선택과 집중
기획
‘교량 강자’ 삼현피에프… ‘장경간 철도’까지 넘본다
철도기술연구원의 ‘차세대 스마트 철도교량 핵심기술 개발’ 참여
조영관 기자
필자의 다른기사 보기 인쇄하기 메일로 보내기 글자 크게 글자 작게
기사입력: 2018/12/07 [17:28]   최종편집:
트위터 페이스북 카카오톡

 

콘크리트 충전강관(CFT) 이용한 장경간(60~80m) 철도교량 개발
기존교량 대비 약 60% 공사비 절감… 시장 개척 목표

 

▲ (주) 삼현피에프 본사 전경                                     © 매일건설신문

 

교량 전문기업 (주)삼현피에프(대표 김재우, 이한우)가 철도 교량 신기술 개발로 철도 사업 확대를 위한 내실을 다지고 있다. 삼현피에프는 철도기술연구원의 ‘차세대 스마트 철도교량 핵심기술 개발’ R&D(연구개발) 세부과제에서 CFT(Concrete Filled Steel Tube) 교량 기술을 개발했다.
 
삼현피에프는 지난 2016년부터 3년간 진행되고 있는 이번 과제에서 대우건설과 합동으로 ‘급속시공 및 장경간화를 고려한 콘크리트 충전강관(CFT) 이용 장경간(60~80m) 철도교’ 연구를 수행했다.

 

연구를 맡은 삼현피에프 기술연구소 김충언 본부장은 CFT 교량 기술과 관련해 “철도교는 하중이 무거워 무엇보다 구조적 안정성이 매우 중요하다”며 “삼현피에프가 보유한 50미터 철도 교량 기술 실적을 넘어설 수 있는 기술로 자리매김할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

 

CFT 교량 기술 개발 세부과제는 현재 실용화가 가능한 수준으로 개발이 진행되고 있는 단계로, 연구개발이 90% 정도 진척됐다.

 

김충언 본부장에 따르면 콘크리트 충전강관(CFT) 부재를 활용한 철도교량은 트러스 거더(Girder·상부 구조물) 방식이 도입됐다. CFT 부재의 구조적 특징을 효율적으로 활용하기 위해 트러스 구조를 채택한 것이다. 트러스 구조는 축력이 지배적으로 작용하므로 CFT 부재를 활용하기에 효과적이라는 점을 이용한 것이다.

 

김충언 본부장은 “콘크리트 충전 강관(CFT)을 이용한 합성 단면은 강관과 콘크리트 상호 구속효과를 통해 부재의 변형 능력, 강성 및 내력이 향상되며 소음·진동 억제 효과에 유리하다”고 설명했다.

 

콘크리트 충전 강관은 말 그대로 강관에 콘크리트를 충전해 안정성을 높인 것이다. 삼현피에프는 CFT 트러스 거더 개발에서 형고(거더 두께)를 낮추기 위해 트러스 거더의 다주형화 방식을 채택했다. 기존 원형강관을 적용한 CFT 단면을 사용하고, 큰 단면 강성이 필요한 연속 지점부는 사각 강관을 적용해 단면 응력 및 처짐을 확보했다. 연속교의 중앙경간 최대 80m까지 적용이 가능하다.

 

김충언 본부장은 “콘크리트를 강재 튜브에 타설하는 이유는 원래 콘크리트가 압축에 강하지만 불확실성이 큰 재료이기 때문”이라며 “콘크리트는 일반적으로 기존 강도의 40~50% 밖에 쓰지를 못한다. 그 이상 쓰면 안전성이 떨어질 우려가 있는데, CFT에서는 강재의 횡구속 효과를 활용하면 이를 더욱더 높일 수 있다”고 설명했다.

 

▲ CFT 콘크리트 충전 제작성능 확인 모습                                 © 매일건설신문

 

연구진은 콘크리트 충전 강관(CFT)의 시공성을 높이기 위해 강재(鋼材)의 현장 제작을 단순화하고 공장에서 트러스 부재를 분할해 운반하여, 트러스 부재와 부재의 연결은 볼트로 조립하고, 강관 내부의 콘크리트 충전은 현장에서 실시하는 방식을 도입했다.

 

연구진은 또한 시공성과 더불어 경제성 향상도 확보했다. 콘크리트를 강재 튜브 제작 시 기성강관을 최대한 활용해 용접량을 줄이고, 강관 내부에 콘크리트를 충전해 내부 보강재를 절감시켰다. CFT 합성단면의 구조적 효과에 의해 강재량이 절감된 것이다.

 

김충언 본부장은 “CFT가 값도 싸고 성능도 높이는 효과가 있지만 강재에 콘크리트를 채우는 게 쉽지 않고, 부재끼리 연결하는 게 상당히 어려운 작업이었다”고 설명했다. 연구의 대다수를 CFT 부재 간 연결에 중점을 뒀다는 설명이다.

 

김 본부장은 이어 “기존 원형강관과 사각형 부재를 어떻게 연결하면 더 큰 힘을 견딜 수 있느냐가 기술의 핵심”이라며 “사각형 튜브 연결 기술과 관련해 특허를 출원해놓은 상태”라고 덧붙였다.

 

삼현피에프와 연구진은 원형강관과 사각강관이 연결된 부분을 고려해 거더 성능 실험을 진행했다. CFT 트러스 거더의 성능 실험 결과 설계항복하중 대비 약 2.2배 내하력(하중을 받을 수 있는 능력)이 확보된 것을 확인했다.

 

경제성에서도 CFT 트러스 거더교가 교장이 200미터인 기존 교량에 비해 약 60%의 공사비가 절감되는 것으로 분석됐다.

 

삼현피에프는 ‘콘크리트 충전강관(CFT)’을 이용한 장경간 철도교량 개발로 60~80미터의 철도교량 시장 진출을 염두에 두고 있다. 국내에 50미터 이상의 대표적인 철도교량 형식이 없는 상황에서 CFT 철도교로 시장을 개척하겠다는 계획이다.

 

김충언 본부장은 “철도가 하천이나 호수 등을 지나가는 건설현장에서 지형지물을 보존하기 위한 환경적인 요구들이 높아지고 있다”면서 “경간장이 넓어져야한다는 필요성이 제기되고 있는 상황에서 CFT 기술이 시장요구에 부합할 것으로 전망한다”고 강조했다.

 

▲ CFT 거더 철도 교량 이미지                                  © 매일건설신문

 

 

 

/조영관 기자

 

ⓒ 매일건설신문. 무단전재 및 재배포 금지
트위터 페이스북 카카오톡
닉네임 패스워드 도배방지 숫자 입력
내용
기사 내용과 관련이 없는 글, 욕설을 사용하는 등 타인의 명예를 훼손하는 글은 관리자에 의해 예고 없이 임의 삭제될 수 있으므로 주의하시기 바랍니다.
 
삼현피에프, CFT 철도교량 관련기사목록
많이 본 뉴스