철도 터널: 정상 터널과 기저 터널, 그리고 터널을 뚫는 방법

철도가 왜 산속으로 들어가는지, 손으로 판 정상 터널부터 고트하르트 기저 터널까지 터널을 어떻게 뚫는지, GONOM 영상에서 무엇을 보면 좋은지 소개합니다.

철도가 산속으로 들어가는 이유

철도는 완만하게만 오를 수 있기 때문에 산맥을 만날 때마다 선택을 해야 합니다. 긴 경사로로 꼭대기를 넘을 수도 있고, 곡선과 나선으로 굽이굽이 오를 수도 있고, 산을 뚫고 지나갈 수도 있습니다. 터널은 경로를 줄이고 가장 가파른 오르막을 없애 주며, 북쪽 지방에서는 선로를 바람과 눈으로부터 지켜 주기도 합니다. 대신 시간과 돈이 듭니다. 터널 공사는 느리고 위험하며, 열차가 한 대도 다니기 전에 한 미터 한 미터의 값을 치러야 합니다. 그래서 터널은 공법이 발전할수록 길어져 왔습니다.

기술자들은 산을 넘는 방식을 두 가지로 나눕니다. 정상 터널은 고개의 가장 높은 부분 밑을 지나기 때문에, 터널 입구까지는 여전히 긴 경사로를 올라야 합니다. 기저 터널은 골짜기 바닥에 가까운 높이에서 산을 관통하므로 열차가 거의 오르지 않습니다. 고트하르트에는 두 가지가 모두 있습니다. 1882년의 정상 터널은 길이 약 15km로 산속에서 해발 1,151m에 이르고, 2016년에 개통한 고트하르트 기저 터널은 길이 57km에 가장 높은 곳이 해발 약 549m로 스위스 베른과 비슷한 높이입니다.

정상 터널: 고트하르트, 보힌, 알불라

19세기 말과 20세기 초의 큰 터널들은 정상 터널이었습니다. 루이 파브르(Louis Favre)가 맡은 괴셰넨–아이롤로 사이의 고트하르트 터널 공사에서는 약 200명의 노동자가 목숨을 잃었고, 파브르 자신도 관통을 몇 달 앞둔 1879년 터널 안에서 숨졌습니다. GONOM의 고트하르트 산악선 영상에서는 아이롤로를 지난 뒤 터널 조명과 앞쪽 선로만 보이는 긴 구간이 바로 이 터널입니다. 괴셰넨으로 나오면 역 표지판이 이탈리아어에서 독일어로 바뀌어 있습니다.

슬로베니아의 보힌 철도는 코블라산 밑을 길이 6,327m의 터널로 지나며, 지금도 이 나라에서 가장 긴 철도 터널입니다. 제1차 세계대전 뒤에는 유고슬라비아와 이탈리아의 새 국경이 이 터널 한가운데를 지났습니다. 영상에서 열차는 보힌스카 비스트리차를 지나 몇 분 동안 어둠 속을 달린 뒤, 전혀 다른 골짜기의 머리인 포드브르도로 나옵니다. 글래시어 익스프레스 노선에서는 길이 5,866m의 알불라 터널이 해발 약 1,820m에서 고개 밑을 지나며, 프레다 아래로 이어지는 나선 구간은 GONOM의 산악 철도 가이드에서 자세히 다룹니다.

바위 속에서 방향을 돌리다: 솔안터널과 플롬선

터널은 경로를 줄이기 위해서만이 아니라, 일부러 길게 만들어 산속에서 높이를 낮추기 위해 쓰이기도 합니다. GONOM에서 가장 최근의 사례는 한국에 있습니다. 영동선의 통리–도계 사이 내리막은 예전에 스위치백으로 내려갔고, GONOM의 2001년 영상이 그 모습을 담고 있습니다. 2012년 6월 이 구간은 연화산 밑을 나선형으로 도는 16km가 넘는 솔안터널로 바뀌었습니다. 1999년에 시작한 공사였으며, 새 노선으로 동백산–도계 간 소요 시간이 36분에서 16분으로 줄었습니다.

플롬선도 규모는 작지만 비슷한 방식을 씁니다. 20.2km 구간에 터널이 20개 있고 그중 18개를 손으로 팠으며, 산속을 들고 나며 나선처럼 도는 회전 터널도 있습니다. 가장 긴 것은 1,341m의 날리 터널입니다. 영상에서 열차가 골짜기 벽으로 들어가 어둠 속에서 휘어 돈 다음, 골짜기 바닥 높이 위로 나와 새로운 각도에서 강을 내려다보는 장면을 눈여겨보시기 바랍니다.

발파 공법과 터널 굴착기(TBM)

단단한 암반을 뚫는 방법은 크게 두 가지입니다. 발파 공법은 막장 면에 일정한 배열로 구멍을 뚫고 화약을 채워 터뜨린 뒤, 깨진 돌을 치우고 새로 판 구간을 보강한 다음 같은 과정을 되풀이합니다. 느리지만 짧은 터널이나 지질이 자주 바뀌는 곳에 쉽게 맞출 수 있습니다. 초창기 터널 가운데에는 대부분 사람의 손으로 판 것이 많습니다. 베르겐선의 길이 5,311m 그라브할센 터널은 단단한 편마암을 6년에 걸쳐 손으로 파낸 것입니다.

터널 굴착기(TBM)는 회전하는 커터 헤드 뒤에 컨베이어와 지보 장비가 길게 이어진 기계입니다. 쉬지 않고 전진하기 때문에 지질이 고른 긴 구간에서는 훨씬 빠르지만, 비용이 많이 들고 지질이 바뀌면 대응하기 어렵습니다. 고트하르트 기저 터널에서는 헤렌크네히트의 그리퍼 TBM 네 대가 두 본선 터널의 약 4분의 3을 팠습니다. 그래도 적합한 곳에는 발파 공법을 썼는데, 세드룬의 깊이 800m 수직갱 바닥에서 판 약 11km가 그 예입니다. 전체 152km의 굴착을 합치면 TBM이 약 56%, 발파가 약 44%였습니다.

KTX 강릉선의 대관령터널(21.7km)은 2012년부터 2015년까지 발파 공법으로 굴착했습니다. GONOM 영상에서 진부를 지난 뒤 22km 가까이 이어지는 어둠이 바로 이 터널입니다. 대관령을 넘지 않고 그 밑을 지나기 때문에 영상 속 KTX는 서울역을 떠난 지 약 2시간 만에 강릉에 닿습니다. 예전에 영동선을 넘던 무궁화호는 6시간 가까이 걸렸습니다.

공기와 열, 그리고 안전한 대피

긴 터널에는 공기 문제가 따릅니다. 증기 기관차 시절에는 연기가, 나중에는 디젤 배기가스가 터널을 채웠습니다. 트랜즈알파인의 오티라 터널(8.6km, 1923년 완공)은 한때 전철화되어 있었는데, 지금은 열차가 지나가면 뒤쪽 문이 닫혀 열차가 피스톤처럼 배기가스를 앞으로 밀어내게 되어 있습니다. 깊은 터널은 뜨겁기도 합니다. 고트하르트 기저 터널 주변의 암반 온도는 환기가 없으면 46°C에 이르기 때문에, 냉각과 신선한 공기 공급이 설계의 일부입니다.

현대의 안전 개념은 터널의 모양도 바꾸었습니다. 고트하르트 기저 터널은 복선 터널 하나가 아니라 단선 터널 두 개로 지었고, 약 325m마다 연결 통로로 이어 승객이 언제든 다른 쪽 터널로 대피할 수 있게 했습니다. 세드룬과 파이도에는 비상 정차장과 대피로 역할을 하는 다기능 정거장이 있으며, 환기 설비도 이곳에 있습니다. 에르스트펠트, 암스테크, 세드룬, 파이도, 조르니코에는 본선 터널로 이어지는 진입 터널이 있는데, 공사 때는 이곳들이 굴착을 시작하는 추가 지점이 되기도 했습니다.

기관사 시점 영상에서 터널 보기

터널 구간은 많은 분들이 건너뛰는 부분이지만, 찬찬히 보면 볼거리가 있습니다. 다가오는 터널 입구의 모양과 석조, 그리고 콘크리트 회랑으로 시작하는지 맨 바위로 시작하는지를 보시기 바랍니다. 안에서는 조명과 신호, 대피 공간이 일정한 간격으로 지나가고, 어둠 속에 머무는 시간이 터널의 규모를 느끼게 해 줍니다. 베르겐선 영상에서는 10.5km의 핀세 터널 안에 노선 최고점이 있고, 다다미선에서는 6,359m의 로쿠주리고에 터널이 열차를 후쿠시마현에서 니가타현으로 옮겨 놓습니다.

그다음에는 터널 반대편에서 무엇이 달라졌는지 살펴보시기 바랍니다. 트랜즈알파인은 오티라 터널을 지나 더 습하고 푸른 웨스트코스트 쪽으로 나옵니다. 고트하르트 정상 터널을 지나면 언어가 바뀝니다. 영동선에서는 지금의 열차가 솔안터널을 빠져나와 곧바로 도계에 닿으며, GONOM의 옛 영상에 담긴 지그재그 길은 지나지 않습니다. 터널은 풍경이 잠시 멈추는 곳이지만, 여정이 한 지역과 기후, 시대에서 다음으로 넘어가는 지점인 경우가 많습니다.