급증한 화물열차 탈선, 원인은 베어링 열 손상… ‘차축 모니터링 장비’ 도입 시급

지난해 5월 10일 경북 영천시 오수동 원제터널에서 코레일 관계자들이 임시 기관차를 투입해 탈선한 대구선 화물열차 일부를 견인하는 등 복구작업을 진행하고 있다. 이 화물열차는 축상 베어링 발열로 차축이 절손돼 탈선한 것으로 확인됐다. /뉴스1

지난 1월 7일 중앙선 괴동역에서 출발해 화산역으로 향하던 화물열차가 탈선하는 사고가 발생했다. 열차의 바퀴축에 달린 베어링이 마찰열로 이탈하면서 차축이 손상돼 궤도를 이탈하는 사고였다. 이에 앞서 지난해 12월 10일엔 충북선 증평역 부근에서 시멘트 화물열차가 탈선하는 사고가 났다. 원인은 동일했다. 두 달 전인 10월 18일에도 중앙선 영천역 부근에서 유조화물차량이 탈선하는 사고가 발생했다. 역시 베어링이 문제였다.

26일 정부 관계부처에 따르면 최근 5년간 열차 탈선사고는 65건이 발생했다. 2020년 3건에 불과했던 탈선사고는 2021년 12건, 2022년 18건, 2023년 26건으로 빠르게 증가하고 있다. 열차 탈선사고의 가장 큰 원인은 마찰열로 인한 차축 손상이다. 차축을 회전시키기 위한 베어링의 발열로 차축이 녹아내리고, 이로 인해 궤도를 이탈하는 경우를 말한다.

지난해부터 올해 초까지 발생한 화물열차 탈선 사고 5건 중 4건이 축상 베어링 발열로 인한 차축절손 때문에 발생했다. 화물열차 탈선 사고 예방을 위해선 축상 베어링의 상황을 정확히 점검할 필요가 있다는 지적이 나온다.

최근 5년 열차 탈선사고 추이. /한국교통안전공단

KTX와 같은 승객열차는 각 차량의 차륜마다 모니터링 장비가 있다. 이상 신호가 감지되면 수시·정기 정비 때마다 점검하고 필요하면 수리를 한다. 하지만 화물열차에는 이러한 장비가 없다. 우선 화물열차는 맨 앞의 기관차에만 전력을 공급하고, 뒤에 달린 화물칸에는 전력이 공급되지 않아 전자장비 부착이 제한된다.

하지만 최근 국내 화물열차 전문기업(고려차량)이 화물열차의 차축 발열 및 진동, 선로 상태를 실시간으로 감지할 수 있는 TCMS(Train conditioin and monitoring system)를 개발하는 성과를 냈다. 이 업체가 개발한 TCMS 장비는 태양광패널로 전력을 공급한다. 해가 진 저녁에는 주간에 충전한 축전지로 전력을 공급한다. TCMS는 화물열차 차축 베어링의 온도와 진동을 실시간으로 감지하여 데이터 센터에 송신하는 역할을 한다. 차축의 진동과 튐 현상도 체크해, 선로 이상여부도 판단할 수 있다.

업체 관계자는 “특정 구간에서만 열차들의 진동이 많이 발생하거나, 튐 현상이 빈번하게 발생한다면 해당 선로가 이상이 있다는 의미”라며 “발열 상태를 실시간으로 확인해 탈선 사고를 예방할 뿐만 아니라, 선로 이상으로 인한 차량 사고도 예방할 수 있을 것”이라고 말했다. TCMS 장비의 설치비는 화물열차 1대당 200만~300만원대로 억대 가격을 상회하는 화차 비용을 고려하면 큰 부담은 안 된다는 게 이 관계자의 설명이다.

화물열차 차축 모니터링 개념도. /고려차량 제공

한국철도공사(코레일)도 해당 시스템에 상당한 기대감을 보이고 있다. 앞서 코레일도 탈선 사고 발생 시 비상 제동을 하는 ‘탈선감지장치’를 설치했는데, 해당 장비가 오동작을 일으키는 사례가 많은 것으로 전해졌다. 탈선감지장치가 작동해 제동이 걸리면 기관사는 이상 부위를 확인해야 한다. 어디에서 이상이 생겼는지 바로 알 수 없어, 기관사가 직접 스무량이 넘는 화물열차의 탈선감지장치를 일일이 확인해야 한다. 이 때문에 기관사들이 탈선감지장치를 끈 채로 운행을 하는 경우가 많다고 한다.

고려차량 관계자는 “위험물을 싣고 다니는 황산차에 TCMS를 우선 적용 중”이라며 “향후 시멘트화차와 컨테이너 화차 등 모든 민간 열차에 적용할 계획”이라고 했다.