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과제기본정보

사전제작형 플로팅슬래브 궤도 및 기존선 자갈궤도 급속개량 기술 실용화1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 철도기술연구사업 과제번호 18RTRP-C148760-01
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 철도교통기술 | 궤도토목기술 적용분야 교통/정보통신/기타 기반시설
2순위 건설 교통 | 철도교통기술 | 철도시스템 엔지니어링 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 개발
과제명 사전제작형 플로팅슬래브 궤도 및 기존선 자갈궤도 급속개량 기술 실용화
주관연구기관 (주)에스코알티에스
총괄연구 책임자 성명 이찬영
소속 (주)에스코알티에스 직위 팀장
전화번호 02-2008-0500 FAX 02-2008-0575
총 연구기간 2018-07-27 ~ 2020-12-31
당해연도 연구기간 2018-07-27 ~ 2018-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
1차년도 480,000,000 21,600,000 138,400,000 160,000,000 640,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 - 사업화 지원 신청기술 ‘사전제작형 플로팅슬래브궤도’는 국토교통기술연구개발 사업으로 개발된 기술로, 철도운행에 의하여 소음/진동이 발생하는 역사를 대상으로 운행선상 철도운행의 지장 없이 급속시공 할 수 있으며 진동과 소음을 저감할 수 있는 혁신적인 플로팅 궤도시스템 기술(2013~2018년)
- 개발 궤도구조는 공장에서 제작된 프리캐스트 슬래브 패널에 이산지지형 방진장치를 사전에 부착하여 시공현장으로 운송하여 소음/진동 저감 대상 역사에 조립 시공하는 궤도 시스템으로서, 개발 궤도의 구조는 2면의 종방향 패널이 가로보로 결속되는 ‘ㅍ’자 모양의 형상을 가진 콘크리트 슬래브 패널과 패널을 지지하는 6개의 방진장치로 구성된 콘크리트 궤도임
- 플로팅 궤도의 소음진동 저감원리는 방진장치을 포함한 궤도시스템의 고유진동특성 이용해 진동원인 궤도를 노반 구조로부터 격리시킴으로써 궤도를 저역필터(Low pass filter)화하는 것이 핵심으로서, 주행열차에 의한 가진 주파수를 특성과 시스템 고유주파수의 비를 이용해 진동하중을 감소시켜 하부 구조로 전달되도록 하는 시스템 원리이다.
최종목표 ○ 연구개발 최종목표
철도역사의 소음/진동을 저감하기 위해 개발된 ‘사전제작형 플로팅슬래브 궤도기술’과 이를 응용한 기존선 자갈궤도 급속개량 기술(20m/4.0h이상)의 사업화 추진
○ 연구개발 세부목표
- 구조해석 및 동특성해석에 의한 설계 안전성 입증
- 정적/동적 하중시험, 피로시험 및 주행안정성 시험을 통한 제품 안전성 입증
- 철도시설공단 궤도구조성능검증 절차(KR C 14060)를 통한 성능 인증
- 운행선 현장 시험부설을 통한 전용시공장비 안전성 및 1일 시공(20m/4.0h 이상) 실적 인증
- 기술 국산화 및 급속시공 기술확보로 플로팅궤도 건설 및 개량 비용 절감
연구내용 및 범위 ○ 본 연구에서는 기 개발된 ‘사전제작형 플로팅슬래브 궤도기술’ 및 이를 응용한 기존선 자갈궤도 급속개량 기술의 성공적 상용화를 위해 다음과 같이 4단계로 연구를 진행하고자 함
○ 1단계(기존 및 응용기술 완성): 기존 보유 기술의 문제점을 보완하고 이를 응용한 기존선 자갈궤도 급속개량 슬래브 궤도 기술의 완성도 향상 및 설계기술 정립
- 기존 소음/진동 저감을 위한 사전제작형 플로팅 궤도 및 응용기술에 대한 실용화 장애요인 분석 및 궤도시스템 개선 사항 도출
- 궤도구조의 주행 안전성 및 승차감 향상을 위한 차량-궤도-노반 인터페이스를 고려한 기술요건 도출
- 개선된 시스템을 구성하는 방진장치 및 연결요소의 설계 및 연결부재 규모 시험을 통한 성능 검증
- 궤도시스템에 대한 유한요소 해석 기반으로 한 구조안전성 검증 및 설계절차 도출
- 기존 보유기술 적용된 공정 분석을 통한 시공성 향상방안 도출 및 패널 운반설치 전용장비 설계
○ 2단계(성능시험검증): 대상 기술의 안전성 검증 및 설계, 시공, 유지관리 술의 정립 및 실규모 구조실험을 통한 성능 검증
- 차량-궤도-노반 인터페이스를 고려한 궤도구조의 주행 안전성 및 승차감 검토 및 검증
- 구조해석을 통한 궤도시스템 안전성을 검증하고 체계화된 설계기법을 제시하고 설계예제, 설계 매뉴얼 등의 가이드라인을 작성
- 운행선상 최적의 시공절차 및 공정기술을 정립하고, 이에대한 시방서 및 유지관리 매뉴얼 작성
- 중량구조물인 패널의 운반-하화-설치 공정에 대해 안전성, 신속성, 정확성의 요구를 반영한 전용장비 설계 검토 및 제작, 시운전을 통한 현장 적용성 검증
- 신뢰성 높은 실대형 구조실험을 위하여 레일, 체결장치 등 전체 구성요소를 장착한궤도시스템에 대하여 기술적 협의와 전문가 자문을 실시하고 정확한 실대형 구조실험을 위하여 국내외 실험 자료를 수집하여 실험을 위한 준비 작업을 수행
- 요소기술 시험체와 요소기술이 장착된 궤도시스템 시험체에 대한 실험을 수행하고 실험 결과분석을 통해 실질적 성능을 검증함으로써 급속시공 궤도 기술의 실용화를 위한 공학적 근거 마련
○ 3단계(시스템 현장검증): 실험실규모 성능이 검증된 자갈궤조 급속시공 슬래브궤도 기술의 실용화를 위하여 현장에 시험부설을 실시하고 이에 대한 현차주행 시험 및 장기 공용 모니터링을 통한 실 적용성 검증
- 대상기술의 현장 시험검증을 위한 시험부설 부지 선정 및 부지 여건을 고려한 자갈궤도 급속개량 설계 수행
- 해당 현장부설을 위한 제품의 물량 검토와 제품생산, 품질관리 계획 수립 및 제작, 현장 납품
- 차단시간내(4.0H) 1일 20m 이상의 성공적 시험부설을 위한 시공계획, 시공관리계획 수립 및 준비사항 점검
- 실질적인 현장 적용성을 검증을 위하여 테스트베드 시험시공실시 및 현차주행시험 및 장기공용 모니터링을 통해 실제 환경에서의 기술에 대한 구조적 안전성, 주행안전성, 내구성 등의 우수한 성능과 시공성·경제성·유지관리성 등을 분석함
○ 4단계(사업화준비단계): 실용화된 개발기술의 사업화 추진을 통하여 과제의 최종목표인 기술 제품화 및 사업화를 달성하고 사업완료 후 4년간 신규 매출 240억 원 이상을 달성을 위한 계획 수립
- 개발기술에 대해 철도시설공단 궤도구조성능검증 절차(KR C 14060) 신청 및 검증 달성
- 실용화된 개발기술의 사업화 활성화를 위해 기술에 대한 전문기관을 통한 가치평가와 마케팅 전략을 수립하고 활용하여 개발기술 홍보를 수행
- 개발 기술에 대한 기술실시를 통한 철도운영기관, 출연연, 개발기업 등의 기관과 기술이전 및 협약 등 기술실시계약을 달성함
- 현장실적 확대를 위해 철도운영 기관 등을 대상으로 기술 상용화 실적을 확보
- 검증된 기술에 대하여 지속적인 공사실적 증가 및 양산 시스템 구축을 통한 매출 증대로 국내의 기술사업화를 달성하며 추가적으로 대기업 해외공사 참여 방식으로 해외 시장 개척 방안 모색
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 □ 주관연구기관(에스코알티에스):
○ 기 개발시스템(사전제작형 플로팅슬래브궤도) 개선
○ 개선 장치에 대한 시제품 설계/제작 및 성능시험
○ 기존선 자갈궤도 급속개량 기술의 패널-노반간 연결요소 정립
○ 패널-노반간 연결요소 설계/제작 성능시험
□ 공동연구기관(한국철도공사):
○ 철도시설성능검증 신청
- 프리캐스트 플로팅궤도 실용화 장애요인 분석 및 개선안 도출
- 기존 급속시공 개량기술 시공 공정 검토 및 분석
□ 공동연구기관(한국철도기술연구원):
○ 사전제작형 플로팅궤도 및 프리캐스트 패널 급속개량공법의 인터페이스 핵심기술 개발
- 차량-궤도-노반 인터페이스를 고려한 기술요건 도출 및 분석
□ 공동연구기관(서현기술단):
○ 기 개발시스템(사전제작형 플로팅슬래브궤도) 실용화 장애요인 분석
○ 기 개발시스템(사전제작형 플로팅슬래브궤도) 개선사항 및 설계중요인자 도출
○ 급속시공 사전제작형 플로팅슬래브궤도 구조계산 및 상세해석수행
○ 급속시공 사전제작형 개선(안) 궤도구조 성능검증 방안 수립
□ 공동연구기관(삼표레일웨이):
- 플로팅궤도용 금형 제작, 운행선 시공을 위한 전용 장비 설계 및 시공공법(안) 도출
○ 기 개발시스템(사전제작형 플로팅슬래브궤도)의 방진장치 개선
- 유지관리를 고려한 패널-방진장치 연결부 개선
- 방진장치 원가절감을 위한 개선사항 도출 및 최적 설계
○ 개선 장치에 대한 시제품 설계/제작 및 성능시험
- 개선된 방진장치 실내 성능시험(정적/동적) 및 피로시험
- 시험결과 검토 및 성능인증을 위한 공인시험성적서 발급
○ 기존선 자갈궤도 급속개량 기술의 패널-노반간 연결요소 기술정립
- 고성능 소음/진동 저감성능이 필요치 않은 구간의 급속시공을 위한 요소기술 정립
- 현장 RL-FL조건 및 유지관리성을 고려한 패널-노반 연결장치 기술 도출
- ±10mm 높이조절이 가능한 연결장치 기술 정립
○ 패널-노반간 연결요소 설계/제작 성능시험
- 소음/진동 실내 성능시험(정적/동적) 및 피로시험
- 시험결과 검토 및 성능인증을 위한 공인시험성적서 발급
○ 프리캐스트 플로팅궤도 실용화 장애요인 분석 및 개선안 도출
- 선행시공사례 분석을 통한 실용화 장애요인 세부 분석
- 시공성, 안전성, 유지관리성을 고려한 장애요인 개선
○ 기존 급속시공 개량기술 시공 공정 검토 및 분석
- 기존선 자갈궤도 개량 구간 선로조건 조사 및 분석으로 대응방안 도출
- 선로조건, 선형조건별 현장 적용 가능한 시공기술 및 궤도설계 방안 제시
○ 사전제작형 플로팅궤도 및 프리캐스트 패널 급속개량공법의 인터페이스 핵심기술 개발
- 사전플로팅궤도구조 차량-궤도-노반 인터페이스 고려 기술요건 도출 및 분석
- 프리캐스트 궤도패널 급속개량공법 차량-궤도-노반 인터페이스 고려 기술요건
도출 및 분석
○ 기 개발시스템(사전제작형 플로팅슬래브궤도) 실용화 장애요인 분석
- 레일면고(R.L)~노반구조물 시공기면(F.L) 특성을 고려한 궤도구조 적용성 분석
- 급속시공을 고려한 사전제작형 플로팅 슬래브궤도 궤도단면 특성 분석
- 노반구조물 지지층 특성을 고려한 궤도구조특성 분석
○ 기 개발시스템(사전제작형 플로팅슬래브궤도) 개선사항 및 설계중요인자 도출
- 노반구조물 조건별 자갈도상 개량을 위한 기술적 요구조건 수립
- 급속시공 사전제작형 플로팅슬래브궤도 개선(안) 도출 및 인터페이스 수행
- 높이조절이 가능한 노반-패널 연결구조 개발장치 성능 및 구조특성 인터페이스 수행
○ 급속시공 사전제작형 플로팅슬래브궤도 구조계산 및 상세해석수행
- 노반 지지층 강성 특성을 고려한 궤도구조 안정성 해석
- 급속시공 사전제작형 플로팅슬래브궤도 개선(안) 구조계산 및 단면력 해석수행
○ 급속시공 사전제작형 개선(안) 궤도구조 성능검증 방안 수립
- 개선 구조 부재단위 ‘궤도구조 성능검증절차’ 및 성능시험(안) 도출
○ 대상 개소별 인터페이스 검토
○ 플로팅궤도 금형(몰드) 제작
○ 유사 장비 및 시공공법에 대한 국내?외 기술현황 조사
- 국내?외 기술현황 조사 및 특허선행조사
- 운행선 시공을 위한 궤도 시스템 시공방안 및 장비 조사
○ 플로팅궤도 시공방안 검토
○ 플로팅궤도용 금형 설계 및 제작 검토
- 제작 금형(몰드) 제작 검수
연구성과 기술적 기대성과 ○ 급속시공 사전제작형 플로팅슬래브 궤도 기술 상용화
- 방진장치가 설치된 공장제작형 프리캐스트 플로팅 궤도 시스템
- 진동 25dB(V) 이상 저감의 고성능 진동절연 성능
- 차단시간(4.0H)내 20m이상 급속시공 기술 검증
○ 기존선 자갈궤도 급속개량 기술 상용화
- 현장 조건 및 유지관리를 고려 궤도-노반간 연결장치를 포함하는 공장제작형 프리캐스트 궤도 시스템
- 시스템 최적화로 안전성, 경제성 확보
- 차단시간(4.0H)내 20m이상 급속시공 기술 검증
사회 경제적 파급효과 ○ 기술적 측면
- 차단시간 내 20m/day 이상 급속시공 가능한 기술로 우수한 시공성 확보와 수요처 요구사항 만족으로 실용화 문턱 해소
- 열차 운행선에서 교통 지연 없이 자갈궤도를 개량하는 급속시공 기술을 확보함으로써 국내 궤도 분야 기술 경쟁력을 세계적 수준으로 향상
- 국가R&D사업을 통해 개발된 설계 및 시공 기술이전 및 공동개발을 통한 기술개발 성공 및 기술사업화 도모
- 궤도분야의 우수한 전문 인력을 양성함으로써 궤도 시공 및 설계분야 기술 수준을 한 단계 향상
○ 경제, 산업적 측면
- 기존선 소음/진동 민원개소 및 노후 자갈궤도 구간 개량에 적용함으로써 공사기간 및 공사비 절감
- 개발기술 실용화를 통해 중소기업 신규 수익 및 고용 창출
- 궤도 개량 사업 시장을 선점함으로써 국내 철도 인프라 분야의 해외 시장 진출에 기여
○ 사회적 측면
- 기존선 급속시공 기술 개발로 신속한 궤도개량 및 유지보수를 통한 양호한 궤도상태 관리가 가능하며, 철도차량 운행의 주행안전성 및 승차감 확보로 철도 이용 고객만족도 향상 가능
- 일반?도시철도 등 철도운영기관 기술 적용을 통한 철도 시설물 관리에 대한 대국민 신뢰도 향상 기대
활용방안 ○ 사전제작형 플로팅 슬래브궤도 기술은 선하역사를 포함하여 일반/고속/도시철도의 소음/진동 민원구간에 적용 가능한 기술로 고효율의 궤도 방음?방진시스템으로 활용
○ 자갈궤도 구간 열차 중단 없이 차단 시간 내 20m/일의 콘크리트 궤도로 급속 개량이 가능하여, 기존 운행선 궤도 급속 개량 기술로 활용
○ 적용처 요구조건에 따라 소음진동 개선 및 자갈궤도 개량구간 생력화를 구분하여 선택적으로 적용이 가능하여 사용자 요구에 합리적인 적용이 가능한 공법으로 활용
○ 수요처인 코레일의 주요선구의 터널(교량) 및 수도권 지하구간의 궤도구조 개량(자갈→콘크리트 궤도)사업 투자계획 분석 및 영업활동을 통한 기술실시
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
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