‘2022년 KTX-산천 탈선사고’ 의견

4호차에서 5호차 사이에서 일어난 대차 파손 사고. 대차 파손은 열차 사고 중 매우 치명적인 사고로 이어지는 요인 중 하나로 꼽힌다. 물론 이웃나라 신칸센도 대차 프레임이 파손된 적은 있었지만 다행히 파손 부위가 떨어지지는 않았기 때문에 화를 면했다.(문제의 N700계는 엑슬빔이 아닌 더블윈이었고, 대차 프레임의 스프링 마운트 부분과 두께가 바뀌는 경계 부분에서 균열이 많이 진행돼 너덜너덜해졌다. 만약 떨어졌다면 매우 치명적인 사고가 일어났을 것이다) 4호차에서 5호차 사이에서 일어난 대차 파손 사고. 대차 파손은 열차 사고 중 매우 치명적인 사고로 이어지는 요인 중 하나로 꼽힌다. 물론 이웃나라 신칸센도 대차 프레임이 파손된 적은 있었지만 다행히 파손 부위가 떨어지지는 않았기 때문에 화를 면했다.(문제의 N700계는 엑슬빔이 아닌 더블윈이었고, 대차 프레임의 스프링 마운트 부분과 두께가 바뀌는 경계 부분에서 균열이 많이 진행돼 너덜너덜해졌다. 만약 떨어졌다면 매우 치명적인 사고가 일어났을 것이다)

원인 추정: 엑슬박스 피로파괴 엑슬박스의 상단과 하단을 결합하는 볼트나 볼트를 구속하는 주조 구조물에서 문제가 있었던 것으로 보인다. 내용을 추가하면 대차에 사용되는 너트는 일반적으로 풀림 방지 너트 중 하나인 람프랑코 너트를 사용한다. 랑프랑코 너트는 원통형 구조물에 L자형으로 오목한 구조로 L자형 부분의 탄성력으로 너트를 단단히 고정하여 풀림을 방지한다. 게다가 너트를 조립한 후에는 유성팬으로 볼트의 머리 부분과 결합부에 선을 긋고 볼트의 풀림을 점검하기 때문에 그은 선이 어긋나지 않는 이상 풀릴 가능성은 낮다. 엑슬박스가 파괴됐다는 것은 바퀴가 떨어진 것이나 다름없다. 그래서 3km 떨어진 곳에서 바퀴를 발견한 것도 이상하지 않았을 것이다. 엑슬박스 한쪽 면이 벗겨진 것을 보고 벗겨진 사진 반대편에서 문제가 생긴 것 같다. 엑슬박스의 한쪽 면 전체가 벗겨지기 위해서는 엄청난 힘이 필요하다. 그러려면 한쪽 엑슬박스가 분해돼 바퀴가 한쪽으로 심하게 흔들려야 가능한 것이다. KTX-산천은 KTX-1과 대차 구조가 다르고 엑슬박스도 다르다. 엑슬박스의 구조는 상단과 하단으로 나누고 이들은 주물로 생산된다. 충격하중과 반복하중이 가해지는 환경에서 주철은 인성이 나빠 적절한 소재는 아니지만 복잡한 형상을 만드는데 있어 주물보다 저렴한 수단이 없고 그 중에서도 연성과 인성이 좋은 주강소재를 사용한다. 상단과 하단의 구조물 사이에는 베어링룸이라는 원통형 플랜지 구조물이 결합되어 있다. (상단과 하단부에 감싸는 것이다) 1량의 무게를 온전히 견뎌야 하는 관절대차의 단점은 엑슬박스 또한 각 9톤 이상의 수직 하중을 부담해야 하는데, 그래서 구조적으로 본다면 KTX-산천이 KTX-1보다 엑슬박스의 내구성은 떨어질 수밖에 없는 것 같다. KTX1과 KTX-산천은 엑슬박스의 모양이 다르다. 가장 큰 차이는 주물 구조물의 형상이지만 엑슬박스의 버티컬 댐퍼 마운트의 위치가 다르다. KTX는 베어링축 중심부까지 내려와 댐퍼 마운트가 Exlbox 상단 구조물에 있다. KTX-산천은 베어링축 하단 접선 부분까지 내려와 댐퍼 마운트가 Exlbox 하단 구조물에 있다. 충격을 흡수하는 댐퍼도 적은 힘으로도 반복적으로 하중의 일부를 부담하는 만큼 댐퍼 마운트가 어느 정도 견고해야 하는데, 그래서 KTX1은 댐퍼 마운트를 엑슬박스 상단 구조물에 위치시켰기 때문에 상단과 하단을 결합하는 4개의 볼트는 하단 구조물의 자중만 부담하면 되므로 상대적으로 안전한 대신 댐퍼의 길이가 산천보다 짧은 편이다. ※ 하단 구조물은 음하중도 걸리지만 음하중이 걸리는 상황이라면 바퀴가 레일에서 떨어지려는 상황이라 정상적인 상황은 아니다. 일반적으로는 하중의 힘이 변해도 두 하중만 가해진다. KTX-산천은 댐퍼 마운트가 엑슬박스 하단 구조물에 있기 때문에 댐퍼에 가해진 반복된 힘은 상단과 하단을 결합하는 4개의 볼트가 부담하게 된다. 힘이 더해진 위치에 따라 댐퍼가 가까운 곳에 있는 볼트가 반복적으로 하중 대부분을 부담할 것으로 보인다. 원인 추정: 엑슬박스 피로파괴 엑슬박스의 상단과 하단을 결합하는 볼트나 볼트를 구속하는 주조 구조물에서 문제가 있었던 것으로 보인다. 내용을 추가하면 대차에 사용되는 너트는 일반적으로 풀림 방지 너트 중 하나인 람프랑코 너트를 사용한다. 랑프랑코 너트는 원통형 구조물에 L자형으로 오목한 구조로 L자형 부분의 탄성력으로 너트를 단단히 고정하여 풀림을 방지한다. 게다가 너트를 조립한 후에는 유성팬으로 볼트의 머리 부분과 결합부에 선을 긋고 볼트의 풀림을 점검하기 때문에 그은 선이 어긋나지 않는 이상 풀릴 가능성은 낮다. 엑슬박스가 파괴됐다는 것은 바퀴가 떨어진 것이나 다름없다. 그래서 3km 떨어진 곳에서 바퀴를 발견한 것도 이상하지 않았을 것이다. 엑슬박스 한쪽 면이 벗겨진 것을 보고 벗겨진 사진 반대편에서 문제가 생긴 것 같다. 엑슬박스의 한쪽 면 전체가 벗겨지기 위해서는 엄청난 힘이 필요하다. 그러려면 한쪽 엑슬박스가 분해돼 바퀴가 한쪽으로 심하게 흔들려야 가능한 것이다. KTX-산천은 KTX-1과 대차 구조가 다르고 엑슬박스도 다르다. 엑슬박스의 구조는 상단과 하단으로 나누고 이들은 주물로 생산된다. 충격하중과 반복하중이 가해지는 환경에서 주철은 인성이 나빠 적절한 소재는 아니지만 복잡한 형상을 만드는데 있어 주물보다 저렴한 수단이 없고 그 중에서도 연성과 인성이 좋은 주강소재를 사용한다. 상단과 하단의 구조물 사이에는 베어링룸이라는 원통형 플랜지 구조물이 결합되어 있다. (상단과 하단부에 감싸는 것이다) 1량의 무게를 온전히 견뎌야 하는 관절대차의 단점은 엑슬박스 또한 각 9톤 이상의 수직 하중을 부담해야 하는데, 그래서 구조적으로 본다면 KTX-산천이 KTX-1보다 엑슬박스의 내구성은 떨어질 수밖에 없는 것 같다. KTX1과 KTX-산천은 엑슬박스의 모양이 다르다. 가장 큰 차이는 주물 구조물의 형상이지만 엑슬박스의 버티컬 댐퍼 마운트의 위치가 다르다. KTX는 베어링축 중심부까지 내려와 댐퍼 마운트가 Exlbox 상단 구조물에 있다. KTX-산천은 베어링축 하단 접선 부분까지 내려와 댐퍼 마운트가 Exlbox 하단 구조물에 있다. 충격을 흡수하는 댐퍼도 적은 힘으로도 반복적으로 하중의 일부를 부담하는 만큼 댐퍼 마운트가 어느 정도 견고해야 하는데, 그래서 KTX1은 댐퍼 마운트를 엑슬박스 상단 구조물에 위치시켰기 때문에 상단과 하단을 결합하는 4개의 볼트는 하단 구조물의 자중만 부담하면 되므로 상대적으로 안전한 대신 댐퍼의 길이가 산천보다 짧은 편이다. ※ 하단 구조물은 음하중도 걸리지만 음하중이 걸리는 상황이라면 바퀴가 레일에서 떨어지려는 상황이라 정상적인 상황은 아니다. 일반적으로는 하중의 힘이 변해도 두 하중만 가해진다. KTX-산천은 댐퍼 마운트가 엑슬박스 하단 구조물에 있기 때문에 댐퍼에 가해진 반복된 힘은 상단과 하단을 결합하는 4개의 볼트가 부담하게 된다. 힘이 더해진 위치에 따라 댐퍼가 가까운 곳에 있는 볼트가 반복적으로 하중 대부분을 부담할 것으로 보인다.