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[기획] 레일연마 미세먼지 발생요인 최소화 기술 필요

철도공단, 회전숫돌형 레일연마차 도입 추진…비산먼지 개선안도 검토해야

장병극 기자 | 입력 : 2019/10/18 [17:56]

[국토매일-장병극 기자] 지하역사 미세먼지 대책이 이슈로 떠오르면서 레일의 유지·관리에 필수적인 연마방식에 대해서도 관심이 쏠리고 있다. 레일은 차륜과 접촉하면서 지속적으로 마모가 발생하기 때문에 수명이 저하되고, 차량의 휠에 가해지는 피로도 역시 높아진다.

 

레일연마작업은 레일의 마모를 관리하고, 차량의 휠과 레일이 접촉하면서 발생하는 피로도를 관리하는 기술이기도 하다. 이를 통해 레일·휠의 마모를 저하시키고 표면의 결함 등을 관리하며, 차량 휠의 회전 성능, 안전성 향상, 레일의 수명 증대 등을 기대할 수 있다. 결과적으로 선로의 안전과 유지보수 비용 등을 절감하는데 목적이 있는 것이다.

 

◆ 레일연마 기술, 작업방식에 따라 왕복식·회전식·밀링식으로 구분

 

금속 표면을 깎는 연마는 작업 방식에 따라 쇳가루·분진 등을 발생시키고, 속도와 능률에도 차이가 발생하기 때문에 작업공간과 선로의 특성 등을 반영하여 적절한 연마기술을 사용한다. 특히, 지하역사 및 터널 등의 구간에서는 미세먼지 관리에 있어 이들 작업이 미치는 영향을 무시할 수 없기 때문에 상대적으로 쇳가루나 분진이 덜 발생할 수 있는 기술을 채택하고 있다.

 

레일 연마는 작업방식에 따라 회전식·왕복식, 그리고 밀링식 등으로 구분한다. 회전식과 왕복식의 경우 숫돌을 이용해 레일의 표면을 깎게 된다. 국내에서 레일 연마용 작업차량을 직접 생산하는 곳은 없다. 대부분 스위스나 오스트리아 등 외국 제품을 수입해 사용하고 있다. 대당 가격이 현재 100억을 넘지만 국내 수요처가 많지 않기 때문에 철도 선진국에서 이미 개발한 제품을 도입하고 있는 실정이다.

 

회전식(Profile) 연마 작업차량은 주로 스위스의 Speno사 제품 등을 사용하며, 한국에 가장  많이 도입되었다. 서울·부산 도시철도뿐만 아니라, 고속·일반철도 레일연마 작업 시에도 보편적으로 활용하는 기술이기도 하다. 왕복식(Sliding) 연마 작업차량은 오스트리아 등에서 수입하고 있다.

 

▲ 숫돌연마방식 작업차량     © 국토매일

 

◆ 숫돌연마, 분진·화재발생 우려…물 싣고 다녀야

 

숫돌을 이용해 레일의 표면을 깎게 되는 과정에서 다량의 분진과 쇳가루 등이 발생하고 숫돌과 레일이 접촉하는 과정에서 불꽃이 발행해 화재의 위험성도 내포하고 있다. 이 때문에 계속해서 물을 뿌려주면서 작업을 진행해야만 한다. 동절기에는 물이 얼지 않도록 작업차량에 히터를 부착하는 등 추가 장비도 필요하다.

 

작업 속도면에서도 차이가 발생한다. 숫돌을 사용하는 왕복식‧회전식 연마방식의 경우 상대적으로 작업 속도가 느린 편이기 때문에 4시간 이내에 불과한 미운행 시간 내 신속하게 작업하기가 쉽지 않다. 일각에서는 연마작업에 투입되는 작업자들이 미세먼지에 노출되는 등의 문제도 있어 장기적으로 작업환경을 개선할 수 있는 연마기술을 적용하는 것이 필요하다고 말한다.

 

◆ 밀링방식, 미세먼지 발생 요인 제거…지하구간은 추가 도입 검토

 

서울교통공사에서 마련한 지하역사 미세먼지 관리대책에서도 알 수 있듯이 중‧장기적으로 밀링식 레일 연마차량의 도입을 검토하고 있다. 특히, 지하역사 및 본선 터널에서 분진‧쇳가루등 공기질을 악화시키는 요소를 선제적으로 제거하기 위한 방안이기도 하다.

 

서울교통공사는 이미 밀링식 작업차량을 운영 중이다. 국내에서는 유일하게 1대가 도입되었다. 밀링식은 숫돌이 아닌 레일 형상의 밀링커터와 레일 형상의 숫돌을 사용한다. 대부분 연마량(연마깊이)이 밀링커터에 의해 제거되고, 표면 조도를 위해 레일 형상 숫돌을 추가적으로 사용하는 2단계 공정으로 구성된다. 불꽃이 튀지 않고, 상대적으로 분진이 적게 발생하는 것으로 알려져 있다. 밀링과정에서 발생한 칩(분철)은 100% 고철로 재활용되고 숫돌연마과정에서의 분진은 작업차량에서 거의 포집된다.

 

▲ 밀링방식 작업과정     © 국토매일

 

이 때문에 지하터널 등에서는 밀링방식이 공기질 개선에도 효율적이라는 의견이 우세하다. 숫돌연마에 비해 작업 속도가 빠르고, 물을 싣고 다니지 않아도 되기 때문에 별도의 추가 장비가 필요하지 않아 작업의 효율성도 향상시킬 수 있다. 왕복식‧회전식 등 숫돌연마방식 작업차량과 가격도 유사한 편이다. 현재 오스트리아의 LINSINGER사 등에서 생산하고 있다.

 

▲밀링방식 작업차량     ©장병극

 

◆ 레일연마방식 적용…공기질 개선위해 지상구간도 검토돼야

 

도로 위를 달리는 경유차량뿐만 아니라, 철도차량에 대해서도 경유를 사용하는 디젤기관차 등에 배출가스를 규제하는 방안을 추진·시행 중이다. 공기질 악화 요인을 조금이라도 줄이겠다는 고육지책이다.

 

국내에서 지하터널 구간이 아닌 지상구간의 선로에서는 여전히 숫돌연마방식을 고수하고 있다. 한국철도(코레일)의 경우 자체적으로 레일연마차량을 보유하고 있지 않고 외부에 용역을 의뢰해 시행하고 있다.

 

한국철도시설공단은 지난 8월 ‘E-나라장터’를 통해 레일연마차 구매 관련 사전규격공개(안)을 제시하고, ‘외부위탁계약’ 형태로 레일연마차 1대 구매를 추진 중이다. 대당 130억원 규모이다. 공단이 제시한 ‘레일연마차 기술규격서’에는 품질사양뿐만 아니라, 예외적으로 설비사양까지 자세하게 기술하고 있다. 특히, 작업방법을 연마석 24개 이상의 ‘회전 숫돌형 레일 연마’로 규정하고 있어 사실상 숫돌을 사용한 회전식 레일연마차를 사전에 염두하고 있다는 것이 관련 업체들의 설명이다.

 

A업체 관계자는 “레일연마차 발주 물량이 워낙 소수이기 때문에 관심있게 지켜볼 수밖에 없다”고 말하며, “연마차량은 기술방식에 따라 해당 사양에 맞는 차량을 수입하는 업체가 매우 제한적이다. 이번 발주계획을 살펴보면 해당 설비사양에 부합하는 차량을 수입하는 국내 업체를 짐작할 수 있을 정도이다”며 한숨을 내쉬었다.

 

일각에서는 레일연마방식도 환경개선과 작업효율성 향상 등을 고려해 지상구간에서도 밀링방식의 도입도 필요하다고 지적한다. B업체 관계자는 “서구의 철도선진국에서 작업능률향상 및 작업자의 환경개선, 작업과정에서 발생하는 분진·쇳가루 등 위해요소 발생 요인을 줄일 수 있는 밀링방식을 활용하고 있음에도 불구하고 국내에서는 기술 도입에 소극적이었다”고 말하며 “지금까지 지상구간에서는 숫돌연마방식 차량이 사실상 독점적 형태로 공급·운영되고 있어 기술적 장·단점을 비교할 수 있는 기회조차 없었다. 공기질 개선 등에 투입되는 예산을 고려했을 때 중·장기적인 안목에서 밀링방식의 레일연마기술을 도입하는 것이 검토되어야 한다고”고 지적했다.

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