• 한국철도학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.334-341
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• 2008

자갈궤도는 압축성 재료인 자갈과 흙을 기초로 하여 건설되므로 공용 기간 중 승차감을 확보하고 수명연장을 위해서는 유지보수작업이 필수적이다. 현재 수행되고 있는 자갈궤도에 대한 유지보수 작업은 EM120 검측차를 이용한 궤도틀림 측정 결과로부터 결정된다. 궤도틀림은 궤도에 변형이 발생된 결과를 측정하는 것으로, 궤도틀림을 유발시키는 근본적인 원인을 평가해 볼 필요가 있다. 본 연구에서는 궤도틀림의 원인이 궤도를 지지하는 도상과 노반에 있다고 판단하고, 도상 및 노반의 싱태를 평가할 수 있는 비파괴탐사법 (GPR4과 PFWD)을 개발하고 이를 경부선 500m구간에 적용하였다. 개발 작용된 방법은 층 두께 평가법과 궤도수직강성 평가법 및 도상 노반 시추법이다. 도상 및 노반 상태평가 결과를 기 수행된 궤도틀림 검측결과 및 유지보수작업과 비교함으로서 불필요한 유지보수작업 구간을 평가하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제9권4호
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• pp.537-542
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• 2023

최근 도심지 주변으로 집중되는 신축구조물 및 공동구 확장 등과 같은 인접굴착공사로 인해 운영중인 철도 구조물의 변형이 발생되고 있다. 그러나 대부분 구조물에 대한 구조검토 및 보수보강에 집중되고 있으며 궤도에 대한 검토는 부족한 실정이다. 특히 토공노반 상 자갈궤도의 경우 노반과 도상자갈이 강결된 구조가 아니므로, 미소한 수준의 변형으로도 도상자갈 이완현상이 발생할 수 있다. 이는 침목 지지조건이 불안정한 조건으로 유도될 수 있으므로 충분한 안전성을 확보해야한다. 또한 불안정한 지지조건으로 열차탈선의 위험이 매우 높은 궤도형식이다. 따라서 본 연구에서는 노반 변형에 따른 자갈궤도의 변형특성과 궤도지지성능의 상관관계를 실험 및 해석적으로 입증하고, 자갈궤도의 상태 및 궤도지지강성을 평가할 수 있는 평가기법을 제시하고자 한다.

• 한국철도학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.248-255
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• 2011

현재 한국에서 궤도설계 시 사용하고 있는 궤도충격계수는 미국철도기술협회(AREA)의 식(1+0.513V/100)을 사용하고 있다. 이 식은 자갈 및 콘크리트궤도 모두 동일하게 적용되고 있으며 이러한 단일수치로서의 충격계수는 다양한 궤도구조의 역학적 거동특성을 반영하지 못하여 경우에 따라 과다설계가 될 소지가 있다. 또한 자갈궤도의 경우 도상자갈의 상태변화에 따라, 콘크리트궤도는 궤도탄성층의 구성과 탄성범위에 따라 궤도에 작용하는 동적윤하중의 효과, 즉 충격의 효과가 상이하게 발생된다. 이에 본 연구에서는 자갈궤도(도상 상태 양호 및 불량개소)와 콘크리트궤도(일반적인 침목매입식 궤도, 레일플로팅궤도, 침목플로팅궤도)에서의 현장측정을 통해 도상별, 궤도구조별 열차 주행시 발생하는 윤중의 동적효과를 분석하여 궤도의 상태 및 구조적 특성과 궤도 충격의 효과와의 상관관계 및 영향을 비교, 분석하였다. 연구결과 궤도구조의 특성을 감안하여 궤도충격의 영향을 합리적으로 산정 할 수 있는 제안식을 제시하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.37-44
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• 2018

자갈궤도는 그 유연성으로 인해 전세계적으로 널리 쓰이고 있다. 그러나 소성 변형이 발생하여 궤도선형오차가 증가하므로 지속적인 유지관리가 필요하며, 최근 통과톤수, 열차중량, 속도 증가 등으로 유지보수 비용과 횟수가 증가하고 있다. 자갈궤도 강성이 거동의 중요 지표로 알려져, 소형동평판시험기(LWD)를 레일과 침목이 체결된 상태에서 실험을 하여 궤도 겉보기 강성을 측정하였다. 예비실험을 통하여 현장시험법을 결정하였고, 측정한 겉보기 강성과 TQI(Track Quality Index), 유지관리지표와의 상관성을 분석한 결과, 평균강성이 증가함에 따라 TQI와 탬핑연장이 지수함수적으로 감소함을 밝혔다. 이로부터 겉보기 강성을 궤도상태지표로써 사용가능함을 제시하였고, 향후 정량적인 유지관리지표를 개발할 수 있을 것으로 기대된다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권3호
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• pp.239-244
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• 2022

본 연구는 현장조사 및 실내시험을 바탕으로 궤도형식별 열화에 영향을 미치는 핵심매개변수를 도출하였다. 기존 궤도 열화모델은 자갈궤도에 국한된 모델로서 콘크리트궤도의 열화평가는 연구된 것이 없는 실정이다. 본 연구에서는 운행선 궤도형식별 다양한 궤도구조의 특성이 반영된 열화요인을 도출하고자 궤도구성품의 성능수준 및 상태평가를 위한 실내시험을 수행하였다. 또한 궤도유지관리 이력데이터에 대한 분석을 통해 궤도열화 및 유지관리에 영향을 미치는 매개변수를 도출하였다. 현장조사, 궤도유지관리 이력데이터 분석 및 현장시료를 이용한 궤도구성품의 성능시험을 통해 궤도성능기반의 궤도열화 매개변수는 궤도침하 및 궤도지지강성에 직접적인 영향을 미칠 수 있는 도상자갈과 방진패드인 것으로 분석되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.262-270
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• 2011

궤도지지강성은 차량이 주행함에 있어 궤도와 차량에 매우 큰 영향을 미치며, 이는 궤도 파괴이론에 근거한 궤도유지관리와 승객의 승차감에 영향을 준다. 또한 궤도설계 시 고려되는 궤도지지강성은 이론에 근거한 계산치이며 이는 공용중인 궤도에서의 실제 궤도지지강성과는 상이하다. 따라서 본 연구에서는 현장측정을 통해 동적 윤중과 레일수직변위, 레일저부응력을 측정하여 궤도지지강성을 산출하였고 이를 이론 궤도지지강성과 비교 분석하였다. 현장측정결과 자갈도상궤도에서의 궤도지지강성은 자갈의 상태에 직접적인 영향을 받으며 콘크리트궤도의 경우 궤도구조별(일반적인 침목매입식, 레일플로팅, 침목플로팅) 궤도구조특성에 직접적인 영향을 받는 것으로 나타났다. 그러나 자갈 및 콘크리트궤도 모두 설계 시 적용되는 궤도지지강성이 측정된 궤도지지강성에 비해 과소평가되는 것으로 분석되었다. 이는 공용중인 궤도의 상태평가 시 현장의 궤도상태를 반영하지 못한 예측 및 평가가 될 소지가 있을 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서는 궤도구조형식 및 궤도상태별 궤도지지 강성의 범위를 실험적으로 제시하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.13-21
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• 2017

자갈궤도는 100여년 이상 전세계적으로 널리 사용되는 궤도구조로 저렴한 초기 건설비용, 유연한 유지보수와 진동 및 소음의 저감효과가 있지만, 열차운행에 따라서 지속적인 침하가 발생하는 단점이 있다. 이로 인해 지속적인 유지보수가 필요하며, 최근 열차의 속도, 용량, 중량의 증가로 유지보수비용이 증가하고 있는 실정이다. 파울링(fouling)은 노반 세립분이나 자갈입자가 파쇄되면서 발생한 세립분이 자갈 사이의 공극을 메우는 현상으로 배수가 나빠지고, 자갈궤도의 침하를 가속화시키는 등 자갈도상의 열화의 주원인으로 지목되고 있다. 본 논문에서는 GPR(Ground Penetrating Radar)을 이용하여, 도상의 상태를 평가 할 수 있는 분석방법을 제안하였다. 경험에 의존하는 기존의 분석기법을 대신하여, 고속선에 사용되는 자갈의 감쇠 특성을 반영한 이득함수(gain function)를 제안하였다. 실내 박스 실험과 실모형 실험을 통해 제안한 이득함수로 증폭한 GPR신호에 힐버트 변환을 추가로 적용하여 자갈층과 노반층에서 반사된 신호의 세기변화를 깊이에 따라 계산하였다. 이로부터 신호의 세기가 비교적 크게 변화하는 곳을 파울링층과 노반층의 경계로 구분할 수 있었다. 다만 현장적용을 위해서는 침목의 영향을 분리하고 전자기파 분산특성 등에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.55-64
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• 2009

콘크리트궤도는 유지보수상의 장점으로 인하여 자갈궤도를 급속히 대체하고 있다. 반면에 보수보강이 어렵기 때문에 매우 엄격한 설계와 시공기술이 필요하며 이러한 기술을 만족하기 위해서는 평가기술 또한 뒷받침이 되어야 한다. 본 논문에서는 이와 같이 시공 및 유지보수의 핀 평가기술을 확보하기 위한 방안으로서 탄성파를 이용하는 비파괴조사기법을 다양하게 적용하였다. 사용된 기법은 SASW시험, 임팩트에코시험, 연속임팩트에코시험이다. 시험은 49개의 프리캐스트 판넬의 강성구조와 충진성능을 평가하는 목적으로 총 5,353회에 걸쳐 수행되었다. 적용 결과, 콘크리트재료 자체의 비균질성으로 인하여 탄성파시험의 적용 및 분석이 제한적이지만 본 논문에서 목적하는 슬래브의 강성구조과 충전성(공극)에 대한 신뢰성 있는 조사 결과를 얻을 수 있을 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권12호
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• pp.8516-8524
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• 2015

궤도틀림은 직접 궤도검측을 통해서도 평가가 가능하지만, 차체 진동가속도의 계측을 통해서도 간접적으로 관리상태를 파악할 수 있으며, 최근 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 간접적인 방법을 통해 국내 경부고속철도 자갈궤도의 유지보수 수준을 조사하고 평가하기 위하여, 국내 경부고속철도와 프랑스 고속철도(TGV)의 차체 진동가속도 계측을 수행하고 UIC518 규격에 제시된 방법에 따라 차체 진동가속도 계측 데이터에 대한 신호처리를 수행하였다. 차체 진동가속도는 차량의 주행속도에 따라서도 영향을 많이 받으므로, 신호처리된 계측결과를 속도대역별로 구분하여 상하방향 차체가속도 및 좌우방향 차체가속도의 크기에 따른 빈도분포를 계산하였다. 이렇게 계산된 빈도분포로부터 차량 주행속도에 따른 차체 진동가속도의 분포특성을 조사하고 UIC518에 제시된 기준과 비교하였다. 또한, 경부고속철도와 프랑스 고속철도의 상하방향 및 좌우방향 차체가속도의 빈도분포에 대한 정량적 비교분석을 수행하고, 국내 경부고속철도 자갈궤도 구간의 궤도틀림 관리수준을 평가하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.702-709
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• 2018

노후화된 자갈궤도를 콘크리트 궤도로 개량하는 급속경화궤도 기술이 개발되어 일반철도 및 도시철도의 토공 및 터널 현장에 적용되고 있다. 프리스트레스 방식으로 제작되는 콘크리트 침목에는 일반적으로 보강 개념의 철근이 적용되지 않는다. 그러나 철도 현장에 부설된 침목 다수에서 균열 발생 사례가 관찰되고 있다. 급속경화궤도 시스템의 주요 구성품 중 하나인 광폭침목은 이러한 문제가 발생되지 않도록 자갈궤도 및 콘크리트 궤도 상태에서 구조적인 안전성이 보장되어야하며 균열 저항성이 확보되어야 한다. 특히 포스트텐션 방식으로 제작되는 광폭침목은 반드시 레일 좌면부에 인장부 보강철근이 적용되어야 한다. 본 논문에서는 급속경화궤도용 광폭침목의 보강철근 적용 유무에 따른 침목의 보유 휨 내력 및 균열저항 성능을 비교 및 평가하기 위하여, 정적 및 동적 휨강도 시험, 피로 시험을 실시하였다. 시험 결과 광폭침목 레일 좌면부에 주재료인 강봉 뿐만 아니라 소수의 보강철근을 적절하게 배치할 경우 균열발생 억제 및 균열폭 확대 지연, 휨 파괴 지연 효과를 확인할 수 있었다.