세계 최초로 케이블을 설치하지 않고 최장 200m 경간을 구현한 ‘신형식 경전철 고가구조물’ 기술이 공개됐다. 경간은 교량의 기둥과 기둥 사이를 말한다.
한국철도기술연구원은 지난 26일 200m 경간의 실제 크기로 구현한 고가구조물이 파괴될 때까지 하중을 가하는 성능검증 실험을 부산교통공사, 지에스건설, 동아이엔지, 우성디앤씨 등과 공동으로 명지대 하이브리드구조실험센터에서 진행했다고 밝혔다.
이날 행사에는 국토부 대도시권광역교통위원회, 국토교통과학기술진흥원, 지자체, 도시철도건설 및 운영기관, 학회 및 학계, 산업체 등 200여 명이 참석했다.
이날 공개 현장에서는 신형식 경전철 고가구조물의 가장 취약한 부위인 중앙 경간 부분에 최대 430톤까지 하중재하실험을 수행했고, 120% 이상의 안전 확보로 구조적 안전성을 확인했다. 이 기술은 국토교통부와 국토교통과학기술진흥원의 국가연구개발사업으로 진행됐다.
개발된 경전철 고가구조물은 하부 기둥이 최장 200m 간격으로 구성돼 확 트인 개방감을 준다.
상하부 일체형 구조로 기존 강박스형 거더교 대비 20%, 콘크리트 바닥판 대비 80% 경량화해 케이블 없이도 최대 200m 긴 경간을 구현했다.
하부 기둥의 폭은 1.5m 이내로 기존 2.5m 내외보다 최대 1m 정도로 축소했다. 도로 잠식이 중앙분리대 수준으로 중앙분리대 역할을 하면서 도로교통 혼잡을 최소화했다.
상부는 도시 미관을 고려해 도시조형물 같은 유선형 구조로 이루어졌다. 또한, 캐노피 구조를 채택해 열차 운행 중 발생하는 소음을 차단하고, 강설과 강우 등 악천후에도 열차가 안전하게 운행할 수 있다.
건설공사는 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.
또한 디지털 트윈 기술을 이용, 부재 제작부터 현장 가설 시공 시 구조물의 형상 및 시공 정보를 라이다 드론 등을 활용해 실시간 신형식 고가구조물의 BIM(건축정보모델) 설계정보와 정합성을 체크해 정밀 시공된다.
철도연은 설계기술 및 시공기술 개발에 이어 열차주행안전성, 내풍 및 내진 안전성 검증, 실제 크기로 구조적으로 제일 취약한 중앙 경간부를 대상으로 실대형 구조안전성 검증실험 완료했다.
한편, 국내 경전철은 지난 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.
철도연 관계자는 “도시 과밀화에 따른 교통혼잡 해소를 위해 지자체별로 경전철사업이 추진 중인데, 개발 기술은 도시단절, 미관 훼손, 교통혼잡, 소음, 악천후 시 운행사고 등 기존 고가 경전철 문제를 해소할 수 있는 기술”이라고 밝히고 ”남은 연구기간 동안 신형식 고가구조물 성능검증을 마무리해 조속히 국내 신규 노선 실용화에 최선을 다할 계획”이라고 말했다.
