철도는 대량수송 및 정시제 운행이라는 중요한 역할을 하면서도 다른 한편으로는 철도연변에 거주하고 있는 사람들에게 상당한 소음공해를 미쳐 정온한 생활환경을 누릴 권리를 침해하고 있음에도 불구하고 철도소음을 관리하는 기준이나 대책등이 아직 미미한 실정이다. 향후 5년 내에는 고속철도의 등장도 확실하지만 기존 재래식 철도에 대한 소음 실태 자료마저 충분치 않아 철도연변의 소음진동 문제를 해결하기 위한 기본적 수단인 소음 기준 제시를 위해서는 폭넓은 기초 자료확보와 새로운 관련연구가 요청되었다. 이러한 필요성에 따라 전기기관차를 중심으로 영동선, 중앙선, 태백선, 경인선, 경원선 및 대도시 도심지를 관통하는 호남선 및 경부선 중에서 측정환경이 양호한 22개 지역을 선정하여 기존 철도의 구간별 30분, 1시간, 2시간, 3시간 등가소음도를 측정하였고 선로의 조건, 열차의 종류 및 속도, 거리권별 등에 따른 개별열차 통행시의 소음특성을 조사하여 철도소음의 기준 설정과 방지대책 강구시에 활용할 수 있도록 하며, 열차 통행속도로부터 최고소음도를 추정하여 주변지역의 등가소음도를 산정할 수 잇는 예측식을 도출하여 측정방법 개정에 활용하고, 그리고 선로변에 위치한 공동주택을 대상으로 층별 철도소음 노출도와 열차통과시의 공동주택 실내.외의 소음도를 비교조사하여 벽체 차음 효과를 조사하였고 철도소음에 대한 주민반응 조사를 하였다.
우리나라에 철도가 도입된 역사는 개화초기인 구한말 고종 26년에 주한대리공사 이 하영이 귀국시 외국의 기차모형을 우리나라에 소개하면서 우리나라에 철도가 처음 소개되었으며, 지속적으로 철도기술의 발전을 추진한 결과 1998년 현재 철도총연장은 3,101km, 1일 열차운행횟수는 2,685대, 수송력은 여객의 경우 2,240,000명, 화물의 경우 160,000ton에 이르고 있다. 아울러 현재 기존 철도의 물동량 수송정도가 포화상태에 접어들면서 현재 활발하게 건설중에 있는 경부고속철도를 위시하여 계획단계에 있는 호남고속철도, 동서고속철도 등 철도기술은 나날이 발전을 거듭하고 있다. (중략)
해방후 3대산업선 건설시만 해도 철도건설기술은 토목공사의 선구자였다. 그러나 1960년대 경부고속도로 개통으로 도로기술이 앞서게 되고 철도의 발전도 침체되어 오다가, 시속 300km/h의 경부고속철도가 2004년 개통을 앞두고 있는 현 시점에서 비로소 철도의 효용성을 알게 되었고 대도시의 대중교통에서도 역시 지하철이 최선임을 알게 되었을뿐만 아니라 남북화해에 가장 뜻 있는 경의선 남북 철도 연결과 대륙간 연장 운행의 필요성으로 그 의의가 크게 되어 이제야말로 우리나라 철도의 르네상스 시대가 도래한 것 같다.(중략)
지역간 철도는 일반적인 대중교통의 특징 이외에도 노선의 수가 매우 많다는 등의 차별화되는 특징이 있다. 본 연구는 경로구간에 노선선택확률의 개념을 도입하여, 지역간 철도의 특징을 잘 반영할 수 있는 확률적 대중교통 통행배정모형을 제시하였다. 확률적 통행배정모형은 결정적 통행배정모형의 특성을 포함한 보다 일반화된 모형이다. 본 모형은 다양한 지역간 철도의 특징을 반영할 수 있으며, 기존의 도로 통행배정모형에서 많이 활용되고 있는 탐색알고리즘을 직접 활용하기 위해 대중교통 통행배정모형에서 적용되는 네트워크 확장을 단순화시킬 수 있다. 모형의 검증을 위해서 기존에 대표적으로 이용되는 선형 및 격자형 네트워크에서의 적용성을 검증하기 위해서 본 연구에서 제안한 해법을 사용하여 기존 모형과 비교하였다. 또한, 지역간 철도의 현실을 반영한 소규모 네트워크에서 기존 모형과의 예측 능력을 비교하였으며, 그 결과 본 연구에서 제시한 모형의 예측 능력이 가장 우수한 것으로 분석되었다.
경부고속철도의 개통과 함께 서울-부산 간 운행시간이 새마을호 기준 4시간 30분에서 2시간으로 단축되는 등 획기적인 시간 절감을 이루었으나 이는 고속철도가 운행되는 지역에 국한된 것이다. 이에 고속철도 비 수혜지역의 운행시간 단축을 위해 기존선 속도향상이 요구되며, 이러한 목적으로 한국철도기술연구원에서는 틸팅열차를 개발하여 시운전 10만Km를 목표로 시험운행중이다. 또한 한국철도공사에서는 이와 유사한 목적으로 기존선 신호시스템인 ATS 시스템을 차상신호시스템(ATP)으로 개량하는 사업이 추진되고 있다. 현재 틸팅열차에는 기존의 ATS(자동열차정지장치) 차상장치만을 장착하여 차량의 성능 확인을 위한 시험 및 시운전을 우선적으로 추진하고 있는 상태이며 이러한 ATS 차상장치는 160km/h 이하의 속도에서만 본연의 기능이 유지되고, 그 이상의 속도에서는 현실적으로 사용이 어렵기 때문에 틸팅열차의 목표속도인 200km/h에서 적합하게 시험하기 위해서는 적합하지 않다. 따라서 한국철도공사에서 추진하고 있는 ATP 구축사업의 지상설비와 연계될 수 있는 ATP 차상장치를 설치하여 시험을 하여야 한다. 본 논문에서는 이를 위하여 ATP 차상장치의 틸팅열차 적용에 대한 연구를 추진한 결과를 발표하고자 한다.
1980년대 이래 일본 및 미국등에서 연약지반상에 구축된 기존철도의 보수 및 보강시 지오셀 시스템을 이용하여 철도노반의 지지력을 높이는 보강기법들에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 기존 철도의 보수 및 보강을 위해 지오셀 시스템으로 보강된 철도노반에 대해 국내외에서 이미 수행된 연구결과들을 분석하고 평가 하였다. 그리고 이들 결과를 토대로 지반의 변형계수 Ev를 시용하여 철도노반의 두께를 산정하는 다층이론에 근거를 둔 등가방법에 의한 설계방법을 개발하였다.
최근 철도소음으로 인해 발생하는 궤도 주변 구조물의 민원 방지와 궤도 주변 산업단지의 초정밀 장비들의 정상적인 운영을 위해 철도 진동을 정량적으로 평가할 수 있는 기술개발이 필요하다. 기존의 해석적인 방법은 매우 복잡한 동적 응답 모델이 요구되며, 요구 모델의 부정확성으로 인한 결과의 신뢰성을 확보하기 어려운 문제가 있다. 따라서, 본 논문에서는 철도 진동에 영향을 주는 요소들을 분류한 국내 철도진동 실측 데이터베이스를 기반으로 Linear Regression, Gradient Descent 기법을 이용해 철도 운행으로부터 발생되는 진동값을 추론하는 철도진동 평가 알고리즘 및 시스템을 제안한다. 제안된 알고리즘으로 얻은 추론결과는 기존의 해석적 방법에 비해 높은 효율성과 정확성을 보인다.
기존의 도로 및 철도교에 널리 사용되는 PSC I 거더의 단면성능을 향상시키기 위해 거더 중앙부 상부 플랜지의 두께를 증대시켜 중립축을 상향으로 이동시키는 개념의 PSC I 거더의 철도교 적용을 위한 정/동적 성능을 시험실 시험을 통해 확인하였다. 이 개념의 PSC I 거더는 단면의 합리적 활용으로 거더의 경간장을 40m까지 연장하였으며 기존의 복선 철도교에 5주형이 사용되던 거더 본수를 4주형으로 줄여 건설비를 절감할 수 있다. 기존의 교량에 비해 장경간 경량화를 추구한 신형식 교량은 상대적으로 유연한 구조로 진동에 대해 사용성 측면에서 취약할 수 있으므로 동적성능에 대한 검토가 필요하다. 40m길이의 실물크기 거더 모형시험을 통해 정/동적 물리량을 추정하고 이를 유한요소 해석결과와 비교하여 타당성을 입증한 후 철도교량의 전산해석을 통해 철도설계기준에서 요구하고 있는 각종 동적 성능기준치의 부합여부를 확인 검증하였다.
선행연구와 사례조사를 통해 안동시 철도 폐선부지의 활용 방안을 분석한 결과 실개천 조성, 철도의 역사와 문화를 체험할 수 있는 철도 역사박물관, 철도폐선을 활용한 레저시설, 철도 객차를 활용한 호텔 및 편의시설, 기존 역사를 활용한 쇼핑몰, 임청각 복원, 어린이 기차공원 등 복합문화공간으로 조성하는 것이 가장 바람직하다는 결론을 도출 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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