주메뉴 바로가기 본문바로가기
전체메뉴닫기
과제현황 목록

과제기본정보

세계 최장경간(200m급) 경전철 고가구조물 개발 및 검증1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 세계 최장경간(200m급) 경전철 고가구조물 실증 연구 과제번호 21LREG-C163300-01
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 철도교통기술 | 궤도토목기술 적용분야 건설업
2순위 건설 교통 | 시설물 설계 해석기술 | 교량 실용화대상여부 실용화
3순위 건설 교통 | 건설시공 재료 | 토목시공기술 과제유형 개발
과제명 세계 최장경간(200m급) 경전철 고가구조물 개발 및 검증
주관연구기관 한국철도기술연구원
총괄연구 책임자 성명 신정열
소속 한국철도기술연구원 직위 책임연구원
전화번호 031-460-5000 FAX 031-460-5814
총 연구기간 2021-04-01 ~ 2024-12-31
당해연도 연구기간 2021-04-01 ~ 2021-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
1차년도 5,125,000,000 182,250,000 1,453,750,000 1,636,000,000 6,761,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ○ 현재 도심지 과밀화로 이미 도로교통환경이 한계상태에 있고, 미래 도시인구 증가에 따른 도심지 과밀화, 환경오염 이슈가 더욱 가중되면서, 철도 중심의 환경친화적인 도시교통체계로의 전환이 가시화
○ 현재, 우리나라 광역시·도에서 연계 교통망 확충을 위해 신규 도시철도 사업(41개 노선, 620여 km, 약 27조 규모)을 추진 및 계획 중인데, 미래 도시집중화 및 광역도시간 연계 이동수요의 증가로 친환경 도시교통수단인 경전철의 지속적인 확충이 예상
○ 하지만, 국내 첫 경전철이 도입된 지 10년이 지났지만, 경전철 고가구조물의 육중한 철도교 구조형식에 의한 도시미관 저해, 도시단절 조성, 도로교통 혼잡 가중 등의 문제로 시민들로부터 외면받아 왔고, 시민들의 고가화 반대 및 고가건설방식 대비 일반적으로 2배 이상의 사업비가 소요되는 지하화 요구에 따른 지자체 및 국가의 재정부담 가중으로 국내 경전철 사업이 원활하게 추진되지 못하고 있는 실정
*국내 경전철 사업은 통상 국가 재정사업(서울 40%, 지방 60%)으로 시행되며, 고가화의 경우 지하화 대비 구축비 약 400-500억원/km(지하 건설비의 1/2) 절감이 가능하여, 현 계획노선의 20%를 고가 건설방식으로 전환시 약 5∼6조원(620여 km×20%×400-500억원/km)의 사업비 절감 및 국가재정부담 경감 기대
○ 실제 도심지에 경간장 30~40m 간격으로 빼곡한 하부 교각 구조와 일반 철도교 형식의 육중한 상부 고가구조로 인해, 시민들의 거센 반대(미관, 소음 등)로 2배 이상 비싼 지하로 변경 건설*되고 있는 실정으로 문제해결이 시급하고, 향후 국내 고가경전철 신규 수요에 적기 대응이 시급
*실례: 김포경전철, 부산 사상-하단선
○ 이렇듯, 국내 고가경전철 시장 수요가 불확실하고 국내 경전철 시장 규모 마저 작은 상황으로 인해, 공익보다는 기업 이윤을 최우선시하는 민간기업의 주도로 상기 기존 경전철 고가구조물의 문제를 해결 가능한 신형식 구조의 자체 개발·도입을 기대할 수 없는 실정
○ 또한, 안전을 최우선시하는 보수적인 철도 특성상 실제 도시철도 노선에서의 검증*이 필수이며, 민간 매칭을 통한 정부주도로 신규 경전철 실노선에서의 실증 사업 추진이 반드시 필요
*토목분야 외 차량·궤도·전기·신호·통신 등 각종 시스템간 종합 연계 운영되는 경전철 특성상, 정부주도로 지차체, 도시철도건설·운영기관 및 산학연의 유기적인 체계 하에 추진
최종목표 ○ 도시조형물과 같은 심미적인 경관성을 갖는 혁신적인 신형식 구조로, 기존 육중한 고가(高架) 구조 형식으로 인한 도시단절?미관훼손?교통혼잡?소음?악천후시 열차운행안전 등의 문제점을 해결하고, 도심지 최장경간(200m급) 구현으로 세계 기술을 선도하는 “경제적이고 안전한 도시친화형 신형식 경전철 고가구조물” 개발
○ 1단계 연구(`18~`20)를 통해, 기존 철도교 형식의 육중한 고가(高架)구조로 인한 도시단절?미관훼손?교통혼잡?소음?악천후시 열차운행사고 등의 기존 경전철 고가구조물의 모든 문제를 말끔히 해소할 수 있는 도시친화형 신형식 경전철 고가구조물에 대한 설계기술 개발 완료
- 개발한 신형식 경전철 고가구조물은 상부 중앙의 메인 거더 역할을 하는 백본구조와 이와 연결된 아웃리거 구조로 구성된 도심지 세계 최장경간(200m) 구현이 가능한 매우 창의적이고 혁신적이며 미래지향적인 신형식 구조로서,
- 최적의 구조효율을 갖는 상하부 일체형 구조를 가지며, 개방감과 심미성을 고려한 백본과 아웃리거 구조로 도시조형물과 같은 심미적인 경관성을 제공하고, 도심지 세계 최장경간(200m)과 슬림한 하부(폭 1.5m 이내) 구현으로 하부를 개방함으로써 도시단절 문제를 해소하고 고가구조물로 인한 상부 도로 잠식에 의한 교통혼잡 가중 문제를 해결하며,
- 또한, 캐노피 역할을 하는 상부 아웃리거의 스킨 구조로 소음저감 및 폭설·강우 등 악천후시 열차운행사고 저감 등의 효과와 함께, 기존 철도교 형식(강합성교, PSC교 등) 대비 공사비 5% 이상 절감 가능한 경제적이고 안전한 도시친화형 신형식 경전철 고가구조물임
○ 본 연구는 도심지 세계 최장경간(200m) 신형식 경전철 고가구조물 설계기술 개발(1단계)에 이은 후속 2단계 성격의 연구로서, 신형식 경전철 고가구조물의 정밀제작·가설시공 기술 개발 및 실물구조체 성능검증과 함께 현장 테스트베드 구축 및 차량주행 성능검증 수행
연구내용 및 범위 ○도시친화형 경전철 정거장 및 정거장/고가구조물간 인터페이스 설계기술 개발
-도시친화형 정거장 및 미니멀 정류장 구조 개발 및 설계 검증
-신형식 경전철 고가구조물의 정거장 접속부 구조 개발 및 설계 검증

○고성능 신소재 경량 바닥판 및 대피로 개발
-FRP교량/대피로 바닥판 설계
-FRP교량/대피로 바닥판 주요 연결부(바닥판간, 바닥판-본체/주행궤도간) 설계 및 검증
-FRP교량/대피로 바닥판 시제품 제작 및 성능검증
-FRP교량/대피로 바닥판 시공기술 개발

○신형식 경전철 고가구조물 정밀제작·급속시공 기술 개발
-신형식 경전철 고가구조물 동적안전성 검증
-신형식 경전철 고가구조물 주요 경간장별 설계타당성 평가
-신형식 고가구조물 주요 요소부재 정밀제작 기술 개발(백본, 아웃리거)
-신형식 고가구조물 상부구조 모듈간 연결부 설계·제작 및 성능검증
-신형식 고가구조물 하부구조 모듈간 연결부 설계·제작 및 성능검증
-신형식 고가구조물 상부구조 모듈간 연결부 피로안전성 검증
-신형식 고가구조물 상부구조 피로 상세설계
-신형식 고가구조물 정밀시공장비 설계 및 시공 시뮬레이션 검증
-신형식 경전철 고가구조물 설계 경제성 검토(VE) 및 생애주기비용(LCC) 분석

○도심지 하부 기초 급속시공 기술 개발
-기초 심도 최소화 위한 스트럿-타이형 하부기초 및 하부구조간 연결부 설계검증
-도로잠식 폭 최소화 가능한 하부기초 급속시공법 개발 및 시험시공 검증

○신형식 경전철 고가구조물 스마트 정밀 시공관리 기술 개발
-Smart Survey 기반 Digital Twin 구축 및 활용기술 개발
-Digital Twin 기반 신형식 고가구조물 스마트 정밀시공관리 기술 개발
-실물시험체 대상 스마트 정밀시공관리 기술적용 및 검증
○신형식 경전철 고가구조물 실물구조 시험체 구축 및 성능검증 연구
-신형식 경전철 고가구조물 공탄성 모형실험 및 내풍안전성 검증
-신형식 경전철 고가구조물 상사모형 가진실험 및 내진안전성 검증
-신형식 경전철 고가구조물 실물구조시험체 구축 및 내하성능 검증

○신형식 경전철 고가구조물 테스트베드(최장경간 200m) 구축 및 성능검증 연구
-신형식 경전철 고가구조물 테스트베드 기본 및 상세추진계획 수립
-신형식 경전철 고가구조물 테스트베드 기본 및 실시설계
-신형식 경전철 고가구조물 테스트베드 제작 및 가설시공
-신형식 경전철 고가구조물 테스트베드차량주행 동적 성능검증
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 -도시친화형 정거장 및 신형식 고가구조물간 접속부 구조 개발
-고성능 FRP 교량/대피로 바닥판 설계
-세계 최장경간(200m급) 신형식 경전철 고가구조물 설계타당성 검증
-세계 최장경간(200m급) 신형식 경전철 고가구조물 시공기술 개발(1)
-신형식 경전철 고가구조물 스마트 시공관리 위한 Digital Twin 구축
-신형식 경전철 고가구조물 테스트베드 기본계획
-도시친화형 정거장 및 미니멀 정류장 구조 개발
-신형식 경전철 고가구조물의 정거장 접속부 구조 개발
-FRP교량/대피로 바닥판 및 주요 연결부(바닥판간, 바닥판-본체/주행궤도간) 설계
-신형식 경전철 고가구조물 동적안전성 검증
-신형식 경전철 고가구조물 주요 경간장별 설계타당성 평가
-신형식 고가구조물 주요 요소부재 정밀제작 기술 개발(백본, 아웃리거)
-신형식 경전철 고가구조물 주요 모듈간 연결부 제작 및 성능 검증
-신형식 고가구조물 상부구조 모듈간 연결부 피로안전성 검증
-신형식 고가구조물 정밀시공장비 설계
-기초 심도 최소화 위한 스트럿-타이형 하부기초 및 하부구조간 연결부 설계검증
-Smart Survey 기반 Digital Twin 구축 및 활용기술 개발
-신형식 경전철 고가구조물 테스트베드 기본계획 수립
연구성과 기술적 기대성과 ○ 도심지 세계 최장경간(200m급)의 도시친화형 신형식 경전철 고가구조물 설계·제작 및 시공 기술 선점으로 국내 철도기술 수준 향상 및 해외 기술 선도로 국가기술경쟁력 향상과 함께 국가 위상강화에 기여
사회 경제적 파급효과 ○ 도시과밀화, 교통정체 가중 등의 해소를 위해 국내 지자체별로 다양한 방식의 경전철 사업을 계획 중으로, 도시단절·미관훼손·교통혼잡·소음·악천후시 운행안전 등 기존 고가경전철 문제 해소
*국내외 20-50m 수준의 경간장을 최장경간 200m(도심지 세계최고수준) 가능으로 고가하부 개방감 제고와 함께, 기존 2-3m 수준의 하부구조(교각) 폭/직경을 1.5m 이내 수준으로 최소화하여 고가구조물로 인한 도로차선잠식 문제 해소
○ 국내 저비용·친환경 교통수단인 경전철 사업의 확충 및 원활한 추진으로 대국민 도시철도 서비스 확충 및 철도산업 발전 기대
○ 도시친화형 신형식 경전철 고가구조물 도입에 따른 건설비 절감과 함께, 현 계획노선의 20%를 고가건설방식으로 전환 시 최소 5~6조 이상의 국가재정부담 완화 기대
*現 41개 노선(620여 km)의 경전철 사업이 계획되어 있으며, 고가화의 경우 지하화 대비 구축비 약 400-500억원/km 절감으로, 현 계획노선의 20%를 고가건설방식으로 전환 시 약 5-6조의 사업비 절감 및 국가재정부담 경감 기대
○ 현재 사업성(B/C) 부족으로 답보상태에 있는 국내 경전철사업 활성화를 통한 일자리 창출 및 국내경기 활성화 기대
○ 세계 최장경간 경전철 고가구조물 개발로 동남아 등 해외 경전철시장 진출과 이에 따른 엔지니어·시공 인력 양성 및 세계 인력시장 진출 등으로 관련 철도산업 발전 기대
활용방안 ○ 국내 수도권을 포함한 전국 지자체별로 경전철을 중심으로 한 도시철도 시장이 형성되고 있고, 현재 광역시·도에서 연계 철도교통망 확충을 위해 41개 노선(총연장 620여 km, 약 27조원 규모)의 신규 도시철도 사업을 계획·추진 중이며,

○ 국외에서도 동남아에서만 17개 노선(총연장 300여 km) 규모의 도시철도 사업이 추진 중에 있는 등, 향후 동남아, 중동 등을 중심으로 한 수십 조원 규모의 경전철 사업이 계획·추진 예상.

○ 부산 하단-녹산선 등(테스트베드 대상지, 예타 진행중)을 대상으로 도시친화형 신형식 경전철 고가구조물 테스트베드를 구축하여 시공성 및 차량주행 안전성 검증을 수행함으로써 바로 실현장에 실용화시키고, 이를 기반으로, 향후 부산 기장선 등 국내 신규 고가경전철 사업에 확대 적용 추진.

○ 아울러, 독자적인 국내 기술을 가지고 있는 K-AGT 고무차륜형 경전철 차량기술과 제작기술을 가지고 있는 철제차륜형 경전철 차량기술, 국내 주요 지자체의 경전철시스템에 대한 건설·운영 노하우(know-how), 그리고 본 연구개발을 통해 확보될 도심지 세계 최장경간(200m)의 도시친화형 신형식 경전철 고가구조물에 대한 세계 선도기술을 발판으로 베트남, 인도네시아 등 동남아를 중심으로 활발히 추진 중인 해외 경전철 시장에의 사업화 병행 추진.
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 경전철 고가구조물 도시친화 장경간 시공
영문 LRT Elevated guideway Urban friendly Long-span Construction
최종보고서
최종보고서 파일 다운로드 제공
최종보고서
  • 담당부서해당 사업실
  • 담당자과제 담당자
  • 연락처 사업별 담당부서 보기