[공학저널 전찬민 기자] 열차의 고속화가 진행되면서 열차의 차륜을 견고하게 지지하면서 적정한 탄성력을 제공할 수 있는 궤도와 궤도를 일정하고 균일한 강성으로 지지할 수 있는 철도 토목시설의 중요성이 더욱 강조되고 있다.
람보르기니 등 세계 최고급 차량은 비포장도로가 아닌 성능이 우수한 도로에서 그 훌륭한 성능을 발휘할 수 있다. 이와 마찬가지로 열차가 고속화되기 위해서는 안정적인 운행을 위해 우수한 도로의 역할을 철도 토목시설이 하게 된다.
만약 고속으로 주행하는 열차가 탈선 등 사고가 발생되면 그 피해 정도는 이루 말할 수 없기 때문에 이러한 열차 사고의 피해를 최소화시키는 방안 또한 궤도와 토목 시설분야에서 구현되고 있다. 이를 위해 주행하는 열차의 안전을 보장하는 궤도에 적용될 수 있는 첨단기술의 융합이 이뤄지고 있으며, 기존 재료를 대체할 신소재 개발도 활발히 연구되고 있다.
특히, 궤도의 구성요소는 레일, 체결장치, 침목, 도상(자갈, 콘크리트)으로 구분되는데, 현재 레일은 강재로 제작되고 있지만, 기후 변화에 민감하게 반응하기 때문에 강재를 대체할 수 있는 신소재의 개발도 필요하다고 볼 수 있다.
체결장치의 경우, 주행하는 열차에 의한 진동을 저감시키고 적정한 탄성력으로 침목과 레일을 견고하게 연결하는 장치로써 체결장치의 재료뿐 아니라 탄성력과 감쇠력을 제공할 수 있는 새로운 기구학적 접근을 통한 개발도 필요한 시점이다. 또한, 침목은 목재와 콘크리트 외에 다양한 복합재료를 적용해야 하며, 자갈 또는 콘크리트로 구성되는 도상은 아스팔트 등 신소재의 적용도 이뤄지고 있다.
궤도의 취약개소인 레일 신축이음과 분기기는 다양한 기구의 조합으로 구성된 기계 장비와 같으며, 기후 변화 등으로 인해 발생되는 큰 온도변화에 대응하면서 주행 열차의 안전을 제공할 수 있는 신축이음과 분기기의 지속적인 개발도 진행 중이다.
한국철도학회 궤도토목분과위원회 임남형 위원장(사진)은 “궤도와 토목시설은 살아있는 생물체처럼 주행하는 열차와 한 몸으로 움직이면서 열차의 안전성과 승차감을 제공하기 때문에 궤도와 토목시설은 사람의 몸처럼 지속적으로 그 움직임과 이상 상황을 모니터링하는 것이 중요하다”며 “현재 정기점검, 정밀진단과 성능평가를 통해 궤도와 토목시설의 기능과 성능, 그리고 상태 변화를 살펴보고 있다”고 말했다.
그는 이어 “하지만, 이러한 주기적인 점검/진단/평가를 통한 결과물을 기반으로 궤도와 토목시설의 유지관리 정책을 수립/집행/평가하는 환류체계는 미흡해 이에 대한 지속적인 개발이 필요하다”며 “주기적인 점검/진단/평가 외에 궤도와 토목시설 평가 시에도 지속적인 이상 현상 등으로 모니터링해야 하며, 이러한 모니터링을 위한 데이터의 효과적인 취득과 실시간 분석 등의 기술 개발도 필요하다”고 덧붙였다.
이처럼 철도의 고속화에 따른 열차의 안전한 운행이 될 수 있도록 궤도토목분야 기술발전과 안전성을 증대시키고자 한국철도학회 궤도토목분과위원회는 많은 노력을 기울이고 있다. 궤도토목분과위원회는 철도분야에 종사하면서 궤도와 토목시설 분야에 특화된 회원들의 모임으로, 세부분야는 궤도, 구조, 지반, 재료 등 다양한 전공분야로 구성됐다.
또한, 국가의 궤도토목분야 정책의 입안과 집행에 도움을 주고 있으며, 다양한 연구를 통한 기술 개발을 도모할 뿐만 아니라, 새로운 연구개발 분야를 제시하는 역할을 하고 있다. 이와 더불어 포럼, 워크샵 등을 통해 국가적인 철도분야 문제에 대한 다양한 의견을 수렴하고 해결책을 제시하는 사업을 진행하고 있다.
임 위원장은 “궤도토목분과위원회는 4차 산업혁명의 다양한 기술이 궤도토목분야에서 연착륙할 수 있는 기틀을 마련하고 있다”며 “미래 사회에 부응하기 위한 새로운 철도 시스템의 제안과 개발 플랫폼 구축을 위한 노력도 함께 이어나갈 계획”이라고 말했다.
