안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
금속 다리나 철길에 신축 이음새를 만드는 것은 온도가 변함에 따라 물질의 부피가 변하는 열팽창 현상에 의해 구조물이 뒤틀리거나 파괴되는 것을 막기 위해서 입니다. 수백 미터에서 수 킬로미터에 달하는 거대한 철제 교량이나 철길은 여름과 겨울의 온도 차이에 의해 수십 센티미터 이상 길이가 변합니다.
여름철에는 틈이 없으면 늘어난 금속이 서로 밀어붙이며 엄청난 압축 응력이 발생합니다. 이 힘을 견디지 못하면 철길이 옆으로 꺾여 튕겨 나가는 좌굴 현상이 발생하거나 다리 상판이 솟구쳐 붕괴합니다. 반대로 겨울철에는 온도가 급격히 떨어지면 금속이 줄어들면서 강한 인장 응력이 작용해 연결 부위나 교각 고정부의 볼트가 끊어지고 균열이 생깁니다.
따라서 신축 이음새는 계절별 온도 변화에 따라 금속이 자유롭게 늘어나고 줄어들 수 있는 물리적 여유 공간을 제공합니다. 교량은 손가락을 깍지 낀 형태로 제작되어, 상판이 팽창할 때는 톱니가 깊게 맞물리고 수축할 때는 벌어지며 차바퀴가 걸리지 않고 부드럽게 통과할 수 있게 합니다. 철길은 레일 단면을 직각이 아닌 사선으로 비스듬히 오려내어 연결함으로써, 레일이 팽창해도 열차 바퀴가 덜컹거리지 않고 수축·팽창을 자연스럽게 흡수합니다.