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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 기상현상에 의해 발생하는 철도사고와 운행 장애 현상을 분류하여 노선별로 그 실태를 파악 하고, 기상현상에 의해 발생하는 철도사고에 가장 취약한 노선과 그 사고 원인이 무엇인지 밝혀 기상으로 인한 철도사고나 운행 장애 피해를 저감하고, 향후 기후변화에 따른 기상악화에 대비하고자 한다. 아울러 기상과 관련한 철도사고 및 운행을 사전에 조절 가능한 기상현상을 밝히고자 한다.
- 우리나라에서 발생하는 철도기상사고를 노선별로 살펴본 결과 경부선과 영동선, 중앙선, 그리고 태백선이 가장 취약하며, 지역적인 특성이 반영되어 있음을 알 수 있었다. 모든 노선에서 발생하는 선로장애의 2차적인 원인인 노반유실 에 대한 종관기상학적 분석을 사례를 통해 해석하고자 한다.
- 따라서 본 연구에서는 기상현상에 의해 발생하는 철도사고와 운행 장애 현상을 분류하여 노선별로 그 실태를 파악 하고, 기상현상에 의해 발생하는 철도사고에 가장 취약한 노선과 그 사고 원인이 무엇인지 밝혀 기상으로 인한 철도사고나 운행 장애 피해를 저감하고, 향후 기후변화에 따른 기상악화에 대비하고자 한다. 아울러 기상과 관련한 철도사고 및 운행을 사전에 조절 가능한 기상현상을 밝히고자 한다.
제안 방법
- 철도기상사고 가운데 선로장애를 일으키는 2차 원인을 박종길 등[7]과 같이 기타를 포함한 9가지로 분류하였으며, 그 결과를 노선별과 월별로 나누어 나타내었다(Table 3, 4 참조). 그리고 낙뢰, 담 전도, 선로전환기장애, 강풍, 눈에 의한 미끌림 등에 의한 선로장애 현상은 모든 노선에서 나타나는 것이 아니므로 기타로 분류하였다.
- 다만 KROIS자료는 철도사고와 운행 장애 원인에 대해 기상현상 이 일부 서술되고 있고, 철도사고사례집[5]과 철도사고분석 보고서[6]에 기상현상에 의한 사고를 사례로 소개하고 있으 므로 기상현상에 의해 직·간접으로 발생한 철도사고와 운 행 장해 현상을 박종길 등[7]과 같이 철도기상사고로 정의 하고 자료를 추출하였다.
- 철도기상사고의 종류를 노선별, 월별로 살펴본 결과 선로장애가 가장 많았고 그 다음이 신호장애, 급전장애로 나타나 이들을 일으키는 2차 원인을 분석함으로써 노선별 철도기상사고의 특성을 파악할 수 있을 것이며, 이들에 대한 대비책 수립에 도움이 될 것이다. 따라서 가장 많은 발생빈도를 나타낸 노선별 선로장애의 2차 원인을 분석하였다.
- 철도기상사고 가운데 선로장애를 일으키는 2차 원인을 박종길 등[7]과 같이 기타를 포함한 9가지로 분류하였으며, 그 결과를 노선별과 월별로 나누어 나타내었다(Table 3, 4 참조). 그리고 낙뢰, 담 전도, 선로전환기장애, 강풍, 눈에 의한 미끌림 등에 의한 선로장애 현상은 모든 노선에서 나타나는 것이 아니므로 기타로 분류하였다.
- 추출된 철도기상사고 자료를 노선별, 월별로 분류하여 철도기상사고에 취약한 노선과 그 원인을 분석하고, 노선별 철도기상사고의 2차 원인을 분류하여 발생시기와 원인을 파악함으로써 노선별 철도기상사고의 통계적 특성을 밝히고 사례연구를 통해 대기의 3차원 구조를 밝히는 종관적인 기상분석을 시도하였다.
대상 데이터
- 사용한 자료의 기간은 1996년부터 2008년까지이며 추출되어진 철도기상사고 자료는 438회로 나타났다. 선행연구의 자료에 차량탈선 1회가 누락되어 있었으며, 선로장애 현상과 신호장애 현상의 구분에서 약간의 오류가 있었으나, 전체적인 경향은 일치하고 있었다[7].
- 종관분석을 위해 사례로 선정한 날은 노반유실에 의해 선로장애를 일으킨 46개 사례 가운데 철도기상사고 당일 강수량이 가장 많았던 경우를 선정하였다. 선정된 날은 2000년 7월 22일로 경부선상의 수원과 평택 구간에서 1811 LST(Local Standard Time) 경에 발생한 철도기상사고로 인근에 있는 수원 자동기상관측소(Automatic Weather Station, AWS)의 시간강수량 자료에 의하면 하루 동안 333.2mm의 강수를 기록한 날이며, 시간당 평균 시간강수량은 13.9mm/ hr 이었으나, 사고 당시 시간강우량은 28mm/hr 로 크게 나타났으며, 300mm 이상의 누적강우량을 나타내어 노반유실 에 따른 선로장애를 일으킨 날이다.
- 종관분석을 위해 사례로 선정한 날은 노반유실에 의해 선로장애를 일으킨 46개 사례 가운데 철도기상사고 당일 강수량이 가장 많았던 경우를 선정하였다. 선정된 날은 2000년 7월 22일로 경부선상의 수원과 평택 구간에서 1811 LST(Local Standard Time) 경에 발생한 철도기상사고로 인근에 있는 수원 자동기상관측소(Automatic Weather Station, AWS)의 시간강수량 자료에 의하면 하루 동안 333.
성능/효과
- 각 노선별 철도기상사고가 주로 발생한 월은 12월과 6~9월이며, 경부선의 경우 월별로 고루 발생하며, 중앙선을 비롯한 전라선과 경전선은 주로 하계에, 영동선과 경원선은 동계, 태백선과 호남선은 동계와 하계에 많이 발생하는 특징을 나타내었다.
- 다음으로 철도기상사고가 많았던 영동선과 태백선의 경우는 낙석과 산사태에 의한 선로장애가 주로 발생하며, 낙석은 동계, 산사태는 하계에 집중되어 나타남을 알 수 있었다. 그리고 모든 노선에서 고루 발생하는 노반유실과 수목전도의 경우 하계에 집중되나 동계에도 발생함을 알 수 있었으며, 특정 노선에 집중되는 낙석을 제외하며 노반유실이 가장 많이 발생하는 선로장애 임을 알 수 있다. 따라서 각 노선별 선로장애를 일으키는 1차 원인인 기상현상을 사전에 방재할 수는 없으나 지역적인 특성을 고려한 2차 원인에 따른 적절한 대비책을 수립할 경우 철도기상사고를 줄일 수 있으므로 노선에 따른 대비책 마련이 요구된다.
- 노반유실에 의해 선로장애를 일으키는 사례의 종관기상분 석 결과 우리나라 중부지방에 한랭전선을 동반한 기상패턴 과 빠른 기압계의 이동은 단시간에 호우를 내리기에 충분한 기상조건이었다.
- 이상과 같이 노선별 선로장애 발생빈도를 살펴본 결과 가장 많은 철고기상사고를 나타내는 경부선의 경우 노반유실, 선로침수, 레일절손에 의한 선로장애가 자주 발생하며 노반 유실과 선로침수는 하계의 강수에 의한 것이며, 레일절손은 동계의 추위와 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었다. 다음으로 철도기상사고가 많았던 영동선과 태백선의 경우는 낙석과 산사태에 의한 선로장애가 주로 발생하며, 낙석은 동계, 산사태는 하계에 집중되어 나타남을 알 수 있었다. 그리고 모든 노선에서 고루 발생하는 노반유실과 수목전도의 경우 하계에 집중되나 동계에도 발생함을 알 수 있었으며, 특정 노선에 집중되는 낙석을 제외하며 노반유실이 가장 많이 발생하는 선로장애 임을 알 수 있다.
- 두 번째로 많은 것은 노반유실로 모든 노선에서 고루 발생하는 경향을 나타내고 있으며, 월별로는 7월과 9월 사이에 집중되는 경향을 나타내었다. 이는 노반유실의 원인이 주로 하계에 집중되는 장마와 호우에 의한 것으로 사료된다.
- 따라서 사례를 통한 종관분석 결과 우리나라 중부지방에 한랭전선을 동반한 기상패턴과 빠른 기압계의 이동은 단시 간에 호우를 내리기에 충분한 기상조건이었으므로 기상전문 가의 배치와 각 철도노선에 설치된 우량계를 통한 시간강수 량과 누적강수량의 감시를 통해 철도기상사고 발생을 사전 에 조정할 수 있을 것으로 사료된다.
- 레일절손의 경우 봄을 제외한 여러 계절에서 발생하나 주로 겨울철에 자주 발생하며 긴 노선을 가진 경부선이 가장 취약한 것으로 나타났다. 이는 동계에 지역에 따른 기상현상으로 나타난 것으로 판단되며 동계의 강설과 한파와 밀접한 관계가 있는 것으로 사료된다.
- 선로장애를 일으키는 주요 기상현상과 2차적 원인은 경부선의 경우 노반유실, 선로침수, 레일절손이 자주 발생하며 노반유실과 선로침수는 주로 하계 강수에 의한 것이며, 레일절손은 동계의 추위와 밀접한 관계가 있었다. 영동선과 태백선의 경우는 낙석과 산사태에 의한 선로장애가 주로 발생하며, 낙석은 동계, 산사태는 하계에 집중되어 나타난다.
- 영동선의 경우 총 64회로 두 번째로 많은 철도기상사고를 나타내었는데, 주로 낙석에 의한 선로장애가 37회로 가장 많았고, 그 다음은 급전장애로 13회 발생하였는데 대부분 눈과 비로 인한 수목전도이었다. 신호장애는 눈으로 인한 동결 2회, 선로전환기장애 1회, 레일절손 1회와 낙뢰에 의한 것이 1회로 총 5회 발생하였으며, 그 외 눈길에 미끄러진 건널목사고가 2회, 직무부상 2회, 노반유실로 인한 열차탈선 이 1회였고, 강풍과 비, 이슬로 인한 기타 장애가 4회 발생하여 영동선은 선로장애가 가장 많았으며, 그 다음은 급전 장애, 신호장애 순으로 나타나 경부선과는 다소 차이는 있었으나, 주요 사고 종류는 같았다
- 우리나라에서 발생하는 철도기상사고를 노선별로 살펴본 결과 경부선과 영동선, 중앙선, 그리고 태백선이 가장 취약하며, 지역적인 특성이 반영되어 있음을 알 수 있었다. 모든 노선에서 발생하는 선로장애의 2차적인 원인인 노반유실 에 대한 종관기상학적 분석을 사례를 통해 해석하고자 한다.
- 이상과 같이 노선별 선로장애 발생빈도를 살펴본 결과 가장 많은 철고기상사고를 나타내는 경부선의 경우 노반유실, 선로침수, 레일절손에 의한 선로장애가 자주 발생하며 노반 유실과 선로침수는 하계의 강수에 의한 것이며, 레일절손은 동계의 추위와 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었다. 다음으로 철도기상사고가 많았던 영동선과 태백선의 경우는 낙석과 산사태에 의한 선로장애가 주로 발생하며, 낙석은 동계, 산사태는 하계에 집중되어 나타남을 알 수 있었다.
- 이상과 같이 세 가지 주요 노선을 살펴본 결과 철도기상사고의 종류는 주로 선로장애, 신호장애, 급전장애로 나타나, 이에 대한 원인과 대책을 수립함으로써 기상에 의한 철도사고나 운행 장애 현상은 줄일 수 있을 것으로 생각된다.
- 이상을 종합하면 경부선의 경우 노선이 길어 지역에 따라 다른 기상현상의 영향으로 철도기상사고에 가장 취약하며, 비교적 산간지역을 많이 운행하는 영동선과 중앙선, 그리고 태백선이 철도기상사고에 취약한 것으로 판단되었다.
- 철도기상사고에 가장 취약한 노선과 그 원인을 알아본 결과, 철도기상사고의 종류는 열차충돌, 열차탈선, 건널목사고, 차량탈선, 선로장애, 급전장애, 신호장애, 직무부상, 기타 등 9가지로 나타났으며[4], 철도기상사고에 가장 취약한 노선은 열차운행 횟수가 많고 노선이 길어 지역에 따른 기상현상의 영향을 많이 받는 경부선이 철도기상사고에 가장 취약하고, 그 다음은 비교적 산간지역을 많이 운행하는 영동선과 중앙선, 그리고 태백선이 철도기상사고에 취약한 지역이라 할 수 있으며, 철도기상사고 종류는 선로장애가 가장 많았으며, 그 다음이 신호장애, 급전장애, 기타 장애 순으로 나타났다.
후속연구
- 더욱이 기후변화로 태풍이나 집중호우의 빈도가 많아지고 자연재해가 늘어나고 있으며[3], 한반도에 상륙하는 태풍의 빈도수도 늘어날 것으로 예상하고 있는 시점에서[4], 기상현상에 의한 철도사고 및 운행 장애 현상의 특성에 대한 분석이 필요할 것이다. 아열대기후로 인한 강우강도와 강수량의 증가는 철도노반 또는 철도노선이 지나가는 산악지역에 심각한 피해를 주어 열차운행에 지장을 줄 수 있으며 대형 철도사고를 유발할 수 있다.
- 따라서 기상정보의 정확한 해석과 방재활동을 통해 철도기상사고를 미연에 방지할 수 있을 뿐 아니라, 철도사고 관련 기상자료의 Database구축으로 철도기상사고에 대한 정량적정성적 연구가 이루어진다면 보다 효과적인 재해저감과 기후변화에 따른 해결책을 강구할 수 있을 것으로 생각된다.
- KROIS의 통계자료와 현재 발간되고 있는 철도사고사례집 및 철도사고분석보고서에서는 자연현상과 관련된 철도사고 와 운행 장애에 대한 원인을 분류하고 있지 않으며, 직무상 오류와 시설물(재질불량 포함) 관리소홀 등에 맞추어져 있다. 또한 철도사고 및 운행 장애에 대한 자료통계에서 분류 기준이 변경될 때마다 사고자료 수치가 일치하지 않아 어느 자료가 더 정확한 자료인지 구분하는 데 어려움이 있어 이에 대한 정확한 기준을 규정함으로써, 앞으로 만들어질 철도재해 자료가 체계적으로 분류 관리될 수 있을 것이다[8].
- 그리고 시간강수량이 peak를 나타낸 이후 사고가 발생한 것으로 집중호우에 의한 전형적인 예를 나타내고 있다. 이와 같은 현상은 기후변화가 진행되면서 자주 발생할 가능성이 있는 것으로 철도기상사고를 일으키는 강수량의 강도와 pattern에 대한 연구가 필요하다.
- 철도기상사고의 종류를 노선별, 월별로 살펴본 결과 선로장애가 가장 많았고 그 다음이 신호장애, 급전장애로 나타나 이들을 일으키는 2차 원인을 분석함으로써 노선별 철도기상사고의 특성을 파악할 수 있을 것이며, 이들에 대한 대비책 수립에 도움이 될 것이다. 따라서 가장 많은 발생빈도를 나타낸 노선별 선로장애의 2차 원인을 분석하였다.
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