-실용화 난제, 시장 진입 장벽·수요층 전무, 철도신호 불안 요소 선결 과제

-기술 도입, 연구기관 주도에 산업이 적극 나설 때 희망 보여

 

본지는 이미 문 앞에 들어선 4차 산업 혁명과 ICT기술을 요구하는 시대를 맞이해 국내 철도노선의 확장은 어려운 현실이지만 미래철도산업의 중흥을 바라며 철도기술의 다양한 면에 초점을 맞춰 이를 조명하며 철도산업의 발전과 한국철도가 글로벌리더로 자리매김하는 것에 일조하고자 시리즈를 기획, 기술의 현실과 미래 주제 속에 사례를 소개하며 연재하고자 한다.

 

특집 시리즈 첫 기획은 지난 호 ‘철 침목의 장·단점과 해외사례’에 이어 앞서 예고 한 대로 ②호에서는 ‘철 침목 기술’과 침목 현장 관계자를 통해 ‘상용화 여부’를 들어 보며 국내 사용 가능성을 진단하고자 한다.

▲ 국회 국토해양위 소속 의원들이 경부고속철도 대구-부산구간의 침목 균열과 관련해 경북 영천 중리고가에서 현장조사를 벌인 가운데 불량침목으로 지적된 15만3000개의 콘크리트 침목 교체 여부 등 귀추가 주목된다. 의원들은 "국민의 안전과 생명이 걸린 일이라며 부실시공에 대한 책임여하를 따져 처벌하고 공기지연에 따른 손해배상 등 책임을 물을 것"이라고 밝혔다. 이날 현장조사에서 당시 (2009년) 김**  궤도사업본부장을 비롯한 공사 현장관계자들은 침목 균열 원인에 대해 제작업체가 물이 고이지 않도록 방수발포충진재 대신 흡수성 스펀지를 사용하는 실수를 저질렀다며 사실을 시인했다. /=뉴시스 제공© 매일건설신문

 

침목은 지난 호 보도에서 언급한바와 같이 국내서는 ‘콘크리트 침목’(주로PC 침목)이 주로 사용되고 있다.

 

이에 반해 국내서 사례를 찾을 수 없는 철 침목에 관해 본지가 단독 기획보도 및 취재 시, 철도관계자들은 침목의 구비조건 안에서 의견들을 전했지만 토목, 시설분야 뿐만 아니라 전기·신호·통신 영역의 관계자들은 모두 철 침목 사용에 관해 부정적인 의견을 내놓으며 반대가 주를 이뤘다.

 

이는 그동안 주목을 끌 만한 논문이나 기술 보고서가 현재까지 제시되는 반대 의견들에 대한 극복 안이 어느 정도 담겨 국내서 발표 또는 보고된 바가 있었지만 널리 알려지지 않은 이유와 기존 침목의 불안정요소가 현장에서 기술표준이나 미래가치에서 아직은 환경 이슈 외에는 큰 문제시 된 적이 없기 때문인 것으로 나타났다.

 

철 침목 관련해 논문과 시범이나 상용화 시도는 학회 학술 발표와 함께 철도기술연구원에 연구과제로도 제안됐으나 선정이 되지 못했다고 당시 연구 관계자와 산업 관계자들은 전하고 있다.

 

당시 철 침목을 관련했던 관계자들은 철도 현장에서 철 침목이 시도조차 되지 못한 것은 먼저 기존 침목 시장의 산업군안에서 진입장벽이 너무 높은 이유가 있다고 입을 모았다.

 

이러한 이유에 철도산업 종사자들은 기존 콘크리트 침목보다 품질 대비 ‘가격경쟁력’이 뚜렷이 우수하게 나타나야 관심을 가질 것이라는 이견을 달았다.

 

특히 취재에서 현재 철 침목의 시범이나 실용화가 전무한 배경이 나온 까닭은 연구진의 후속적 연구발표가 1993년에서 2000년 초반 외에는 주목된 발표가 드러나지 않았으며, 개발사들의 투자개발의욕도 저하됐기 때문인 것으로 나타났다. 이와 함께 진입장벽이 높다고 하는 부담감은 이미 형성된 침목 시장 산업군의 강한 저항을 예측해 자신감도 결여된 상태이기도 하다.

 

이러한 원인들은 철도 산업에서 핵심인 수요층이 형성되지 않은 배경이 됐고 국내 철도산업의 위축과 맞물려 수요도 없고 필요성도 없어지는 결과를 낳았다.

 

철 침목의 기술, 실용화 가능성은

 

▲ ‘철도용 철 침목의 설계 및 개발연구' 한국강구조학회 기술기사보고서 중 ©매일건설신문

철도 산업 관계자들은 철 침목이 실용화되기 위해선 전제조건이 선행 돼야 한다고 밝혔다. 그 중 몇 가지 핵심들을 살피면 열차하중을 충분히 지지하기 위한 재료적, 구조적 강도가 필요하다고 강조했다.

 

콘크리트에 침목에 비해 불리하다며 열차하중을 도상에 균일하게 분산하기 위해 요구되는 침목 저면의 면적과 형상이 충족돼야 하고, 궤도틀림을 최소화하는 것과 아울러 승차감을 양호하게 유지하는 전체적인 궤도시스템이 탄성을 갖아야 한다고 설명했다.

 

기술적인 부분에서 침목의 올바른 역할 즉 구비조건은 레일과의 견고한 체결에 적당하고 강인하고 내충격성 완충성이 좋아야 할 뿐만 아니라 도상다지기 작업이 편리해야 하는 동시에 도상저항 다시 말해 침목의 종. 횡 이동에 대한 저항이 커야한다는 것이다.

 

또 한 가지 강조된 부분은 철도신호 외 통신 분야다. 현재 사용되는 시스템들 안에서 열차 감지라는 중요한 기능을 충분히 해야 하며 철 침목이 어떠한 경우에도 간섭이나 방해를 해서는 안 되지만 이 부분에서 불안하고 사용할 수 없다고 피력했다.

 

특히 철도 신호 분야 관계자들은 절연성의 염려가 크다고 주장하며 최근 국내서 진행하고 있는 KRTCSⅡ나 Ⅲ경우에도 절연체나 절연패드의 기술이 있을지라도 해결 되지 않는다고 적극 반대했다.

 

하지만 한편으로는 콘크리트 침목보다 절연성이 뛰어난 목침목이 절연문제를 일으켜 선로전환기를 사용하지 못하게 한 사례를 간과 할 순 없다. 목침목에 쓰이는 방부제 이슈가 생길 것이라고는 예상치 못했는데 절연패드 부싱 설치로 이를 해결했기에 철 침목만 무조건 절연성의 문제가 생긴다는 장담은 못한다.

 

이에 철 침목이 철도현장의 극복 안이 있을까라는 물음에 비록 오래된 지난 1993년도 기술보고서이지만 한국강구조학회에 실린 연구나 실험에 완성도가 높은 ‘철도용 철 침목의 설계 및 개발연구'(포항공대 기계공학과/posco철구기술부·운송부: 공저)라는 기술 보고서를 통해 실용화 또는 시범사업 가능성을 3가지로 압축해 조명해본다.

 

연구 시험된 궤도설계 및 제작, 절연체, 절연패드

 

철 침목의 설계는 궤도역학에 따른 축하중, 횡압 및 축압을 고려해 유한요소법을 이용한 3차원 모델해석 결과, 과도한 하중을 받는 쇳물운반 선로구간에서의 사용이 가능한 것으로 나타났다. 또 철 침목의 제작은 금형의 셜계조건을 적절히 고려, 재료손실의 최소화와 균일한 두께를 갖도록 하는 제조공정을 도출했다. 현재(당시 연구시험년도)연강(SS41)소재의 철 침목을 제작 및 시험 부설해 사용 중에 있다고 보고서는 전했다.

 

두 번째로는 절연체이다. 절연체는 유리섬유 복합재료(GFRP)를 사용했으며 유한요소 해석결과와 Strain Gage를 이용한 실험을 통해 압축 및 인장강도가 우수한 것으로 나타났다. 특히 체결시 생기는 초기 변형율이 매우 작아 내구성도 우수하다고 전한다. 이는 포항제철소 내 철 침목 400개를 부설해 2년 이상 사용결과 파단이 별견되지 않았다고 한다.

 

마지막으로는 논쟁이 많은 것으로 예상되는 절연패드다. 절연패드는 종래(연구보고서 시점)에 사용 중인 EVA에 SBR과 HS를 합성한 소재를 개발했으며, 내부에 면과 유리섬유를 보강해 철 침목에 적절한 절연성, 진동흡수성, 내구성이 향상된 새로운 패드를 개발해 당시 부설 중에 있다고 전했다.

 

 

 

 

/문기환 기자

 

 

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