| 4차년도 |
[1세부-주관연구기관 : 한국철도공사] ① 개발 목표 : 차량형 검측장비 현장형 테스트 베드 구축 [1세부-공동연구기관 : 한국표준과학연구원] ① 개발 목표 : 레일 결함탐상 고속 초음파 검사시스템 개발 (1) [1세부-공동연구기관 : 샬롬엔지니어링] ① 개발 목표 : 독립형 검측장치 완성 및 차량 탑재용 검측장치 설계/제작 [1세부-공동연구기관 : 에디웍스(주)] ① 개발 목표 : 독립측정형 ECT 탐상장치 센서/보드 성능검증 및 고도화 [1세부-공동연구기관 : 성균관대학교] ① 개발 목표 : 결함 종류, 검사속도 등에 따른 와전류 신호특성 시뮬레이션 및 실험 [1세부-공동연구기관 : (주)엘라켐] ① 개발 목표 : 레일 표면 굴곡면에 적합한 소재 제작 및 평가 [2세부-협동연구기관 : 한국철도공사] ① 개발 목표 : 검측차 시운전, 성능검증 및 현장적용성 평가, 노반 측정장비 시운전, 성능검증 및 현장적용성 평가 [2세부-공동연구기관 : 투아이시스] ① 개발 목표 : 도상결함 검측 모듈 시제품 제작 및 시스템 연계 개발 [2세부-공동연구기관 : 승화정책기술연구소] ① 개발 목표 : ARTIAS α버전 고도화 [2세부-공동연구기관 : 배재대학교] ① 개발 목표 : 도상결함 검측 모듈 시제품 제작 및 시스템 연계 개발 [3세부-협동연구기관 : ㈜성신알에스티] ① 개발 목표 : 토합 궤도점검차량의 설계 및 시제품 개발 [3세부-공동연구기관 : 한국철도공사] ① 개발 목표 : 차량과 검측모듈간 인터페이스 및 성능검증 [3세부-공동연구기관 : 카이스트] ① 개발 목표 : Modal Testing을 이용한 유한요소해석 모델 개선 및 분석 [4세부-협동연구기관 : 대원대학교] ① 개발 목표 : 레일내부결함 진전 예측 [4세부-공동연구기관 : 서울과학기술대학교] ① 개발 목표 : 레일결함 유형별 장기 모니터링 및 평가 [5세부-협동연구기관 : 한국철도기술연구원] ① 개발 목표 : 콘크리트궤도 노반 복원/보강 기술 시공성 평가 [5세부-공동연구기관 : 케미우스코리아] ① 개발 목표 : 노반 보강용 급속 천공장비 개발 [5세부-공동연구기관 : 동양대학교] ① 개발 목표 : 철도 노반 및 원지반 급속 보강 설계기법 개발 및 개발재료 검증 [5세부-공동연구기관 : 지승구조건설] ① 개발 목표 : 콘크리트궤도 복원/보강 연계 시공기술 개발 [6세부-협동연구기관 : 충남대학교] ① 개발 목표 : 레일 축력/온도 측정 및 중립온도 도출 알고리즘 개발 [6세부-공동연구기관 : ㈜케이엠티엘] ① 개발 목표 : 레일 축력 측정 모듈 실시설계 및 개발 [6세부-공동연구기관 : ㈜에이베스트] ① 개발 목표 : 레일 온도 측정 모듈 실시설계 및 개발
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[1세부-주관연구기관 : 한국철도공사] □ 차량형 검측장비 테스트 베드 구축 [1세부-공동연구기관 : 한국표준과학연구원] □ 독립형 레일결함 검출센서 성능향상 □ 고속 다채널 초음파 보드 개발 □ 신호처리/제어/통신회로 개발 □ 다채널용 stand-alone type 초음파 탐상장비 제작 □ 레일탐상용 초음파 보드 성능평가 □ 독립형 레일 검측장치 검사절차서 개발 □ 해외검사에 적합한 레일결함 검사 기준/코드 제안(1) [1세부-공동연구기관 : 샬롬엔지니어링] □ 독립형 검측장치 테스트 베드 성능시험 □ 차량 탑재용 검측장치 설계/제작 [1세부-공동연구기관 : 에디웍스(주)] □ 독립측정형 레일탐상 ECT 탐상시스템 고도화 [1세부-공동연구기관 : 성균관대학교] □ 레일 결함 형상 및 검사조건에 따른 와전류 FEM 시뮬레이션 [1세부-공동연구기관 : (주)엘라켐] □ 굴곡면에 적합한 소재의 제작 및 평가 [2세부-협동연구기관 : 한국철도공사] □ 차량형 검측장비 테스트 베드 구축 [2세부-공동연구기관 : 투아이시스] □ 도상결한 검측모듈 시제품 제작 □ 트롤리를 이용한 현장 적용 시험 □ 시험 및 절차서 작성 □ 공인인증시험 항목 - 방수시험, 진동시험, 충격시험, 온도시험, 전자파시험 [2세부-공동연구기관 : 승화정책기술연구소] □ ARTIAS α버전 검증 및 고도화 □ 이미지 위치검지 시스템 연계 □ Integrated Rail Track Management System (IRTMS) α버전 개발 [2세부-공동연구기관 : 배재대학교] □ 콘크리트 궤도 결함측정시스템 최적화를 위한 현장평가 시험 및 구동/해석 프로그램 보완 □ 콘크리트 궤도 결함(침하, 균열, 공동, 뜸, 강성) 평가지수(Concrete Track Service Index CTSI) 개발을 위한 알고리즘 및 위험도 제시 [3세부-협동연구기관 : ㈜성신알에스티] □ 차량 기본 및 상세설계 (강도계산서,부품사양서 및 설계도면) □ 시험규격 및 절차서 도출 □ 탐상트로리/동력시스템/대차시스템 및 차량 시제품 개발 □ 차체제작 및 각종 주요장치조립 □ 검측 모듈 탑재 [3세부-공동연구기관 : 한국철도공사] □ 차량과 검측모듈간 인터페이스 검증 및 검측모듈에 대한 성능검증 □ 차량상세설계 사양 점검 및 주요 구성품 합치성 검토 □ 현차시험을 할 수 있는 테스트베드 관계자 협의 및 시험시 문제점 피드백 협의 [3세부-공동연구기관 : 카이스트] □ 유한요소 모델을 이용한 진동 해석 □ 시제품의 Modal Testing을 이용한 진동 측정 평가 1차 □ Modal Testing Data를 이용하여 유한요소 모델을 실제와 가까운 모델로 개선 [4세부-협동연구기관 : 대원대학교] □ 레일표면결함 모사 실내피로시험 및 분석 □ 레일표면결함 모사 수치해석 □ 레일표면결함 진전 예측 모델 제시 [4세부-공동연구기관 : 서울과학기술대학교] □ 레일결함 유형별 장기 모니터링(하이브리드 레일탐상 검측모듈 기반) □ 레일표면결함 개소 현장계측 및 평가 [5세부-협동연구기관 : 한국철도기술연구원] □ 대형토조시험 등을 통한 개발 장비 및 공법의 시공성 통합 평가 [5세부-공동연구기관 : 케미우스코리아] □ 노반 보강용 급속 천공 장비 및 동시주입공법 개발 [5세부-공동연구기관 : 동양대학교] □ 실내 및 실외 시험을 통한 공법 재료 성능 검증 및 설계기법 개발 [5세부-공동연구기관 : 지승구조건설] □ 콘크리트궤도 노반 보강과 연계한 복원공법 시공 장비 및 공법 개발 [6세부-협동연구기관 : 충남대학교] □ 레일에 부과되는 하중 및 환경변화에 따른 실시간 비파괴 응답 특성 분석 □ 레일마모에 따른 미세조직 변화가 비파괴 응답특성에 미치는 영향 평가 □ 실측된 레일 대표온도, 열화상 카메라, 열전도 해석, RAB_D/B를 결합한 하이브리드 레일온도 평가방법 [6세부-공동연구기관 : ㈜케이엠티엘] □ 레일축력 측정 모듈 보완점 해결방안 도출 □ 레일축력 측정 모듈 시제품 개발 □ 레일축력 및 온도 하이브리드 측정시스템 개발을 위한 실시설계 □ 레일축력 및 온도 하이브리드 측정시스템 개발 □ 성능시험과 적용성 평가 수행결과를 토대로 레일축력 및 온도 하이브리드 측정시스템 보완점 도출 [6세부-공동연구기관 : ㈜에이베스트] □ 레일온도(Rail Temperature), 대기조건, 도상조건과의 상관관계 도출 시험 및 RAB_DB 구축 □ 레일 온도 측정 모듈 시제품 제작 □ 레일축력 및 온도 하이브리드 측정 시스템의 운영노선에 대한 현장 적용 □ 현장 적용성 평가방안 도출 및 보완점 해결방안 도출
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
？ 해외수입에 의존하고 있는 레일 결함탐상 검측기술에 대한 독자기술 확보를 통한 국산화로 철도시설물 유지보수를 위한 검측 기술을 확립하고, 고가의 외산장비를 대체하고 외화절감 및 해외의존도 감소 ？ 맞춤형 차량탑재형 레일탐상차, 독립측정형 레일탐상장비를 병행 운용함으로써 레일결함 점검주기 단축 및 정밀 결함 탐상을 통한 선로유지보수 분야 검측장비 활용성 제고 및 선제적 예방 유지보수 가능 - 레일결함 발견율 향상(기존 33% → 개발 80% 이상) ？ 레일탐상 및 콘크리트도상 균열검측 전용 통합 궤도점검차 국산화 개발을 통해 검측장비의 실용화 및 운용성 향상, 점점주기 단축으로 선제적 보수？보강 가능 ？ 콘크리트도상균열 : 일반(년 1회→분기 1회, 고속(년 1회→2월 1회) ？ 레일 내？외부 탐상을 통해 복합적인 레일결함에 대한 유지관리 기술 현장 적용을 통한 선제적 레일유지관리 가능 ？ 열차운행횟수 증가와 고속화로 인한 철도사고를 예방하기 위한 철도시설물 진단기술을 확보 ？ 각종 검측장치와 관련된 산업용시스템의 설계 및 제작에 대한 전자, 소프트웨어, 자동제어 모니터링 설비업계의 기술수준 향상 기대 ？ 자동화 및 실시간 검측데이터를 활용한 검측시스템 구현으로 새로운 유지보수 체계 기틀 마련 및 독자적인 기술을 보유함으로 고부가가치 철도시스템 국내 및 국외 시장에 대한 기틀 마련 ？ 다양한 조건으로 조성된 철도노반을 효율적이고 근본적으로 보강할 수 있는 기술의 확보를 통해 주기적으로 발생하는 유지보수 문제를 해결 ？ 국내 특성에 맞고 생애주기비용을 고려한 콘크리트궤도 노반 보강절차를 확립함으로써 경제적이고 신속한 유지보수기술 확보 ？ 향후 400km/h 이상의 고속철도 운행을 위한 선로의 안정적인 운영을 위해서는 근본적인 노반 보강 가능한 기술을 확보 요구 ？ 도상 복원으로 응급복구만 수행하던 기술에서 노반침하의 근본적인 원인 파악 및 노반 급속 보강 기술력 확보 ？ 환경보호정책으로 전기철도 확대 및 열차운행횟수 증가와 고속화로 인한 철도사고를 예방하기 위한 철도 시설물 진단기술 확보 ？ 철도시설물 검측산업에 과학적 유지보수 기법을 적용하여 인력중심에서 자동화설비에 의한 유지 보수체제 확립 ？ 철도시설물 유지보수를 위한 영상처리 기술을 확립하여, 고가의 외산장비를 대체하고 외화 절감 및 해외의존도 감소 ？ 기술개발을 통해 열차운행 중 콘크리트 도상의 유지보수 최적화 및 열차운행 안전성 향상에 기여 ？ 콘크리트 도상의 객관적이고 지속적인 균열 탐사 결과를 누적하여 철도 이상개소의 조기 탐지 ？ 균열 탐사의 신뢰성 있는 결과 유지관리 이력을 통해 유지보수 생산성 약 6%이상 향상 기여
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| 사회 경제적 파급효과 |
□ 경제적 파급효과 ？ KTX 개통 이후 궤도분야의 유지보수인 레일관리, 자갈관리 및 선형관리 비용이 증가하였으며, 향후 고속화가 진행될수록 궤도의 안전관리 및 유지관리의 필요성이 증가됨 - 국외 도입시 많은 비용(차량형 40~50억, 독립형 0.5~1억)이 소모되는 레일탐상 검측시스템 대한 국산화 가능(기존 제품 구매비용 약 30% 절감) ？ 세계 수준의 독립측정형 레일결함 탐상 장비 자체기술력 확보 및 국내 시장 판매 실적 등을 바탕으로 해외시장 진출 가능 ？ 레일탐상 및 콘크리트도상 균열 검측 모듈 전용 통합 궤도점검차 국산화 개발을 통해 장비구매 비용 절감(기존 : 각 모듈별 2대 개별 구입 → 변경 : 1대 구입으로 구매비용 50% 절감) ？ 차량형 및 독립형 검측장비 국산화 개발로 장애 및 고장 등으로 인한 과다한 수리비용 지출 방지 및 검측중단 사례 방지 - 2015년 코레일 선로점검차 고장 → 6개월 운행중단 , 수리비 10억 지출 ？ 장애 조기 진단 및 선제적 조치에 따른 열차 지연 사고 방지(레일절손 지연사고 발생의 경우, 열차 지연에 따른 승차권 환불 금액) ？ 현재 기존의 자갈궤도 철도노반에 대한 자갈도상의 유지보수만으로 연간 약 1,012.3억 원의 막대한 비용이 소요될 것으로 파악되며, 콘크리트궤도 적용의 확대와 상태평가 및 보강기술 확보를 통해 국가 차원의 철도 관련 유지보수 비용을 절감할 수 있음 ？ 호남고속철도, 신설선 등 도상균열, 노반침하 발생개소에 개발기술 적용으로 열차정시운행 확보가 가능함에 따라 철도 시설물 관리에 대한 신뢰성 향상 ？ 철도시설물의 유지보수 효율화를 위한 검측장비의 수요가 기하급수적으로 증가하고 있음에 따라 검측장비 개발을 통한 국내외 시장 진출 기대 ？ 유지보수 비용 및 기간의 감소로 철도운영기관의 경영 향상에 기여 ？ 영상검측 기술 확보를 통한 국내 타산업 분야로 확대 적용 가능 ？ 국내 상태평가 기술개발을 통한 기술자립과 국부유출을 막고 해외시장 진입 가능성 제고 □ 사회적 파급효과 ？ 레일 결함탐상 및 상태평가 기술개발로 적시의 선로유지보수 및 예방 보수를 통한 양호한 레일상태 관리가 가능하며, 철도차량 운행의 주행안전성 및 승차감 확보에 기여 ？ 일반？고속？도시철도 등 철도운영기관 기술 적용을 통한 철도 시설물 관리에 대한 대국민 신뢰도 향상 기대 - 콘크리트궤도 선로의 결함을 조기에 발견하고 신속하게 보수할 수 있는 기술을 확보함에 따라, 철도 이용관련 전국민의 편의성과 안전성 증진 가능 - 선로유지보수 및 예방보수를 통한 철도차량의 주행안전성 및 승차감 향상 가능 - 최적의 유지관리 기술을 도입하여 시설물 사용주기의 증대 및 안전사고를 미연에 방지함으로써 시설물의 안정성 향상 및 대국민 신뢰도 제고 - 연간 현장 검측 인력을 감소하고 철도 운행 안전에 기여함으로써 95%에 달하는 인명 피해 감소
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| 활용방안 |
- 1세부 : 레일 결함탐상 검측시스템 ？ (차량탑재형) 레일탐상차 등 궤도점검 전용차량에 검측모듈을 장착하여 성능검증 후 코레일 및 도시철도 운영기관에서 도입하여 레일결함 탐상전용 장비로 활용 ？ (독립측정형) 코레일 및 도시철도 운영기관에서 도입하여 신규 구입 및 교체시 활용 * ‘20~’25년 레일탐상장비 내용년수 초과 등으로 교체 및 신규구입 필요 (‘18년 : 7대 판매, ‘20년 : 31대 교체 예정) - 2세부 : 콘크리트궤도의 도상/노반 상태평가 시스템 ？ 철도시설물 유지보수를 위한 영상취득 기술을 확보하여 고가의 외산장비를 대체하고 외화절감 및 해외 의존도 감소, 가격경쟁력 및 품질로 해외시장(중국, 유럽 등)에 판매 ？ 해외기술 도입 대비 수입대체 효과와 철도 선진국에 본 과제에서 제안하는 균열탐사 및 유지관리 시스템의 유연한 적용으로 기술 수출 가능 - 3세부 : 레일 결함 및 콘크리트 균열검측 궤도점검차 개발 ？ 철도안전법 형식승인을 통한 성능검증 후 코레일 및 도시철도 운영기관에서 도입하여 레일결함 탐상 및 콘트리트도상 균열검측 전용 장비로 활용 * ‘20~’25년 레일탐상차 내용년수 초과 등으로 신규구입 필요 (코레일 2대, 서울교통공사 2대, 대구도시철도공사 1대 구매예정) - 4세부 : 레일결함 진전 예측 모델 및 관리기준 ？ 한국철도시설공단 선로유지관리지침 개정 후 철도운영기관 레일유지보수 기준으로 활용 - 5세부 : 콘크리트궤도결함(침하)보강/복원 기술개발 ？ 기존의 공법을 이용한 보강보다 경제적이면서 시공기간을 줄일 수 있어 수년간 2,000억원 이상의 매출을 확보할 수 있을 것으로 판단됨 ？ 해외유수의 침투주입재료 대비 동등성능 및 가격경쟁력 확보로 수출실적 확보 - 6세부 : 장대레일 종방향 레일축력 측정 장치 ？ 일반？고속？도시철도 선로의 장대레일 유지보수시 활용
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