• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.1-9
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• 2016

본 우리나라 철도 영업 구간중 철도교량은 2012년 기준 약 25%를 차지한다. 이러한 교량 구조들은 시공 직후부터 열차의 충격하중, 태풍, 선박 및 차량 충돌 등 다양한 하중을 받게 된다. 특히 고속 철도 교량의 경우, 열차의 속도로부터 전가되는 매우 큰 충격하중을 받게 되며, 이러한 교량에 가해지는 충격 응답을 분석하는 것은 교량의 안전성 평가에 매우 중요하다. 최근 무선 센서를 이용해 교량의 건전성을 평가하는 연구들이 주목받고 있다. 무선 센서는 가격 및 설치의 용이성으로 인해 교량의 응답계측에 유용하게 적용되고 있다. 하지만 고속철도 교량에서 발생하는 충격 하중은 그 지속시간이 10초 내외로 매우 짧게 발생하므로, 기존 무선 센서의 시스템의 자체 실행 후 시간 지연으로 인해, 이러한 충격하중의 계측은 매우 어렵게 된다. 따라서 본 연구에서는 철도 교량의 충격하중에 의한 구조물의 응답을 계측하기 위한 하드웨어 및 소프트웨어 프레임워크를 제안한다. 구체적으로 1) 초저전력 가속도계를 이용한 구조물의 과도응답 감지 및 평가, 2) 무선 센서 네트워크의 트리거링 후 계측이 시작되는 지연 시간의 단축, 그리고 네트워크의 시간 및 데이터 동기화 기법을 개발하였다. 최종적으로 제안된 프레임 워크에서 소수의 진동 감지 센서 노드들이 상시진동을 계측하며, 열차의 진입으로 인한 진동이 감지될 시, 전체 센서 네트워크의 계측을 시작한다. 시간 지연을 최소화하기 위해 모든 센서는 다른 시작시간을 가지며, 이를 제어하기 위해 후처리 기반 시간 동기화를 한다. 제안된 프레임워크는 실내실험 및 수치해석을 통해 그 효용성을 입증하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.668-682
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• 2017

철도의 고속화에 따라 선형의 직선화와 함께 터널이 철도노선에 차지하는 비중은 급격하게 증가하였다. 터널 굴착 시 필연적으로 발생하고 있는 여굴은 터널의 안정성에 큰 영향을 미치고 있다. 또한 여굴은 시공의 경제성에도 매우 중요한 요소이기도 하다. 터널 굴착 시 천단부 여굴은 굴착공법의 발달과 함께 점차 감소하고 있는 추세이다. 그러나 바닥부 여굴은 터널의 안정성에 미치는 영향이 상대적으로 적은 관계로 지속적으로 발생하고 있는 실정이다. 한국철도시설공단에서는 바닥부 여굴에 대하여 10 cm정도의 콘크리트 채움을 시공비로 인정하고 있으나, 그 이상에 대해서는 시공사가 부담하여 채움을 실시하고 있다. 바닥부 여굴에 대한 채움은 콘크리트 채움을 원칙으로 하고 있으나 경우에 따라 버림 콘크리트와 혼합골재를 병행하여 시공하는 곳도 발생하고 있다. 이는 궤도 하부에 연속체 재료와 불연속체 재료의 존재를 발생시키게 되며, 열차 운행 중 발생하는 진동의 전파에 영향을 미치게 된다. 일반적으로 콘크리트와 같은 연속체 재료만 존재하는 경우에는 열차운행에 의한 진동이 터널주면 암반으로 자연스럽게 전파될 수 있는 조건이 발생하나, 불연속체가 존재하면 진동의 전파와 반사에서 다른 특성을 나타낼 수밖에 없게 된다. 이에 본 논문에서는 터널 바닥 채움 재료에 대하여 시멘트 혼합비율을 5%, 11.5%, 18% 등으로 달리하여 시료를 제작하였다. 제작된 시료의 동적 물성시험을 실시하였으며, 이를 바탕으로 수치해석을 실시하였다. 수치해석 결과 모든 재료의 배합은 정적안정성을 만족하는 것으로 나타났다. 그러나 동적거동에서는 빈배합콘크리트와 시멘트 함유량이 낮은 채움재를 사용하였을 경우 특정 운행속도에서 공진이 발생할 수 있는 것으로 나타났다.

• 환경영향평가
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• 제26권2호
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• pp.105-113
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• 2017

최근 국토의 산악자원을 활용한 철도를 도입하는 등 산악관광 활성화를 도모하려는 움직임이 나타나고 있으며, 친환경 교통수단으로의 철도수송 분담률을 증대시키려는 정책이 수행됨에 따라 단선철도의 복선화 및 선형개량 사업 등 전국 철도망이 확대되고 있는 추세이다. 그러나 "환경친화적 철도지침"에 따르면, 철도건설 시 고려해야 할 주요 환경영향평가항목으로 대기질, 수질, 지형 지질, 동 식물상, 자연환경자산, 소음 진동, 위락 경관 등 7개 항목을 선언적으로만 제시하고 있으며, 특히 동 식물상과 자연환경자산 항목에서는 법제적 측면에서 환경보호지역의 유무만을 고려하고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 환경 생태적 가치를 정량적 평가항목으로 고려할 것을 제안하였고, 이를 계량적으로 뒷받침하기 위해 평가 지표와 평가 항목을 선정하고 각각의 주제도와 철도망을 중첩하여 분석하였다. 주요 지표로 자연성과 다양성을 선정하였고, 각 지표별 항목의 평점을 산정하여 철도개발지 선정에 반영하고자 하였다. 이와 같은 평가 방법을 활용하여 추후 환경친화적인 철도건설에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 소음진동
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• 제8권1호
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• pp.146-156
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• 1998

자동차의 폭발적인 증가와 아울러 경부고속전철시대를 맞이함으로 인하여 소음공해는 큰 사회적 문제로 대두되고 있다. 본 연구는 이러한 소음공해에 대한 해결책의 일환으로 효율적인 방음벽을 연구 하는데 그 목적이 있다. 방음벽의 연구는 먼저 반사형 방음벽과 흡음형 방음벽에 대한 소음저감효과 를 산정한 다음, 흡음재료를 사용함으로서 감소되는 소음저감 효과를 산정하는데 큰 의의가 있다. 본 연구결과에 의하면 방음벽의 높이에 비하여 음의 파장이 대체로 짧을 때는 방음벽의 상단부분에 흡음재를 설치하면 방음벽 전체에 흡음재를 설치한 것과 같은 효과가 있다는 결론을 얻었다. 도로교통소음은 평균주파수가 550Hz 이므로 이때 파장은 60cm 정도이다. 방음벽 높이를 4m로 설치했을 때 방음벽 상단에서 60cm 정도만 흡음재를 사용하면 4m전체의 방음벽에 흡음재를 사용한 것과 같은 효과가 있는 것으로 나타났다. 흡음재를 사용한 소음저감의 효과는 점음원이고 수음자의 위치가 $135^{\circ}$ 일 때 평균 8dB(A)정도이고, 선음원일때는 평균 3dB(A)정도의 효과가 있는 것으로 나타났다 이러한 흡음형의 방음벽은 경제적일 뿐만 아니라 방음벽의 높이를 최소한 1m이상 줄일 수 있으므로 국토를 고도로 이용해야 되는 우리 나라의 여건에 대단히 효과적인 방음벽이라 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권3호
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• pp.31-40
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• 2012

궤도틀림은 열차의 주행안전 및 승차감에 미치는 영향이 크고, 소음 진동의 주요원인으로 작용한다. 따라서 현장에서 발생하는 궤도의 틀림을 체계적으로 분석함으로써 이를 저감할 수 있도록 차량운행 조건과 선로선형 및 궤도구조를 설계하는 것은 중요한 과제이다. 현재 국내에서 EM-120에 의해 검측된 틀림 데이터는 매우 불규칙적인 형태를 나타내며 데이터 분석 시 다양한 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 궤도의 효율적인 유지관리를 위해 검측된 틀림데이터의 효율적인 처리 기법을 개발하고, 정제된 데이터를 이용해 선로를 구성하고 있는 이음매, 도상, 노반, 체결구 등의 요소를 고려하여 레일 궤도 틀림의 진전 정도를 정량화 하였다. 또한 축적된 검측 데이터로부터 궤도의 건전도를 평가할 수 있는 방법을 정립하고 잔존수명을 예측하여 효율적 유지관리를 실현하기 위하여 검측 데이터의 확률론적 수명 산정 기법 개발 및 데이터를 이용한 구간 특성에 따른 궤도틀림 표준편차의 틀림 진전 정도에 대한 통계 및 확률적 분석을 수행하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제27권4호
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• pp.305-312
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• 2007

여러 종류의 경량전철 중에서, 고무차륜 경량전철은 가 감속 성능과 등판능력이 우수하고 소음과 진동이 적어 많은 국가에서 활발히 채택되고 있다. 하지만, 경량전철 시스템은 일반적으로 고전압의 급전시스템을 이용하기 때문에 높은 수준의 전자기파를 유발한다. 반면, 광섬유 센서는 전자기파의 영향을 받지 않는 장점으로 인해 최근 교량과 같은 토목 구조물에 적용이 확대되고 있으며 특히, 광섬유 브래그 격자 센서는 다중화가 용이하다는 장점으로 가장 활발히 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 한국형 경량전철의 시험선 구간에 설치된 콘크리트 교량에서 차량이 진행할 때 교량의 동적응답을 측정하였다. 측정센서로는 기존의 전기식 센서와 광섬유 브래그 격자 기반의 센서를 이용하였으며 변형률과 가속도를 측정하였다. 이를 바탕으로, 교량의 사용성 평가를 수행하였으며 실험 결과 전기식 센서의 경우 EMI의 영향을 받는 반면, 광섬유 브래그 격자 기반의 센서들은 EMI의 영향을 받지 않아 EMI의 영향이 극심한 경량전철 교량에서 교량의 사용성 평가를 위한 계측 센서로 광섬유 센서가 효과적으로 적용될 수 있음을 확인하였다.