자갈도상궤도 열화 상태 평가를 위한 GPR 평가기법의 적용성 연구

초록

일반적으로 철도의 궤도형식은 크게 자갈도상궤도와 콘크리트궤도로 구분할 수 있다. 이 중 자갈도상궤도는 초기 부설 비용이 저렴하고 유지보수가 용이한 이유로 구축 초기부터 현재까지 널리 사용되고 있다. 그러나 이러한 자갈도상궤도의 유지보수비용은 철도 하중의 증가와 반복적 유지보수 작업으로 그 비용이 급격히 증가되고 있으며, 이에 대한 관심도 증가하고 있다. 자갈도상궤도의 성능 저하 원인은 여러 가지로 설명할 수 있으며, 이 중 자갈입자가 파쇄되고 세립분이 증가하는 열화현상이 주요한 근본 원인으로 알려져 있다. 따라서 자갈도상궤도의 열화 정도를 평가하는 것이 효율적인 유지보수를 위하여 반드시 필요하다. 그러나 자갈도상궤도의 표면에서는 이에 열화 상태를 평가하는 것이 불가능하다. 따라서 짧은 시간에 넓은 범위의 자갈도상상태 평가를 위한 기법이 요구되었으며, 본 연구에서는 GPR을 활용하여 자갈의 세립화 상태를 평가하는 기법을 제안하였다. GPR 신호의 특성을 분석하기 위해서는 먼저 정확한 자갈상태에 대한 GPR 신호 DB를 확보하는 것이 필요하여, Box 시험, 실대형 모형시험, 현장시험 등을 수행하여 신호분석을 위한 GPR 신호 DB를 구축하였다. 이 과정에서 다양한 주파수 대역의 신호분석을 위해 저주파대역에서 고주파대역까지(400-1600MHz) 시험을 수행하였으며, 시간-주파수 해석방법에 기반하여 간극크기와 세립화 정도에 따른 GPR 신호의 산란 특성을 평가할 수 있음을 확인할 수 있었다.