철도연, 도시·광역철도 급행화 "기반 공법 개발 순항"

대피선용 터널 확장, 열차 운행 중 안전성 확보 중점 "공사속도·비용까지 절감"

장병극 기자 | 기사입력 2020/07/28 [08:59]

철도연, 도시·광역철도 급행화 "기반 공법 개발 순항"

대피선용 터널 확장, 열차 운행 중 안전성 확보 중점 "공사속도·비용까지 절감"

장병극 기자 | 입력 : 2020/07/28 [08:59]

[철도경제-장병극 기자] 기존 운행 중인 도시·광역전철의 급행화를 위해 필요한 대피선 확보 즉, 터널을 확장하는데 필요한 기반 공법들이 빠른 속도로 개발·검증되고 있다. 서울·부산 등에서 의욕적으로 추진 중인 기존선 급행화 사업에도 청신호가 켜질 전망이다.

 

한국철도기술연구원은 도시·광역철도 급행화를 위한 '비개착 방식의 터널 확폭 공법'에 대한 현장 적용성을 검증했다고 밝혔다. 비개착 터널 확폭 공법은 급행열차 운영에 필요한 대피선 건설을 위해 터널의 폭을 넓히는 공법이다. 

 

▲ 비개착 철도터널 확폭을 위한 테스트베드 구축 모습(LiDAR 스캐너 이미지=사진:한국철도기술연구원 제공)  © 철도경제

 

해당 공법은 기존 열차를 계속 운영하면서 진행하는데 핵심을 두고 있으며, 이번 현장 적용성 검증을 통해 실용화를 위한 기술적 기반을 마련했다는 평가이다. 기술의 적용성 검증은 경기도 포천시 소재 삼양리소스(주) 소유의 관인마그네타이트 광산의 유사 현장에서 진행됐다.

 

이번 기술 검증은 철도연이 2018년부터 수행해 온 ‘기존 인프라를 활용한 도시·광역철도 급행화 기술개발’(연구책임자 오석문 책임연구원) 과제의 일환으로 진행됐다. 2018년부터 3년동안 추진되는 이 사업은 철도연이 주관하며 삼양리소스 등 총 19개 기관이 참여 중이다.

 

기술 검증을 위한 터널 현장은 철도 터널과 유사하게 확폭을 위한 작업공간(길이 20m, 폭 9.4m, 높이 6m 규모)을 구축하고, 작업공간으로부터 단선 터널(길이 5.2m, 바닥면 폭 3.26m, 최대 폭 4.0m, 높이 4.0m)을 말굽 형태로 추가 설치했다.

 

연구팀은 새롭게 개발한 △무진동 암파쇄 공법 △전차선 이설 기능을 부가한 열차 방호 프로텍터 △드론 및 비파괴 탄성파를 활용한 지반 안정성 분석 기술 등의 현장 적용성 검증을 완료했다고 밝혔다.

 

▲ 무진동 암파쇄 공법(=사진:한국철도기술연구원 제공)  © 철도경제

 

‘무진동 암파쇄 공법’의 경우 고압 펌프와 응력 집중이 가능한 쐐기형 피스톤으로 암반을 파쇄하며, 별도의 자유면을 확보할 필요가 없는 공법이다. 철광석 광산에서 폭약을 사용하는 경암까지 파쇄가 가능하다. 

 

사공명 철도연 궤도노반연구팀장은 “무진동 암파쇄 공법은 기존 공법에 비해 암파쇄 속도 30% 단축, 공사비 16% 절감할 수 있고, 향후 GTX 및 신설 도로 터널 건설에도 활용할 수 있다”고 전했다.  

 

▲ 전차선 이설 기능을 부가한 열차 방호 프로텍터(=사진:한국철도기술연구원 제공)  © 철도경제

 

‘전차선 이설 기능을 부가한 열차 방호 프로텍터’는 열차 운행 중 터널 확폭 공사를 수행하는 도중에 예상하지 못한 낙석으로부터 열차를 보호하기 위한 장치이다. 건축한계의 제한된 터널 공간구조와 신속한 설치·제거를 고려하여 설계됐다. 특히 전차선 이설 장치를 보유한 것이 특징이다. 윤희택 철도연 책임연구원은 “19톤 이상의 낙반 하중을 견딜 수 있는 안전성을 검증했다”고 밝혔다.

 

'드론 및 비파괴 탄성파를 활용한 터널 지반 안정성 분석 기술'은 터널 확폭에 필요한 지반의 지질 특성과 안정성을 검증하는 기술이다. 이나현 철도연 선임연구원은 “드론을 활용한 터널 내부 분석과 비파괴 탄성파 시험 결과를 교차 분석하여, 터널 확폭의 안정성을 검증했다”고 말했다.

 

▲ 드론과 비파괴 탄성파 활용 터널 지반 안정성 분석(=사진:한국철도기술연구원 제공)  © 철도경제

 

오석문 철도연 책임연구원은 “개발된 기술은 유사 현장에서 검증된 것으로 실제 철도 현장 적용성 검증 연구를 기획·진행하여 기술의 완성도를 높일 계획”이라고 전했다.

 

나희승 철도연 원장은 “열차를 운영하면서 철도 터널을 넓히는 공법이기 때문에 안전성과 신속성, 경제성을 최우선으로 개발된 기술이다”며 “정부와 지자체에서 진행하는 도시·광역철도 급행화 사업은 물론이고, 다양한 현장에 활용될 수 있도록 노력하겠다”고 전했다.

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