‘도시‧광역철도 급행화 기술개발’ 과제 총괄

기존 선로에 급행 운행 위한 대피선 구축 기술 개발

▲ 오석문 책임연구원은 “앞으로의 건설은 개량이나 재구조화가 큰 시장이고, 특히 도시‧광역철도의 운행을 차단하지 않고 시설을 개량하는 작업은 무궁무진할 것”이라며 “급행화 이슈는 철도기술연구원 차원에서 10여년 넘게 해온 연구인 만큼 상용화를 위해 노력할 것”이라고 밝혔다.     © 매일건설신문

“우리나라 국민들의 출퇴근에 걸리는 시간이 OECD(경제협력개발기구) 국가 중 최하위에요. 따라서 수도권 출퇴근 문제 해소 방안으로 ‘도시철도 급행화’ 이슈가 부상할 수밖에 없죠.”

한국철도기술연구원 교통체계연구팀 오석문 책임연구원은 수도권 도시철도의 급행화에 대해 “도심에서 열차 표정속도(평균속도)가 50km를 유지해주면 승용차 대비 도시철도의 경쟁력이 생기는 것”이라며 이같이 밝혔다. 

철도기술연구원은 2018년부터 올해까지 3년 일정으로 ‘기존인프라를 활용한 도시‧광역철도 급행화 기술개발’ 국가R&D(연구개발)를 진행하고 있다. 철도기술연구원을 주관기관으로 삼양리소스(주), 제일발파 기술사사무소, (주)지오메카이엔지 등 19개 기관이 연구에 참여하고 있다. 이번 과제에 60억원이 투입됐다.

이번 연구의 핵심기술은 ‘비개착 터널 확폭 공법’이다. 비개착 터널 확폭 공법은 도시‧광역철도의 급행열차 운영에 필요한 대피선 건설을 위해 터널의 폭을 넓히는 공법이다. 열차를 운영하면서 철도 터널을 넓히는 기술이다. 새롭게 개발한 ‘무진동 암파쇄 공법’과 전차선 이설 기능을 부가한 ‘열차 방호 프로텍터(방호구)’, 드론 및 비파괴 탄성파를 활용한 지반 안정성 분석 기술 등을 이용해 기존 터널의 폭을 넓히고 대피선로(부본선)를 건설하는 것이다. 

‘무진동 암파쇄 공법’은 고압 펌프와 응력 집중이 가능한 쐐기형 피스톤으로 암반을 파쇄하는 방식이다. 철광석 광산에서 폭약을 사용하는 경암(硬岩)까지 파쇄가 가능하다. 기존 발파 공법에 비해 암파쇄 속도를 30% 단축하고 공사비를 16% 절감할 수 있다. 향후 GTX 및 신설 도로 터널 건설에도 활용할 수 있다.

이번 과제를 이끌고 있는 오석문 연구원은 “차이가 있지만 기존 발파 방식을 쓰면 주위 건물들의 안전에 영향을 줄 수도 있다”며 “유압으로 작동되는 할암봉을 작동시키면 피스톤처럼 암석이 깨지는 것으로, 발파가 아니라 암석을 으깨는 원리”라고 설명했다. 

‘전차선 이설 기능을 부가한 열차 방호 프로텍터(방호구)’는 열차 운행 중 터널 확폭 공사를 수행하는 도중에 예상하지 못한 낙석을 막아 열차를 보호하기 위한 장치다. 건축한계의 제한된 터널 공간구조와 신속한 설치‧제거를 고려해 설계됐다. 

오석문 연구원은 “급행열차가 다니지 못하는 기존 선로에 급행열차를 다닐 수 있게 선로를 구축하는 것”이라며 “급행이라는 것은 일반열차가 급행열차를 대피해준다는 개념”이라고 설명했다. 

급행열차 운행 사례로는 수도권 9호선이 대표적이다. 대피선로가 구축돼 급행열차 운영이 가능한 9호선의 표정속도(평균속도)는 1시간 기준으로 일반열차 1시간 32km, 급행열차 48km 속도다. 오석문 연구원은 “급행화 기술개발은 수도권 1~8호선을 9호선처럼 만들고 싶다는 구상에서 출발한 것”이라고 말했다. 

연구진은 지난달 삼양리소스(주) 소유의 광산에 철도 유사 현장을 구축하고 기술 적용성 검증을 진행했다. 이곳에서 무진동 암파쇄 공법, 전차선 이설 기능을 부가한 열차 방호 프로텍터, 드론 및 비파괴 탄성파를 활용한 지반 안정성 분석 기술 등의 현장 적용성 검증을 완료했다.

연구진은 유사 현장 기술검증에 이어 향후 실제 철도 현장 적용성 검증 연구를 진행해 기술의 완성도를 높일 계획이다.

오석문 책임연구원은 “앞으로의 건설은 개량이나 재구조화가 큰 시장이고, 특히 도시‧광역철도의 운행을 차단하지 않고 시설을 개량하는 작업은 무궁무진할 것”이라며 “급행화 이슈는 철도기술연구원 차원에서 10여년 넘게 해온 연구인 만큼 상용화를 위해 노력할 것”이라고 밝혔다. 

/조영관 기자