레일패드 소재의 물리적 특성에 관한 비교 연구

초록

열차 통과시 일정 구간의 레일 궤도에 진동이 발생하며, 이는 열차의 통과 속도와 축중의 크기에 따라 진동이 커진다. 이러한 진동은 침목에 균열을 발생시키고, 자갈을 파쇄시키며 침목과 레일의 뒤틀림을 발생시키기도 한다. 따라서, 이러한 문제를 최소화하기 위하여 열차 통과시 발생되는 에너지를 흡수할 수 있도록 레일과 침목 사이에 탄력있는 패드를 사용하여 진동을 감소시켜야 한다. 레일 패드는 열차의 되풀이되는 충격 하중에 대하여 경화 또는 파손되지 않고, 수명기간 동안 충분한 기능을 유지해야 하며 절연 성능을 지니고 있어야 한다. 또한 방진성을 향상시키기 위해서 적절한 탄성 유지 및 혹독한 기상 조건에도 견딜 수 있어야 한다.1) 기존 국내의 레일체결장치에 사용하는 레일패드는 EVA, TPU, RUBBER 등이 주로 사용되어 지고 있다. 기존 철도에 주로 사용되고 있는 EVA, TPU 종류는 절연 성능은 비교적 우수하나 e-크립용 레일패드는 두께 5mm로 탄성이 거의 없는 수준으로 되어 있으며, 고속철도에 사용되는 고무 종류의 패드는 두께 10mm로 65～95 kN/mm의 탄성계수를 가지고 있다. 기존 철도에 사용되는 레일패드는 구조적으로 레일과 침목 사이의 간격이 5mm로 탄성체인 패드의 사용에 제한적이므로 이를 보완하기 위하여 발포된 TEEE(열가소성 폴리에스터 탄성체) 소재의 사용이 검토되어 왔으며 외국에서는 일부 사용되는 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 연구에서는 TEEE 소재에 대한 적용성 및 내구성에 대한 검토를 위하여 EVA, TPU, 고무, TEEE 소재의 패드에 대한 물리적 성질 및 스프링 정수, 반복하중에 대한 비교시험 및 마모시험을 실시하여 각각의 소재에 대한 비교 평가를 실시하였다."