레일 연마 시 발생하는 미세 마모 입자 발생 특성 기초 연구: 연마지석의 결합강도 및 회전속도 영향

초록

지하철 레일의 연마는 유지보수 비용 절감, 진동 및 소음 저감을 위해 주기적으로 수행된다. 그러나, 레일 연마 과정에서 다양한 미세 마모 입자가 발생하고, 이는 지하철 시스템 공기 질 악화의 한 원인이 되고 있다. 주로 철로 구성된 철도 레일 특성상, 레일연마 시 발생하는 미세 마모 입자는 중금속을 다량으로 포함하고 있기에 인체에 상당히 유해하다. 하지만, 현재까지 레일 연마 시 발생하는 미세 마모 입자 발생 특성 연구 사례는 극히 드물다. 본 연구에서는 레일 연마 모사 시험 장치와 세 가지의 연마지석 및 표준 레일 시편을 활용하여 레일 연마 모사 시험을 진행하였고, 이 과정에서 발생한 미세 마모 입자를 두 가지의 미세먼지센서(FMPS, OPS)를 활용하여 측정하였다. 세 종류의 연마지석은 각각 결합강도에 그 차이가 있다. 각 연마지석에 세 가지 회전속도(2,000, 2,500, 3,000 RPM)를 인가하여 각 실험 조건 당 두 번씩 레일 연마 모사 시험을 진행하였다. 이 과정에서 발생한 입자 중, 지름이 10 ？m 이하인 미세 마모 입자를 측정하여 연마지석의 결합강도와 회전 속도에 따른 미세 마모 입자 발생 특성을 확인하였다. 그 결과 미세 마모 입자의 발생 특성이 연마지석의 결합강도와 회전 속도에 따라 상이하게 나타남을 확인하였고, 특히 100 nm 이하의 초미세 마모입자들이 두드러지게 많이 발생함을 확인하였다.