기차나 전철이나 이런 기관차들의 바퀴가 금속으로 되어있는 이유가있는가?

Question

전철이든

고속철도 이든

바퀴를 보면

맨들맨들하게 된 금속재질의 바퀴로 되어있는 걸 보게 됩니다.

주로 고탄소강으로 만들어 진다고 하는데요.

자동차 같은 경우

반발력을 가지면서 앞으로 나가기 위해

마찰력이 좋은 고무 바퀴를 사용하는데요

기차같은 경우

특히 고속 철도라면

철로 위를 달릴 때 고속을 위한 마찰력을 가져야 할 텐데

맨들맨들한 표면의 금속 바퀴로 되어있으면

이게 정확하게 효율성을 가지면서 속도를 내기 힘들 것으로 예상되는데

왜 금속재질로 바퀴를 만드는 건가요?

Answer 1

안녕하세요. 김민규 전문가입니다.

기차나 전철은 상대적으로 바퀴 수가 많고 고속으로 달리기고 철로를 따라 움직이기 때문에 내구성이 더 필요합니다.

Answer 2

안녕하세요. 조일현 전문가입니다.

금속 바퀴와 레일은 마찰 계수가 낮아 이동 시 에너지 효율이 높습니다.

이를 통해 연소 소모를 크게 줄일 수 있으며, 마찰력이 낮을 수록 가속과 감속시 에너지 손실이 적게 나타나며,

안정적인 속도를 유지 할 수 있습니다. 또한 금속은 구조적 안정성을 가져 기차의 무게를 고르게 분배하는데 효과적입니다. 이는 자동차와는 달리 기차는 정해진 경로를 따라 다니는 특성을 가지는 최적화된 설계입니다.

Answer 3

안녕하세요. 서종현 전문가입니다.

기차와 전철의 바퀴가 금속인 이유는 무거운 하중을 견디고 내구성을 유지하기 위해서입니다. 금속 바퀴는 고강도와 내마모성이 뛰어나며, 철로와 금속 바퀴 사이의 접촉으로 낮은 저항과 안정적인 주행이 가능합니다. 고무 바퀴처럼 마찰력이 높으면 에너지 손실이 커지고, 고속 주행시 열과 마모가 심해져 효율이 떨어집니다. 반면, 금속 바퀴는 마찰력이 적당해 미끄러짐 없이 원활한 주행이 가능하며, 고속에서도 안정적인 접지력을 유지합니다. 또한 금속 바퀴와 레일은 휠-레일 상호작용을 통해 곡선 주행과 제동 성능을 최적화합니다. 그래서 고속 철도에도 금속 바퀴가 사용됩니다.

Answer 4

안녕하세요. 황성원 전문가입니다.

기차 바퀴가 금속인 이유는 금속 바퀴와 금속 레일 조합은 마찰이 매우 적습니다. 마찰이 적다는 건 그만큼 적은 에너지로

더 멀리 갈 수 있다는 뜻입니다. 그리고 열차는 수십에서 수백 톤까지 무게가 나갑니다. 그런 무게를 오랫동안 견디려면

아주 단단한 재질이 필요합니다. 여기에 열차가 빠르게 달리면 바퀴와 레일이 서로 마찰하면서 열이 발생하게 됩니다.

이경우 금속은 열에 잘 견디고 열을 잘 전달해서 바퀴가 쉽게 망가지지 않기에 금속 바퀴를 사용한다고 보면 됩니다.