이 책의 토대가 된 『제2종 철도차량 운전면허 표준교재』는 2023년 국토교통부가 발간한 철도차량 운전면허 분야의 대표적이고 독보적인 표준 교재이다. 이 교재는 철도차량을 운전하고 관리하는 기관사가 반드시 갖추어야 할 기본 지식과 실무 역량을 체계적으로 정리한 것으로, 철도안전과 운전기술 교육의 수준을 한 단계 끌어올린 중요한 성과라고 할 수 있다.

표준교재를 발간하기까지 기울인 국토교통부의 노력과 헌신은 높이 평가되어야 한다. 이 교재는 철도차량 운전면허 시험의 전문성과 공정성을 높이는 데 기여했을 뿐만 아니라, 우리나라 철도운전 교육이 보다 체계적이고 과학적인 방향으로 발전하는 데 중요한 토대를 마련한 것이다.

이번에 저자들이 집필한 『철도차량 운전면허 시험대비서 운전이론 일반II, 원리로 풀고 예제로 잡다』는 국토교통부 표준교재의 체계와 내용을 바탕으로 하되, 수험생들이 운전이론을 보다 쉽게 이해하고 실제 시험에 효과적으로 대비할 수 있도록 구성한 예제 중심의 학습서이다.

『운전이론 일반 I』이 운전이론의 기본 개념, 단위, 힘과 운동, 전기와 전동기, 견인과 제동의 기초 원리를 다루었다면, 이번 『운전이론 일반 II』는 그 원리가 실제 철도 운전 현장에서 어떻게 적용되는지를 다룬다. 다시 말해 I권이 “열차는 어떤 힘으로 움직이는가”를 설명하였다면, II권은 “열차는 어떤 조건 속에서 안전하고 효율적으로 운행되는가”를 설명하는 책이다.

이 책의 첫 번째 핵심은 열차저항이다. 열차는 출발할 때도 저항을 받고, 달리는 동안에도 저항을 받는다. 공기저항, 기울기저항, 곡선저항, 터널저항, 가속도저항은 모두 열차의 속도와 에너지 소비, 운전시분, 견인력 산정에 직접적인 영향을 준다. 열차저항을 이해한다는 것은 단순히 공식을 암기하는 것이 아니라, 기관사가 왜 같은 열차라도 평탄선, 상구배, 곡선, 터널에서 서로 다른 운전감각을 가져야 하는지를 이해하는 것이다.

두 번째 핵심은 선로공학이다. 열차는 차량 혼자 달리는 것이 아니라 선로 위에서 달린다. 캔트, 완화곡선, 최대기울기, 종곡선, 슬랙은 모두 열차가 곡선과 기울기를 안전하고 부드럽게 통과하기 위한 장치이다. 특히 캔트와 부족캔트, 완화곡선과 슬랙은 곡선부 주행 안정성과 승차감, 차륜과 레일의 마모, 탈선 위험과 밀접하게 연결된다. 그러므로 선로공학은 토목 분야의 지식에만 머무르지 않고, 기관사가 반드시 이해해야 할 운전이론의 핵심 영역이 된다.

세 번째 핵심은 소음과 진동, 그리고 탈선이다. 철도차량의 소음과 진동은 승객의 쾌적성뿐만 아니라 차량과 궤도의 상태를 알려주는 중요한 신호이다. 진동소음, 차체 공력소음, 차량과 궤도 사이의 작용력은 모두 열차의 안전성과 관련된다. 특히 탈선은 철도 안전에서 가장 엄중하게 다루어야 할 주제이다. 탈선의 정의, 주행탈선, 뛰어오르기 탈선, 윤중 감소, 횡압력 증대, 탈선계수, 사행동의 원리를 이해하면 열차가 안전하게 달리는 조건과 위험해지는 조건을 함께 파악할 수 있다. 이 책은 이러한 내용을 어렵고 추상적인 이론으로만 제시하지 않고, 실제 운전자의 관점에서 알기 쉽게 설명하고자 하였다.

네 번째 핵심은 운전계획이다. 열차는 무작정 많이 운행한다고 좋은 것이 아니다. 수송수요, 편성 칸 수, 열차 횟수, 열차운행도표, 최소 운행간격, 선로용량이 서로 맞아야 한다. 한계용량, 실용용량, 경제용량의 차이를 이해하는 것은 철도 운영의 효율성과 안전성을 함께 이해하는 길이다. 운전계획은 숫자로만 이루어진 표가 아니라, 철도 시스템 전체를 움직이는 시간의 설계도이다. 따라서 열차운행도표를 이해하는 사람은 철도 운영의 흐름을 읽을 수 있다.

다섯 번째 핵심은 디젤기관이다. 전기철도 시대에도 디젤기관의 원리와 운전취급은 여전히 중요한 학습 영역이다. 지시마력과 제동마력, 기계효율과 체적효율, 연료소비율, 배기량, 압축비, 제동통 압력, 특성견인력, 차륜공전, 특수 운전취급법은 디젤기관차의 성능과 운전 특성을 이해하는 데 반드시 필요한 내용이다. 특히 자연 인출, 압축 인출, 후퇴 인출과 같은 특수 운전취급법은 이론과 실무가 직접 만나는 지점이다.

이 책은 철도차량 운전면허 시험을 준비하는 수험생을 위한 책이다. 그러나 단순히 정답을 맞히기 위한 암기서가 되는 데 머물지 않고자 하였다. 철도종사자 자격시험관리 강화제도가 요구하는 것은 단편적 지식의 암기가 아니라, 철도 안전을 책임질 수 있는 종합적 이해력이다. 이에 따라 본서는 각 개념을 가능한 한 쉬운 말로 풀어 설명하고, 필요한 공식은 원리와 함께 제시하며, 예제를 통해 시험문제에 적용할 수 있도록 구성하였다.

운전이론은 어렵게 느껴질 수 있다. 열차저항, 캔트, 탈선계수, 사행동, 선로용량, 제동통 압력과 같은 용어는 처음 접하면 낯설고 복잡해 보인다. 그러나 그 중심에는 매우 분명한 질문이 있다. 열차는 왜 움직이는가? 열차는 왜 저항을 받는가? 열차는 왜 곡선에서 기울어져야 하는가? 열차는 왜 일정한 간격을 두고 운행되어야 하는가? 열차는 어떤 조건에서 위험해 지는가. 이 질문에 하나씩 답해 가면 운전이론은 더 이상 어려운 공식의 집합이 아니라, 철도 안전을 이해하는 살아 있는 지식이 된다.

저자들은 이 책을 통해 수험생들이 문제를 기계적으로 외우는 수준을 넘어, 철도차량 운전의 원리와 구조를 스스로 설명할 수 있기를 바란다. 또한 일반 독자들도 이 책을 통해 철도가 얼마나 정교한 과학과 공학, 운전기술과 안전관리의 결합체인지를 이해할 수 있기를 기대한다.

이 책이 철도차량 운전면허를 준비하는 수험생에게는 합격을 위한 든든한 길잡이가 되고, 철도를 이해하고자 하는 독자에게는 철도 운전의 세계를 깊이 있게 바라보는 안내서가 되기를 바란다.

저자 일동

참고문헌

원 제 무

저자는 한양대 공대, 서울대 환경대학원과 UCLA대학원에서 도시공학석사를 취득하고 MIT대학원에서는 교통공학 박사학위를 받았다. 저자는 귀국 후 KAIST도시교통연구본부장, 서울시립대 도시공학과 교수, 한양대 교수를 거쳤다. 

현재는 한양대 명예교수와 김포대학교 철도경영과 석좌교수로 재직하면서 강의와 집필활동을 해오고 있다. 

서 은 영

저자는 한양대학교 경영학학사, 한양대 공학대학원 도시공학 석사학위를 받고, 한양대학교 도시대학원에서 도시공학 박사학위를 받았다. 저자는 한양대학교 공학대학원, 상명대학교 대학원, 가천대학교 대학원 겸임교수를 역임했고, 한국도시철도협회 학술이사, 김포시 도시계획위원, 김포시인사위원회 위원으로도 활동해 오고 있다. 

현재 김포대학교 교수로 재직하면서 대외협력처장과 철도경영학과 학과장을 맡고 있다. 철도관련 저서로는 전기동차 구조 및 기능, 운전이론, 도시철도시스템, 철도관련법 등이 있다.