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[10%만 연출된 새로운 기술] 철근을 없앴더니 더 튼튼해졌다? 트램 공사비 15%↓ 비밀 공개

도심 교통의 새로운 대안으로 주목받는 트램을 위해 매립형 궤도 시공 기술이 진보하고 있습니다. 핵심은 섬유 보강 콘크리트인 FRC 기술입니다. 기존의 철근 대신 나선형 구조의 합성 섬유 칩을 콘크리트 배합 시 섞어 넣어 인장 강도를 높이는 방식입니다. 이는 콘크리트의 고질적인 약점인 인장력을 보완하며, 복잡한 철근 배근 과정을 생략할 수 있게 해줍니다. 레일과 콘크리트 사이에는 폴리우레탄-코르크 완충재를 사용하여 진동을 흡수하고 승차감을 개선하는 섬세한 설계가 적용되었습니다. 새로운 궤도 시스템의 신뢰성을 확보하기 위해 실제 환경에서의 정밀한 검증 과정이 진행됩니다. 위례선에 투입될 실제 차량 10편성을 활용하여 총 1만 킬로미터에 달하는 현차 시험을 수행하며 궤도의 변형 여부를 면밀히 관찰합니다. 단순히 물리적인 하중뿐만 아니라 한국의 사계절 특성을 반영한 혹서기와 혹한기의 극한 환경 테스트도 병행됩니다. 이러한 다각도의 분석을 통해 계절적 요인에 따른 궤도의 안정성을 확인하고, 도심지에서 발생할 수 있는 다양한 변수에 대한 대응 능력을 완벽하게 검증하고자 합니다. FRC 공법은 기존 철근 콘크리트와 비교했을 때 구조적으로 독특한 장점을 지닙니다. 철근은 배치된 방향에 따라 강도가 결정되는 일방향성의 한계가 있지만, 콘크리트 속에 골고루 분산된 합성 섬유는 전 방향에서 발생하는 응력에 저항할 수 있습니다. 이는 360도 모든 방향에서 내구성을 확보해 궤도 슬래브의 전체적인 강도를 균일하게 유지해 줍니다. 또한 철근 배근이 필요 없기 때문에 슬래브의 두께를 획기적으로 줄일 수 있으며, 전체적인 하중 감소와 더불어 자원 절약 및 경제성 확보라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있습니다. 도심지 공사에서 가장 큰 걸림돌인 교통 혼잡 문제를 해결하기 위해 현장 타설 방식과 프리캐스트 공법을 병행합니다. 일반적인 구간은 현장에서 직접 콘크리트를 타설하여 시공하지만, 차량 통행이 빈번한 교차로 구간은 공장에서 미리 제작한 프리캐스트 제품을 사용합니다. 이를 통해 한 달 가까이 소요되던 양생 기간을 획기적으로 단축하여, 하룻밤 사이의 작업만으로도 다음 날 즉시 차량 통행이 가능하게 만듭니다. 이러한 급속 시공 기술은 시민들의 불편을 최소화하고 공사 기간을 단축하여 사회적 비용을 절감하는 데 크게 기여합니다. 현재 트램 궤도의 원천 기술은 주로 해외에 의존하고 있으나, 이번 FRC 기술의 적용과 검증은 기술 국산화의 중요한 발판이 될 전망입니다. 철근보다 강도는 다소 낮아 교량과 같은 고하중 구간에는 제한이 있을 수 있지만, 상대적으로 하중이 적은 도심 트램 노선에는 최적화된 솔루션입니다. 적은 인원으로도 신속하게 시공할 수 있는 효율성과 우수한 내구성을 바탕으로 대전 등 국내 여러 도시의 트램 사업에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대됩니다. 지속적인 계측과 성능 분석을 통해 완성도를 높인 이 궤도 시스템은 미래 도시 교통의 표준이 될 것입니다.

한국철도기술연구원

공학·기술

[10%만 연출된 새로운 기술] 블록-캡(Block-Cap) | 뚝딱! 철도 위를 블록처럼 덮는 새로운 기술

현대 도심은 철도와 고속도로 같은 대규모 교통 인프라로 인해 지역이 물리적으로 단절되는 문제를 안고 있습니다. 이러한 단절은 도시의 균형 있는 발전을 저해할 뿐만 아니라 인근 거주민들에게 소음과 분진 같은 불편을 초래합니다. 한국철도기술연구원이 새롭게 개발한 신형식 데크 구조물은 이렇게 끊어진 구간의 상부를 덮어 하나로 연결하는 획기적인 기술입니다. 이를 통해 단절된 공간을 공원이나 주차장 등으로 활용하며 시민들에게 쾌적한 편의를 제공할 수 있습니다. 이 기술의 핵심은 구조물의 경량화와 모듈화에 있습니다. 과거에는 현장에서 직접 거푸집을 만들고 콘크리트를 타설하는 방식을 사용했기에 대형 장비와 복잡한 공정이 필수적이었습니다. 반면, 신형식 데크 구조물은 공장에서 사전 제작된 모듈을 현장에서 블록 장난감처럼 조립하는 방식을 채택했습니다. 구조 부재를 I자형 변단면 설계로 하여 강성은 유지하면서도 무게를 절반 가까이 줄였으며, 덕분에 소형 크레인만으로도 신속하고 안전한 시공이 가능해졌습니다. 시공 효율성 측면에서도 혁신적인 변화를 불러왔습니다. 기존 철도 데크 구조물 공사는 열차가 운행하지 않는 야간의 짧은 시간 동안만 이루어져 공사 기간이 매우 길었습니다. 하지만 이번 기술은 하부의 열차나 차량 흐름에 지장을 주지 않고 상부에서 시공할 수 있어 주간에도 작업이 가능합니다. 별도의 선로 차단이나 차선 통제가 필요 없기 때문에, 현장 여건에 따라 차이가 있지만 기존 공법 대비 공사 기간을 절반 이하로 획기적으로 단축할 수 있다는 장점이 있습니다. 안전성과 성능 검증 또한 철저하게 이루어졌습니다. 35m 길이의 대형 거더를 대상으로 실제 상재 하중보다 훨씬 높은 180톤의 하중을 가해 파괴 시까지 시험을 진행하여 구조적 안전성을 확인했습니다. 또한, 벽체 구조물 자체가 콘크리트 타설을 위한 거푸집 역할을 하도록 설계되었습니다. 이는 작업자들이 높은 곳에서 별도의 틀을 만드는 위험한 고소 작업을 최소화해줍니다. 기계화 조립 방식을 적극적으로 도입함으로써 건설 현장에서 발생할 수 있는 인명 사고를 사전에 예방했습니다. 이 기술이 본격적으로 실용화되면 우리 삶의 질은 더욱 높아질 전망입니다. 도심 내 낙후된 철도 주변 지역이 숲길이나 문화 공간으로 변모하여 도시의 미관이 개선되고, 단절됐던 도로가 연결되면서 교통 흐름도 원활해질 것입니다. 성능 검증을 마친 후 시범 사업을 거쳐 실제 현장에 적용될 예정이며, 이는 단순한 토목 기술의 발전을 넘어 도시의 가치를 재창조하는 중요한 전환점이 될 것입니다. 미래의 도심은 이 기술을 통해 더욱 촘촘하고 조화롭게 연결될 것입니다.

한국철도기술연구원

공학·기술

3D프린터로 집🏠까지 짓는다고?😳 보고나면 이해가는 3D프린터와 "특별한 재료"의 놀라운 콜라보!🙌

3D 프린팅 기술은 이제 교육과 의료를 넘어 건설 현장까지 그 영역을 확장하며 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다. 건설 3D 프린팅은 재료를 층층이 쌓아 올리는 적층 방식을 활용하여 설계자가 의도한 어떠한 복잡한 구조물이라도 자유롭게 구현할 수 있다는 점이 가장 큰 특징입니다. 이 기술을 도입하면 인력 중심의 시공 방식에서 벗어나 로봇을 활용한 자동화 시공이 가능해지며, 이는 곧 전체적인 시공 시간의 획기적인 단축으로 이어집니다. 또한 정밀한 계산하에 필요한 부분에만 재료를 사용하므로 건설 폐기물 발생을 최소화할 수 있고, 결과적으로 시공 비용까지 절감하는 일석삼조의 경제적 효과를 기대할 수 있습니다. 대한민국의 건설 3D 프린팅 기술은 현재 비약적인 발전을 거듭하며 세계적인 수준과 어깨를 나란히 하고 있습니다. 한국건설기술연구원은 지난 2016년부터 관련 연구에 매진해 왔으며, 2019년에는 국내 최초로 100제곱미터 규모의 소형 건축물을 성공적으로 출력하며 그 기술력을 입증한 바 있습니다. 연구진은 대형 레일 기반의 갠트리 로봇 시스템을 구축하고, 해외 기술보다 경제적이면서도 강도가 우수한 전용 재료를 자체 개발하는 성과를 거두었습니다. 비록 대형 건축물 시공을 위한 법적 제도 마련이라는 과제가 남아있지만, 조형물과 단층 주택을 중심으로 실제 현장 적용 사례를 꾸준히 늘려가며 미래 건축의 새로운 기준을 세워가고 있습니다. 기술의 완성도를 높이기 위해서는 실제 연구 과정에서 발견된 실무적인 문제들을 해결하는 노력이 필수적입니다. 콘크리트를 적층하는 과정에서 노즐 내부에 발생하는 잔여물은 장비 유지보수 시간을 늘리는 주요 원인이 되기도 하지만, 이는 오히려 향후 기술 발전의 중요한 단서가 되었습니다. 연구팀은 출력 과정뿐만 아니라 장비의 자동 클리닝 시스템을 구축하여 시공의 효율성을 극대화하는 다음 단계의 연구를 준비하고 있습니다. 단일 기술의 완성도에만 매몰되지 않고 다양한 지식과 기술을 융합하려는 시도가 계속된다면, 머지않은 미래에는 상상 그 이상의 혁신적인 건축물들을 우리 주변에서 더 자주 만나게 될 것입니다.

한국건설기술연구원친절한 건기횽

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