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철도기술

철도연, 철도선로 안전시설 기술 개발

철도차량 안전성 및 경제성 확보한 철도교량 일탈방호시설



운행 중인 열차가 탈선할 경우 피해를 최소화하는 ‘철도선로의 안전시설 기술’이 국내 최초로 개발됐다.


한국철도기술연구원(원장 나희승, 이하 철도연)은 충남대학교, 한국철도시설공단과 공동으로 7월 10일 11시 30분, 진주시에 위치한 철도안전시설 성능시험장에서 ‘철도교량의 일탈방지시설’을 공개하고 탈선된 열차의 방호성능시험 공개시연회를 개최했다. 국토교통부, 철도유관기관, 철도전문가 등 50여 명이 참석했다.


철도차량 일탈방호시설 기술은 국토교통부 국가연구개발사업※으로 국토교통과학기술진흥원이 지원하고 유비이앤씨, 씨에스글로벌, 로드키네마틱스, 서울과학기술대학교, 고려대학교, 경남대학교, 강원대학교가 함께 수행했다.


철도차량 일탈방호시설(Derailment Containment Provision)은 탈선된 열차가 궤도를 벗어나지 않도록 궤도 안에 설치하는 철도안전시설물로 주행 선로 구간 내에서 열차를 제어하는 기술이다.

    ※ 철도차량 일탈 방호를 위한 시설 개발 및 성능 기준 연구​
      - 연구기간: 2016.11. ~ 2019. 12. / 연구비: 총 65억(정부 53억/ 민간 12억)

 

철도차량 일탈방호시설은 국내 고속철도 교량 환경을 고려하여 맞춤형으로 개발됐다. 콘크리트 궤도 중앙에 설치돼 열차가 탈선했을 때 차량을 좌우로 제어하여 열차의 궤도이탈을 막는다. 열차가 반대편 선로 및 인접 시설물을 침범하거나 추락하는 것을 방지하여 대형 피해를 예방할 수 있다.
      

 
<시험 시공된 고속철도 교량용 일탈방호시설>(경남 진주시 철도안전시설성능시험장)


급속시공이 가능하도록 철도교량의 콘크리트 층 길이에 맞추어 공장에서 사전 제작된 프리캐스트 콘크리트 패널을 다양한 길이로 구성했다. 현장조립시공 방식으로 시공이 간편해 열차가 운행되지 않는 시간에 1일 20m 이상 빠르게 설치할 수 있다.


탈선한 열차바퀴와 일탈방호시설의 충돌 하중에 대한 방호성능을 확보하도록 단면형상, 철근배치 등을 고려하여 설계했다.

    

    

<일탈방호시설 설치 전후 효과 개념도>

 

경남 진주시 소재 철도안전시설성능시험장에 100m 길이로 시험 시공하여 현장 탈선시험 등 일탈방호시설 성능을 검증했다. 구조성능, 충돌방호, 재료, 신호 인터페이스 등 20종의 성능시험을 완료했다  

 

고속열차의 탈선사고는 발생빈도가 낮지만, 탈선사고가 나면 열차추락, 충돌 등으로 막대한 피해가 예상되기 때문에 시속 200km 이상의 고속철도 교량에는 안전을 위한 방호벽을 설치하고 있다.

 

철도교량 방호벽은 2004년 고속철도 개통과 함께 유럽의 관행에 따라 도입됐지만, 설계하중 및 설치 위치, 규격 등의 근거가 미약하고 체계화되지 않았다.

 

연구진이 목표하는 설치 대상 구간은 국내 고속철도 노선의 약 36%에 해당하는 교량구간 227km이다. 일본, 네덜란드, 홍콩 등의 해외시설과는 달리 현장조립시공이 가능하고, 기존 해외 제품의 40% 이하로 가격이 낮아 1km60억 원의 비용 절감이 예상된다.

 

철도교량 일탈방호시설 비용(1km) : 스틸 방호시설 100억원 철도차량 일탈방호시설 40억원


국토교통부 고용석 철도안전정책관은 오늘 성능시험을 실시한 일탈방호시설은 탈선사고 발생 시 피해를 최소화하고, 기존 해외 제품의 40% 이하로 가격이 낮아 총 13,600억원의 예산 절감 효과도 있는 기술로 현 정부의 안전 최우선 정책에 부합하는 안전기술이다로 평가하고 동 안전기술의 내실화와 상용화 촉진에도 지원을 다하겠다.”고 밝혔다.

 

충남대학교 임남형 교수는 철도차량 일탈방호시설의 성능평가 기법과 방호시설 기술을 선보이게 돼 매우 기쁘다철도교통의 안정성 제고를 위한 선제적 사전 및 사후 대응기술 개발을 계속하겠다.”고 말했다.

 

철도연 나희승 원장은 철도교량 일탈방호시설은 고속철도 교량구간의 안전성을 크게 강화한 기술로 연구개발을 통해 기술의 안전성을 높이겠다철도교통의 안전을 강화한 첨단 기술을 지속적으로 개발하여 원천기술을 확보하고 국내 상용화 및 해외 진출을 위해 노력하겠다고 전했다.



 <참고> 


 철도교량 일탈방호시설에서 탈선된 열차의 방호성능시험 모습

 

 

 <참고  : 철도교량 일탈방호 시설 기술 개요>


□ (필요성) 고속열차의 탈선사고는 발생빈도가 낮지만 발생하면 열차추락, 건물 등과 충돌로 인한 피해는 크게 증가함. 국내의 200 km/h 이상의 고속철도 교량 상에는 안전을 위해 방호벽(탈선방호시설)을 2004년 유럽 관행에 따라 도입함. 설계하중 및 설치위치, 규격의 근거가 미약하며 관련 탈선충돌해석 및 충돌방호 시험기법이 정립되어 있지 않고 피해저감을 위한 일탈방호시설도 없음.


□ (기술동향) 네덜란드, 홍콩 등은 현장타설식 일탈방호시설이 설치되어 있고 일본은 강재 및 다양한 형식의 현장설치형 일탈방호시설을 개발하여 신칸센 전 노선에 설치를 목표로 시공 중에 있음.


□ 철도교량 일탈방호시설 핵심기술 (국내 특허 출원 완료, 2016~2018)
 ㅇ (일탈방호성능확보) 기존 고속철도 교량의 콘크리트 궤도상에 급속 조립시공이 가능한 프리캐스트 패널을 궤간 중앙에 운행선 차단시간 이내에 급속조립시공(1일 20m 이상의 시공)하여 탈선 열차의 진로제어가 가능하여 반대편 선로 및 인접시설물의 침범, 열차 추락을 방지하여 대형 피해를 저감
 ㅇ (내구성능 확보) 현장 충돌하중 시험과 충돌낙하 시험 등을 통해 고속철도 탈선열차의 차륜과 일탈방호시설의 충돌하중과 충격에너지를 상회하는 내구성능을 확보
 ㅇ (현장급속개량 시공속도) 운행선 현장급속 개량시공속도(20m/4hr)확보
 ㅇ (경제성)국외 기존제품의 40% 이하의 가격 절감이 가능


□ (향후 계획) 향후 성능검증 및 제도화를 통하여 안정성을 확보할 수 있는 시설개량 솔루션을 개발검증하여 국내 신규 국가철도 건설구간에 성과물 적용도록 노력

 


 

 


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