“이제 고속철도 차량 뿐만 아니라 인프라 시스템에서도
진정한 400km/h급의 기술력을 확보하였다.”
우리나라 고속철도 발전사에서 400km/h급 고속철도 인프라 핵심기술 개발은 새로운 기술적 도약을 의미
한다. 단순히 속도를 300km/h에서 400km/h로 증속시킨다는 의미가 아니라, 환경소음 저감기술, 전차
선로시스템, 선로구축물 기술, 열차제어기술 등 인프라를 구성하는 다양한 세부기술들의 발전을 통해서
400km/h라는 속도를 구현할 수 있기 때문이다.
특히 본 연구는 호남고속철도 건설사업과 연계하여 400km/h급 Test-bed를 구축하였다. 이 과정에서 연
구성과품의 성능검증을 완료했을 뿐만 아니라 400km/h급 전차선로시스템 등의 실용화를 통해 우리나라
고속철도의 속도경쟁력 향상에 획기적으로 기여하였다.
철도선진국으로 도약하기
위한 기술적 도전
최근 선진국들은 거대도시(Mega-city)간 유기적 연계와 시너지 창출을 위해 고속철도망 건설에 집중투자
하고 있다. 일본은 신간선 2,387km 외에 1,173km를 추가 건설할 예정이며 중국은 1.7만km 고속철도망 건
설에 3년간 360조원을 투자하기로 했다. 미국은 240km 이상의 11개 고속철도망 사업을 확정했고, 유럽은
5,764km의 고속철도망을 2020년까지 21,180km로 확충하겠다고 밝혔다.
우리나라는 2010년 전국을 KTX망으로 연결해 지역균형발전을 추구한다는 골자의 ‘KTX 고속철도망 구축전
략’을 발표했으며, 2016년 6월에는 기존 철도교통의 경쟁력 강화를 위한 ‘제3차 국가철도망 구축계획’을 확정
했다. 그러나 고속철도 차량기술은 나날이 발전하고 있지만 궤도·노반·교량·전차선 등 선로구축물을 포
함한 인프라 기술개발은 부진한 실정이다. 고속철도 안전운행에 필요한 인프라 기술을 확보하게 된다면 철도
선진국으로 도약하는 전기를 마련하는 것은 물론 세계시장에서의 기술경쟁력을 확보할 수 있을 것이다.
400km/h급 인프라 핵심기술의 개발과
테스트베드 구축
고속철도의 속도향상을 위해서는 차량 개발뿐만 아니라 인프라시스템의 개발이 반드시 뒷받침되어야 한다.
열차가 안전하게 운행할 수 있는 선로구축물을 건설하고 고속철도 차량에 안정적인 전력공급을 가능하게 하
는 전차선로시스템을 구축하는 등 인프라기술이 전제되어야만 진정한 고속철도 속도향상을 달성할 수 있다.
연구단은 우리나라의 미래 고속철도 기술의 주도권을 확보하기 위해 2010년 12월 기술개발에 첫 발을 내딛
은 후 3년여에 걸쳐 환경소음, 선로구축물, 전차선, 열차제어 등 크게 4가지 분야로 나누어 핵심기술을 개발
하였다. 먼저 환경소음 분야에서는 환경소음 예측, 주파수 튜닝 등의 핵심원천기술을 개발하고, 이를 바탕
으로 실제 고속철도 노선에 설치 가능한 방음벽 상단장치와 슬라브 도상용 흡음블럭을 개발하였다. 방음벽
상단장치는 250~400km/h의 고속열차가 내는 소음을 3㏈ 이상 낮출 수 있는 성능을 확보하였으며, 슬라브
도상용 흡음블럭은 해외의 동등한 제품과 비교하여 생산비를 20% 이상 절감할 수 있는 기술력을 확보하였다.
선로구축물 분야에서는 350km/h 이상을 대상으로 속도민감 파라미터의 안정성 검토를 하고, 궤도, 노반, 교량 등
세부분야별로 계측 및 모니터링 시스템을 구축하였다.호남고속철도 테스트베드 구축 이후에는 선로구축물 거동
모니터링 및 하중데이터 분석을 통해 400km/h급에 최적화된 설계기준을 개발하였다. 전차선로 분야에서는 속도가
증가함에 따라 이선율, 가선진동(압상량), 집전계 소음 등이 증가하는 문제를 해결하기 위해 전차선로시스템
설계기술을 개발하였다.
또한 전차선로를 구성하는 전차선과 핵심부품 7종(조가선, 곡선당 김금구, 인류애자, 단말금구, 균압드로퍼, 장력조정
장치, 가동브래킷)을 개발하였다. 핵심부품은 400km/h급 속도에서도 안정적으로 전력을 공급하고 유지보수가 편리한
단순구조와 고내구성을 지닌 것으로 평가받고 있다.
마지막으로 열차제어 분야에서는 ETCS-L2를 구성하는 차상 및 지상 ATP 장치, 지상 인터페이스 시스템, 무선안전전송모듈
등의 핵심기술을 개발하고 실험실 성능시험을 진행하였다.
이렇게 각 기술분야별로 개발된 핵심기술은 2014년 호남고속철도 테스트베드 구간에 설치되었다. 테스트베드 구간은
TPS 분석과 국토부, 한국철도시설공단 등 관계기관 협의를 통해, 상행선(정읍→익산) 100k~128k와 하행선(공주→익산)
54k~82k 구간이 선정되었다. 그리고 2014년 4월에는 KTX-호남을 대상으로 60-170-270-300km/h를 대상으로 성능시험을
진행했으며, 2014년 11월 부터 2015년 2월까지 HEMU-430X를 대상으로 300~400km/h까지의 성능시험을 완료하였다. 이
를 통해 핵심기술의 통합성능평가와 모니터링 및 DB구축 등이 진행되었다.
연구성과의 실용화를 통한
경제적 가치의 실현
본 연구는 국가R&D와 호남고속철도 건설사업을 긴밀히 연계하여 상호 시너지 효과를 냈다는 점에서 기존의
연구개발과 차별성을 갖는다. 국가R&D를 통해 호남고속철도 건설사업을 지원하고, 호남고속철도 건설사업
의 협조를 받아 400km/h급 테스트베드가 구축될 수 있었다.
실제로 연구단은 환경소음, 전차선, 궤도노반 등 각 분야별로 구축된 계측시스템을 이용하여 KTX-호남의 증
속시험을 지원했으며, 연구성과품인 전차선로시스템 56km(약 54억원)를 실용화하였다. 환경소음 예측모델
은 상용화되어 현재 한국철도시설공단의 ‘환경영향평가’에 활용되고 있다.
이러한 기술적·경제적 성과를 통해 2014년 산업통상자원부로부터 ‘대한민국기술대상 우수상’을 수상했으
며, 한국공학한림원이 선정하는 ‘2014년 한국을 빛낸 산업기술’로도 선정되는 등 가치를 인정받고 있다.
이제 고속철도 차량 뿐만 아니라 인프라 시스템에서도 진정한 400km/h급의 기술력을 확보하였다. 앞으로
기술력을 바탕으로 우리나라의 고속철도 기술이 세계 시장을 선도하고, 국가 경제 발전을 견인하는 그날을
기대해 본다.
이 누리집은 대한민국 공식 전자정부 누리집입니다.
