1. 도입

 

ㅇ 물류(Logistics)는 사용자의 요구를 맞추고자 출발지와 소비 지점 간의 화물과 리소스의 흐름을 관리하는 것을 의미함

 

- 이것에는 정보의 흐름, 교통, 재화, 보관 그리고 재료 취급이 포함되며, 이 모두는 시간 가치와 공간 용량 활용으로 비용효율적인 공급 체인을 실현하는 것임

 

- 물류의 기원은 국방 분야였지만, 현대 비즈니스 세계는 효과적인 물류의 중요성을 인식하며 상세한 분석, 이산 사건 모델링 그리고 다양한 단계의 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 중요한 프로세스 원칙을 확보하고자 노력 중임

 

ㅇ 유지관리를 위한 공급 체인과 물류의 효과적인 관리의 중요성은 광범위하게 인식되고 있으며, 레일 물류의 최적화를 위해 3가지 단계의 이동 측면에서 중요한 발전을 진행해 옴

 

- 그것은 120미터 레일, 레일 수송시스템 그리고 휴대용 플래시 버트 용접 프로세스임

 

- 레일 물류는 복잡하기 때문에, 궤도 리뉴얼, 궤도 유지보수 그리고 선로전환기와 크로싱 제작 등과 같은 레일의 사용용도와 사용장소에로의 접근과 같은 다양한 요인에 의해 영향을 받음

 

- 더욱이, 레일 물류를 고려할 때는 시스템으로서의 궤도와 레일의 최적 수명을 보장하기 위한 리뉴얼 및 유지보수와 같은 더 넓은 측면에 대한 고려가 필요함

 

ㅇ 또한, 레일 물류에는 궤도 리뉴얼과 유지관리 안전성 향상, 건설 품질 개선 그리고 궤도 리뉴얼과 유지보수 시의 최초 시간과 생애주기 비용의 절감으로 말미암은 영향도 고려되어야 함

 

2. 철도 물류 - 프로세스

 

ㅇ 레일 물류의 첫 번째 목표가 궤도 리뉴얼과 유지보수의 최초 및 생애주기 비용 절감이지만, 개별 단계의 최적화 문제가 반드시 전체 프로세스의 최적화는 아니라는 점이 반드시 강조되어야 함

 

- 반대로, 선로전환기와 크로싱 제작은 궤도에 레일을 직접 공급하는 것과는 다른 최적의 물류 상황을 위해, 특수 제작공장이 공급할 수 있는 기본적인 레일 길이가 필요함

 

- 그런데 이 경우에 고려될 물류의 추가적 측면은 궤도에 제작된 선로전환기와 크로싱 유닛을 공급하는 문제임

<철도 관련 물류의 다양한 측면>

 

2.1 궤도로의 레일 공급

 

ㅇ 유럽연합 27개국의 궤도 총 길이는 약 300,000km로, 연간 궤도의 단 2.5%만의 교체율을 고려하면 필요한 레일 길이는 연간 약 15,000km임

 

- 그런데. 물류 최적화의 핵심 필요조건은 의도한 사용 용도에 필요한 레일의 필요조건이 어긋날 경우이므로, 상기 그림처럼 궤도에 레일을 공급하는 것은 아래에 기술한 네 가지 운영 형태에 따라 레일 물류 최적화 솔루션은 달라져야 함

 

ㅇ 전체 궤도 리뉴얼 또는 새로운 건설, 리뉴얼(레일 교체만 시행), 특수한 궤도의 리뉴얼, 궤도 유지보수(불량 제거와 관련된 짧은 거리의 레일 교체)

 

2.1.1 전체 궤도 리뉴얼 또는 새로운 건설의 경우

 

ㅇ 전체 궤도 리뉴얼이나 새로운 건설 프로세스의 특성은 긴 소유시간과 많은 다른 재료의 수송 그리고 공장에서 건설현장에로의 접근 용이성이 필요하므로, 작업 현장을 중심으로 한 다양한 재료의 진출입 흐름이 조화롭게 이루어질 필요가 있음

 

- 또한, 궤도의 생애주기 비용 최소화 목적을 지원하기 위해 레일 공급 물류의 비용 효과성이 궤도 수명을 위한 핵심적인 기술적 사항과 균형을 맞출 필요가 있음

 

- 개선된 프로세스 관리와 우수한 용접 기술의 도입이 현대의 테르밋 용접을 매우 강력한 솔루션으로 만들었다는 생각은 들지만, 테르밋 용접부의 파단은 현대 철도의 모든 레일 파단의 1/3을 차지함

 

- 더욱이 특히 고속철도 노선에서는 테르밋 용접부의 종단 선형과 크라운 측면도 레일 성능저하의 중요 요인으로 여겨지는데, 그것은 용접부 자체에 스퀴트 형태의 결함을 형성시키거나 높은 동적 힘을 만들어 구름접촉 피로를 상승시키고 궤도 선형의 성능저하율을 높이게 됨

 

- 그러므로 긴 길이의 레일 사용을 통해 테르밋 용접의 통합 최소화가 명확히 필요함

 

- 유럽지역의 중요 장대레일 제작회사 위치는 아래와 같으며, 9개 중의 7개가 레일 압연 시설을 소유하거나 곧 소유할 예정이며, 100미터를 초과하는 길이의 레일을 생산할 예정이므로 레일 길이는 중요한 요인이 아님

 

<유럽의 레일 제작공장>

 

- 그런데 레일 공장이 넓게 퍼져 있어 중요 소비지역과는 상당히 먼 거리에 있음

 

- 사용하는 곳과 생산하는 곳의 거리가 레일 수송 전체 비용에 상당한 영향을 미치지만, 이것은 레일 가격을 현장에 수송하는 것을 포함한 가격으로 만드는 입찰 프로세스를 통해 쉽게 극복될 수 있기 때문에, 전체적인 레일 운반비용 감소에는 짧은 수송거리가 반영될 것임

 

ㅇ 그런데 철도는 긴 선형의 시스템이며 제작회사로부터 직선으로 120미터 길이의 레일을 이용할 수 있게 된 것은 상당한 발전을 했음에도, 여전히 궤도에 레일을 부설하려면 비용효과적이고 기술집약적인 기술이 필요한데, 이용 가능한 옵션은 아래와 같음

 

- 궤도에 테르밋 용접을 사용하여 용접된 100미터 이상의 열 압연레일 사용

 

ㅇ 이 옵션은 몇 년 전부터 표준으로 인식되어 온 36미터 길이의 레일 사용과 비교하면, 테르밋 용접과 플래시 버트 용접 모두의 횟수 감소가 가능함

 

ㅇ 120미터 길이의 열 압연 레일 운반이 약 36미터보다 짧은 길이의 레일보다 더 비싸지만. 몇 가지 대안 시스템을 가진 표준 평판 화차를 이용하여 수송할 수 있음

 

ㅇ 그런데 테르밋 용접 프로파일이 가진 수명과 강도가 광범위하게 논쟁이 되고 있고, 120미터 길이의 레일 사용이 궤도에서의 용접 횟수를 줄일지라도 120미터 길이마다 테르밋 용접을 해야 하는 것이 이 옵션의 약점으로 여전히 남아 있음

 

ㅇ 그러므로 이용 가능한 대안은 100미터 이상의 긴 열 압연 레일의 길이의 장점과 고체 상태의 플래시 버트 용접의 내부적인 통합을 결합시키는 것임

 

- 리뉴얼 또는 레일 교체 현장에 직접 100미터 이상 길이의 레일을 운반하여 휴대용 플래시 버트 용접 사용

 

ㅇ 이 옵션은 100미터 이상 길이의 열 압연 레일 길이를 신선 부설 현장이나 완전히 리뉴얼하는 현장에 필요한 길이에 결합시키기 위해, 휴대용 플래시 버트 용접(MFBW, mobile flash butt welding)을 사용하는 것임

 

ㅇ 이 용접 작업은 휴대용 플래시 버트 용접이나 테르밋 용접을 사용하여 진행되며, 100미터 이상 길이의 레일도 표준 평판 화차를 이용하여 수송할 수 있음

 

ㅇ 이 옵션은 상기 방식보다 궤도에서 테르밋 용접의 횟수 감소에 대한 장점이 있지만, 용접부 주위의 종방향 및 횡단면 프로파일이 원하는 수준에 맞게 하려면 매우 세심한 용접 선형 관리가 필요함

 

ㅇ 그러므로 이 옵션은 완전히 궤도를 리뉴얼하거나 모든 길이의 레일 교체 작업에 적절하며, 적절한 보관 시간과 휴대용 플래시 버트 용접 유닛을 비용효과적으로 적용할 충분한 획수가 이용 가능할 때 적절함

 

- 건설 현장 또는 리뉴얼 현장에 가까운 장소의 휴대용 플래시 버트 용접 공장을 이용하는 방법

 

ㅇ 이 옵션은 휴대용 플래시 버트 용접 사용을 약간 변화시킨 것이며, 부가적 장점은 용접 작업이 압연 테이블을 사용하여 만들어진 레일 길이를 지원하기 위해 더욱 제어된 환경에서 수행되는 것임

 

ㅇ 휴대용 플래시 버트 용접을 사용하여 시행되는 많은 용접 횟수가 직접 궤도에 용접 시행되거나 플래시 버트 용접 횟수보다 더 경제적으로 만듦

 

ㅇ 또한, 테르밋 용접을 사용하여 궤도에 결합할 수 있는 더 긴 길이의 장대 길이 용접을 할 기회를 제공함

 

ㅇ 그러므로 이 옵션은 휴대용 플래시 버트 용접이 근처에서 이용 가능한 긴 건설 현장이나 리뉴얼 현장에 최상으로 맞는 방식임

 

- 휴대용 플래시 버트 용접 유닛을 사용하는 방식

 

ㅇ 이 옵션은 긴 용접 레일에 열 압연 레일 길이가 용접될 수 있는 우수한 것으로, 100미터 이상 길이의 압연 레일 길이 사용은 용접 횟수를 감소시킴으로써 설치 비용과 궤도 리뉴얼 및 유지보수 작업에서의 생애주기 비용을 감소시키는 효과가 있음

 

ㅇ 전통적으로, 몇 개 되지 않는 대형 레일 제작회사가 레일 압연 공장 근처에 용접 공장을 설치함에도 모든 메이저 철도는 용접 공장을 소유하고 운영해 왔음

 

ㅇ 후자의 옵션은 건설 현장이나 리뉴얼 현장에 긴 길이의 용접 레일을 수송하기 위해 제작 공장 내에 분배 수송을 진행함

 

ㅇ 그러므로 이 옵션은 완전한 궤도 리뉴얼이나 모든 궤도의 레일을 교체하는 현장에 적절하며, 휴대용 플래시 버트 용접이나 테르밋 용접이 통합되어 적용 가능함

 

2.1.2 리뉴얼 - 레일 교체만 시행

 

ㅇ 궤도 전체 리뉴얼이 아닌 레일 교체만 필요한 현장의 레일 물류가 고려되어야 하는데, 이노트랙 SP1(Innotrack SP1)에서 수행된 연구결과는 철도 네트워크가 단일한 선형 자산이 아니라 다른 레일 성능을 가진 복합적인 곡선과 접선 궤도 선형으로 구성됨을 밝혀냄

 

- 결과적으로, 급곡선과 중간 곡선의 레일 수명은 직선 궤도보다 짧고, 일부 곡선에서의 구름접촉 피로 발생으로 말미암은 레일 수명 단축은 자갈이나 침목 수명이 다하기 전에 초기 단계에서 레일 교체 필요성을 제기함

 

- 반대로, 직선 궤도에서의 레일 수명은 길고 침목이나 자갈의 예상 수명과 거의 근접함을 보여줌

 

ㅇ 그러므로 평가에 필요한 레일 물류 옵션은 다음과 같음

 

- 궤도에 테르밋 용접을 사용하여 용접된 100미터 이상의 열 압연레일 사용

 

ㅇ 신선 건설과 완전 리뉴얼 현장에서 논의된 것처럼, 이 옵션은 36미터 길이의 레일을 사용하는 것과 비교하면 테르밋 용접이나 플래시 버트 용접 횟수를 감소시키지만, 공장 플래시 버트 용접 유닛에 의해 이행되는 고체 상태 용접의 사용이 우선 고려되어야 함

 

ㅇ 결과적으로, 긴 열 압연 길이 레일을 결합하기 위해 테르밋 용접을 사용하는 것은, 대부분의 큰 곡선에서 레일의 리뉴얼 최적화 방식으로 고려되지 않음

 

ㅇ 그런데 추가적인 물류 고려사항은 일부 레일 리뉴얼 현장에의 접근으로, 때로는 접근 제한이 긴 길이의 용접 레일을 불가능하게 하므로 현장에서 용접되어야 함

 

- 공장 플래시 버트 용접 유닛의 사용

 

ㅇ 100미터 이상 길이의 긴 열 압연 레일 길이를 사용하여 제작된 긴 길이의 용접 레일의 사용은 최적의 솔루션을 제공할 수 있는데, 그 이유는 다음과 같음

 

ㆍ 고품질의 공장 플래시 버트 용접으로 구성된 최장의 이용 가능한 긴 길이의 용접 레일 제공

 

ㆍ 이러한 긴 길이의 용접 레일을 여러 개 사용하는 것은 리뉴얼 현장 전체 길이 확장에도 도움이 됨

 

ㆍ 현장에 레일을 설치하는 데 필요한 시간을 줄이고, 상당히 적은 곳에 용접이 필요할 수 있음

 

2.1.3 특수 궤도에의 레일 수송

 

ㅇ 철도건널목 리뉴얼을 위한 레일 공급이 특수한 궤도에 대한 레일 공급의 본보기임

 

- 지나가는 도로의 염분 취급 때문에 발생하는 레일의 부식은 그러한 장소에서 레일 성능저하 메커니즘이 발생하는 중요 원인으로, 이것은 표류전류 부식을 더 심화시키는 3궤조 환경에서는 더 심해짐

 

- 결과적으로, 부식방지 코팅으로 코팅된 레일 사용 수요가 증가하고 있으며, 이러한 레일은 전철기의 폭을 확장하기에 충분한 짧은 길이 내에서 일반적으로 사용 가능하며 주의 깊게 취급되어야 함

 

- 이러한 필요조건을 만족하는 물류 솔루션은 리프팅 크레인을 가진 차량인 [HIAB] 하역설비를 가진 특수한 후부 스티어링 평판 베드이며, 이 솔루션은 하역설비가 없는 모든 원격지나 현장에 적용됨

 

2.1.4 궤도 유지관리를 위한 레일의 수송

 

ㅇ 궤도 유지보수(track maintenance)라는 용어는 철도마다 그 의미가 상당히 다른데, 이 보고서에서 논의되는 것은 확인된 분명한 결함을 가진 궤도를 교체하는 데 필요한 짧은 거리의 레일을 수송하는데 관련된 것임

 

- 대부분 철도 궤도의 2개 인접 조인트나 용접부 사이에는 약 4.5미터라는 최소 거리 기준이 있기 때문에, 결국 결함부위의 제거는 일반적으로 레일 길이 9미터 이상이 필요함

 

- 32,000km의 네트워크에서 약 20,000개의 결함이 나타나기 때문에, 더 짧은 길이의 레일 공급이 필요할 수도 있음

 

- 결함은 네트워크 어느 곳에서도 발생하기 때문에, 짧은 길이의 레일 교체는 유지관리 차량기지와 같은 고정된 곳에서 진행되는 것이 좋은 선택임

 

- 그러므로 27미터까지의 짧은 길이 레일의 수송을 위한 가장 플렉시블한 물류 솔루션은 평판 트레일러를 사용한 도로 운반임

 

 

2.2 전철기 및 건널목(S&C) 제작을 위한 레일의 수송

 

ㅇ 전철기와 건널목은 공급회사에서 제작되는 특수한 궤도시스템으로 일반적으로 짧은 길이의 레일이 필요하며, 이 필요조건을 만족하게 하는 가장 플렉시블한 물류 솔루션은 평판 트레일러를 사용한 도로 운반임

 

- 그런데 전철기와 건널목 유닛과 관련된 물류의 기술혁신은 현장에 제작된 유닛을 공급하는 데 있으며, 승객과 화물 교통의 성장이 유지보수와 리뉴얼 시간을 감소시키며 그에 따른 일시적인 속도제한을 요구하기도 함

 

- 일부 철도에는 전철기와 건널목의 설치를 모듈화된 건설 방식으로 진행하기 위한 이니셔티브가 진행 중이며, 이 시스템은 설치 프로세스 과정에서 필요한 조립시간 최소화를 위해 전철기와 건널목시스템을 사전 조립하는 것이 필요함

 

- 아래에 모듈화된 시스템 수송에 대한 그림이 있으며, 이것은 궤도 유지보수와 리뉴얼 비용을 감소시키기 위해 혁신적인 기술을 도입하면서 물류가 중요한 역할을 한다는 본보기임

 

<사전 조립된 전철기 및 크로싱 패널 수송>

 

 

2.3 스톡홀딩 공장으로 레일의 수송

 

ㅇ 레일 압연시설의 위치와 중요 레일 용접 공장의 위치는 제작회사의 위치와 유럽 전역의 많은 철도 네트워크 위치 간에 상당한 거리가 있음을 보여줌

 

- 결국, 사용할 지점에 레일 수송시간을 단축하기 위해 전략적인 지점에 스톡홀딩이 이루어질 필요가 있음

 

- 스톡홀딩 시설의 사용은 장기간 보관될 때 부식으로 말미암은 성능저하와 이중 취급이라는 단점이 존재함

 

- 이러한 단점은 주의 깊은 취급과 물품 보관 회전율의 관리를 통해 극복될 수 있지만, 스톡홀딩으로 인한 경제적인 영향과 스톡홀딩 지점에 낮은 비용으로 완전 부하상태의 수송으로 얻을 수 있는 절감 간의 균형을 반드시 평가해야 함

 

ㅇ 이노트랙 [SP5]가 수행한 조사에 의하면, 인프라시설 관리회사는 연간 전체 물량의 최대 10%를 수송하며, 이 크기는 공급 계약회사와 1차 공급회사 간의 거리와 네트워크에서 수행되는 예상되지 못한 유지보수와 리뉴얼 작업의 크기 등과 같은 여러 요인에 의해 제어됨

 

 

2.4 해상 선박을 이용한 수송

 

ㅇ 레일 수송은 선박을 이용할 수도 있으며 일부 지역에서는 아주 적절한 방식으로, 이러한 수송 방식은 장거리에 걸쳐 같은 최종 목적지에 많은 물량이 선적될 때 편익이 존재함

 

- 레일 운반을 위해 이 수송모드 선택의 가장 핵심적인 지점은 다음과 같음

 

ㅇ 레일은 염분 부식으로부터 보호받으려면 데크 아래로 수송되어야 하며, 데크 위의 수송은 권유되지 않음

 

ㅇ 레일의 발한으로 인한 부식 손상을 막으려면, 데크 아래에서도 주의 깊은 보관 계획이 필요함

 

ㅇ 적절한 선박의 이용가능성이 레일 길이를 제한하는데, 이 방식으로는 일반적으로 60미터 이상 그리고 최대 80미터까지 수송할 수 있음

 

ㅇ 긴 길이의 레일의 영원한 굴곡과 찌그러짐을 막으려면 주의 깊게 엔지니어링된 상하역시스템이 필요함

 

ㅇ 부식으로 말미암은 손상을 막고자 상하역 전후 보관 과정이 주의 깊게 평가될 필요가 있음

 

 

3. 레일 물류 선택의 재무적 영향

 

ㅇ 지금까지의 검토는, 긴 길이의 열 압연 레일의 사용과 이 레일을 결합하기 위한 고체 상태 플래시 버트 용접의 기술적인 장점을 열거함

 

- 또한, 철도 운영은 복잡하고 하나의 크기로 모두를 맞추는 접근법은 실용적이지 못함을 알 수 있음

 

- 레일과 관련돤 물류 운영의 기술혁신은 다양한 혁신기술을 도입시킴

 

- 레일 물류업계는 표준 평판 화차로 120미터 길이의 열 압연 레일을 수송하고 특수 용접 장대레일 열차에 400미터까지 긴 용접 길이를 수송할 수 있는 기술을 개발함

 

- 수송 중에 레일을 단단히 유지하고 하중을 극대화하며 안전 하역을 보장하는 기술이 개발되어 옴

 

- 모듈러 유닛의 신속한 설치를 위해 사전 조립된 전철기와 건널목 패널 수송을 위한 기술도 도입됨

 

- 그러므로 철도 기술혁신의 선구자로서 활동하는 레일 물류에서 나오는 핵심 재무적인 영향은 궤도 리뉴얼과 유지보수에서의 생애주기 비용 절감 실현이라는 것이 명확함

 

ㅇ 두 번째 재무적인 영향은 레일 공급회사와 인프라시설 관리회사 간의 계약사항 내에 존재하는데, 유닛 비용의 이용가능성이 비교적 절감이 되더라도 상업적인 확신을 주지 못하므로 타당하지 못함

 

- 재무적 효과의 최종 영역은 상기에 언급된 물류 솔루션의 선택에 따른 결과의 문제로, 최적의 선택은 모든 네트워크와 환경에 일반적으로 적용되지 못하므로, 대안별로 생애주기비용 절감이나 최초의 수리적 비용을 도출하기는 불가능함

 

- 대신에, 최적의 물류 솔루션 선택을 쉽게 하도록 의사결정 트리(decisiontree) 소프트웨어 프로그램으로 변환되는 것은 가능할 것임