔아놔도 소떼가 그 위로 지나다녀서 증기 기관차가 달리다가 부딪쳐서 탈선하는(!) 문제가 생겼는데, 이를 위해 기관차 앞에 "배장기"[16]라는 것을 달았다. 제설차와 비슷한 원리로[17], 부딪치면 소를 선로 너머로 튕겨(!)냈다. 그런데 그 배장기를 얼마나 수시로 갈아줘야 했는지가 참 궁금하다 기관차에 밀어서 잠금해제당한 버팔로의 몸상태따위를 신경쓰면 지는거다 물론 이 해결법은 아직 증기기관차의 크기가 그리 크지 않았을때였고[18]속도 또한 말이 따라잡을 정도로 낮아[19] 저런 무식한(...) 방법이 먹혔던 것. 만약 미국의 철도차량이 덩치가 커진 이후까지도 버팔로가 드글거렸다면 배장기로 밀어서 잠금해제(...)하는 방법은 버팔로가 순순히 밀어서 잠금해제당하지 않고(...) 높은 속도와 기관차의 무지막지한 질량으로 배장기를 박살내버리고 기차 아래에 깔려버린다거나 해서 탈선을 일으켜 오히려 엄청난 사고를 일으켰을 것이다. 버팔로 자체도 큰 동물이라 퉁 부딫힌다고 흠집 좀 나고 끝이 아니라는 문제도 함께. 높은 속도에서의 충돌이라면 버팔로는 일단 개발살나지만(...) 증기기관차라도 절대 멀쩡하지는 않을 것이다. 게다가 버팔로가 한두마리 깔짝대는 동물도 아니고 수십 수백마리나 우글거리며 몰려다니는데 고속주행중에 앞에서 버팔로 떼가 선로 위를 노닐고 있다면...

  • 영국LNER A4형 맬러드(The Mallard)는 고속화에 성공해서 시속 200km/h의 미칠듯한 속도로 달렸다고 한다. 흠좀무 미국에도 4-4-2 아틀란틱 기관차를 연결한 하이어와사(Hiawatha)[20]호가 최대 192Km/h까지 찍었다. 더 놀라운 사실은, 하이어와사가 활약하던 1930년대에 이미 미국에선 시속 100마일(160Km/h) 짜리 전기기관차 GG1이 있었다. 우리 나라에서 8200호대 데뷔가 언제였는지 한번 보자 1920년대 부터 산업 디자인 분야에선 유선형의 디자인이 유행하고 있었고 흔히 증기 기관차 하면 떠오르는 둔탁한 원통 형의 디자인이 아닌 풍동 실험을 거친 듯[21] 한 유선형의 매우 세련된 디자인의 증기 기관차들이 있었다. 위의 LNER A4형 맬러드 뿐 만이 아니라 미국의 뉴욕-시카고 간을 운행한 20세기 특급이라고 불렸던 PRR S1이나 CNW Class E-4 위의 PRR T1 증기 기관차도 당시 산업 디자인의 흐름을 잘 보여주고 있다. 독일도 DRG05를 1930년대에 개발해 시속 125km 로 베를린-함부르크 구간을 달렸다. 심지어는 베를린 올림픽 전에 197톤의 객차 3량을 달고 200km의 속도로 세계 기록을 갱신했다 [22] 흠많무(...) 독일의 과학력은 세계 제이이이이이이이이이이이이이일!!

  • 시대가 시대인지라, 주로 강대국에서 증기 기관차를 만들어서 다른 나라에 수출하기도 했다. 물론 이 과정에서 다른 나라의 '취향'을 고려한 이런저런 시도(뜨거운 햇살을 피하기 위한 기관실의 차양막이라든지)가 생겼다. 어째 러브하우스 테마가 들리는 것 같습니다

  • 일본은 다른 옆나라보다 빠르게 개항을 한 덕인지 옛날부터 증기기관차를 많이 보유하고 있었고, 또 2010년 현재 많은 열차가 정,태보존 되어있거나. 실제로 영업운전을 하고있는곳도 있다(물론 관광용 등의 특정용도에 한정되어 있다). 또 운행을 마치고 아예 퇴역할때 고별 운전을 하는등 인기가 좋다. 이와는 별도로 인도라든가 중국에서는 아직도 현역으로 화물수송 등에 사용되는 증기기관차가 있고, 기행의(...) 나라 영국에서는 2008년에 A1클래스 증기기관차를 본선 영업운전용으로 신조한 경력도 있다. 선진국이라 불리는 영국에서 특수목적용이 아니라 진짜 쓰려고 증기기관차를 아예 새로 만든 것이다! 기행 맞네

  • EMP같은게 발생해도 움직일 수 있는 훌륭한 기관이다. 신호기야 그렇다치고 동력발생 자체는 전기를 일절 쓰지 않는다. 세기말이되면 활약을 하겠지. 그 상황에서 연료를 어떻게 구해서 먹여다 굴릴지는 일단 신경쓰지 말자.
    실제로 몇몇 나라에서는 아직도 운행을 한다. 물론 계속 굴리진 않고, 이벤트 형식으로만 운행한다. 윗동네 공화국만 빼고

6. 리그베다 위키에 등록된 증기 기관차

차륜배치별명한국철도일본국철기타
UIC화이트식
A10-2-2 로켓
B0-4-0 -이-다렌
로코모션
C0-6-0토마스
1D12-8-2미카도
Mikado
미카, 901호D51, D52
1D22-8-4 D60
2'B4-4-0아메리칸
American
아메
2B14-4-2아틀란틱
Atlantic
2C14-6-2퍼시픽
Pacific
C57 LNER A4
2C24-6-4허드슨
Hudson
C62
2CC24-6-6-4챌린저
2DD24-8-8-4빅보이
3BB36-4-4-6빅엔진

7. 증기 기관차 혹은 증기 기관차를 모티브로 한 것이 등장하는 작품

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  • [1] 1771~1833 비운의 발명가이다.같은 영국인이던 제임스 워트(증기기관으로 유명한 그 사람)가 온갖 방해를 벌였기 때문인데 1808년 트레비딕이 만든 고성능 증기기관에 대하여 워트는 특허권 침해로 딴지를 거는가 심지어 조폭까지 고용해 구타하는 악랄한 짓도 벌였다. 견디다 못한 트레비딕은 1813년 중남미 벨리즈로 이민을 가서 거기서 증기기관차 개발에 나섰지만 스페인에게 독립하려던 전쟁이 벌어져서 연이어 실패하고 거지 꼴이 되어버린다. 1827년 가이아나에서 증기기관차 개발 문제로 온 조지 스티븐슨과 아들이 트레비딕을 보니 짐꾼으로 하루 벌어서 살아가는 처지였다. 스티븐슨이 차비를 줘서 그 돈으로 영국으로 돌아왔지만 나이도 들고 병에 시달린 트레비딕은 영국에서도 빈민 시설이나 돌아다니다가 그렇게 세상을 뜨고 만다. 세월이 지나서야 동상이 세워지며 알려지게 된다.
  • [2] 이 때문에 역사만화에서는 기차가 발명/전파되었단 장면을 그릴 때 "누가 돼지 잡나"라는 고전적인 개그가 따라붙는다(…).
  • [3] 물론 이 스테레오타입 이미지는 우리나라나 일본 쯤에서의 일이고 서양, 특히 미국이라면 더욱 오래전인 서부개척시대의 고풍스러운(...) 기차를 떠올리는 경우가 더 많은 듯. 이쪽은 최강의 떡밥중 하나인 서부개척시대와 열차강도, 카우보이, 보안관 등등등(...)하고도 연결된지라. 다만 시간의 힘이 있는지 요새 우리나라 어린 아이들의 기차 이미지는 점점 KTX로 바뀌어 가고 있다.
  • [4] 철도고객센터 전화번호가 1544-7788.
  • [5] 증기기관차가 등장한다고 해서 다 스팀펑크는 아니고, 스팀펑크에 증기기관차가 등장한다는 소리.
  • [6] "수증기" 부분을 "폭발하는 가스"로 바꾸면 자동차의 원리와 같다.
  • [7]물을 끓일수 있는 온도까지 도달할수 있는 물질.
  • [8] 한국의 마지막 증기 기관차인 901호가 석유를 연료로 사용하는 증기기관차이다.
  • [9] 1980년대 소련의 프라우다에서는, 원자력기관의 탑재를 위해서는 기존의 1,524mm 궤도에서는 중량 문제로 안되고 궤간 3,000mm 급의 새로운 노선을 건설해야 한다는 의견을 제시한 적이 있다.
  • [10] 보일러 양쪽으로 네모나게 툭 튀어나온 부분이 물탱크이다.
  • [11] 최신의 자동차 엔진들은 40%에 근접한 열효율을 가지고 있으며 친환경 차량과 연비규제에 의한 필요로 인해 60%를 목표로 연구에 매진 중이다. 거기에 석탄 화력 발전소의 발전용 터빈은 이미 60%를 넘보고 있다. 기술적 한계는 진즉에 돌파했으며 20% 운운은 아주 오래 전 얘기이다. 참고1 참고2
  • [12] 이런 문제로 인해 가열된 물을 보일러에 직접 공급하는 방식이 미국의 보존중인 증기기관차에서 활용중이긴 하지만 이것도 시간이 걸리는건 마찬가지이다.
  • [13] 중량이 너무 무겁다 보니...
  • [14] 전차의 방향을 바꿔주는 장비. 게시글 아랫쪽에 사진이 있다.
  • [15] 전시에 대량으로 제조된 화물용 D52 기관차를 여객용으로 개조한 것이 C62 다.
  • [16] "증기기관차"하면 주로 앞부분에 V자 모양으로 생긴 치마폭같은 걸 달고 다니는 전면이 생각날 것이다.
  • [17] 현대에도 눈이나 자갈등 선로위에 혹시 있을지도 모르는 장애물을 치우기위해 배장기는 여전히 쓰이고있다. 예를들면 KTX의 선두 아래쪽에 살짝 튀어나온 부분이 있는데 이것이 배장기. 현대에는 보통 선로에 버팔로가 있을리는 없기 때문에(...) 증기기관차시절의 거대한 형태는 안 쓰이지만...
  • [18] "미국의 증기기관차" 하면 떠오르는 미칠듯한 크기의 괴물같은(...) 놈들은 아직 나오기 한참 전의 시대이다. 대락 1800년대 중반에서 후반이니. 저 괴물들은 미국의 황금기인 1930~60년대에 나왔다. 남들 전쟁하고 골골댈때 혼자 황금기를 즐기는 천조국 그런데 아이러니한 건 위의 조그만 서부개척시대 기차도 미국 기차라는거... 그냥 증기기관차 하면 미국 기차 떠오른다고 하면 될 듯
  • [19] 열차강도가 생길 수 있었던 이유가 이것이었다! 말로 못따라잡으면 비행기마냥 하이잭을 하던가 해야지 뭘로 따라잡겠는가(...) 물론 하이잭은 위험부담이 너무 세니 당연히 쓰이지 않을 방법일테고.
  • [20] 아메리카 원주민 중 오논다가족의 전설적인 추장의 이름을 딴 것으로, 정확히는 "히아와타"이다.
  • [21] 실제로 멜러드나 DRG-5의 경우는 풍동 실험을 한 디자인이다(!)
  • [22] 다만 2차 세계 대전의 발발로 인해 유선형 커버를 벗겨 내고 더 이상 고속 운행을 하지 못했다고 한다.
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