철도연이 개발한 세계에서 가장 긴 200m 경간(교량의 기둥과 기둥 사이) 기술이 대한
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철도연, 세계 최초 최장경간 200m 경전철 고가구조물 개발
- 신형식 경전철 고가구조물 구조성능검증 공개실험 -
□ 한국철도기술연구원(이하 철도연, 원장 한석윤)은 세계 최초로 케이블을 설치하지 않고 최장 200m 경간을 구현한 ‘신형식 경전철 고가구조물’ 기술을 공개했다. 경간은 교량의 기둥과 기둥 사이를 말한다.
ㅇ 철도연은 200m 경간의 실제 크기로 구현한 고가구조물이 파괴될 때까지 하중을 가하는 성능검증 실험을 부산교통공사, 지에스건설, 동아이엔지, 우성디앤씨, 씨엔에스씨, 한국화이바와 공동으로 5월 26일, 명지대 하이브리드구조실험센터에서 진행했다.
ㅇ 국토교통부 대도시권광역교통위원회, 국토교통과학기술진흥원, 부산, 대구 등 지자체, 도시철도건설 및 운영기관, 학회 및 학계, 산업체 등 200여 명이 참석했다.
ㅇ 신형식 경전철 고가구조물의 가장 취약한 부위인 중앙 경간 부분에 최대 430톤까지 하중재하실험을 수행했고, 120% 이상의 안전 확보로 구조적 안전성을 확인했다.
ㅇ 실제 크기의 구조성능검증 실험 성공으로 2018년부터 6년간 진행한 세계 최초의 도심지 최장경간 200m 경전철 고가구조물 기술개발이 결실을 맺었다. 이 기술은 국토교통부와 국토교통과학기술진흥원의 국가연구개발사업으로 진행됐다.
□ 개발된 경전철 고가구조물은 하부 기둥이 최장 200m 간격으로 구성돼 확 트인 개방감 준다. 상하부 일체형 구조로 기존 강박스형 거더교 대비 20%, 콘크리트 바닥판 대비 80% 경량화하여 케이블 없이도 최대 200m 긴 경간을 구현했다.
ㅇ 하부 기둥의 폭은 1.5m 이내로 기존 2.5m 내외보다 최대 1m 정도 축소했다. 도로 잠식이 중앙분리대 수준으로 중앙분리대 역할을 하면서 도로교통 혼잡을 최소화했다.
ㅇ 상부는 도시 미관을 고려하여 도시조형물 같은 유선형 구조로 이루어졌다. 또한, 캐노피 구조를 채택하여 열차운행 중 발생하는 소음을 차단하고, 강설과 강우 등 악천후에도 열차가 안전하게 운행할 수 있다.
□ 공사는 도로 차단을 최소화하고 교통혼잡을 줄이기 위해 상부 및 하부구조물을 공장에서 사전 제작하여 현장에서는 모듈 단위로 조립한 후, 소형 가설 특수장비로 단기간 급속 정밀 시공하는 기술을 도입했다.
ㅇ 디지털 트윈 기술을 이용하여, 부재 제작부터 현장 가설 시공 시 구조물의 형상 및 시공 정보를 라이다 드론 등을 활용하여 실시간 신형식 고가구조물의 BIM(건축정보모델)* 설계정보와 정합성을 체크하여 정밀 시공된다.
*BIM(Building Information Modeling) 토목·건축물의 자재, 공정, 공사비 가격 등 정보가 입력된 3차원 입체 모델링으로 토목·건축물의 전 생애주기 정보를 통합 관리하는 기술
□ 철도연은 설계기술 및 시공기술 개발에 이어 열차주행안전성, 내풍 및 내진 안전성 검증, 그리고, 26일 실제 크기로 구조적으로 제일 취약한 중앙 경간부를 대상으로 실대형 구조안전성 검증실험 완료했다.
□ 국내 경전철은 2011년 부산을 시작으로 김해, 의정부, 용인, 대구, 인천, 서울, 김포 순으로 전국 지자체에서 신규 노선이 확충되고 있다.
ㅇ 그동안 고가 경전철은 철도교량 형식을 그대로 도심지에 들여와 3~40m 경간으로 하부 기둥구조가 촘촘히 세워지고, 그 위에 육중한 상부구조가 놓였다.
ㅇ 도시미관 훼손, 고가를 중심으로 도시단절, 도로 잠식으로 인한 교통혼잡 가중, 소음 등을 이유로 시민들은 고가구조 대비 건설비가 2배 이상 비싼 지하화를 요구해왔다.
ㅇ 신형식 고가구조물 도입으로 사업추진에 난항을 거듭한 국내 경전철사업 활성화와 동남아 등 해외 경전철 시장 진출도 기대된다.
□ 연구책임자인 신정열 책임연구원은 “도시 과밀화에 따른 교통혼잡 해소를 위해 지자체별로 경전철사업이 추진 중인데, 개발 기술은 도시단절, 미관 훼손, 교통혼잡, 소음, 악천후 시 운행사고 등 기존 고가 경전철 문제를 해소할 수 있는 기술”로, ”남은 연구기간 동안 신형식 고가구조물 성능검증을 마무리하여 조속히 국내 신규 노선 실용화에 최선을 다할 계획이다“고 말했다.
□ 한석윤 철도연 원장은 “기존의 토목기술을 한 단계 도약한 기술로 세계를 선도하는 명품 K-철도기술”이라며, “국토교통부와 협의하여 지자체 실증사업 등으로 국내 실용화를 추진하고, 이를 기반으로 동남아 등 해외 경전철 시장에 진출하는 명품 K-철도기술로 완성하겠다”고 전했다.
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