-철도차량 휠-레일 접촉 초미세마모 입자 발생량 저감 기술 개발 -

한국철도기술연구원(원장 한석윤, 이하 철도연)은 지하철 미세먼지의 주된 원인인 철도차량의 휠과 레일이 접촉할 때 발생하는 초미세먼지 발생을 줄이는 데 성공했다.

초미세먼지는 지름이 100nm(나노미터, 1nm는 10억분의 1m) 이하인 먼지로, 기도와 폐뿐만 아니라 폐포 깊숙한 곳까지 침투해 인체에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.

도시철도 미세먼지의 주범은 철도차량의 휠과 레일의 접촉면에서 마찰로 발생하는 미세마모 입자로 도시철도 차량은 주행하면서 미세마모 입자를 끊임없이 발생시키고 있다.

철도연은 미세마모 입자의 발생 원인인 마찰력과 마찰열을 줄이기 위해 휠과 레일의 접촉면에 수돗물을 뿌리고, 수증기를 제거하는 방법으로 인체에 치명적인 지름 100nm 이하의 초미세마모 입자 발생량을 크게 줄였다.

철도연은 국내에서 유일하게 보유하고 있는 휠-레일 접촉 모사시험기를 활용하여 연구를 진행했다.

초미세마모 입자 발생량은 도시철도 차량 주행 속도 45km/h 및 80km/h에서 건조조건 대비 각각 약 75%, 64% 감소했다. 실험에 사용한 수돗물은 미네랄(입자 크기 100nm 이하)을 포함하기 때문에 실제 초미세마모 입자 감소량은 더 클 것으로 예상된다.

※ 관련 연구과제

- 과제명: 철도시설의 폐기물 발생 저감 및 재자원화 기술 개발(한국철도기술연구원 주요사업 PK2302C2)

- 연구기간: 2022.1. ~ 2024.12.

(연구책임자: 이재영 철도연 책임연구원, 세부연구책임자: 이현욱 선임연구원)

도시철도 차량의 휠과 레일의 마찰로 발생하는 미세마모 입자를 줄이기 위한 노력은 꾸준히 이루어지고 있다.

미세마모 입자는 철도 터널, 승강장, 차량 실내 등으로 유입되어 승객과 유지보수 작업자 등 많은 사람의 건강을 해칠 수 있기 때문이다.

특히, 입자의 크기가 작을수록 인체 침투가 쉽고, 혈관을 통해 몸 전체로 퍼져 질병을 유발할 수 있어 초미세마모 입자 등 작은 입자의 발생량을 줄이는 것이 전 국민 건강을 위해 매우 중요하다.

지하철 미세먼지 관련 연구는 이미 발생한 미세먼지를 제거하는 연구와 발생량을 줄이는 연구로 구분되는데, 대부분 미세먼지 제거에 초점이 맞춰져 있다. 발생량 저감 연구는 전 세계적으로 초기 단계이고, 국내는 철도연이 유일하게 연구를 진행하고 있다.

이현욱 철도연 선임연구원은 “미세먼지 발생 원인을 차단하는 미세먼지 발생 저감 기술이 도시철도 공기 질 향상의 핵심 기술이 되도록 다양한 기초연구와 살수 장치 개발 등 살수 방법 실용화 연구를 지속하겠다”고 말했다.

한석윤 철도연 원장은 “도시철도 환경을 개선하는 선도적인 연구”라며 “우리가 매일 타는 대중교통이 더욱 쾌적한 환경에서 안심하고 이용할 수 있도록 국민의 삶의 질을 높이는 명품 K-철도기술 개발을 위해 더욱 노력하겠다”고 전했다.

참고1 초미세마모 입자 발생량 저감 실험 모습

국내에서 유일하게 보유 중인 철도연의 휠-레일 접촉 모사시험기로 철도차량 휠과 레일의 접촉으로 인한 초미세마모 입자 발생량 저감 실험모습

(의왕 한국철도기술연구원)