[공학저널 전찬민 기자] 레일을 체결해 레일의 위치를 고정하고 레일의 간격을 정확하게 유지하며 레일로부터 전해지는 열차하중을 도상 아래로 널리 분산하는 중요한 역할을 하는 것이 바로 침목이다. 특히, 장대레일이 사용되고 나서부터는 궤도 좌굴에 대한 저항력의 대부분을 부담하는 중간구조로서 그 역할의 중요성이 점차 증대되고 있다.
철도의 고속화와 레일 장대화를 위해서는 궤도관리가 매우 중요하지만 폭염과 이상 기후 현상으로 철도운행 환경이 악화되고 있고 이를 유지관리하기 위한 인력은 턱없이 부족한 상황이다. 이를 개선하기 위해서는 레일을 고정해주는 침목의 성능 개선이 매우 중요하다고 볼 수 있다.
기존에 사용되고 있는 2.4m(255kg) 침목의 경우, 1990년에 설계된 디자인으로 장대레일화가 본격적으로 진행된 2010년 이전의 제품이다. 현재 장대레일은 고속선뿐만 아니라 국철에도 확대 보급돼 운영 중에 있음에도 불구하고 고속철도에는 2.6m(308kg) 침목을 적용 사용하는 반면 국철에는 아직까지도 2.4m 침목을 적용하고 있는 실정이다.
이를 개선하기 위해 ㈜태명실업은 현재 국철에도 중량화된 2.6m 침목 적용을 제안하는 등 다방면의 노력을 기울이고 있다. 이는 좌굴 저항성을 기존침목 대비 20% 높여 열차 탈선과 열차 운행시간 지연의 원인을 일부 개선하며, 유지보수 기간을 길게 해 유지보수비를 절감하고 환경변화에 선재 대응할 수 있는 최우선 조치로 볼 수 있다.
또한, 태명실업은 곡선침목 구간, 뜬 침목 발생구간 등 도상 취약개소에는 H형 침목을 제안하고 있다.
자갈과 침목의 마찰 저항으로 궤도가 안정적으로 유지돼야 안전한 열차 운행이 가능하나 레일 장출, 노반침하 등에 의해 뜬 침목이 발생 할 경우 그 부분이 취약개소로 나타나 좌굴이 심해지게 된다. 이를 제어하기 위해 침목 디자인을 ‘H형’으로 제작해 침목이 뜨더라도 갇힌 자갈에 의해 높은 횡·종 저항성으로 좌굴을 방지할 수 있다.
2010년 개발된 H형 침목은 충북선50m, 밀양역, 대적역 6번선, 동대구역 4번선 등 12개소에 부설돼 그 효과가 확인됐다.
2.4m 침목과 H형 침목 비교 시험결과에서는 레일강성 1.4배, 종 저항력 3배, 횡저항력 3배 효과와 침목변위 40% 감소, 도상자갈 사용량 50% 이상 감소해 유지 비용이 대폭 절감되는 것으로 나타났다.
H형 침목은 국내 토종 기술로서 그 효과를 검증받아 해외 진출도 모색되고 있다.
한편, 자갈도상 구간 1종 기계작업의 경우, 침목 사이 사이에 부설돼 있는 동조유니트, 공심유도자, 약극자유니트, 보상콘덴서 등의 훼손 발생 시 철도차량운행 일시정지와 별도의 인원이 설비를 이설해 재작업을 시행해야하는 유지보수의 한계가 있다.
태명실업 주정민 대표이사(사진)는 “이러한 문제점을 해결하기 위해 신호설비를 연결하는 전선을 침목 속에 배선해 철도 운행의 안전과 차량정지의 위험성을 제거하고 자갈궤도 유지관리 시 신속한 작업이 가능하게 하는 신호설비내장형 침목을 개발했다”며 “이를 통해 기존 작업시간 대비 작업시간을 대폭 감소시켜 전반적인 차량운행을 원활하게 해 자갈궤도의 유지 관리 비용을 대폭 절감시킬 수 있다”고 말했다.
이 밖에도 태명실업은 제강슬래그를 활용 잔골재 100%를 대체해 기존 침목대비 10% 중량화, 제강슬래그를 사용 시멘트의 사용을 15% 이상 감소, 고로슬래그를 사용해 내구성 높은 콘크리트를 제작 할 수 있는 ‘친환경침목’을 개발해 2030년 탄소배출 제로 달성에 앞장서고 있다. 또한, 기존의 침목을 제거하고 하부 탄성 지지 방법을 상부 탄성 지지방법으로 교체 유지보수가 용이하게 하고 하부에는 초고강도 몰탈을 주입해 도상 일체화를 시키는 침목 갱환하는 공법도 개발해 서울교통공사, 인천교통공사에 시험부설과 실증을 완료한 상태다.
이처럼 태명실업은 1983년 설립해 40년 동안 철도 침목 기술발전을 위해 앞장서 왔다. 1980년도 일본 JR에 침목 5만정을 수출, 1990년도 미국 Sonneville international Corporation 기술제휴 방진 침목 생산, 2010년도 독일 Railone 기술제휴 BI-BLOCK 침목 생산 등 활발한 해외 기술교류를 실시했으며 무엇보다 고객의 목소리에 귀 기울이며 고객의 기대를 능가하는 제품을 만들기 위해 지속적으로 개선활동을 실시하고 있다.
이러한 기술력을 기반으로 현재 태명실업은 트램분야의 또 다른 도전에 앞장서고 있다.
국내에서 트램을 활성화하기 위해 10여전 전부터 많은 노력을 기울이고 있지만, 국내 적용 실적이 없어 많은 어려움을 격고 있는 게 현실이다. 이에 태명실업은 기존의 침목 제작 기술력을 바탕으로 트램궤도에 하프 PC(Half Precast Concrete) 기술을 제안하고 있다.
하프 PC 기술은 콘크리트 구조물 중 정밀하고 내구성을 요하는 부분을 사전에 프리캐스트로 제작해 거푸집 용도로 사용하고 여기에 현장타설 콘크리트를 부어넣어 궤도를 만드는 합성 방식이다. 또한, 이 공법은 한국인의 정서와 문화에 맞는 가장 적합한 시공 방법으로, 복잡한 교통 상황에서 신속한 공사가 가능한 동시에 주요 부위를 프리캐스트화함으로써 궤도의 정밀 치수와 콘크리트 내구성 확보가 가능하다는 것이 특징이다.
주 대표는 “기업의 환경적 책임과 사회적 역할이 중요한 이때 태명실업이 앞장서 환경 친화적 제품을 만들고 고객의 필요한 제품을 선재적으로 개발해 궤도업계의 새로운 길을 만들어 나갈 계획”이라며 “나아가 국내의 개발 기술이 상용화를 넘어 해외까지 진출할 수 있도록 관련 기관들과 규격제정 및 제도개선에 태명실업이 앞장서겠다”고 말했다.
