[공학저널 김하늬 기자] 기존 지상 경전철 구조물은 바닥판이 철근 콘크리트로 구성돼 구조물 지지용 기둥을 많이 건설하게 되어 경간이 짧게 만들어진다는 한계가 있었다.
하지만 최근 경전철 고가구조물의 고강성, 경량성 FRP 바닥판의 제조·시공기술이 개발되면서 경전철고가구조물뿐만 아니라 도로의 교각·인도교 등으로 확대 적용이 가능할 것으로 기대를 모으고 있다.
한국철도기술연구원이 주관을 맡은 ‘세계 최초 도심지 최장경간 200m 경전철 고가구조물 기술개발연구사업’에서 ㈜한국화이바는 무거운 철근 콘크리트 바닥판을 FRP 바닥판으로 대체해 시공함으로써 기존 경전철의 무게를 감소시켜 경간이 짧은 단점을 극복하고, 도시친화형 경전철 구조물의 경량화를 통해 세계 최장경간(200m) 건설을 실현했다.
특히 한국화이바가 이번 연구개발에 적용한 ‘Pultrusion’ 제조기술은 강철과 비교해 높은 강도를 가지면서 경량성과 내부식성을 확보할 수 있는 제조공법으로 일정 형상의 제품을 연속적으로 생산할 수 있는 장점이 있다.
개발된 경전철 고가구조물 기술을 통해 한국화이바는 소형제품 위주로 생산했던 Pultrusion을 중/대형까지 확대할 수 있는 생산기술력까지 확보했다.
이러한 기술을 개발한 한국화이바는 NP(뉴파워플라즈마) 그룹으로 편입된 이후 연구개발에 대한 전폭적인 지지로 다양한 국책 연구과제·개발을 확대해나가고 있으며, 끊임없는 변화와 혁신을 통한 최고의 기술력을 바탕으로 차세대 복합소재분야의 선도기업으로 도약하기 위해 노력하고 있다.
한국화이바 권정민 부장(사진)은 “FRP 바닥판과 같은 대형 인발제품의 기술을 좀 더 고도화하고, 경전철의 하중을 견뎌야 하는 고성능 제품 생산기술을 확보하기 위한 절호의 기회로 판단하고 이번 사업에 참여하게 됐다”며 “한국철도기술연구원은 세계 철도기술을 선도하기 위해 다양한 기업, 기관과 유기적으로 연구개발을 추진 중인 것으로 알고 있어 새로운 시장 확대를 위한 좋은 기회가 될 것으로 기대하고 있다”고 말했다.
그는 이어 “특히 각 분야의 전문기관과 기업들이 참여함으로써 효과적인 연구체계를 구축할 수 있었으며, 이에 빠른 시간 내에 연구 성과를 달성하고 실물 구조체 시험을 성공적으로 수행할 수 있었다”며 “이를 통해 철도, 경전철 구조물 및 교각 분야에 있어 많은 경험과 전문지식을 습득하고, 좋은 사업 네트워크를 구축하는 계기가 됐다”고 덧붙였다.
한국화이바는 지난 1972년 설립 후 현재까지 주요 사업분야로는 우주방산BU, 에코플랜트 BU, 에코모빌리티BU로 구성돼 있다.
우주방산BU는 최첨단 복합소재를 활용한 군용방탄헬멧 개발로 시작해 50여 년의 노하우를 바탕으로 고성능 기동무기체계의 경량구조체, 방탄재, 초고온 내열재, 전자파 기능재료, 항공기 부품 및 유도무기, 발사관뿐만 아니라 해상, 항공, 지상 분야에 이르기까지 국방산업의 전력화·세계화에 앞장서고 있다.
또한, 우리나라 첫 우주발사체 ‘나로호’와 후속 모델인 ‘누리호’의 복합재 구조체인 페이로드 페어링 및 1단, 2단 전방동체를 성공적으로 제작해 대한민국 우주항공산업에 크게 이바지하고 있다. 주요 기술은 Vacuum Bag Molding 제조기술, Autoclave 성형기술, 유리섬유 및 Carbon Filament Winding 설계 및 제조기술, Hand lay-up 제조기술, RTM(Resin Transfer Molding) 제조기술 등이 있다.
에코플랜트BU는 해수·염수에 강하고 통수성과 시공능력이 탁월한 유리섬유 상하수도관을 비롯해 GRP맨홀, 소방·플랜트용 배관 등 우수한 특성과 경쟁력 있는 품질로 기존 수자원 관련 산업 분야를 개선할 획기적인 제품뿐만 아니라 다양한 형태의 Pultrusion FRP 구조용 보강재 등으로 확대해 나가고 있다. 주요 기술은 CFW (Continuous Filament Winding)설계 및 제조기술, FW(Filament Winding) 설계 및 제조기술, Hand-Lay up 설계 및 제조기술, Pultrusion 설계 및 제조기술 등이 있다.
마지막으로 에코모빌리티 BU에서는 불연성 복합재료를 개발해 철도차량용 내·외장재를 제작·납품하고 있으며, 그 밖에 출입문 시스템, 냉방장치, 화장실 모듈 등을 설계·제작·납품하고 있다. 특히 복합소재를 이용한 제품 제작에 있어 다양한 성형장비(Dry Oven, Hot Press, Autoclave)를 보유·운용하고 있으며, 다양한 요구에 만족하는 최적의 솔루션을 제공 중이다.
한국화이바는 현재 수행 중인 사업의 연구개발 고도화와 더불어 향후 철도 분야의 참여 범위를 더욱 확대하고, 에너지 사업까지도 진출을 모색 중이다. 이에 현재 한국화이바는 국내 최고의 복합재 압력용기 제작기술을 바탕으로 신생 에너지 사업인 수소 저장 및 운송용기 사업과 해상풍력용 대형 블레이드 사업을 추진 중이다.
권 부장은 “실대형 구조성능검증 공개실험을 바탕으로 현재 개발된 FRP 바닥판의 현장 시공방법에 대한 개선을 통해 더 경제적이고, 시공이 용이하도록 노력할 예정”이라며 “경제성 향상을 위한 제조공정의 개선과 최적화 활동을 실시해 실용화 기술 확보를 위한 노력을 지속할 것”이라고 전했다.
그는 이어 “우수한 기술을 가진 기관과 민간기업의 노력으로 개발한 세계 최초 최장경간 (200m급) 경전철 고가구조물이 테스트베드 구축사업 등을 통해 고도화됨으로써 세계적인 기술표준이 되기를 바란다”고 덧붙였다.
