[논문]강풍 시 열차전복위험도 평가를 위한 자연풍 측정에 관한 연구

권혁빈; 남성원; 유원희; 홍유나

[국내논문] 강풍 시 열차전복위험도 평가를 위한 자연풍 측정에 관한 연구
A Study on the Natural Wind Measurement to Assess the Risk of Train Overturn due to the Strong Wind 원문보기

권혁빈 (한국철도기술연구원, 철도시스템안전연구본부) , 남성원 (한국철도기술연구원) , 유원희 (한국철도기술연구원) , 홍유나 (한국철도기술연구원)

The measurement method of natural wind to understand the characteristics of the natural wind along the railway lines in Korea has been investigated to be used in the assessment of the risk of train overturn. The weather information service provided by Korea Meteorological Administration has been employed to outline the broad characteristic of natural wind in Korea. Anemometers using CDMA telecommunication for data transfer have been installed near the railway lines to measure velocities and directions of natural wind and the data processing method has been studied using the measured data.

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문제 정의

본 연구에서는 CDMA통신을 이용하여 원격으로 풍향 및 풍속 데이터를 수집하는 자연풍 현장 계측시스템을 설치하여 실제 선로연변에서 발생하는 자연풍의 특성을 분석하고 강풍에 의한 전복위험의 평가 기술의 개발에 활용하고자 한다.
본 연구에서는 강풍 시 차량전복 위험도 평가 기초자료의 수집을 목표로 ① 기상청의 기상자료를 토대로 지역별/계절별 강풍 특성을 분석하고, ② 선로변 자연풍을 계측하기 위한 자연풍 현장계측 장비를 설치하고 데이터 측정을 시작하였다.
본 연구에서는 강풍 시 차량전복 위험도 평가를 위하여 ① 기상청의 기상자료를 토대로 지역별/계절별 강풍 특성을 분석하고 ② 연간 자연풍 현장계측 장비를 설치하여 철도선로변의 지속적인 기상정보 수집기반을 마련하였다.
우리나라의 철도 선로 주변에서 발생하는 강풍의 특성을 분석하기 위하여 기상청에서 온라인으로 제공하는 기후정보[http://www.kma.go.kr]를 기초로 하여 우리나라의 지역별, 계절별 강풍의 특성을 분석하였다. 기상청에서 제공하는 기후정보는 1971년에 최초로 측정되었으며, 측정지점은 1971년 당시 서울, 대전, 부산 등 20개 소에 불과하였으나 점차 측정소의 개수가 늘어나 2005년에는 관측지점이 65개에 달하고 있다.

대상 데이터

3.3 측정장소의 선정

선로변 자연풍 계측을 위하여 지상보다 바람이 많이 부는 교량구간을 대상으로 하여 교량의 제원, 해변과의 근접성, 현장 근무자들의 경험 등을 토대로 고속선의 옥천구간 2개소와 천안아산역 남단 및 장항선 신노선 4공구 대천천교 구간 등을 조사하였으며, 세 차례의 답사 결과 최종적으로 경부고속선 천안아산역과 새로이 건설 중인 장항선 대천역을 선정하였으며, 아래 표 2에는 최종적으로 자연풍 계측 시스템 설치장소로 선정된 고속선 천안아산역과 장항선 신축 대천역의 위치 및 현장 설치 사진을 보여주고 있다. 교량의 경우에는 공간이 협소하여 기상타워의 설치 및 운용 시에 열차의 안전운행에 위험을 줄 우려가 다소나마 있으나, 선정된 두 지점은 역의 가장자리에 있는 공간을 활용하기 때문에 열차운행에 거의지장이 없도록 하였다.
측정된 현장 자연풍 데이터는 CDMA 통신을 이용하여 계측 서버컴퓨터에 수집된다. 서버 컴퓨터는 계측 데이터의 저장 및 분석을 위한 전용프로그램이 설치되어 있으며, 각 측정소에서 수집된 풍속, 풍향, 고도각, 온도 등의 정보를 월, 일, 시 등의 시간간격에 대한 최고값으로 조회할 수 있도록 하였다.

성능/효과

7m/s의 북북동풍과 서풍이 불었으며, 울진, 여수도 30m/s 이상의 최대순간풍속을 기록했다. 최대풍속을 기준으로 할 때에는 여수가 22.8m/s로 가장 높았으며, 다음으로 목포, 대관령, 영덕의 순으로 나타났다. 최대순간풍속이 높은 경우 최대풍속도 높은 경향을 나타냈지만, 그 순위가 완전히 일치하지는 않음을 알 수 있다.

후속연구

또한 본 연구에서는 고가화, 해안철도건설 등에 따른 보다 세부적인 철도 강풍환경의 변화를 알아보기 위하여 서해안 주변과 경부고속선의 고가지역에 자연풍 계측시스템을 설치하였으며, 향후 수년 간 자연풍 데이터를 축적하여 보다 정확한 강풍 시 열차전복위험도 평가기술 확보에 기여할 것이다.

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