| 4차년도 |
* 탈선/충돌 실험 및 시뮬레이션을 통한 탈선 후 거동 연구* 기존 철도교량 일탈방호시설 개발
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[1세부] 철도교량 열차 일탈방호시설 개발 및 검증* DCP(일탈방호시설 패널)의 상세기술사양 제시 및 정적성능평가* DCP(일탈방호시설 패널)의 충격성능평가* DCP(일탈방호시설 패널)의 인터페이스성능평가* 기존 철도교량 일탈방호시설 상세설계* 기존 철도교량 일탈방호시설 구성품 시작품 제작* 충돌실험 후 손상정도에 따른 일탈방호시설의 현장 재설치 방안 연구* 손상된 방호시설의 철거 및 콘크리트 궤도(TCL층) 재시공* 적용 재료별 충격시험을 통한 강도성능 및 충격에너지 도출[2세부] 철도차량 일탈방호시설의 성능기준 및 평가기술 개발* 궤간 내 일탈방호시설 초도시작품에 대한 충돌거동 및 충돌하중 규명/검증 실험* 시뮬레이션을 통한 충돌 설계하중 도출(고속주행에 대한 충격에너지)* 자갈층 모델링을 이용한 탈선열차 차륜과 도상자갈 간의 상호작용 분석* 일탈방호시설에 대한 설계지침(안) 도출* 철도안전시설 성능시험장 및 시험선 궤도 유지관리* 시험선 궤도 공사 관리* 철도설계지침 및 편람(일탈방호시설 관련) 개정(안) 상정* 실대형 철도차량의 탈선/충돌 실험을 위한 계측시스템 설계 및 구현* 실대형 철도차량의 탈선/충돌 실험기법 연구* 계측시스템으로부터 도출한 데이터처리 기법 연구* 사회·경제적 피해영향을 고려한 철도차량 일탈사고 위험도 등급 모델 제안* 실험 및 수치해석을 통한 철도차량 일탈 경향성 분석* 탈선/충돌 시뮬레이션 대표차량모델(안) 도출* 탈선 시나리오에 따른 궤간 내 DCP 적용 위험도 등급 검토* 탈선열차와 방호시설간의 충돌에 대한 이론적 연구* 방호시설에 작용하는 열차 충돌하중에 영향을 미치는 변수 검토
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
□ 국제적 공백기술 확보에 따른 기술선도 * 특히, 효과 및 성능검증 기술은 전 세계적으로 전무 * 탈선/충돌 실험인프라 구축으로 시설분야와 차량분야, 그리고 인간공학분야의 융합연구체계 구축 → 실대형 실험인프라 구축 및 전문연구인력 양성에 따른 기술 선도 → 철도안전시설 성능기준 및 성능평가 기술(원천기술) 개발 및 검증인프라 구축
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| 사회 경제적 파급효과 |
○ 경제적ㆍ산업적 측면□ 열차의 안전성능을 향상시켜 편안하고 안전한 교통시스템을 제공할 수 있으며, 안전성 및 경제성을 확보함과 동시에 신형식 궤도 기술 개발 및 실용화를 통한 철도교통시스템의 국제 경쟁력 확보에 기여할 수 있음.□ 탈선 후 열차의 거동을 예측하고 시설과의 충돌거동/하중을 평가할 수 있는 해석적 및 실험적 연구를 수행하여 그 결과물을 근거로 탈선방호성능에 관한 기준을 제정하는 것은 설계기준 선진화에 크게 기여할 것임.□ 철도인프라 방호기술을 현업에 즉시 적용할 수 있는 급속 일탈방호성능 확보가 가능한 기반기술 확보와 관련 방호시설의 설계, 제작, 급속유지보수 기술연구를 통하여 열차지체시간 최소화 등의 실질적인 기술 확보가 가능함.□ 철도의 고속화 등 급격한 기술진보와 동시에 철도시설의 노후화도 동시에 진행되면서 열차탈선, 선로이탈에 의한 2차 피해 확대가 예상됨에 따라 대형인명사고를 예방할 수 있는 안전한 철도인프라 기술을 확보하며, 연구 성과로 도출될 것으로 예상되는 실대형 탈선/충돌 실험을 통한 성능평가/검증, 열차의 탈선-충돌 시뮬레이션을 통한 성능평가/검증, 일탈방호를 겸하는 신형식 콘크리트 궤도 기술은 전 세계적으로 증가 추세인 고속철도 인프라 개발에 따른 2015년 약 63.6조원, 2016년 약 66.1조원의 세계 궤도시장에서 경쟁력을 발휘할 수 있을 것으로 판단됨. * 북미의 Class 1 선로는 2020년까지 매년 약 11조원을 투자하여 개량 * 중국은 2020년까지 고속철도 건설에 약 253조원 투자 * 전 세계적으로 2022년까지 약 729조원이 유럽과 아시아를 중심으로 고속철도에 투자될 것이며 고속철도 연장은 약 74,896 km○ 사회적 측면□ “철도안전산업 활성화” 목표달성을 위한 추진과제로 ‘안전투자 확대를 통한 안전산업 수요창출’, ‘제도개선을 통한 안전산업 선진화’를 도모할 수 있으며, “철도안전기술 개발” 목표달성을 위한 추진과제로 ‘철도안전 원천기술 개발 및 검증인프라 확충’, ‘철도안전 고도화를 위한 R&D확대’ 방향에 부합하여 철도안전성능 향상 및 대형철도사고 발생 Zero화 목표에 일조하고 국민이 안심하고 신뢰하는 인명중시 철도안전 구형에 이바지 할 수 있음.
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| 활용방안 |
○ 일탈방호시설물에 대한 실대형 성능 평가는 전 세계적으로 수행된 바 없으므로 자체적 철도시스템 안전방재 기술 확보 및 국제 경쟁력 확보에 기여할 수 있으며, 탈선열차의 방호 메커니즘 및 탈선 후 거동 규명은 철도기준의 선진화 모범 사례로 적극 활용될 수 있음.○ 탈선열차와 시설물과의 충돌 시뮬레이션 기법 및 검증 기술은 다양한 시설조건(교량, 토공, 인접교통 등)에 대한 탈선 안전성 평가에 활용될 수 있음.○ 통계적으로 탈선/충돌 사고 발생확률이 높은 일반철도 및 고속철도의 교량/곡선부 등 위험개소의 일탈방호안전시스템 우선 도입이 예상됨에 따라 운행선상에서 노선차단 없이 신속하게 급속시공이 가능한 일탈방호시스템의 설계/시공/평가/유지보수 기술을 확보하여 탈선이후 2차 대형피해를 예방 가능한 대안이 제시될 수 있음.○ 교량/접속부/고성토구간에 시공단계부터 일탈방호성능이 확보된 신형식 방호시스템의 기술을 확보하여 다양한 시설조건에 대한 방호기술의 기반 구축 및 안전성 확보에 활용될 수 있음.○ 탈선으로 인한 열차의 선로 일탈로 인한 대형 2차 피해를 예방하기 위하여 일반철도 및 고속철도의 선로, 교량, 곡선구간, 접속구간 등에서 인명 및 재산상의 손실을 방지할 수 있는 일탈방호의 기술적 대안을 제시○ ‘기존 철도교량 일탈방호시설 개량기술’은 운행선 교량 상에 차단시간내 급속시공이 가능하여 열차운행에 영향을 주지 않으며, 지진, 강풍, 인적실수에 의한 사고를 최소화를 할 수 있는 일탈방호성능 확보가 필요한 개소에 시설개량 솔루션을 제공할 수 있음. ○ ‘평택~오송 구간 고속철도 2복선화’ 추진계획(제3차 국가철도망구축계획 민자사업 계획)에 따라 본 연구 최종성과물 반영 추진 - ‘19~‘20 기본 및 실시설계 (본 연구 4차년도) - ‘21~‘25 착공 및 완공 (‘21 본 연구 종료)○ 200 km/h 이상 철도건설 구간 기존 개량용 성과물 적용 예상 (원주~강릉, 원주~제천, 서해선, 영천~신경주, 도담~영천 등)
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