R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201717RTRP-B072484-05 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 연구사업명 | 철도기술연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 철도 소음/진동 저감기술 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2013-12-27 ~ 2019-01-26 | |||||
| 연구책임자 | 고효인 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
9명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
27명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 3,305,000,000 원 기업 : 1,105,335,000 원 계 : 4,410,335,000 원 |
총연구비 | 정부 : 20,245,000,000 원 기업 : 8,601,868,333 원 계 : 28,846,868,333 원 |
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| 연구기관명 | 한국철도기술연구원 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-B551201-000123-01 | |||||
| ISBN | 979-11-89761-68-4 | |||||
| 주요 내용 |
[철도 선로변 지속가능 저소음화 기술개발] ? 본 연구과제는 우선적으로는 기존의 다소 획일적이었던 철도변 소음저감대안 (방음벽, 장대레일, 레일중량화)에서 발전하여 “소음발생차원”의 저감을 주도적으로 시도하는 데에 가장 큰 목적이 있음 ? 주요 연구 내용으로는 주행표면 및 진동저감을 통한 레일방사소음 저감, 궤도근접 저상방음벽 통한 차륜/레일 전동소음 차폐, 저소음 궤도, 교량진동 저감기술의 최적조합을 통한 궤도-강교량 소음/진동 발생원과 전달체계 차단 그리고 고층 수음지에서의 소음저감 강화를 위한 기존 철도변 방음터널의 경량화 및 구조 최적화 기술 개발 내용이 포함되어 있음 ? 운행선/시험선 현장부설이 모두 포함되어 있고, 국내에 아직 구현되지 않은 최초의 원천기술 개발 및 적용기술들이 포함됨에 소음/진동 측면 뿐 아니라, 구조안전성, 유지보수성, 현장적용성 등에 대한 기술들을 개발하고자 함 ? 철도궤도의 동하중을 저감시키기 위해 사용되는 방진장치의 경우에도 실제 저감성능을 파악할 수 있는 실측 자료가 미비한 실정이므로 이러한 방진장치의 적용 유뮤 및 상세한 정보와 실측 자료가 DB에 포함되어 향 후 민원 현장에서 사용할 수 있는 기초자료로 활용 될 수 있다. [전동차 소음 저감 기술개발] ? 최근 세계적으로 철도차량의 주행속도는 증가하고 있는 반면 주행 중 실내/외 소음 사양은 강화되고 있는 추세에 있으며, 또한 삶의 질의 향상에 따른 철도차량 이용객 및 철도 인근 거주민의 소음에 관한 민원이 증가하고 있어 큰 사회 문제로까지 대두되고 있는 상황이다. 그러나 철도사업의 특성상 소음저감기술이 차량 제작 초기 단계부터 적용되지 않은 경우에는 기존 운행중인 차량의 소음 저감은 쉽지않다. 따라서 기존 운영중인 차량의 인터페이스는 유지하면서 추가적으로 소음을 저감할 수 있는 기술이 요구되고 있다. [철도 스퀼소음 저감기술 개발] ? KTX차량 역사진입 시 제동에 의한 커다란 소음이 발생하여 역사 내 차량 이용승객에게 심각한 피해를 주고 있으며, 고속차량에 대한 인식에도 악영향을 미치고 있음 ? 차량기지, 도심 구조 상 300mR 이하의 급곡선 주행선로가 많아서 차량으로 스퀼소음이 발생함. 이러한 소음은 지하철 이용객의 차내 소음의 증가 뿐 아니라, 옥외운행의 경우 철도연변에 거주하는 아파트주민들에 대한 심각한 소음문제로 대두되고 있음. ? 서울 도시철도, 부산 지하철, 신분당선 등 국내 도시철도구간에서 레일의 파상마모가 발생하면서 도시철도 실내소음 기준인 80dB(A)보다 10dB(A)이상 큰, 90dB(A)이상의 실내소음이 발생함 ? 따라서, 국내의 노선과 현장에 부합하는 저감방안을 개발하고 적용하기 위하여 메카니즘별 최적방안 도출과 기술개발이 요구됨 [역사 구조물 소음/진동 저감기술 개발 ] ? 선하역사의 경우 차량-궤도에서 발생하는 하중 및 진동이 직접적으로 연결되는 구조적 한계로 인하여 발생하는 structure-bone-noise 형태의 진동과 소음레벨이 다른 역사형식 대비 월등히 높음으로 인하여 역사내 상업 및 업무시설 이용객과 종사자들의 불편과 민원이 증가함 ? 신설 선하역사의 경우 플로팅 궤도 공법 등을 활용하여 효율적인 진동 및 소음저감이 가능하나, 열차운행의 지장 없이 기존 선하역사의 소음?진동을 저감할 수 있는 국내기술은 미비함 ? 이에 국내?외 최초로 차량-궤도-교량과의 인터페이스를 고려한 기존 선하역사의 구조적 분류와 분류별 진동저감시스템의 해석?설계기술, 역사 상부구조와 접속부의 구조부재 진동절연시스템 개발을 통하여 구조적 진동 및 소음 저감을 달성 ? 선하역사의 구조진동절연시템 부설이 현장여건상 어렵거나, 진동저감 효과의 극대화를 위한 통합 방음?방진시스템을 위하여 국내 최초의 방진장치 일체형 프리캐스트 플로팅 궤도를 개발함. 이를 위해 차량-궤도-교량과의 인터페이스 고려한 방음?방진시스템 해석 및 설계기술, 슬래브 일체형 방진장치 설계 및 제작기술, 하부구조 일체화 및 세그먼트 연결부 등을 고려한 급속시공 기술, 주행안전성 기술 요구됨 ? 철도역사의 소음?진동 기준은 해외기 [최종목표] [철도 선로변 지속가능 저소음화 기술개발] ? 철도 선로변 수음지에서의 소음 저감 기술 개발 - 레일 음향조도 및 진동 저감기술 - 친환경 고효율 선로 방음기술 - 강교량 소음/진동 저감기술 - 선로변 저소음화 기술 실증 연구 [전동차 소음 저감 기술개발] ? 현차적용시 80km/h 주행시 실외 소음 81dBA 만족 및 110km/h 터널 주행중 실내소음 80dBA 만족 가능한 저소음 장치 개발(견인전동기, 구동기어, 출입무, HVAC) 및 전동차 소음 저감 기술 개발 [철도 스퀼소음 저감기술 개발] ? 급곡선부 스퀼소음 해석모델 및 저감방안 개발 ? 역사 내 제동 스퀼소음 해석 및 저감기술 개발 [역사 구조물 소음/진동 저감기술 개발 ] ? 구조적 특성으로 인해 소음?진동이 심한 기존 선하역사에 대하여 철도운행의 지장 없이 시공할 수 있는 방음?방진시스템 기술을 적용하여 진동 5dB(V), 소음 3dB(A) 이상 저감을 달성하고, 철도역사의 형식, 구조, 공간의 특성을 고려한 인체반응 기반의 합리적, 과학적 소음?진동 기준 및 평가기준의 개발 - 차량-궤도-교량과의 인터페이스를 고려한 기존 선하역사의 구조적 분류와 이에 따른 진동저감시스템의 해석모형 및 설계기술 개발 - 기존 선하역사 구조?형식별 진동저감 설계기술, 제품 및 시공기술의 개발 - 철도운행의 중단없이 급속시공이 가능한 프리캐스형 플로팅 슬래브궤도 시스템의 해석, 설계기술, 방음?방진시스템 및 시공기술의 개발 - 철도시스템을 고려한 역사의 구조형식, 공간기획 별 체감진동 및 청감이 고려된 역사 소음?진동 기준 및 평가기준의 개발 [연구내용 및 범위] [철도 선로변 지속가능 저소음화 기술개발] ? 레일 음향조도 및 진동 저감기술 - 레일 음향조도 자동 탐지장치 개발(이동속도 15km/h 이상) - 레일 음향조도 저감장치 개발(음향조도레벨 5dB 이상 저감) - 레일의 진동소음 저감기술 개발(ISO 3095 기준, 현장시험) ? 친환경 고효율 선로 방음기술 - 궤도근접 저상(low-height) 방음벽 최적 형상 및 구조 개발 (현장시험, 환경소음 5dB(A) 이상 저감) - 고효율 친환경 경량(30% 절감)방음터널 흡차음구조 개발 (축소모형시험) - 방음시설의 고가 및 교량 설치 구조설계 향상기술 개발 - 선로 유지보수 편의성을 고려한 저비용 시공기술 개발 (기존 방음벽 대비 10dB(A) 향상, 건설비용 30% 절감) - 시험선구간 및 기존 민원구간 설치계획을 관계기관과 협의하여 수립하고 관계기관이 설치한 경량방음터널 효과 분석 실시 - 관계기관이 설치한 경량방음터널 효과분석 실시 ? 강교량 소음/진동 저감기술 - 운행선교체용 연속지지 저소음궤도구조(저소음상판) 개발 - 저소음 강교량 단면 개발 - 저소음궤도구조(저소음상판) 시작품 제작 및 현장시험 (소음 7dB(A) 이상 저감) - 강교량 소음/진동 평가기술 개발 및 저감방안 현장시험 ? 선로변 저소음화 기술 실증 연구 - Test-Bed 구축 및 평가 총괄 - 개발기술 평가기법 연구 - 개발기술의 현장적용 방안 수립 ? 철도진동소음 DB개발 및 DB와 연계한 진동/구조소음 평가 기법 개발 - 준경험적 기법에 의한 철도 가진력, 지반 및 구조물을 포함하는 구조소음 예측 평가 기법을 개발 [전동차 소음 저감 기술개발] ? 현차 적용 가능한 저소음 장치 개발 (견인전동기, 구동기어, 출입문, HVAC) - 포켓 슬라이딩 타입 차음 성능 개선 구조 개발 - 저소음 구동기어 개발 - 저소음 견인전동기 개발 - 저소음 HVAC 개발 ? 전동차 소음 저감 기술 개발 - 외부소음 저감 side skirt 개발 - HVAC 소음저감 덕트 형상 최적화 기술 개발 - 바닥 구조물 차음/방진 성능 향상 기술 개발 [철도 스퀼소음 저감기술 개발] ? 급곡선부 스퀼소음 저감기술 개발 - 급곡선부 차륜/레일 스퀼소음 예측모델 개발 - 급곡선부 차륜/레일 파상마모 발생 해석 및 저감기술 개발 - 발생역학에 따른 스퀼소음 저감기술 개발 - 개발기술 현장시험 및 평가 ? 제동 스퀼소음 저감기술 개발 - 제동소음 발생 및 전달경로 규명 해석기술 개발 - 소음발생인자 규명 - 발생역학에 따른 제동소음 저감기술 개발 - 개발기술 현장시험 및 평가 [역사 구조물 소음/진동 저감기술 개발 ] ? 기존 선하역사 소음?진동 저감기술 개발 및 검증 ? 차량, 궤도, 구조물의 인터페이스를 고려한 선하역사의 소음?진동 특성 분석 - 차량, 궤도, 구조물의 IF고려한 선하역사 구조적 특징 분석 및 분류 - 선하역사 소음?진동 측정 및 분석, 구조특성별 분류 및 거동특성 분석 ? 기존 선하역사의 상부구조물과의 접속부, 구조특성에 따른 소음?진동전달경로 및 특성 분석 - 구조형식, 열차운행 조건별 진동해석 - 선하역사 구조형식별 진동 전달경로 분석 - 실측데이터 확보 및 비교 검토 ? 차량, 궤도, 구조물의 인터페이스를 고려한 기존 선하역사 진동?소음 해석모형 개발 - 소음?진동 예측기법 정립 및 예측모형 개발 - 진동 예측 해석모형 해석결과와 실측치 비교 분석을 통한 검증 ? 차량, 궤도, 구조물의 인터페이스를 고려한 방음?방진시스템 설계요소 및 핵심 기술 도출 - 기존 선하역사, 상부구조의 주행안전성, 승차감, 구조적 안전성 검토 - 시스템 고유진동수, 방진제 간격 및 위치 등의 설계 요소 도출 ? 방음?방진시스템 설계 및 시작품 제작, 성능시험 - 유형별 방진장치 설계 및 필수요건 도출 - 방진장치의 구성품 재료시험 및 유한요소해석 - 방진장치 시작품 제작 및 |
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| 색인어 | 한글 | 철도 소음 진동 | 레일 소음 | 저상 방음벽 | 철도 방음터널 | 철도 강교량 |
| 영문 | railway noise,vibration | rail noise | low height noise barrier | railway tunnel | railwaysteelbridge | |
| 최종보고서 | 총괄 보고서2019_발간배포용_시스템.pdf | |||||