한국철도산업협회

아스팔트콘크리트 도상 궤도 시공기술

한국석유공업 등 개발... 국토부 건설신기술 지정

'수평변위 저항장치'로 변위 제어... 재난대응 유연

유지보수 효율 높아... 시공속도 최대 400m/일

"축중 50톤 견뎌... 항공·도로 대비 하중부담 ↓"

철도 궤도에 일반적으로 쓰이는 자갈·콘크리트 도상 대신 아스팔트콘크리트 도상을 적용해 궤도를 부설하는 기술이 최근 국토교통부 인증을 획득했다. 중부내륙선에 아스팔트콘크리트 도상을 시험 부설한 모습. / 한국석유공업

활주로나 도로에 쓰이던 아스팔트콘크리트가 철도 궤도 시장의 문을 두드리고 있다.

기존 자갈·콘크리트 도상 궤도보다 유지보수가 편리하고 시공기간도 단축돼 향후 철도 신설·개량 사업서 주목받을 것으로 기대된다.

산업용 아스팔트 제조 기업인 한국석유공업은 자체 개발한 '아스팔트콘크리트 도상과 수평변위 저항장치를 활용한 궤도 시공기술'이 최근 국토교통부 건설신기술 인증(제1021호)을 획득했다고 밝혔다.

국토부 인증을 획득한 이번 궤도 시공기술은 철도 궤도에 일반적으로 쓰이는 자갈·콘크리트 도상 대신 아스팔트콘크리트 도상을 적용해 궤도를 부설하는 기술이다. 

독일을 비롯해 유럽 국가에서 적용 중이지만, 국산화된 시공기술은 없는 상황이었다. 

이에, 한국석유공업은 지난 2012년부터 한국철도기술연구원 등과 아스팔트콘크리트 도상 궤도를 공동 연구·개발했다. 일반선·고속선 시험부설 등을 거쳐 지난해 국가철도공단 철도시설성능검증서를 취득했다.

이를 바탕으로, 한국석유공업 등 3개사가 공동 참여해 이번 궤도 시공기술 국산화에 성공했다.

아스팔트콘크리트 도상 시공 개념도. / 한국석유공업

아스팔트콘크리트 도상 궤도 시공은 상향식(上向式) 건설공법으로 진행된다. 

먼저, 토공부에 포장공법을 적용한 아스팔트콘크리트 도상을 시공하고, 그 위에 침목·패널·레일 등 궤광을 부설해 선형을 조정한다. 이후 침목 측면에 수평변위 저항장치를 설치해 완성한다. 

이때 중요한 공정 중 하나가 '수평변위 저항장치'다. 

수평변위 저항장치는 선로 종횡 방향으로 발생하는 변위를 저지하거나 제어하기 위해 설치하는 장치다. 

장치 상·하단 바깥쪽에 뚫린 구멍으로 볼트를 끼워 침목에 고정시키는데, 이 중 상단 구멍은 장홀(위아래로 긴 형태)이다. 열차 하중으로 인해 궤도 문제가 발생할 시 유연한 대응이 가능하다.

한국석유공업 관계자는 "만약 열차 하중 때문에 문제가 발생하더라도, 수평변위 저항장치의 장홀을 통해 움직이면서 유동적으로 대응할 수 있다"고 말했다.

경북선에 아스팔트콘크리트 도상을 시험 부설한 모습. / 한국석유공업

자갈 도상은 열차 운행 시 소음·진동이 적고, 자갈 틈으로 배수가 원활히 이뤄진다는 게 장점이다.

하지만 열차 운행으로 자갈이 움직이고 파손됨에 따라 비산 현상이 발생하며, 주기적인 자갈 다짐 등 유지보수 작업이 잦다. 자갈 손상으로 인해 먼지도 많이 발생한다. 

자갈 도상과 달리 콘크리트 도상은 시공 후 유지보수 필요성이 크지 않고, 먼지 발생량도 상대적으로 적다. 그러나 강성이 높아 노반 침하 등으로 인한 궤도 변형 시 유지보수가 어렵다. 

두 도상의 단점을 모두 보완할 수 있는 게 바로 아스팔트콘크리트 도상이다.

아스팔트콘크리트 도상은 점탄성 있는 재질 특성 상 콘크리트 도상보다 강성이 낮아 선로 유지보수 효율성이 높다. 기존 도상 대비 소음·진동은 줄어들며, 미세먼지 절감 효과도 있다.

콘크리트가 굳을 때까지 보호하는 양생 작업도 필요치 않아 빠른 시공이 가능하다. 기존 궤도 시공 속도가 150m/일 수준인 반면, 이 기술을 적용하면 최대 400m/일 속도로 시공할 수 있다.

또 철도 궤도에 쓰이는 아스팔트콘크리트는 기존 도로에서 사용되는 것보다 온도 적응 폭이 큰 특수 아스팔트(레일팔트)로 이뤄져, 고온과 저온에서 변형이 적다.

포항 포스코 제철소 건널목에 아스팔트콘크리트 도상을 부설한 모습. / 한국석유공업