- 부산도시철도 2호선 양산회차선 현장 부설,

자원순환형 재활용 플라스틱 기반, 목재침목 대체·시공성 향상 기대 -

□ 한국철도기술연구원(이하 철도연, 원장 사공명)은 기존 목침목을 대체할 수 있는 자원순환형 복합재 침목(이하 CCS, Circular Composite Sleeper)을 상용화하고, 지난 6월 부산도시철도 2호선 양산회차선 노후 분기기 개량 구간에 현장 부설을 완료했다.

ㅇ CCS는 폐플라스틱을 철도용 구조재로 재활용한 친환경 침목으로, 사용 후에도 다시 분쇄·재가공하여 재활용할 수 있어 철도 인프라 분야의 자원순환성 향상에 기여할 수 있다.

ㅇ 또한 유리섬유 보강 복합재 기술을 적용해 기존 목침목의 시공성·가공성은 유지하면서도 휨강도, 휨강성, 연성 및 치수 안정성을 확보한 것이 특징이다. 특히 수분, 부패, 충해 등 목침목의 주요 열화 요인에 대한 저항성이 우수해 장기 내구성 및 유지관리성 향상이 기대된다.

ㅇ 이번에 부설된 CCS는 200만 회 이상의 반복하중 시험에서도 주요 기계적 성능이 안정적으로 유지되는 것을 확인했으며, 목침목 생산 감소와 대체재 수요 증가에 대응할 수 있는 지속가능한 철도 인프라 기술로 개발됐다.

□ 목침목은 그동안 현장에서의 절단·천공 등 가공성이 우수하고 시공이 용이해 분기기, 이음매 등 특수 구간에 활용돼 왔다. 그러나 크레오소트유* 등 방부처리 물질의 환경성 이슈와 장기 사용에 따른 수분 흡수, 부후(목재의 썩음) 및 재료 열화로 유지관리 부담이 발생해 왔다.
* 크레오소트유: 목재가 썩지 않게 하는 보존재, 강한 독성과 발암물질 함유

ㅇ 특히 기존 목침목의 생산·사용 여건이 점차 제한되면서, 목침목의 현장 적용성을 유지하면서도 내구성과 친환경성을 높인 대체 침목 기술의 필요성이 커지고 있다.

□ 철도연은 CCS가 노후 목침목 대체뿐 아니라 교량부, 분기기, 이음매, 산업철도 및 도시철도 특수 구간 등 다양한 현장에 적용 가능한 지속가능한 복합소재 침목 기술로 확산될 것으로 전망한다.

□ 철도연은 이 기술을 2024년부터 2025년까지 철도연 기본사업인 “철도 신산업 창출을 위한 핵심기술 개발” 과제를 통해 민간기업 ㈜아이더블유엠티(대표 전은수)와 공동개발하고 기술이전까지 완료했다.

ㅇ 철도연은 제품 설계, 재료 성능 검토, 구조성능 평가, 반복하중 시험 및 현장 적용성 검토 등 기술 전반을 검증하여, 기존 목침목의 시공 장점과 복합소재의 장기 성능, 자원순환성을 결합한 철도 현장 적용형 침목 기술을 확보했다.

※ 관련 연구과제
- 과제명: 철도 신산업 창출을 위한 핵심기술 개발(PK2404B2)
- 연구기간: 2024.1. ~ 2025.12. (연구책임자: 김지환 철도연 책임연구원)

□ 김지환 철도연 책임연구원은 “이번 성과는 공공 연구기관과 민간기업이 협력해 개발한 복합소재 기반 철도용품 기술이 실제 도시철도 현장에 적용된 사례”라며, “장기 모니터링과 현장 피드백을 바탕으로 CCS의 성능을 지속 검증하고, 적용 구간 확대를 위한 기술 고도화를 추진하겠다”고 밝혔다.

□ 사공명 철도연 원장은 “자원순환형 복합재 침목은 철도 시설물의 안전성과 지속가능성을 동시에 확보할 수 있는 핵심 기술”이라며, “앞으로도 탄소중립 철도기술의 실용화와 산업계 확산을 위한 연구를 지속 확대하겠다”고 강조했다.


※ 참고자료
[참고 1] 자원순환형 복합재 침목(CCS) 기술 설명자료
[참고 2] 부산도시철도 2호선 양산회차선 선로전환기 구간에 부설된 자원순환형 복합재 침목(CCS)
[참고 3] 부산도시철도 2호선 양산회차선 시사스분기기 구간에 부설된 분절형 자원순환형 복합재 침목(CCS)

참고 1

자원순환형 복합재 침목(CCS) 기술 설명자료


□ 이번에 개발된 CCS는 부산도시철도 2호선 양산회차선 노후 분기기 개량 구간에 적용됐다. 해당 구간은 기존 분기기 목침목이 부설돼 있던 곳으로, 이번 개량을 통해 CCS가 적용된 분기침목 1틀이 설치됐다.

ㅇ 적용 구간은 교량상 콘크리트 도상에 설치된 시사스분기기(Scissors Turnout) 구간으로, 4개의 분기기와 중앙 다이아몬드 크로싱이 조합돼 일반 구간보다 시공 조건이 복잡한 구조다.

ㅇ 특히 레일, 크로싱, 가드레일 및 체결장치가 조밀하게 배치돼 침목 길이와 체결 위치가 구간별로 달라지는 특성이 있어, 이번 현장에는 분절형 CCS 분기침목이 적용됐다.

ㅇ 해당 구간은 공사기간 단축, 장비 투입 최소화, 중량 제약 대응 및 정밀한 현장 시공성이 중요한 조건이었다.

ㅇ 이에 따라 목침목 수준의 현장 가공성과 시공성을 유지하면서도 구조성능, 내구성 및 유지관리성을 개선할 수 있는 CCS가 대안으로 적용됐다.

□ CCS는 200만 회 이상의 반복하중 시험을 통해 구조성능을 검증했다. 시험 결과, 반복하중 적용 후에도 구조적 손상이나 파단 없이 휨강도와 휨강성 등 주요 기계적 성능이 안정적으로 유지되는 것으로 확인됐다.

ㅇ CCS는 목재처럼 절단과 천공이 가능해 체결장치 위치 조정이 필요한 분기기, 이음매 등 특수 구간에 유연하게 적용할 수 있다.

ㅇ 특히 콘크리트 침목 대비 경량성이 우수해 교량부, 노후 구조물, 장비 진입이 제한되는 구간에서도 기존 구조물에 대한 추가 보강 부담을 줄이고, 직결 교체 방식의 시공성을 높일 수 있다.

ㅇ 도시철도 콘크리트 도상 구간에서는 기존 목침목의 수분 흡수로 인해 방진패드 또는 탄성받침패드의 열화가 촉진되는 문제가 있었으나, CCS 적용을 통해 이러한 유지관리 부담을 완화할 수 있을 것으로 기대된다.

참고 2
부산도시철도 2호선 양산회차선 선로전환기 구간에 부설된 자원순환형 복합재 침목(CCS)


참고 3
부산도시철도 2호선 양산회차선 시사스분기기 구간에 부설된 분절형 자원순환형 복합재 침목(CCS)