문서번호		도시철도연구원-669		대리		원장		본부장
등록일자		2022.03.03.
								03/03
결재일자		2022.03.03.
공개여부		대시민공개
				협조	기술차량연구팀 차장
방침번호
					궤도처 처장
	[국가R&D]『철도 레일 상시 진단을 통한 수명연장 기술개발』 과제 참여를 통한 레일 절손 발생 연구추진 계획(안)
2022. 3.
도시철도연구원

<사전검토 항목>

<해당 사항에 체크 ‘■’, 비고 : 필요시 검토내용 기재>

구분	사전 검토항목	검토 완료	해당 없음	비고
대내외관 계	▪대외기관(정부기관,서울시, 시의회)과 충분한 협의를 거쳤습니까?	■	□	한국철도기술연구원
	▪기타 이해당사자 간 갈등발생 가능성을 검토하였습니까?	□	■
	▪직⦁간접적으로 관련 있는 부서와 충분한 협의를 거쳤습니까?	■	□	궤도1사업소 궤도처
타당성 검 토	▪추진 상 법령, 조례 등 법적 검토를 하였습니까?(사규 등 내부검토 항목)	□	■
	▪계약관계에서 ‘갑질’조항은 없습니까?	□	■
	▪투자심사 등 예산운영의 적정성을 검증하였습니까?	□	■
	▪시민 안전 위험요인과 안전대책을 검토하였습니까?	□	■
	▪일상감사의 범위를 확인하였습니까?	□	■
	▪사업조정(실무)위원회의 검토 사항입니까?	□	■
대시민홍 보 및 정 보 공 개	▪사업 홍보방안을 검토하였습니까? (보도자료, 설명회, 공청회 등)	□	■
	▪공개여부를 “비공개”로 설정시 법적근거는 명확합니까?	□	■
사회적 가치 제고	▪본 조치를 통하여 사회적 가치* 제고 창출에 기여 *사회ㆍ경제ㆍ환경ㆍ문화 등 영역에서 공공이익과 공동체 발전에 기여하는 가치	□	■
	<검토완료 시 세부항목 ■선택>
	□인권/□안전/□건강·복지/□노동/□사회통합/□환경/□상생협력/□일자리/□지역사회/□지역경제/□사회적책임/□참여/□공동체/□기타( )

[국가R&D]『철도 레일 상시 진단을 통한 수명연장 기술개발』

과제 참여를 통한 레일 절손 발생 연구추진 계획(안)

한국철도기술연구원에서 수행중인 국가연구사업「철도 레일 상시 진단을 통한 수명연장 기술개발」연구의 참여로 우리공사의 레일 결함(균열, 절손)을 미연에 예방하는 시스템을 연구하고자 함

Ⅰ		관련근거

도시철도연구원-4039호(2021.12.14.)「2021년 제3회 국가연구

개발사업운영위원회 및 제4회 연구심의위원회 결과 보고」

Ⅱ		필요성

레일 결함(균열 및 절손) 계속 발생에 따른 예방대책강구

○ 레일 용접개소가 많은 2,5,7호선(약55%)에서 레일 균열, 절손 비중 약70% 차지

구분	계	1호선	2호선	3호선	4호선	5호선	6호선	7호선	8호선
총계	121건	2	18	3	4	33	24	34	3
2018년	25건	0	1	0	2	4	8	10	0
2019년	16건	0	2	0	0	7	2	4	1
2020년	33건	1	5	0	1	12	6	6	2
2021년	47건	1	10	3	1	10	8	14	0

○ 연도별, 호선별 균열 및 절손

연도별	호선별

레일 점검관리 체계화

○ 레일 균열 및 절손 예방을 위해 분기별 탐상차 운영, 인력에 의한 신축 및 테르밋 용접구간 육안검사를 하고 있지만 체계적인 상시진단 모니터링 기법 필요

구분	점검 관리	점검 방법	시행 횟수
1	레일 내부결함 초음파 탕상	레일탐상차	년4회(분기)
2	신축구간 온도 및 신축량 체크	인력	월2회
3	테르밋 용접구간 검사	인력(육안)	선로점검 시
4	분기기 크로싱 균열검사	인력	상시
5	동절기 집중점검	인력	사전점검(10~11월) 주1회(동절기)

상시진단 모니터링 등 정비기법 과학화

○ 장대레일 응력 측정 기술은 레일의 수직 하중-변위 관계, 상대변형률 등 여러 방법으로 개발되어 옴

○ 본 연구는 비접촉, 이동형 기술로 레일 응력 측정 기술 개발 진행

제품명	제조국 (제조사)	측정 원리	설치 방법	측정 형식	측정 속도	운용 기상조건
VERSE (KORAIL보유)	영국 (VORTOK)	Load deflection	체결장치 30cm해체	이동형	60분/회	-5도
Multi-Sensor	영국 (VORTOK)	Vibration & Strain	웹 부착	고정형	10분	-45도~+70도
Wireless Rail Stress Module	미국 (Salient System)	Strain Gauge	웹 부착	고정형	상시 (보통10분)	-40도~+70도
Rail Neutral Temperature Measurement	미국 (UCSD)	Ultrasonic	웹 부착	고정형	0.5일 이상	N.S.
Rail Stress Test (제작중단)	네덜란드 (Rail Stress Tester)	Magnetic	비접촉	이동형	2.0km/h	-20도~+70도
Rail Scan	독일 (Elektro-Thermit)	Magnetic	비접촉	이동형	약30분	N.S.
연구개발 중	한국 (충남대)	Magnetic	비접촉	이동형	약30분	제한없음
본 연구	한국 (KRRI)	Laser Spectroscopy	비접촉	이동형	즉시	제한없음

Ⅲ		추진계획

1. 국가R&D 연구개요

연 구 명 : 철도 레일 상시 진단을 통한 수명연장 기술개발

연구기관 : 한국철도기술연구원, 한국표준과학연구원,

울산과학기술원, 인천교통공사, 서울교통공사(위탁)

발주기관 : 과학기술부 지원화 과제

연구기간 : 2021.01. ~ 2023.12.

연 구 비 : 총 87억(우리공사 3천만원/년)

연구책임자 : 한국철도기술연구원 첨단궤도토목본부 수석연구원 여인호,

연구 개요도

2. 중점연구내용(상세 첨부)

환기구 주위 장대레일 온도변화 모니터링 기법 개발

균열 및 절손 취약개소 현황조사 및 원인분석

장대레일 온도변화에 따른 축력(수축, 이완) 및 응력의 상관관계 분석

초음파 탐상 기법을 이용한 레일 내부균열 발생과 누적통과

톤수에 따른 레일 교환(균열 및 절손)까지의 기간 예측

3. 연구수행 조직, 구성

연구기간 : 2022.04 ~ 2023.12

수행조직도 및 임무

- 사업수행 중 필요시 외부 기술자문 시행

4. 연구개발비 운영 및 편성

- 연구개발비 세부내역 : 총 30,000,000원/년

(단위 : 원)

예산항목	산출내역	금 액	비고
인건비	- 책임연구원, 연구원 미지급 인건비 (평균인건비 400만/년 × 10명 = 40,000,000원 )
연구시설,장비비	- 온도 감지 센서, 콘트롤러, 서버, 프로그램비용	11,000,000
연구활동비	직접비의 40% 이내	10,200,000
연구수당	인건비의 20%이내	8,000,000
간접비	- 직접비 × 간접비 고시비율(10%)	800,000
총 액		30,000,000

Ⅳ		추진일정

추 진 내 용	2022년								2023년
	2월		4월		5월		11월			1월		4월		11월		12월
○ 기초조사 및 연구 참여 계획 수립
○ 연구 계약
○ 취약구간에 대한 온도변화, 축력 모니터링 현장 시험
○ 레일 초음파탐상 내부균열 측정 및 교환기간 예측
○ 연구 수행 보고 - 중간, 최종보고
○ 성과물 작성 - 보고서 작성 및 제출

Ⅴ		연구활용 및 기대효과

현업부서인 궤도1사업소에서 제안한 온도변화가 심한(환기구)구간 장대레일 중위 온도, 축력, 응력 모니터링 기법개발로 균열 및 절손 사전예방

향후 연구 개발될 머신러닝을 활용한 장대레일 응력 측정 및 수명평가 기술을 실용화하여 궤도 시스템을 구축하고 인적 오류 없이 과학적 검사 체계를 마련하여 레일 절손을 미연에 예측 및 예방 할 수 있음

붙   임  1. 국가R&D 철도 레일 상시 진단을 통한 수명연장 기술개발

[과제 참여를 통한 레일 절손 발생 연구추진] 계획 (안) 1부.

2. 참여 연구내용 1부.  끝.