[철도모형-13] 선로의 경사에 대해

* 서문

철도모형 관련하여 초보자에게 아주 기초적이지만 필수 내용을 담은 일본 홈페이지가 있어서 자료의 기록차 번역하여 일부 경험에 기반한 내용을 보충 후 블로그에 게시합니다(청색 글자). 원본 홈페이지에서는 별도 승인 없이 자료를 자유롭게 이용해도 좋다고 기재되어 있어 별도 절차 없이 번역 개제합니다만, 저작권 문제 등 있을 경우 원작자께 연락드려 승인을 받거나 바로 삭제하겠습니다. 또한 접근성이 양호한 관계로, 부득이 자료들이 일본제 철도모형의 케이스에 국한됨을 양해 부탁드립니다. 영리 목적은 결코 없음을 강조드립니다.

출처: Toyoyasu님의 N게이지 증기기관차 페이지 - Ｎゲージ蒸気機関車

( www5a.biglobe.ne.jp/~toyoyasu/index.htm)

 

N 게이지의 기울기는 백분율로 나타냅니다.

N 게이지 선로에 고개를 만들려면, 다양한 높이의 교각을 준비하여 선로의 높이를 조금씩 조정해 주는 것이 기본입니다. 지형이있는 레이아웃이라면 노반을 다양한 높이로 만들고 석고 등으로 제방을 만들어 마무리할 수 있습니다.

주의해야 할 것은 기울기, 특히 얼마나 급한 오르막을 오를 수 있는가를 고민해야 합니다. 철제 레일과 철제 바퀴는 자동차의 고무바퀴보다 노면 접지력이 상당히 떨어지므로, 자동차와 같이 급경사를 오르는 것이 쉽지 않습니다(급경사에서는 선로 중앙에 케이블을 달거나, 레일에 톱니를 달아서 톱니달린 바퀴와 물려서 올라가기도 함). 실제 철도의 기울기는 퍼밀 (‰) 단위를 사용합니다. 이것은 1000m 당 몇 미터 올라갈 수 있는 것인가를 나타내는 것으로, 1000m 내에 10m의 높이 변화는 10 퍼밀입니다.

모형의 경우, 실물의 퍼밀을 사용하지 않고 백분율(%)로 표시합니다. 즉 100cm 대해 몇 cm 오를 수 있는가입니다.

 

보통의 모형기차는 약 3 ~ 4 % 의 경사를 오를 수 있습니다.

작은 N 게이지 차량이라도 대부분의 모형 기관차는 실제 기차보다는 의외로 경사에 강합니다. 메이저 업체의 플라스틱 제품이라면 3 % 정도의 기울기는 보통의 편성이라면 잘 올라갑니다(대략 6~7량 정도?). 일반적으로 구형 기관차 제품은 내부에 웨이트(추)가 충실히 갖춰져 있어서, 중량에 의해 바퀴와 레일 간 접지력이 강해져서 견인력이 높은 편입니다. 그러나 최근의 전기 기관차 및 전동차는 실내 시설까지 재현하는 경우가 많고, 플라이휠 등을 탑재하여 구형 제품보다 경량화되어 견인력이 부족한 경우가 많습니다.

힘센 기관차가 단편성을 끄는 경우는 4 % 이상의 경사도 오르는 것이 가능합니다. 그러나 언덕의 전/후로 속도가 크게 변화하므로 이 구간에서는 세밀한 운전이 필요하며, 안정적으로 레이아웃을 운용하려면 오르막의 최대 경사를 3% 이내로 제한하는 것이 좋습니다(*정지상태에서 기관차는 웜기어에 의해 움직이지 않으나, 모터에 전기가 흘러서 구르기 시작하면 오르막에서는 중력에 의한 저항으로 느리게, 내리막에서는 반대로 엄청 빨라지는 경우가 발생합니다. 모터 수명에도 적지 않게 영향을 줄 것으로 생각되므로 신경 쓰는 것이 좋겠습니다). 또한, 고가의 금속제 증기 기관차는 외관을 우선 중시하기 때문에 플라스틱 기관차보다 경사에 약한 편입니다(화이트 메탈 덩어리 혹은 황동 에칭파트를 납땜하여 바디를 만든 기관차 등이 해당됨. 작동 구조가 단순하고 플라이휠 모터가 아닌 구형 모터를 사용하는 경우가 많아 속도조절 노브를 천천히 올려도 어느 순간에 속도를 갑자기 올려 출발하는 소위 '로켓 출발'하는 등, 평지에서의 출력 조정도 세밀하지 않으며 오직 '움직인다'에 의미를 둔 것들이 많음). 언덕길에는 전혀 적합하지 않은 것도 있으므로, 다양한 종류의 기관차를 달리게 하고 싶다면 레이아웃에 경사를 만들지 않는 것도 좋습니다.

 

경사를 오르는 데는 긴 거리가 필요합니다.

프라레일의 입체교차 예.

기차가 위아래 선로를 교차 통과하는 입체교차 레이아웃을 만들 경우, 교각 아래를 달리는 열차가 위의 선로를 문제없이 통과해야 하므로, 열차의 높이와 선로, 도상의 높이를 검토하여 여유 있게 지나갈 수 있는 공간을 확보해야 합니다. 특히 전철이나 전기 기관차를 달리게 하는 경우, 팬터그래프의 높이 까지도 고려하지 않으면 안 됩니다. 일반적인 전기 기관차의 경우, 레일에 놓은 상태로 팬터그래프를 높이면, 교각 위 선로는 바닥에서 최소 5cm 정도 올려 주어야 합니다. 시중에 판매되고 있는 입체 교차 레일 세트의 최고 교각 높이가 거의 이 정도입니다.

3% 기울기를 유지하면서 5cm 높이에 이르려면 얼마의 거리가 필요할까요? 5cm는 3cm의 약 1.67 배이므로, 수평 거리도 1.67배로써 약 167cm가 되겠습니다. 만약 다다미 한 장 크기(약 180cm X 90cm) 레이아웃의 원형트랙 일부를 입체교차시키려고 하면 경사를 오르는 레일을 꾸미는 것만으로도 공간이 부족하게 될 수 있으므로, 안정적이고 차분한 레이아웃을 만들 수 없습니다. 작은 공간에서 무리는 금물입니다.

 

입체 교차를 만들고 싶다면

입체 교차 세트를 이용(돈질하기...장기적으로는 각개격파보다 이득)

기본 선로에 경사를 오를 수 있는 받침대를 자작해서 입체교차가 있는 레이아웃을 만들 수도 있습니다. 그러나 도상이 있는 기본 선로를 받침대만으로 입체교차를 만들어서는 실감 나는 레이아웃을 꾸미기 쉽지 않기 때문에, 고가교 모양의 선로와 전용의 교각이 구비된 디오라마 세트를 구입하면 편리할 것입니다. 당연히 2 대 종합 메이커인 KATO와 토믹스에서 각 선로 시스템에 맞는 입체교차 세트를 다음과 같이 출시하고 있습니다(해외직구 이용하면 4~5만원대에 겟 할 수 있는 찬스가 가끔 있음).

KATO20-861 입체 교차 선로 세트 (V2)　¥ 7,500

TOMIX 91027 입체 교차 화 세트 (레일 패턴 C)　¥ 7,700

내용물은 두 제품 모두 교각이 포함된 난간 있는 레일을 포함한 원형트랙 세트와 교각, 트러스 철교로 구성되어 있습니다. KATO 입체 교차 선로 세트의 경우 이 세트만으로는 무한 원형트랙 운전은 할 수 없다고 매뉴얼에 표시되어있지만, 별도 터미널 유니 조이너 피더를 준비하면 가능합니다. 또한 세트를 구매하지 않아도, 목적에 따라 교각이나 난간 있는 레일을 단품으로 구성해 주어도 괜찮습니다.

 

교각은 설명서를 보고 바른 위치에 정렬해야 합니다.

입체교차 세트는 사진과 같이 한 사이클의 상승/하강을 구현할 수 있는 교각이 포함되어 있으며, 설명서를 보고 레일의 간격에 맞추어 바르게 정렬하면 됩니다. 교각의 간격이 불규칙하면 열차에 진동이 심해지고, 너무 좁으면 경사가 가팔라서 열차가 오를 수 없습니다. 사진의 교각은 KATO의 V2 세트에 포함된 것으로, 세트에 있는 부품만으로 설명서대로 꾸미면 약 3.5 ~ 4 % 의 경사도를 가집니다.

교각은 작고 쓰러지기 쉬우므로, 카펫 위와 같은 울퉁불퉁한 장소가 아니라 가급적 평평한 바닥에 놓으세요. 하지만 평평한 바닥이라도 많은 교각을 하나 하나 바르게 늘어놓는 것은 상당히 어렵고 시간도 많이 걸립니다. 또한 땅바닥에 선로를 깐 뒤에, 사용자의 다리에 걸려 쓰러져 버리는 일도 자주 있으므로 주의하세요. 교각 사이 간격도 넓고 바닥도 고정이 되지 않아서 아무래도 불안정한 느낌이 있으므로, 충격으로 선로가 쓰러지면서 주행하는 기관차가 함께 떨어지지 않도록 반드시 주의합시다.

D51 (KATO)의 여객열차와 9600 (마이크로 에이스) 화물열차가 입체교차 구간을 통과하고 있습니다. 충분한 공간의 여유가 있어 낮은 경사도의 입체교차 레이아웃을 만들 수 있다면, 장편성도 구동할 수 있습니다.

같은 입체 교차로라도 다른 종류의 기차를 달리게 하면 분위기가 확 달라집니다. 여기에 다양한 빌딩 모형을 나란히 놓으면 도시의 레이아웃이 될 것 같네요.

 

기관차가 경사를 올라가지 못한다면

기관차가 공전(헛돔)하고 경사를 올라가지 못할 때는 교각 간격이 불규칙하거나 바닥이 불규칙할 수 있으므로 확인 후 수정합니다. 골판지 1 장을 그냥 교각 밑에 까는 것만으로도 상황이 크게 바뀔 수 있습니다. 특히 오르막의 시작은 가능한 부드러운 경사가 되도록 다양한 방법으로 조정해 보세요. 또한 급한 경사의 레이아웃을 오르기 힘든 기관차를 운전하거나, 견인차량의 개수가 많은 장편성의 경우 견인하기에 한 편성의 중량이 너무 무거워져 있을 수도 있으므로, 무리하지 말고 객차의 수를 줄여서 움직이는 형태를 확인하세요. 컨트롤러의 출력을 과하게 올려서 무리하게 올라가려 하면 오히려 바퀴의 헛돌기가 심해져서 모터나 고무타이어 등을 손상시킬 수 있습니다.

 

제한된 공간에서의 입체교차 레이아웃 플랜

보통 입체교차라고 하면 A와 같은 8 자형을 연상하는 것이 대부분이지만, 이 경우 대부분의 선로가 경사가 되어버려 역 등을 꾸미는 것조차 어렵습니다. 또한 이렇게 좌우 대칭으로 만들면 주변 풍경은 부자연스럽게 됩니다. 이 때는 두 곡선의 길이를 조정, 혹은 연장하여 비대칭으로 만드는 것이 좋습니다.

B는 8자 형태를 원형트랙 형태로 오므린 것으로, 상하 공간을 공유하므로 직선 선로도 약간 길어질 수 있습니다. 단순 원형트랙보다 한 바퀴 도는 길이도 길기 때문에, 좁은 장소에서의 레이아웃에서 자주 사용되는 방법입니다.

좁은 공간에서 단지 입체교차만을 원하는 경우는, C처럼 지상부와 고가부를 완전히 분리하는 것은 어떨까요? 입체교차부분이 있어서 보기에도 변화를 느낄 수 있고, 경사가 없어서 운전도 안정적입니다. 이 경우, 컨트롤러를 2 개 사용하여 지상부와 고가부 각각 다른 열차를 제어할 수 있습니다. 고속열차와 증기기관차가 함께 현역으로 활약하던 시절도 있었는데(우리가 잘 아는 비행기 머리 모양의 신칸센 0계가 일본에서 처음 데뷔한 것이 1964년임), 그러한 시대의 전환기를 모형으로 재현해 보는 것도 재미있을 것 같습니다.