▲ 오송시험선에 현장설치된 EPDM 패드 침목

한국철도기술연구원(이하 철도연, 원장 사공명)이 기존 자갈궤도의 유지보수 부담을 줄이는 패드침목을 개발해 열차운행의 안전성을 높이면서도 친환경적 철도 운영에 기여할 전망이다.

철도연은 자갈궤도에서 열차 충격을 낮춰, 유지보수 주기를 늘리고, 자갈층의 두께를 낮출 수 있는 ‘EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 패드침목’을 개발하고, 경부선에서의 현장성능시험을 거쳐 국가철도공단의 KR 철도시설 성능검증을 통과했다고 23일 밝혔다.

EPDM 패드침목은 콘크리트 침목 바닥면에 합성고무 형태의 6mm 두께 매립형 패드를 부착해 자갈층으로 전달되는 압력을 20~30% 낮춰 자갈의 마모나 파쇄를 줄여 유지보수 작업 및 비용을 줄일 수 있다.

이번 기술은 자갈궤도 유지보수에서 초래되는 인건비와 유지보수 비용을 저감하기 위해 개발됐다. 특히 경부고속철도 1단계 구간 등 자갈궤도 유지보수 주기가 도래되는 노선에서 효율적인 대안기술로 주목된다.

해당 기술은 도상 자갈의 품질을 오랫동안 양질의 상태로 유지 시킬 수 있어 자갈궤도의 유지보수를 줄여준다. 도상자갈뿐만 아니라, 레일 및 침목 등 궤도구성품의 열화를 낮춰 수명도 늘릴 수 있다.

철도연은 고강성, 중강성 2종류의 자갈궤도용 EPDM 패드침목을 개발하고 수치해석을 통한 구조검토, 실대형시험 및 현장시험(오송시험선, 경부선)을 완료했다. 패드침목에 대한 구조 안정성 평가 및 현장 시험결과 250km/h 속도의 KTX 열차가 운행하는 조건과, 하중이 큰 화물열차 운행조건에서도 열차운행 안전성을 확보했다.

또한 열차 충격하중 재하시험, 열차 동하중 재현 실대형시험을 통해 패드침목 적용 시 △자갈파쇄도 저감 △도상횡저항력 증가 △도상압력 저감 등의 효과를 확인했으며, 4년 6개월 동안의 오송시험선 현장부설시험을 통해 EPDM 패드 침목의 열차운행 안전성을 확인했다.

철도연은 경부선 전동∼서창역 운행선 구간(세종시 소재)에 ’23년 10월 현장설치 시험을 실시했다. 2년 1개월 이상 경과한 현재까지 패드침목 적용 전 구간에서 열차 운행 안전성 및 패드의 성능 향상 효과를 확인했다. 이를 바탕으로 금년 7월 국가철도공단의 철도시설 성능검증을 통과했다.

연구책임자인 김대상 철도연 수석연구원은 “EPDM 패드침목은 기존 자갈궤도의 유지보수 부담을 줄이는 경제적인 기술”이라며, “현장 검증에서 확인된 성능을 바탕으로 상용화 단계를 구체화하겠다”고 말했다.

사공명 철도연 원장은 “개발 기술은 열차운행의 안전성을 높이면서도 친환경적 철도 운영에 기여할 수 있는 연구성과”라며, “앞으로도 지속가능성을 고려한 현장 중심의 실용 기술개발에 앞장서겠다”고 밝혔다.

한편, 이번 기술개발은 국가과학기술연구회(이하 NST, 이사장 김영식) 산하 철도연 기본사업인 ‘EPDM 패드침목을 적용한 자갈궤도 장수명화 기술개발’을 통해 이루어졌다.