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[현장 기획]‘400km 고속철도’ 소음 잡는 유니슨테크놀러지
풍력발전시스템 전문기업 ‘유니슨’ 출신 연구원들 설립
조영관 기자
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기사입력: 2018/04/05 [09:53]   최종편집:
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방음벽 공사비 8~18% 절감… 3dB 이상 소음 저감 성능
소음진동 저감기술 특화… 방음시장 급속도로 보급 전망

 

▲ 김영찬 대표는 “소음 진동이라는 특수한 분야에 있어서 전문성을 높여 소음진동 분야의 선두로 자리매김하고 사업다각화에도 나설 것”이라고 밝혔다.     © 조영관 기자

 

‘고속철도 방음벽 상단설치용 소음저감 장치’가 개발돼 국토교통부 교통신기술 제42호에 지정됐다.

 

한국철도기술연구원 고속철도인프라시스템연구단과 유니슨테크놀러지(주)는 4년간의 개발을 통해 방음벽 상단장치 기술개발을 완료했다.

 

김영찬 유니슨테크놀러지(주) 대표는 “고속철도만의 특정 주파수를 타깃으로 그 영역의 소음을 저감할 수 있는 기술들이 4차년 연구 기획으로 개발된 것”이라며 “이를 좀 더 고도화시키는 연구가 2년 진행돼 오는 5월 완료된다”고 설명했다.

 

‘400km급 고속철도 인프라 핵심기술’을 총괄한 철도기술연구원 첨단궤도토목본부 첨단인프라연구팀 엄기영 수석연구원은 “방음벽 상단장치는 특히 철도 소음저감에 최적화돼 높은 저감성능을 가지며 개발 과정에서 3건의 특허를 획득했다”고 강조했다.

 

내부격자 기술 소음저감 장치

 

고속철도용 방음벽 상단장치는 고속철도에서 발생하는 소음을 저감시키기 위해 일반 방음벽 상부에 설치하는 소음저감장치다. 주파수 튜닝 내부격자가 다중 배치되고 흡음 소재를 삽입한 장치를 선로변 벽체 상단에 설치해 고속철도 운행 시 발생하는 회절소음을 저감하는 기술이다.

 

상단장치 내부에 고속철도 소음특성에 최적화된 내부격자의 다중 배치 및 흡음 소재를 삽입해 소음저감 성능을 극대화한 것으로, 동일한 높이의 일반방음벽에 비해 최소 3dB(데시벨) 이상의 소음을 저감시킬 수 있다.

 

기존 제품은 도로소음저감용으로 설계돼 있어 고속철도와 같이 저주파 및 고주파 영역에서의 소음레벨이 큰 경우 기존 제품을 변경하지 않고 그대로 적용하면 소음저감효과가 적다. 무엇보다 기존 제품은 도로소음을 저감시키기에도 소음 저감량이 크게 떨어지는 것으로 보고되고 있다.

 

이에 유니슨테크놀러지는 고속철도에서는 저주파(125Hz·헤르츠) 및 고주파(2kHz·킬로헤르츠) 영역에서의 소음레벨이 상대적으로 높은 것으로 분석하고 저주파와 고주파를 모두 제어할 수 있도록 방음벽 상단장치의 내·외부 형상을 설계했다.

 

김영찬 대표는 “고속철도 주파수 특성을 분석해 고속철도 소음에 해당하는 주파수를 감쇠할 수 있도록 장치 내부를 격자구조로 개발하고 장치 상단에 다공판과 흡음재를 배치했다”고 설명했다.

 

유니슨테크놀러지는 방음벽 상단장치를 개발하면서 음향해석을 통해 3dB 이상의 소음저감을 갖는 모델에 대해 시작품 제작 및 성능평가를 수행했다. 그 결과 스피커를 이용한 성능평가결과 가시선 하부영역에서 3.1dB의 저감성능을 보였다.

 

또한 호남고속철도 테스트베드 구간에 상단장치를 현장 부설해 170~414km/h 차량운행속도로 성능평가를 거친 결과 350km/h 이상 속도에서 평균 3.9dB 소음 저감량을 나타냈다.

 

김영찬 대표는 “기존 방음벽 상단에 설치되는 소음저감 장치들은 도로소음에 적합하게 설계돼 소음 저감량이 주로 1dB 내외에 불과했다”며 “구조적 안정성과 관련해서는 국내 대부분의 도로 상단장치들의 성적서가 4등급인 데 비해 고속철도 상단장치는 국내 상단장치 중에서 제일 등급이 높은 풍하중 2등급을 받았다“고 밝혔다.

 

▲ 유니슨테크놀러지 사무실에 전시된 방음벽 상단장치             © 조영관 기자

 

유니슨 출신 소음진동 연구진 설립

 

유니슨테크놀러지는 친환경 신재생에너지 분야 선도 기업 유니슨에서 20여년간 소음·진동분야 기술을 축적한 기술연구소 연구원들을 주축으로 지난 2005년 설립됐다.

 

조선해양공학을 전공하며 소음진동 분야를 연구한 김영찬 대표는 대우중공업(대우조선)에서 5년 근무 후 유니슨 기술연구소 연구원을 거쳤다.

 

유니슨테크놀러지의 모기업격인 유니슨은 국내 최초로 750kW(킬로와트)급 풍력발전시스템을 개발한 풍력발전 전문기업이다. 경남 사천에 연간 최대 1,000MW(메가와트)를 생산할 수 있는 대단위의 풍력발전 설비를 구축하고 있다.

 

유니슨테크놀러지는 소음진동 설계·측정, 평가, 방음·방진대책 수립 및 적용 등 다양한 영역에서 사업을 벌이고 있다.

 

반도체와 LCD 공장의 정밀방진(미진동) 분야, 지하철 역사 및 인근 건물의 안정성 설계, 발전소·화학 플랜트 방음·방진, 도로교통 소음, 기계설비 방음 등 소음진동 특성화 제품을 개발해왔다.

 

특히 대형 산업기계에서 발생하는 진동을 진동규제 기준치 이하로 낮춰 90% 이상의 진동 차단효과를 갖는 정밀진동제어 마운트(Mount)는 유니슨테크놀러지의 주력 제품이다.

 

김영찬 대표는 “정밀장치의 방진 설계에 들어가는 받침대인 마운트의 제조와 설비 기술을 보유하고 있다”고 설명했다.

 

유니슨테크놀러지는 그동안 삼성서울병원 신설장비 소음진동 영향 평가(삼성물산), 원자로 및 증기발생기 충격현상 모의실험 용역(한국원자력연구소), 삼성소프트웨어연구소 기계실 및 냉각탑 소음진동 영향성 평가 및 저감 대책(삼성SDS) 등의 기술 용역 실적을 보유하고 있다. 방음벽 상단장치 기술로 3개의 특허와 1개의 디자인등록을 받았다.

 

김영찬 대표는 “초기 인력이나 장비 등 비용적인 부분을 고려할 때 연구개발을 단독으로 수행하기에는 많은 어려움이 따르는데 철도기술연구원과의 공동 연구개발로 큰 도움을 받았다”고 말했다.

 

▲ 방음벽 상단장치

 

산업현장 적용 파급효과 전망

 

유니슨테크놀러지의 방음벽 상단장치는 400km/h 이상의 첨단고속철도에 대해서도 안정성과 성능을 인증 받은 만큼 KTX, SRT, KTX산천뿐만 아니라 향후 차세대 고속철도인 HEMU-430X까지 기술 적용 대상에 포함된다.

 

국토교통부의 2016년 ‘차세대 KTX 고속철도망 구축 전략보고서’의 ‘고속철도 속도 증속에 따른 구간별 방음벽 추가 설치 현황’에 따르면 경부고속철도 1·2단계와 호남고속철도, 수도권고속철도에 기존 방음벽 공사비는 1,830.45억원 소요되는 것으로 나타났다.

 

방음벽 상단장치를 적용할 경우 고속철도 증속에 따른 기존 방음벽 추가 및 높이를 증가시킬 때 기존 방음벽 공사비 대비 47% 절감이 가능한 것으로 분석됐다. 

 

특히 연구단계에서 머물러 있는 다중격자의 연속 경계면 형성 기법을 고속철도 및 격자구조 변경을 통해 도로 및 플랜트 산업현장에 모두 적용이 가능한 만큼 기술적 파급효과가 클 것으로 전망된다.

 

또한 고속철도망의 지속적인 건설 및 속도 증속에 따른 소음문제 해결을 위해 방음벽의 높이를 절감할 수 있고, 공사비 절감 및 검증된 소음저감 성능을 바탕으로 고속철도 방음시장에 급속도로 보급될 것으로 기대된다.

 

고속철도인프라연구단은 2020년까지 경부고속철도, 호남고속철도 및 수도권고속철도에 설치된 방음벽 전체 연장의 10% 구간에 방음벽 상단장치 적용을 추진하고 있다.

 

김영찬 대표는 “고속철도에서 300km 이상 속도로 열차가 운행할 때 발생하는 강한 풍압에 견딜 수 있도록 개발됐다”며 “기존 도로에 설치하는 것이 아니고 400km 속도의 고속철도가 달리는 선로변에 설치되는 만큼 구조적 안정성을 만족시키는 데 가장 염두에 뒀다”고 설명했다.

 

유니슨테크놀러지는 ‘스피커를 이용한 400km/h급 고속철도 소음저감용 방음벽 상단장치의 음향성능 시험방법에 관한 연구’ 논문을 한국소음진동공학회 논문집에 싣기도 했다.

 

김영찬 대표는 향후 계획에 대해 “무엇보다 소음 진동이라는 특수한 분야에 있어서 전문성을 높여 소음진동 분야의 선두로 자리매김하고 사업다각화에도 나설 것”이라고 밝혔다.

 

▲ 호남고속철도 정읍역 인근에 설치된 방음벽 상단장치 

 

 

/조영관 기자

 

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