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문제 정의
- 이에따라, 이에 대한 차선책으로 전차선 구조물을 철거한 후 상방향 확대공사를 시행할 경우 열차운행이 이루어 질 수 있는지 여부에 대한 검토가 요구되었다. 따라서 본 고에서는 열차가 전차선 구조물이 철거되어 전력 공급을 받을 수 없는 터널 구간을 타력 주행만으로 통과할 수있는지에 대해 검토하였다. 이를 위해, 경부선을 운행하는 여객 및 화물 열차(30량)에 대한 주행 저항이 산정되었으며, 터널 및 구배저항이 고려되었다.
- 에서는 현장 조사 결과를 바탕으로 본 고에서 제시하는 경부선터널에 대한 이단 적재 열차 운용을 위한 공사전략을 보여준다. 본 고에서는 경부선 단선 터널 29개소에 대한 공사 전략을 제시하였다. 새로운 터널을 시공하는 방안, 터널 구간에 대한 선형 개량을 실시하여 산악 지형을 회피하는 방안 등 터널 확대가 아닌 다른 방안 적용이 가능한 개소도 다수 있음을 확인하였다.
- 본 고에서는 또한 터널 확대의 경제성을 검토하기 위해 경부선 최장 연장의 성현 터널에 대해 확대 공사를 시행한다고 가정하고 공사 비용을 산출한 후, 이를 신규 터널 시공 비용과 비교하였다. 단선으로 확대할 경우 공사비는 신규공사비의1.
- 본 고에서는 여러 기의 mTBM을 연결한 구성의 특수장비를 이용하여 열차의 운행을 허용한 상태에서 상방향 확대를 시행하는 새로운 공사 방안을 제안하였다. 일반적인 기계화 시공과 마찬가지로 막장이 항상 지지된 상태에서 공사가 진행되기 때문에 붕괴 및 붕락 위험도가 낮으므로 공사 구간 열차 운행에 대한 안전이 보장된다고 할 수 있다.
- 본 고에서는 국내·외 공사 사례 조사를 통해 철도 터널 확대 공사를 공법 별로 분류하였다. 본 고에서는 향후에 이단 적재 열차 운용 필요성이 지속적으로 제기되고 있는 경부선 터널 시설에 대한 현황 자료를 제공하며, 특히, 열차 운행을 허용한 상태에서 철도 터널 확대를 시행할 수 있는 새로운 공사 방안을 제안하였다. 또한 본 고에서는 단면 확대 공사의 경제성 여부를 검토하기 위해, 경부선 최장 성현 터널(2.
- 5km)에 공사를 시행한다고 가정하고, 터널 확대 비용 및 신규 터널 비용을 각각 산출한 후 비교하였다. 본 고에서는 현장 조사를 통해 경부 기존선 터널에 대한 이단 적재 열차 운용을 위한 현실적인 공사 전략을 제안하였다.
- 본 고에서는, 상방향 확대를 이용한 터널 확대 시 터널 천정부에 설치되어 있는 가공 전차선 철거가 가능한지 여부를 판단하기 위하여 열차의 타력 주행 거리에 대하여 검토하였다. 경부선을 운행하는 30량 1편성의 화물열차가 초속도 100km/hr로 터널을 진입하여 10‰ 오르막을 전원 공급 없이 타력만으로 주행할 수 있는 거리는 약1.
- 본고에서는 철도운송 효율재고를 위해 이단적재열차 운용 필요성이 지속적으로 재기되고 있는 경부선에 대한 터널 현황을 정리하였다. 경부선 터널 높이는 레일면을 기준으로 5,060~5,400mm인데 비해, 이단 적재 열차 운용을 위해 요구되는 터널의 최소높이는 6,350mm로, 이단적재 열차 운용을 위해서는 경부선 터널에 대한 시설 개량이 요구되는 실정이다.
- 본고에서는국내외 철도 터널 확대 사례를 열차운행여부 및 굴착 부위에 따라 분류하고 각 공사 방안의 특징 및 장단점에 대하여 논의하였다. 터널이 길고 확보해야 할 내공 단면적이 큰 경우에는 상·하행선의 시·종점부를 임시로 연결하고 열차의 운행을 제한적으로 허용한 상태에서 하방향 확대시행 하는 방안이 타당하며, 터널이 짧고 확보해야 할 내공 단면적이 크지 않은 경우에는 특수 장비를 이용하여 열차 운행 허용한 상태에서 상방향 확대를 시행하는방안이 타당한 것으로 판단되었다.
- 5배에 이르는 것으로 산정되었는데, 이 수치는 열차 지연 비용 등 공용 중인 선로에서 시행되는 확대 공사로 인해 발생할 수 있는 사회적인 비용을 고려하지 않은 직접 공사비에 대한 비율이므로, 실제로는 확대 비용이 신규 비용의 수배에 이를수도 있을 것으로 보이며 따라서 공사 전략에 수립 시 신중한 경제적 판단이 요구된다. 이에 따라, 본 고에서는 터널 확대의 대안으로 신규 시공, 선형 개량등경부선 단선 터널 29개소에 대해 현장조건에 맞는 공사 전략을 제안하였다.
가설 설정
- 성현 터널과 같은 단선 병렬 터널에 대한 확대 공사는, 상·하행선 각 터널에 대해 공사를 별도로 시행하여 각 터널이 이단 적재 열차 운용이 가능한 단선 터널이 되도록 개량하는 방안과, 상·하행선 두 개의 터널 중 한 개의 터널에는 공사를 시행하지 않고 나머지 한 개의 터널에만 공사를 시행하여 이 터널을 이단 적재 열차 운용이 가능한 복선 터널로 개량하는 방안 등 두 가지가 있다. 단선을 단선으로 개량하는 경우, 확대 총 연장은 현행 성현 터널의 연장과 동일한 4.8km로 가정되었으며, 상방향 확대를 사용하므로 선형 개량 및 궤도 부설과 관련된 비용은 없는 것으로 가정되었다. 단선을 복선으로 개량하는 경우, 선형 조건이 더 유리한 하행선(2.
- 8km로 가정되었으며, 상방향 확대를 사용하므로 선형 개량 및 궤도 부설과 관련된 비용은 없는 것으로 가정되었다. 단선을 복선으로 개량하는 경우, 선형 조건이 더 유리한 하행선(2.5km)에 확대를 시행한다고 가정되었으며, 선형 개량 및 궤도 부설 비용이 고려되었다. 신규 터널을 시공하는 경우, 상·하행선 사이에 복선 터널이 시공된다고 가정되었다.
- 본 고에서는 향후에 이단 적재 열차 운용 필요성이 지속적으로 제기되고 있는 경부선 터널 시설에 대한 현황 자료를 제공하며, 특히, 열차 운행을 허용한 상태에서 철도 터널 확대를 시행할 수 있는 새로운 공사 방안을 제안하였다. 또한 본 고에서는 단면 확대 공사의 경제성 여부를 검토하기 위해, 경부선 최장 성현 터널(2.5km)에 공사를 시행한다고 가정하고, 터널 확대 비용 및 신규 터널 비용을 각각 산출한 후 비교하였다. 본 고에서는 현장 조사를 통해 경부 기존선 터널에 대한 이단 적재 열차 운용을 위한 현실적인 공사 전략을 제안하였다.
- 신규 터널을 시공하는 경우, 상·하행선 사이에 복선 터널이 시공된다고 가정되었다.
- 신규 터널의 연장은 현재 터널의 길이를 반영하여2.4km로 가정되었으며, 시·종점부 선형 개량 연장은 총1.4km로 가정되었다.
- 터널 확대의 경제성을 검토하기 위해 경부선 최장 성현 터널(KP531)에 대한 확대비용을 신규터널 시공비용과 비교해보았다. 열차운행을 전제로 한 상방향확대가 가정되었으며, 확대 공사에 따른 열차 운행 지연 등으로 인해 발생하는 사회적인 비용은 고려되지 않았다.
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