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과제기본정보

(공공 공사 연계) 궤도구조 급속개량을 위한 레일받침기술 및 부설공법 개발2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술사업화지원 과제번호 22TBIP-C162209-02
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 철도교통기술 | 궤도토목기술 적용분야 건설업
2순위 None | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 개발
과제명 (공공 공사 연계) 궤도구조 급속개량을 위한 레일받침기술 및 부설공법 개발
주관연구기관 윤성건설주식회사
총괄연구 책임자 성명 황윤태
소속 윤성건설주식회사 직위 연구소장
전화번호 042-824-0907 FAX -
총 연구기간 2021-04-01 ~ 2022-12-31
당해연도 연구기간 2022-01-01 ~ 2022-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
2차년도 940,000,000 56,002,000 504,000,000 560,002,000 1,500,002,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ○ 연구개발개요
? 사전제작형 현장타설식 궤도구조 기술 고도화 및 상용화(사업화) 계획 수립
? 수요처 Testbed 현장 조건 및 유지관리를 고려한 사전제작형 궤도 시스템 개발
? 급속시공 가능한 수요처 맞춤형 전용장비 확보 및 시공장비 형식승인
? 궤도작업시간 내 (복선 20m , 단선 10m) 급속시공 궤도 성능인증
? Testbed 구간을 포함한 궤도개량구간 설계도서 전산화
? 개발 궤도시스템 최적화로 구조 안전성, 시공 효율성 및 경제성 확보
? 궤도구조개량에 의한 생력화 기술로 터널 내 미세먼지 약 27.9% 저감
(정부 그린뉴딜 정책에 부합)
최종목표 ○ 연구개발 목표
? 노후화 된 부산지하철 1호선 자갈도상 궤도를 콘크리트 도상 궤도로 급속개량하기 위한 전용장비 및 궤도기술 개발 (복선 20m , 단선 10m)

○ 연구개발 세부목표
? 기존 보유기술을 개선하여 부산 지하철 구간 적용을 위한 설계 고도화
? 개발 궤도시스템 정/동적 실대형 조립 성능시험 수행 (공인시험기관)
? 차량-궤도-구조물 상호작용에 대한 열차주행 안정성 인터페이스 검증
? Testbed 시험시공 기술 개발
? 급속시공 전용장비 제작 및 장비 형식승인 수행 (국토교통부)
? 부산지하철 Testbed 구간 시험부설을 통한 급속시공 전용장비 안전성 및 평균 시공량 (복선 20m , 단선 10m) 실적 인증
연구내용 및 범위 ○ 본 연구에서는 기 개발된 “사전제작형 현장타설식 궤도구조”의 수요처인 부산교통공사의 요구사항에 따라 시공기술의 상용화 및 사업화를 위해 다음과 같이 2단계로 연구를 수행하고자 함.

○ 1단계 : Testbed 조건에 맞는 보유기술의 고도화를 수행하고, 이를 응용한 자갈도상 궤도 급속개량 기술 완성도 향상 및 시제품 설계/시공기술 정립, 성능검증
? Testbed 후보지 선정
? 전문기관 현장조사 수행 후 최종 Testbed 구간 선정
? Testbed 현황 조사 및 사전측량
? Testbed 현장여건을 고려한 기존 궤도시스템 설계검토 수행
? Testbed 조건에 맞는 개발 궤도시스템 유한요소 해석 기반의 구조안전성 검증 및 상세 설계절차 도출
? 신뢰성 높은 실대형 구조실험을 위해 레일, 침목, 체결장치, 레일받침시스템, 콘크리트 타설 등 전체 구성요소를 장착한 궤도시스템에 대하여 전문가 자문 실시 및 실대형 조립 성능시험 수행 (공인시험기관)
? 차량-궤도-구조물 상호작용에 대한 열차주행 안정성 검토 관련 인터페이스 검증 수행
? 수요처 Testbed 구간 및 운행선 개량구간에 적용가능한 궤도구조개량 급속시공 전용장비 설계
? Testbed를 포함한 수요처 궤도구조 개량구간 설계도서 전산화 수행
? 시험시공을 위한 시공분야 상세 내역 및 수량 산출 작업 수행
? 수요처 요구사항에 적합한 급속시공을 위한 세부공종 및 시공장비/인력 배치 계획 수립

○ 2단계 : 성능이 검증된 시제품을 Testbed 현장에 시험시공을 위한 급속시공 전용장비를 제작/형식인증 수행하고, 시험시공을 실시하여 수요처 대상구간 실용화 및 사업화를 위한 적용성 검증
? 1단계 시 설계한 급속시공 전용장비 제작 및 형식승인 인증 수행
? 시험시공을 위한 제품의 물량검토와 제품생산, 품질관리 계획 수립 및 제작, 현장납품 계획 도출
? 궤도작업시간 내 평균 (복선 20m , 단선 10m) 의 성공적 시공을 위한 시공계획 및 상세 프로세스/매뉴얼 재검토 (세부공종 및 시공장비/인력운용계획)
? Testbed 구간 시험시공 수행
? Testbed 시험시공 구간 상세 모니터링/데이터 분석 및 열차 실주행 안정성 검토
? 실용화된 개발기술의 수요처 상용화 및 사업화를 위해 기술에 대한 전문기관을 통한 가치평가와 마케팅 전략 수립/홍보
? 수요처 확대 적용을 위한 양산 시스템 구축

○ 연구개발성과
? 사전제작형 현장타설식 궤도구조 기술 고도화 및 상용화(사업화) 계획 수립
? 수요처 Testbed 현장 조건 및 유지관리를 고려한 사전제작형 궤도 시스템 개발
? 급속시공 가능한 수요처 맞춤형 전용장비 확보 및 시공장비 형식승인
? 궤도작업시간 내 (복선 20m , 단선 10m) 급속시공 궤도 성능인증
? Testbed 구간을 포함한 궤도개량구간 설계도서 전산화
? 개발 궤도시스템 최적화로 구조 안전성, 시공 효율성 및 경제성 확보
? 궤도구조개량에 의한 생력화 기술로 터널 내 미세먼지 약 27.9% 저감
(정부 그린뉴딜 정책에 부합)
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 ○ 기존 개발된 “사전제작형 현장타설식 궤도구조”에 대한 응용기술 고도화 및 급속시공 전용장비 설계 ○ Testbed 구간 현장조건에 맞는 기존 보유기술의 최적화 및 고도화를 수행하고, 이를 응용한 자갈도상 궤도 급속개량 기술 완성도 향상 및 개발 시제품 설계/시공기술 정립, 성능검증 수행

○ 구조 안정성 검토 (구조해석, 주행 안정성 해석, 부재단위 조립 성능시험) 및 설계도서 작성
연구성과 기술적 기대성과 ○ 기술적 측면
? 궤도작업시간 내 (복선 20m , 단선 10m) 이상 급속시공 가능한 기술로 우수한 시공성 확보와 수요처 요구사항 만족으로 급속시공 애로사항 해소
? 열차 운행선에서 교통 지연 없이 자갈궤도를 개량하는 급속시공 기술을 확보함으로써 국내 궤도 분야 기술 경쟁력을 세계적 수준으로 향상
? 국가 R&D사업을 통해 개발된 궤도구조 급속개량 기술 확보로 도시철도 운영 효율성 향상 도모
? 궤도분야의 우수한 전문 인력을 양성함으로써 궤도 설계 및 시공분야 기술 수준 향상
사회 경제적 파급효과 경제, 산업적 측면
? 궤도의 생력화(Maintenance-free)와 간결화로 유지보수 항목 대폭 저감, 인력작업을 줄일 수 있음.
? 콘크리트도상 궤도구조는 초기 건설비용이 자갈도상 궤도 대비 약 1.3~1.5배 정도 크지만, 궤도구조의 생력화가 완료되는 경우 LCC 평가결과 유지보수비용을 적산하면 대략 10~12년 정도에 추가 투자분 회수 가능
? 기존선 노후 자갈궤도 구간 개량에 적용함으로써 공사기간 및 공사비 절감
? 개발기술 실용화를 통해 중소기업 신규 수익 및 고용 창출
? 궤도개량사업 시장에 적극적인 참여로 국내 철도인프라 분야의 해외시장 진출에 기여

○ 사회적 측면
? 기존선 노후 철도궤도의 신속 및 안전한 개량으로 도시철도 시설물 관리에 대한 대국민 신뢰도 향상
? 도시철도 지하구간 미세먼지 발생원인 신속제거로 친환경 철도서비스 제공
(궤도구조개량 시 약 27.9%저감 가능)
활용방안 본 연구에서 개발하는 사전제작형 현장타설식 궤도와 노후 자갈궤도 급속개량 시공이 동시에 가능하도록 궤도구조와 급속시공 전용장비를 응용하여 수요처 요구사항(궤도시스템 성능검증, 전용장비 형식승인, 궤도작업시간 내 복선 20m , 단선 10m)을 만족할 수 있도록 다음 4단계로 최종목표를 달성하여 상용화 및 사업화 기반을 만들겠음.

1단계(‘21년) - 급속시공 공정개선 기술 최적화 설계 및 제작
- 기 개발 궤도시스템 최적화 및 고도화
- 궤도시스템 성능검증
- 급속시공 전용장비 설계 및 제작
- 장비 형식승인 인증

2단계(‘22년) - 수요처 Testbed 구간 시험시공
- 급속시공 공법 검증을 위한 시험시공
- 계측 모니터링 기술 정립
- 설계/시공 기술 프로세스 및 매뉴얼 정립

3단계(‘23년) - 수요처 업무협약 및 시공기술 홍보
- 원활한 업무수행을 위한 협약 수행
- 수요처에게 기술료 지급계약 체결
- 학회, 세미나 등을 통해 급속시공 기술 홍보

4단계(‘24년~) - 수요처 개량대상구간 상용화 및 사업화 추진
- 수요처 궤도구조 개량사업 설계반영 및 사업화 추진

○ 수요처인 부산교통공사에서는 잦은 유지보수비용과 소음/진동, 열차지연으로 인한 승객민원을 저감하여 지하철 이용 고객의 편의성과 유지관리 효율성을 제고

○ 또한, 주요 선구인 터널 및 지하구간의 궤도구조를 개량(자갈도상 궤도→콘크리트도상 궤도)하여 역사 내 미세먼지를 저감하고 열차의 주행안정성을 확보하기 위해 철도시설 중장기 개량사업 투자계획을 수립하여 연차적으로 도상개량 사업을 계속 추진 중에 있음.
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 자갈도상 궤도 콘크리트 도상 궤도 급속개량 궤도 사전제작 도시철도
영문 Ballast Track Concrete Track Fast-Improvement Track Precast Urban Railway
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