- 철도연, 모듈러 교량기술 개발

- 30m 실물 시험서 안전성 검증

탈현장 모듈러 철도교량의 구조를 모형으로 설명하고 있다.[한국철도기술연구원 제공]
탈현장 모듈러 철도교량의 구조를 모형으로 설명하고 있다.[한국철도기술연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 수십m 길이의 철도교량을 공장에서 미리 만들어 현장에서 레고 블록처럼 조립하는 기술이 개발됐다. 복잡한 교량 건설공사를 현장 조립 중심으로 바꿔 공사기간을 줄이고 작업자 안전까지 높일 수 있을 것으로 기대된다.

한국철도기술연구원은 교량의 주요 구조물을 공장에서 제작한 뒤 현장에서 조립하는 ‘모듈러 철도교량 기술’을 개발했다고 9일 밝혔다.

철도연은 지난 6일 경기 의왕 본원에서 국가철도공단과 철도 건설업계 관계자 100여명이 참석한 가운데 개발 기술을 공개 시연했다.

이 기술은 기존 현장 중심의 교량 건설방식에서 벗어나 주요 부재를 공장에서 사전 제작하는 탈현장 건설(OSC) 방식이다. 현장에서 구조물을 직접 제작하는 작업을 최소화해 공사기간을 단축하고 시공 품질과 안전성을 높이는 것이 핵심이다.

연구팀은 철도교량의 상부구조와 이를 지탱하는 하부구조를 각각 모듈 형태로 제작해 현장에서 조립할 수 있도록 설계했다.

국가철도공단의 표준 교량인 45m 길이 KR-U 거더는 9개, 30m 길이 KR-I 거더는 5개 모듈로 나눠 제작하도록 했다.

특히 교량 부재를 빠르고 정확하게 연결하는 ‘자기 구동형 모듈 접합 기술’을 독자 개발했다.

이 기술은 자석의 힘을 이용해 교량 내부의 연결 부품이 자동으로 돌출되도록 하는 방식이다. 무거운 교량 부재를 연결할 때 위치를 정확하게 맞추고 조립 과정에서 발생하는 오차와 작업 지연을 줄일 수 있다.

연구팀은 10분의 1 크기 축소 모형 시험에 이어 30m 길이의 실물 크기 시험체를 제작해 접합부의 구조적 성능을 검증했다. 그 결과 기존 일체형 교량 거더와 동등한 수준의 구조적 안전성을 확인했다.

교량을 지탱하는 교각에도 조립식 기술을 적용했다. 기초부와 기둥부, 코핑부를 정밀하게 연결하는 ‘소켓식 탄성덕트 커플러’를 개발해 시공오차를 줄이고 접합부의 안정성을 높였다.

실물 탈현장 모듈러 철도교량에 재하시험(하중을 가하여 지지력을 측정)을 진행하는 모습.[한국철도기술연구원 제공]
실물 탈현장 모듈러 철도교량에 재하시험(하중을 가하여 지지력을 측정)을 진행하는 모습.[한국철도기술연구원 제공]

스마트폰을 이용해 교량 부재의 조립 가능 여부를 미리 확인하는 기술도 선보였다.

스마트폰으로 구조물의 연결 부위를 촬영하면 이를 3차원 영상으로 구현해 실제 조립 전에 부재가 정확하게 맞는지 확인할 수 있다. 별도의 측량 장비 없이 수분 내에 조립 가능 여부를 판단할 수 있어 현장 재작업을 줄일 수 있다.

이번 기술은 신규 철도노선 건설뿐 아니라 노후 교량 교체에도 활용될 것으로 기대된다. 현장 작업에 필요한 공간을 줄일 수 있어 열차가 운행 중인 철도 구간에서도 적용 가능성이 높다.

국내 철도노선에서 교량이 차지하는 비중은 매우 높다. 경부고속철도는 전체 노선의 28.7%인 약 115㎞, 호남고속철도는 48.4%인 약 112㎞가 교량 구간이다. 국내 철도교량의 총연장은 550㎞를 넘는다.

철도연은 향후 제작과 시공 공정을 고도화하고 실제 철도 건설현장에 적용하기 위한 시범사업을 추진할 계획이다.

김성일 철도연 수석연구원은 “현장 작업을 최소화해 시공 효율과 안전성을 높일 수 있는 모듈러 철도교량 핵심기술을 확보했다”며 “실제 철도 건설현장에 적용하기 위한 시범사업을 추진해 실용화에 나서겠다”고 말했다.

사공명 철도연 원장은 “철도교량 건설의 생산성과 안전성을 함께 높일 수 있는 기술”이라며 “신규 철도노선 건설과 노후 교량 교체 등에 활용될 수 있도록 기술지원을 확대하겠다”고 밝혔다.


nbgkoo@heraldcorp.com