열차의 연착은 바쁜 사람들에게는 골치 아픈 문제이지만, 선로의 "낙엽"이 바퀴의 슬립을 일으켜 기차를 지연시키는 경우도있다. 낙엽이 바퀴의 슬립을 일으키는 현상은, 입에 포함 된 "타닌"이 원인이라고 연구자들은 지적하고있다.
2019년에 철도 기술의 연구, 개발을 하는 일본 JR 산하 공익 재단법인 철도 종합 기술 연구소의 연구팀이 발표 한 "낙엽에 의한 바퀴의 슬립 메커니즘을 해명한다"라는 논문에 따르면, 선로의 낙엽이 바퀴의 슬립을 일으키는 현상은, 낙엽에 포함 된 타닌이 레일의 성분 인 철과 반응하여 형성되는 "흑색 피막"에 기인 한 것.
연구팀은 열차 통과시 바퀴에 짓밟힌 낙엽이 어떻게 흑색 피막으로 변화하는지를 확인하기 위해, 다음과 같은 시험 선로와 모의 바퀴를 사용하여 모의 실험을 실시.
만들어진 낙엽 0.4g을 시험용 선로에 뿌려놓고, 모의 바퀴로 64회 지나갔다가 냉각시켜, "낮에 바퀴에 깔렸던 낙엽이 운행되지 않는 야간에 냉각된다"라는 실제 상황을 재현했다. 그 결과, 흑색 피막의 형성에는 습윤 조건이 필요하다는 것이 밝혀졌다.
또한, 연구팀은 습윤 조건에서 형성된 흑색 피막을 이용하여, 바퀴가 어느정도 미끄러지는지에 대해서도 실험을 실시했다. 이 실험에 따르면, 건조 상태의 흑색 피막은 차량의 미끄럼을 일으키지 않지만, 젖은 상태의 흑색 피막은 바퀴의 미끄러짐을 자주 발생 시킨다고 밝혀졌다. 습윤 조건이 흑색 피막의 형성 뿐만 아니라, 바퀴의 미끄럼에도 크게 관여하고 있는 것으로 나타났다.
2020년 7월에 셰필드 대학 기계 공학과 연구팀이 새롭게 발표 한 논문에서는, 낙엽에 포함 된 탄닌과 선로에 포함 된 염화철이야말로 흑색 피막을 형성하는 요인임을 증명하고있다.
이 대학 연구팀은 탄닌을 포함 한 버즘 나무의 잎을 물에 가라앉혀 추출액을 생성하고, 선로에서 녹아 나온 철에 상당하는 염화철을 추가. 그 결과, 선로에서 볼 수있는 흑색 피막이 형성되는 것을 확인했다는 것. 또한 이 흑색 피막을 모의 바퀴를 사용하여 시험 한 결과, 마찰이 대폭적으로 감소했다는 것도 확인되었다.
또한 타닌을 포함하지 않는 잎을 사용하여 동일한 실험을 실시한 경우에는 흑색 피막이 형성되지 않았고, 마찰도 그다지 줄어들지 않았다는...
영국에서는 매년 가을 경에 5000만 장의 나뭇잎이 선로에 떨어져 바퀴의 미끄럼을 일으켜 만들어지는 피해는 연간 3억 4500만 파운드에 달하는 것으로 추정되고있다. 셰필드 대학 연구팀은 "잎 자체가 아니라 탄닌 이야말로 낮은 마찰력을 낳는 원인이다", "이번 연구는 흑색 피막의 형성을 방해하는 과학적 처리의 발견으로 이어질 것으로 기대하고 있습니다"라고 코멘트하고있다.
