초록 ▼

연구개발목표 및 내용
최종 목표
철도의 진동/소음원을 저감하는 레일 충돌 댐퍼의 적용범위 확대연구 및 사업화
전체 내용
- 50kg, 60kg 레일 및 궤도 종류별 적용 가능 범위 확대를 위한 범용화 실증연구 및 성능검증
- 개발기술 적용 통한 선로의 유지관리주기 및 안전성 향상
- 사업화 매출 실적 2.4억 이상 및 신기술 인증

1단계
목표
1.1년차
- 50kg 레일용 장기성능 모니터링
- 체결구조 개선 설계, 60kg 레일용 제품 개발
- 사업화를 위한

연구개발목표 및 내용
최종 목표
철도의 진동/소음원을 저감하는 레일 충돌 댐퍼의 적용범위 확대연구 및 사업화
전체 내용
- 50kg, 60kg 레일 및 궤도 종류별 적용 가능 범위 확대를 위한 범용화 실증연구 및 성능검증
- 개발기술 적용 통한 선로의 유지관리주기 및 안전성 향상
- 사업화 매출 실적 2.4억 이상 및 신기술 인증

1단계
목표
1.1년차
- 50kg 레일용 장기성능 모니터링
- 체결구조 개선 설계, 60kg 레일용 제품 개발
- 사업화를 위한 철도소음 현황 파악 및 자료 구축을 위해 수도권 도시철도 구간 지상 및 열차 실내 소음 현황 파악
- 댐퍼 설치 후 운영에 따른 궤도 부담력 분석 및 궤도 표면 상태 평가결과
- 설계요소 영향 해석 연구
2.2년차
- 60kg 레일용 시제품 설계 및 제작, 체결 클립 안전성 검증
- 60kg 레일 구간 테스트 베드 구축 및 진동/소음 성능검증
- 테스트 베드 구간, 궤도 표면 및 궤도 부담력 측정 및 분석
- 사업화 전략 및 비즈니스 모델 수립

내용
1.1년차
- 50kg 레일용 제품이 부설된 인천 2호선 왕길역 인접 구간에서 장기 성능 모니터링, 20년 7월, 9월, 12월 측정결과 소음진동 3dB 이상 유지 확인
- 50kg 레일용 클립 설계인자 검토/시험 후 체결개선 및 제작도서 작성
- 프로토타입/KR60 레일용 클립 파라미터 검토/시험 및 설계 후 제작도서 작성
- 60kg 레일용 제품(KR, UIC) 설계, 하우징, 체결 클립 금형 및 초도품 60개 제작
- 서울교통공사 구간 1∼7호선 등 지상구간 철도소음 공정시험법 적용소음측정, 19개소 중 9개소 소음기준 초과, 1~8호선 열차 실내소음 측정결과5호선이 80~85dB(A) 이상 소음이 발생하는 구간이 13개소로 가장 많음
- 인천 2호선 레일 댐퍼 설치 전/후 궤도 부담력(변위, 응력, 가속도)현장 측정결과 레일변위 및 진동가속도 평균 23~39% 저감
- 두드러진 파상마모 없으며, 레일의 거칠기 레벨은 댐퍼 설치/미설치 구간 유사함
- 차륜/레일표면 거칠기 스펙트럼 및 레일 체결강성 변화에 의한 레일 진동 변위 저감특성 및 그 차이점을 주행시간 영역에서 도출함
- 차륜/레일 거칠기 스펙트럼 및 레일 체결강성 변화에 의한 차륜/레일 접촉 변위 변화특성을 분석함
2.2년차
- 60kg 레일 종류(KR, UIC)에 따른 1년차 설계 내용 보완(외형길이, 내측 길이, 설치 폭, 강구 수량 등)하여 시제품 설계 및 제작도서 작성
- 체결 클립의 안전성 검증을 위하여 실물 스케일 시험체 제작 및 KRS TR0014-15R 시험방법을 적용하여 댐퍼 분야 국내 최초 300만회 피로시험(대우건설기술연구소 수행) 결과 상한 하중 110kN 일 때 클립 변위 0.01~0.04mm로 이상없음
- 60kg 레일 구간의 테스트 베드 구축을 위하여 중앙선 원주~제천(국가철도공단), 전라선 아중역(전라선철도(주)) 인근, 오송 시험선(한국철도기술연구원) 적용을 위해 협의를 진행 하였으나, 중앙선, 전라선은 특정기업에 대한 특혜 시비를 우려하여 협조 거절, 오송 시험선은 계획한 테스트 베드 구간은 AC 차량만 운행 가능한 구간으로 시험계획 없음
- 50kg 레일 제품을 적용한 경험이 있는 인천교통공사와 인천 1호선(60kg) 지상구간인 계양~귤현 구간 1차 협의 하였으나, 자갈도상 구간으로 콘크리트 도상은 지하구간만 적용되어 최종적으로 원인재~동춘 구간에 테스트 베드 구축 협의 완료
- 인천 1호선 테스트 베드 구축용 60kg 레일 시제품 1250SET 제작, 21.07.13~22(실공사 8일)에 원인재~동춘 지하터널 구간 STA.21km235~435(상/하선 각 200m)에 총 400m 현장시공 완료
- 진동/소음 성능검증(공인시험)을 한국기계연구원에서 진행하였으며, 저감성능평가 결과 소음은 터널 내부 울림소리로 인하여 0.6~1.2dB(A), 진동은 2.2~3.7dB, 궤도 감쇠율은 종/횡방향 평균 3.8dB/m
- 테스트 베드 구간 레일 궤도 부담력 측정결과 변위 8~23%, 응력 11~21%, 진동가속도 23~27% 감소
- 레일 표면 거칠기는 두드러진 파상마모 없으며, 레일의 거칠기 레벨은 댐퍼 설치 전/후 유사함
- 사업화전문, 기술거래기관 자격을 보유한 전문용역 업체를 선정하여 사업화 전략 및 BM 모델 개발

2단계
목표
3.3년차
- 인천 1호선 원인제~동춘구간 설치 자갈도상 설치를 위하 시제품 철거
- 60kg 레일 자갈도상 구간 테스트 베드 구축 및 성능평가
- 50kg 레일 체결클립 안전성 평가(피로시험 300만회)
- 50kg 레일 궤도 동적 감쇠율 성능 평가
- 마케팅 전략 수립
- 신기술 지정, 성능인증(중소벤처기업부) 및 우수조달인증(조달청) 신청
- 사업화 매출 실적 2.4억 이상 달성
내용
3.3년차
- 22.03.07~17 인천 1호선 원인재~동춘 구간 테스트 베드 설치 시제품 1250SET 자갈도상 설치를 위해 철거(인천교통공사 테스트 베드 협조시 성능평가 완료 후 철거 조건 협의)
- 22년 1월 오송시험선 테스트 베드 구축을 위해 철도시험인증센터와 협의시 시험조건을 만족하는 시험계획이 없어 3월에 재협의
- 22년 3월 오송시험선 테스트 베드 구축 협의 결과 성능평가 조건을 만족하는 EMU-150 차량 시험계획이 6월에 수립되어 있어 6월부터 테스트 베드 구축 및 성능평가 진행 협의, 설치 구간은 5터널 종점부 토공 구간으로 협의
- 22년 7월 시험열차의 자체 시험 및 신호 관계로 인해 설치 예정 구간에서는 성능평가 조건인 80km/h 이상 주행을 할 수 없어 제3터널~제4터널 구간에 설치로 최종 확정
- 22.07.23~25 오송시험선 제3터널~제4터널 토공 및 교량구간 자갈도상 구간에 인천 1호선 철거제품 1250SET(400m) 시공 완료
- ㈜한국소음진동에서 ISO 3095:2013(E) 시험기준을 준용하여 개발품 소음 저감성능 평가(공인시험) 결과 3.0~3.2 dB(A)로 소음저감성능 3dB(A) 이상 확보
- 50kg 레일 제품의 진동 저감 성능 중 중요 지표인 궤도 동적 감쇠율 평가를 위해 인천 2호선 왕길역 시험설치 구간에서 22년 9월 궤도 동적 감쇠율 평가 결과 종/횡방향 감쇠율은 평균 3.8dB/m
- 경제성 평가 및 기술거래사를 보유한 전문업체에 공공기관 판매를 위한 마케팅 전략 수립
- 22년 10월 50kg 레일 제품 체결클립의 안전성 검증을 위한 피로시험을 수행하기 위해 실물시험체를 제작하였으며, 22년 11월 케이시티 시험연구원에서 KRL-2012 표준열차하중을 적용하여 300만회 피로시험 수행하여 시험품의 변위 0.01~0.61mm로 이상없음(탈락되지 않음) 확인
- 신기술 지정을 위해 관련 시험성적서 및 필요자료가 구비된 22년 11월에 신청서를 작성하여 22년 12월 21일 국토부 교통신기술 지정 신청, 23년 2월 28일 1차 기술심사 진행

연구개발성과
질량체, 탄성고무 및 흡음재를 이용한 기존의 레일 웹 댐퍼 기술을 세계 최초 비탄성 충돌역학과 질량체(동흡진) 저감 방식을 적용한 새로운 레일 충돌 웹 댐퍼 상용화를 위해 레일 종류별(50kg, 60kg), 궤도 종류별(자갈, 콘크리트) 운영선 및 시험선에 테스트 베드를 구축하여 열차 운행에 따른 3dB 이상의 진동소음 저감 성능 검증, 체결 클립의 안전성 피로시험, 궤도 부담력(변위, 응력, 진동가속도) 저감 및 레일 표면 거칠기 특성을 파악하여 개발 기술의 상용화를 진행하기 위한 성능, 안전성 검증 완료

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
도시철도 및 광역철도를 운행하는 도심지 구간에는 선로 인접에 집단 주거지가 많이 분포해 있어 방음벽 개량 공사 시 설계된 방음벽 시공을 위한 장비 진입이 불가한 현장이 많으며, 야간 운영선 공사로 방음벽 기초 타설시 야간에 레미콘 공급이 불가하여 방음벽 개량 공사 시 어려움을 겪고 있다. 또한 신설 건설 공사시 선로 인접의 공동주택의 경우 제한적인 방음벽 높이로 인해 개통 후 소음민원이 지속적으로 발생하고 있다. 또한 지하구간 인접에 있는 주거지는 열차 운행으로 인한 진동과 지반소음으로 인해 민원이 발생하고 있으며, 이를 해결하기 위해서는 기존 궤도에 방진궤도, 레일 체결구 교체, 방진궤도에 적용되는 방진 패드의 교체가 필요하나 막대한 비용과 운영선 특성상 장기간의 공사 기간으로 민원해소에 어려움을 겪고 있다. 국토부 교통신기술로 지정된 본 사업화 기술은 비탄성 충돌 역학과 동흡진 방식을 적용한 레일 웹 댐퍼로 진동/소음원을 저감하는 기술로 방음벽 설치 및 개량이 어려운 구간, 지하구간에서 발생하는 진동과 지반소음을 운영선상에서도 급속시공을 통해 민원해결이 가능하며, 열차 진동으로 인한 궤도 부담력을 저감하여 궤도의 유지보수 및 교체시기를 연장하여 철도 운영의 효율성을 기대할 수 있다. 또한 기존 방음벽 기술을 대체 할수 있는 새로운 방음시설로 철도진동/소음 시장을 선도할 수 있으며, 사업화에 따른 매출 상승에 따른 고용 인력 창출, 국내 생산으로 기존 수입제품을 대체할 수 있다.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• 목차 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 1) 연구개발과제의 최종 목표 ... 7
• 2) 연구개발과제의 단계별 목표 ... 10
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 12
• 1) 1단계 1년차 ... 12
• 2) 1단계 2년차 ... 12
• 3) 2단계 1년차 ... 14
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 15
• 1) 연구수행 결과 ... 15
• 2) 목표 달성 수준 ... 86
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 87
• 1) 목표 미달 원인(사유) 자체분석 내용 ... 87
• 2) 자체 보완활동 ... 87
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 88
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 88
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용계획 ... 89
• 1) 연구성과 총괄 ... 89
• 2) 연구개발성과의 향후 5년간(활용보고서 제출기간) 성과활용 목표·계획 ... 90
• 끝페이지 ... 91