한국형 고속틸팅열차의 충돌안전도 평가기법 소개

초록

최근 우리나라는 KTX 개통 1주년, 한국형 고속전철의 350km/h 돌파, 한국형 경량전철 시험운행, 2008년 세계철도학술대회 개최확정 등으로 새로운 철도부흥기를 맞고 있다. 또한, 최근 교토의정서가 발효됨에 따라 온실가스 배출량이 적은 친환경 교통수단에 대한 관심이 고조되고 있으며, 연료전지 자동차와 함께 다양한 소형 철도 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 철도 시스템의 고속화, 경량화 및 다양화로 인해 철도산업은 기존에는 없었던 새로운 위험 요소들에 대한 대처 방안과 높은 수순의 안전도 확보방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다. 이미 철도선진국들에서는 충돌, 탈선, 화재 등 중대사고의 안전기술에 대한 과감한 투자와 기술개발로 체계적인 안전기술을 확보하여 적용하고 있으며, 우리나라에서도 철도안전법을 제정하고 철도종합안전기술개발사업을 추진하는 등 철도환경의 변화에 능동적으로 대처하기 위해 노력하고 있다. 열차의 충돌안전도 설계는 충돌사고의 통계분석으로부터 표준화된 사고 시나리오에 대하여 탑승자의 안전을 확보하는 방법으로 이루어진다. 탑승자의 사상은 충돌시 차체구조의 과도한 압괴로 인한 생존공간의 손실에 의해 발생하거나 과도한 감속에 의해 야기되는 탑승자와 내장재 사이의 이차 충돌에 의해 발생한다. 따라서 충돌안전도 설계는 충돌시 차체구조의 과도한 변형으로부터 승객의 생존공간을 확보하기 위한 방안과 이차 충돌로부터 승객을 보호하기 위한 방안을 다루어야 한다[1,2,3]. 충돌사고 발생 시 충돌에너지는 차량의 변형을 통해 흡수되는데, 차량의 압괴강도를 증가시키면 동일한 에너지를 흡수하는데 필요한 압괴량이 작아지게 되므로 더 많은 생존공간을 확보할 수 있다. 반면, 압괴강도가 커져서 동일한 에너지를 흡수하는데 필요한 압괴량이 작아지면, 승객이 받는 가속도가 증가되어 탑승자의 부상 가능성이 높아지게 된다. 따라서 사고 발생시 생존공간이 확보되고 과도한 가속도를 받지 않으면서 전체 충돌에너지를 흡수할 수 있도록 충돌에너지 흡수영역을 설정하고 영역별로 적절한 압괴강도를 확보해야 한다. 만일, 설계된 열차가 지정된 영역에서 충분한 충돌에너지를 흡수하지 못해 탑승자 영역이 붕괴되거나, 과도한 감속으로 인한 탑승자 부상이 우려된다면, 충돌안전도를 확보하기 위한 설계변경이 이루어져야 하고, 변경된 설계는 전체차량 충돌해석을 통해 충돌안전도가 검증되어야 한다. 본 논문에서는 기존선 속도향상을 위해 현재 개발 중인 한국형 고속틸팅열차(TTX) 설계안에 대한 충돌안전도 평가기법을 소개한다."