| 연구개발개요 |
○ 연구개발배경 - 1990년 이전에 건설되어 운영중인 일반철도 자갈궤도의 약 80% 이상은 교체주기(열차 누적통과톤수 5억톤 이상 교체) 초과로 궤도시설 기능 저하와 노후화에 따른 궤도틀림이 발생하여 궤도 유지보수 작업 비용이 증가하고 열차탈선 등 선로장애가 반복적으로 발생되어 개량이 매우 시급한 실정임 - 자갈궤도는 구조 특성상 장기간 사용시 자갈자체의 마모로 발생한 분진이 열차 주행시 비산되어 미세먼지 형태로 승차대기 공간의 이용고객 및 철도주변 국민에게 직접적 피해 발생 - 상기 문제해결을 위해 코레일의 철도시설 중장기 개량사업을 추진함에 있어 열차운행에 따른 기존 기술의 시간적인 제약, 고가의 공사비, 안전성(무근콘크리트로 인한 균열, 파손)의 문제로 사업추진에 어려움을 겪고 있는 실정임 - 특히 터널구간은 작업시간 및 공간 부족 등 열악한 작업환경으로 기존 기술은 개량이 어려워 “2018 철도기술연구사업”으로 자갈궤도를 콘크리트궤도로 급속개량 할 수 있는 “도시철도용 사전제작형 급속개량궤도”를 개발하였으나, 개발기술은 도시철도 터널구간에 한정되어 일반철도 및 교량 등 다양한 환경에 적용할 수 있는 설계 및 시공기술 고도화 필요성 제기○ 사업화 대상기술 - “사전제작형 급속개량 궤도”는 콘크리트 타설 공정 없이 현장 조립만으로 개량이 가능한 기술로 공장제작으로 품질관리가 우수한 사전제작형 패널1), 궤도를 안전하게 고정해주는 전단지지블럭 및 브라켓2), 안정적 지지력 확보가 가능한 궤도받침3), 보다 신속하고 정확한 시공을 위한 전용장비4)로 구성되어 불리한 작업여건에서도 빠르고 정확하게 설치가 가능한 궤도 기술임○ 사업화 기술특성 - 1일 시공속도 20m/4h, 기존기술 대비 시공속도 2.5배 향상 - 임시 가설장비 및 콘크리트 타설 공정 배제로 안전성 및 시공속도 확보 - 자갈궤도→급속개량궤도 개량 시 지하역사 미세먼지 저감(27.8%)○ 대상기술의 일반철도 사업화 방향 - 선행 기술인 도시철도용‘사전제작형 급속개량 궤도’는 탄성받침 설치를 위해 노반이 안정된 교량 및 터널구간 콘크리트슬래브 구간에 적용이 가능한 기술로 ？ 노반이 양호한 일반철도 교량구간에서는 열차하중, 교량특성 등 현장상황을 반영한 설계기술 고도화 및 현장시험 부설 ？ 성능인증으로 사업화 추진 ？ 반면에 일반철도 터널구간은 터널 인버터(바닥콘크리트층) 노반상태가 다양하고 강도부족으로 대상기술의 적용에 제약발생, 따라서 대상기술을 기반으로 열차하중과 터널인버터 상태에 제약없이 적용이 가능한 궤도시스템 ？ 시공전용장비 개발 및 현장시험 부설 ？ 성능인증으로 사업화 추진
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| 최종목표 |
○ 최종 목표 : 일반철도 교량, 터널에 적용이 가능한 자갈궤도 급속개량(20m/4h) 궤도기술 개발 및 사업화 추진 - 일반철도 교량용 자갈궤도 급속개량 콘크리트궤도 기술 개발(20m/4h 이상) - 일반철도 터널용 자갈궤도 급속개량 콘크리트궤도 기술 개발(20m/4h 이상) - 운행선 급속 시공 전용장비 및 공법 개발 - 개발 궤도시스템 국가철도공단 ‘철도시설성능검증’ 인증○ 최종 목표의 성격 및 설정근거 - 국가R&D 사업을 통해 개발되어 실용화에 성공한‘도시철도 터널용 사전제작형 급속개량궤도’의 “일반철도 적용을 위한 고도화 사업”과 터널분야에 한정되어 있는 기술을 응용하여 교량분야에 적용할 수 있도록 “적용분야 확장 사업”으로 세부목표를 구성하였으며 기존 도시철도 개량기술이 5~10m/4h 수준으로 두 배 이상인 20m/4h로 목표 설정 - 고도화 및 적용 분야확장 사업 달성을 위해 급속시공, 공기단축, 최적화 시공이 필요하며 이에 따른 급속시공 전용장비 설계 및 개발을 세부 목표로 구성 - 개발품을 일반철도에 적용하기 위해서는 국가철도공단에서 시행하는‘철도시설성능검증’을 통해 개발품의 성능인증이 필수 사항으로, 현장시험부설을 통한 적용성 검증 및 개발품을 실용화를 위한 성능인증서를 발급을 세부 목표로 구성 ○ 정량적 목표 및 설정근거 - 급속개량궤도 시공성 ＊국내수준 및 실적 : 시공속도 5~10 m/4hr ＊개발목표치 : 시공속도 20 m/4hr이상 ＊평 가 방 법 : 공인인증시험 - 급속개량궤도 구조안전성 ＊국내수준 및 실적 : 철도시설성능검증 인증서(타기술) ＊개발목표치 : 국가철도공단 철도시설성능검증 인증 ＊평 가 방 법 : 국가철도공단 철도시설성능검증 인증서 발급 여부
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| 연구내용 및 범위 |
■ 1차년도(1단계) ○ 1차년도 목표 :교량용 급속개량궤도 상세설계 및 시험부설, 터널용 급속개량궤도 기본설계, 급속시공 전용장비 설계○ 일반철도 교량용 자갈궤도 급속개량 콘크리트궤도 기술 개발 - 일반철도 교량용 궤도시스템 상세설계 - 구조물 접속구간 상호작용 검토 및 설계 - 궤도받침 설계 및 성능검증 - 기존패널 및 STM장비 고도화, 곡선용 몰드 개발 - 국가철도공단 ‘철도시설성능검증’ 절차 추진 (3단계 : 설계적합성, 조립시험, 현장시험부설)○ 일반철도 터널용 자갈궤도 급속개량 콘크리트궤도 기술 개발 - 일반철도 터널용 궤도시스템 기본설계 - 구조물 접속구간 상호작용 검토 및 설계 - 패널-구조물간 인터페이스 설계 - 터널용 신규패널 설계 및 제작 - 시제품 제작 및 성능시험○ 운행선 급속 시공 전용장비 및 공법 개발 - 급속 경화 모르터 재료 설계 - 급속 경화 모르터 타설장비 설계 - 급속개량 궤도 시공공법 기술 도출 및 정립○ 궤도시스템 철도시설성능검증 추진 - 교량/터널 운행선 시험부설 Test-bed 후보지 조사 및 선정 - 철도시설성능검증 위원회 신청 및 보고서 작성■ 2차년도 (1단계) ○ 2차년도 목표 : 교량용 궤도시스템 모니터링 및 성능인증, 급속시공 전용장비 형식승인, 터널용 궤도시스템 시험부설 및 모니터링 ○ 일반철도 교량용 자갈궤도 급속개량 콘크리트궤도 기술 개발 - 시험부설 궤도 주행안전성 현장계측 및 분석, 규격제정 - 국가철도공단 ‘철도시설성능검증’ 절차 진행 및 인증○ 일반철도 터널용 자갈궤도 급속개량 콘크리트궤도 기술 개발 - 일반철도 터널용 급속개량 궤도시스템 상세설계 - 국가철도공단 ‘철도시설성능검증’ 인증을 위한 운행선 시험부설○ 운행선 급속 시공 전용장비 및 공법 개발 - 급속 경화 모르터 개발 및 강도시험 - 급속 경화 모르터 타설장비 시제품 제작 - 철도안전법 ‘특수작업차’ 형식승인 시험 및 인증 - 운행선 시험부설을 통한 적용성 검증○ 궤도시스템 성능검증 - ‘교량용 급속개량 궤도’ 국가철도공단 ‘철도시설성능검증’ 진행 및 인증 - ‘터널용 급속개량 궤도’ 국가철도공단 ‘철도시설성능검증’ 절차 진행(설계적합성, 조립시험)■ 3차년도 (2단계) ○ 3차년도 목표 : 터널용 궤도시스템 모니터링 및 성능인증, 교량용 궤도시스템규격제정 및 기술계약 체결 ○ 터널용 궤도시스템 국가철도공단 ‘철도시설성능검증’ 인증 - 시험부설 궤도 주행안전성 현장계측 및 분석, 성능인증○ 개발품 규격서 제정 - 교량용/터널용 궤도시스템 국가철도공단 철도규격서 제정 ○ 개발품 사업화 - 일반철도 교량구간 노후 자갈궤도 개량사업 설계반영 및 사업화
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