▲ 한국철도기술연구원이 신형식 고가구조물 구조물을 개발, 성능검증을 위한 공개실험을 진행했다.

한국철도기술연구원(원장 한석윤)은 세계 최초로 케이블을 설치하지 않고 최장 200m 경간(교량의 기둥과 기둥 사이)을 구현한 ‘신형식 경전철 고가구조물’ 기술을 공개, 기존 경전철 사업의 한계로 지적된 도시단절, 미관훼손, 교통 혼잡 등의 문제를 해소할 수 있을것으로 기대된다.

한국철도기술연구원(이하 철도연)은 200m 경간의 실제 크기로 구현한 고가구조물이 파괴될 때까지 하중을 가하는 성능검증 실험을 26일 명지대 하이브리드구조실험센터에서 진행했다고 밝혔다.

이번 실험은 철도연과 부산교통공사, 지에스건설, 동아이엔지, 우성디앤씨, 씨엔에스씨, 한국화이바와 공동으로 진행했으며, 국토교통부 대도시권광역교통위원회, 국토교통과학기술진흥원, 부산, 대구 등 지자체, 도시철도건설 및 운영기관, 학회 및 학계, 산업체 등 200여 명이 참석했다.

신형식 경전철 고가구조물의 가장 취약한 부위인 중앙 경간 부분에 최대 430톤까지 하중재하실험을 수행했고, 120% 이상의 안전 확보로 구조적 안전성을 확인했다. 실제 크기의 구조성능검증 실험 성공으로 2018년부터 6년간 진행한 세계 최초의 도심지 최장경간 200m 경전철 고가구조물 기술개발이 결실을 맺었다.

개발된 경전철 고가구조물은 하부 기둥이 최장 200m 간격으로 구성돼 확 트인 개방감 준다. 상하부 일체형 구조로 기존 강박스형 거더교 대비 20%, 콘크리트 바닥판 대비 80% 경량화하여 케이블 없이도 최대 200m 긴 경간을 구현했다.

하부 기둥의 폭은 1.5m 이내로 기존 2.5m 내외보다 최대 1m 정도 축소했고, 도로 잠식이 중앙분리대 수준으로 중앙분리대 역할을 하면서 도로교통 혼잡을 최소화했다. 상부는 도시 미관을 고려, 도시조형물 같은 유선형 구조로 이뤄졌다. 또한, 캐노피 구조를 채택하여 열차운행 중 발생하는 소음을 차단하고, 강설과 강우 등 악천후에도 열차가 안전하게 운행할 수 있다.

공사는 도로 차단을 최소화하고 교통혼잡을 줄이기 위해 상부 및 하부구조물을 공장에서 사전 제작해 현장에서는 모듈 단위로 조립한 후, 소형 가설 특수장비로 단기간 급속 정밀 시공하는 기술을 도입했다.

디지털 트윈 기술을 이용하여, 부재 제작부터 현장 가설 시공 시 구조물의 형상 및 시공 정보를 라이다 드론 등을 활용하여 실시간 신형식 고가구조물의 BIM(건축정보모델) 설계정보와 정합성을 체크하여 정밀 시공된다.

철도연은 설계기술 및 시공기술 개발에 이어 열차주행안전성, 내풍 및 내진 안전성 검증, 그리고, 26일 실제 크기로 구조적으로 제일 취약한 중앙 경간부를 대상으로 실대형 구조안전성 검증실험 완료했다.

국내 경전철은 2011년 부산을 시작으로 김해, 의정부, 용인, 대구, 인천, 서울, 김포 순으로 전국 지자체에서 신규 노선이 확충되고 있다.

그동안 고가 경전철은 철도교량 형식을 그대로 도심지에 들여와 3~40m 경간으로 하부 기둥구조가 촘촘히 세워지고, 그 위에 육중한 상부구조가 놓였다. 도시미관 훼손, 고가를 중심으로 도시단절, 도로 잠식으로 인한 교통혼잡 가중, 소음 등을 이유로 시민들은 고가구조 대비 건설비가 2배 이상 비싼 지하화를 요구해왔다.

이번 신형식 고가구조물 도입으로 사업추진에 난항을 거듭한 국내 경전철사업 활성화와 동남아 등 해외 경전철 시장 진출도 기대된다.

신정열 책임연구원은 “앞으로 신형식 고가구조물 성능검증을 마무리해 조속히 국내 신규 노선 실용화에 최선을 다할 계획이다“고 말했다.

한석윤 철도연 원장은 “국토교통부와 협의해 지자체 실증사업 등으로 국내 실용화를 추진하고, 이를 기반으로 동남아 등 해외 경전철 시장에 진출하는 명품 K-철도기술로 완성하겠다”고 전했다.

한편, 이 기술은 국토교통부와 국토교통과학기술진흥원의 국가연구개발사업으로 진행됐다.