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[기획] 호승이앤씨, 현장 맞춤형 레일 고정식 도상침하계 “운행선 공사 필수”

침목 손상 없이 모든 도상서 사용, 다양한 환경에 설치 ‘안전성·계측력 인정받아’

장병극 기자 | 기사입력 2021/05/18 [08:30]

[기획] 호승이앤씨, 현장 맞춤형 레일 고정식 도상침하계 “운행선 공사 필수”

침목 손상 없이 모든 도상서 사용, 다양한 환경에 설치 ‘안전성·계측력 인정받아’

장병극 기자 | 입력 : 2021/05/18 [08:30]

[철도경제=장병극 기자] 철도 시설물들이 노후화되면서 개량 수요가 폭발적으로 증가하고 있다. 국가철도공단의 경우 올해에만 약 1조 3000억 원을 투입해 SOC 디지털화 및 노후 시설물 성능개선, 이용객 안전시설과 편의시설 확충에 나섰다.

 

철도 시설물 개·보수사업은 지속적으로 늘어나지만, 국내에선 국민 정서 상 해외의 사례처럼 열차의 운행을 무작정 중단할 수 없다.

 

결국 열차 운행의 안전성을 확보하기 위해서는 시설 개량 도중 발생할 수 있는 위험 요소를 사전에 예측해 사고로 이어지는 것을 막아야 한다.

 

이때 더욱 필요해지는 기술이 바로 ‘계측’이다. 시설물의 변위를 정밀하게 측정해 이상 유무를 모니터링하면 공사 도중 발생할 수 있는 만일의 상황에 선제적으로 대비할 수 있다.

 

관건은 철도 시설 개량 현장에 최적화된 맞춤형 계측장비를 설치할 수 있느냐에 있다.

 

특히 운행선에서 이뤄지는 개·보수 공사는 레일의 뒤틀림이나 도상의 침하 여부를 정확하게 측정해, 열차 탈선 사고로 이어지지 않도록 하는 것이 필수이다.

 

▲ 호승이앤씨가 개발한 레일 고정식 도상침하계 모형     © 철도경제

 

자동계측시스템·계측기술용역·관련 소프트웨어 개발 등을 전문적으로 수행한 호승이앤씨는 철도 현장에서 겪은 풍부한 경험과 축적된 기술을 기반으로 국내 최초로 ‘레일 고정식 변위계(RAMS-15, 이하 도상침하계)’를 개발해 제공하고 있다.

 

호승이앤씨 이근호 대표는 “기존의 미국·이탈리아 제품들은 침목에 앵커를 박아 고정하는 방식인데, 구멍이 뚫린 곳에 물이 스며들거나 열차 진동 등으로 인해 침목이 파손될 우려가 크다”며 “어떻게 하면 침목을 손상시키지 않고, 변위계를 설치할 수 있을지 고민했다”고 설명했다.

 

그는 “3년 동안 연구개발 과정 끝에 침목이 아닌 레일에 변위계를 고정할 수 있도록 설계·개발했다”고 말했다.

 

호승이앤씨가 개발한 도상침하계는 도상에 종방향·횡방향 변위계를 설치해 레일의 면틀림이나 수평틀림, 그리고 도상의 침하 정도를 모두 계측할 수 있다.

 

특히 자갈·콘크리트 도상에 모두 적용할 수 있고, 침목을 고정시키기 위해 보강빔을 설치한 현장에도 맞춤형 시공이 가능하다는 강점이 있다.

 

이근호 대표는 “콘크리트 도상의 경우에도 레일과 도상 사이에 여분의 공간이 있기 때문에 종방향은 물론이거니와 횡방향 변위계를 설치할 수 있다”며 “실제로 콘크리트 도상이 시공된 터널 구간에도 설치한 사례가 있다”고 말했다.

 

▲ 도상침하계 설치 평면도(上) 및 단면도(下)  © 철도경제

 

종방향 변위계(길이 2m) 및 횡방향 변위계의 한쪽에는 기울기 센서가 내장돼 있다. 최근 반도체 기술이 발달하면서, 호승이앤씨가 직접 개발한 통신 회로기판에 멤스(MEMS, Micro electro mechanical systems) 센서를 부착했다. 변위계의 핵심 부품인 센서도 세계적으로 인정받는 우수한 제품을 특별히 골라 채택했다는 것이 이 대표의 설명이다.

 

다른 한쪽에는 흰지를 장착했는데 이 또한 철도 현장에서의 경험이 녹아 있다.

 

이근호 대표는 “흰지는 레일이 온도에 따라 수축·팽창하거나, 열차 통과 시 하중을 받아 휘어지더라도 계측값에 영향을 주지 않도록 하게 만든다”며 “개발 초기에 현장의 데이터를 분석하면서 오류를 잡아 줄 수 있도록 흰지를 고안했다”고 설명했다.

 

레일을 고정할 때는 풀리지 않는 너트를 적용해 안전성을 높였다. 이 대표는 “너트 하나도 고심해서 골랐다”며 “처음에 국내산 너트를 사용했더니, 열차 운행 시 헐거워지는 현상이 발생해 해외에서 우수한 제품을 찾아다니다가 최종적으로 프랑스산 제품을 채택했다”고 말했다.

 

▲ 호승이앤씨의 도상침하계는 흰지를 고안해 레일 수축·팽창 및 열차 통과 시에도 측정값에 영향을 주지 않도록 했다. 풀리지 않는 너트를 적용하고, 절연에도 각별히 신경을 쓰는 등 철도 현장 맞춤형으로 만들어졌다.  © 철도경제

 

이와 함께 절연에도 각별한 신경을 썼다.

 

이근호 대표는 “선로에 차량의 위치를 검지할 수 있도록 궤도회로가 구성돼 있고, 레일에는 약전(弱電)이 흐르기 때문에 종·횡방향 변위계를 설치·고정 시 절연이 제대로 되지 않으면 신호가 오작동하고, 센서도 영향을 받게 된다”며 “현장에서 시행 착오를 거치며 ‘절연’의 중요성을 인지하고 이에 대비하게 됐다”고 밝혔다.

 

도상침하계의 겉에는 노란색 튜브를 씌웠다. 이 대표는 “철도 현장을 누비며 다니다 보니 선로 보선 작업자들이 넘어짐 등 사고를 방지하기 위해 눈에 잘 띄도록 해달라는 의견도 있었다”며 “안전에 대한 개념을 강조할 수 있도록 노란색을 입혔다”고 말했다.

 

▲ 침목을 고정시키기 위해 보강빔을 설치한 곳에서도 설치가 가능하다. 또한 보선원들의 안전을 위해 눈에 잘 띄도록 노란색을 입혔다.  © 철도경제


도상침하계에서 측정된 데이터는 현장에 설치한 데이터로거를 거쳐 서버에 보관되며, 개별 이용자가 모바일로 접속해 어디서든 수시로 확인할 수 있다. 또한 변위가 허용범위를 초과할 경우 사용자의 모바일로 푸시알림이 전송돼 신속하게 대응할 수 있다.

 

호승이앤씨의 도상침하계는 타사 제품에 비해 시공 속도가 빠르고, 계측력도 우수하다. 국내에서 생산 중인 유사한 제품의 경우 플라스틱 파이프 안에 센서를 삽입하고 클립과 실리콘으로 레일을 고정한다.

 

하지만 실리콘이 굳는데 2~3일 정도 소요되고, 파이프 안에 센서를 삽입하는 구조적 한계로 인해 레일과 도상침하 센서가 일체화되기 어렵다. 또한 실리콘 재질이 부드러워 일부 변위가 흡수돼 버리기도 한다. 

 

더군다나 플라스틱 재질과 레일의 온도 팽창 계수의 차이가 커, 온도 변화에 따른 레일의 면틀림 정도를 정확하게 측정하기 어렵고 좌·우 간 레일의 수평틀림은 측정 자체가 불가능하다.

 

▲ 호승이앤씨 이근호 대표     ©철도경제

호승이앤씨는 도상침하계를 개발·보완하면서 2013년부터 약 7년 동안 11건의 국내 특허와 1건의 해외특허를 출원했다.

 

또한 동대구고가교 확장, 가좌·오류역 행복주택 건설, 경부선 철도 시설물 개량, 하남선 건설 공사 등 다양한 환경에서 약 23건의 계약 실적을 가지고 있다. 현장 맞춤형 설치를 통해 제품의 우수성을 입증받았다는 증거이다.

 

이근호 대표는 “운행선 공사가 증가하고 있는 시점에서 철도 현장과 직접 부딪히며 체득한 경험과 기술을 응축해 최적의 계측시스템을 개발했다”고 말했다.

 

그는 “보다 빠르고 쉽게 계측 데이터를 확인할 수 있도록 소프트웨어도 업그레이드해 편의성까지 한층 높여 나가겠다”고 밝혔다.

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