인터뷰 한국철도기술연구원 물류기술연구팀 김남포 책임연구원 2017년도 올해의 10대 기계기술 선정 고용량 이단적재 수송시스템 기술책임자 한국철도기술연구원 물류기술연구팀 김남포 책임연구원 대담 : 박상신 편집이사(영남대 교수) 정리 : 양회관 사무국장 8 기계저널
한국철도기술연구원에대해간략히소개해주십시오. 한국철도기술연구원은철도, 대중교통, 물류등공공교통분야의연구개발및성과확산을통해서국가및산업발전에기여하고자 1996년에설 립된과학기술분야정부출연연구기관입니다. 한국형고속열차 HSR-350X를개발하여 KTX 산천이란이름으로상업화에성공하여, 고속철도기술보유국으로우리나라의위상을높인바있으며, 고무타이어방식의한국형경량전철을개발하여부산에성공적으로투입한실적등이있습니다. 물류기술연구팀에대하여소개해주십시오. 물류기술연구팀은정부정책, 물류경영, 하이테크물류장비등의이슈를포함하는혁신적인물류기술을연구하는조직으로, 팀에서연구중인주 요기술개발분야는크게철도물류기술개발, 첨단물류기술개발분야로나눌수있습니다. 철도물류기술개발분야의대표적연구아이템으로는고용량이단적재수송시스템, 탈부착식수송용기, IoT 기반화물열차상태검지시스템, 도심철송시스템등이있습니다. 첨단물류기술개발분야의주요아이템으로는접이식컨테이너, 스마트고단열컨테이너, 일괄하역장비, 모바일파워카트, 스마트파워캐리어, 물류센터에너지절감기술개발등이있습니다. 김남포 2017 년도올해의 10 대기계기술로선정된 고용량이단적재수송시스템기술 에대하여말씀해주십시오. 기술개발의배경을먼저말씀드리겠습니다. 국내간선물류수송에있어공로 ( 도로 ) 에의높은의존성으로인한도로정체심화, 교통사고발 생, 온실가스배출, 유가상승에따른물류비용증가등에따른높은사회적비용을초래하고있으며, 이에정부도 2020년까지교통부문온실가스를 34% 감 그림 1 기존화차와개발화차의비교 2018. 3., Vol. 58, No. 3 9
인터뷰 한국철도기술연구원물류기술연구팀김남포책임연구원 축하도록목표를제시하고, 공로에서철도로의수단전환을적극권장하여왔습니다. 익히알려진바와같이철도는이산화탄소배출량은백만 ton-km당 13톤으로, 공로의 259톤대비 1/20 수준에불과한친환경저에너지교통수단이기때문입니다. 그러나철도가가지고있는구조적약점, 즉거점역으로의셔틀운송과상하역으로인한가격경쟁력문제, 운영기관의적자, 투자부족으로인해시장은점점철도를외면하고있으며, 철도화물수송분담률이 4% 에못미치는절박한상황을맞게되었습니다. 이를해소하기위해국가에서는철도물류산업의육성및지원에관한법률을제정하는등노력을기울이고있으며, 한국철도기술연구원에서도철도물류를회생시키기위한일환으로본기술개발을하게된것입니다. 개발된기술은차체를최대한낮추고, 높이가최적화된컨테이너용기를이단이열로적재하여기존철도시설의개량없이기존화차대비약두배의수송량을증대하는철도물류기술입니다. 최고운행속도 120km/h, 컨테이너수송용량 6TEU(20피트컨테이너 6개상당 ) 의화물열차와로우컨테이너용기에관한것이며, 국내및국외에유사제품이나대응제품이없는신기술로서기존의화차에비해수송용량이월등히향상된기술입니다. 기술개발은 2015년부터 2017년까지진행되었으며, 한국철도기술연구원이주관하고, CJ대한통운, 성신RST 가공동으로연구하였으며, 한국철도공사가협력하였습니다. 본기술은 2017년 3월실제선로에서주행시험을통해핵심기술에대한검증이이루어졌으며, 2017년 4 월 14일공개시연회를통해전문가및대중에게소개된바있습니다. 본기술은다음과같이 3개의핵심기술로구성됩니다. 1) 3축대차기술기존의대차들은대부분 2축대차입니다. 그러나 130 톤의고하중을지지하기위해서는 3축대차가불가피한데, 3축대차는구조적으로주행성능이저하되는문제가있습니다. 따라서이와같은 3축대차의구조적문제 그림 2 본선주행시험장면 [ 조향성능이낮은대차-과도한횡압발생 ] [ 조향성능이높은대차-작은횡압발생 ] 그림 3 곡선부조향의원리 를극복하고, 국내화차의최고속도 120km/h, 곡선반경별제한속도까지안전하게주행할수있도록여러가지기술을녹여넣었으며, 일례를들면고하중및무게중심높이증가에대응하기위해대차당사이드베어러지지점을기존 2개에서 4개로확장하였으며, 고속주행안정성을확보하기위해용접구조형일체대차틀을적용하였고, 곡선주행성능향상을위해차축조향자유도를최적화하였습니다. 10 기계저널
그림 4 3 축대차전경 그림 5 탈선안전도시험결과 그림 6 차체구조해석 그림 7 차체정하중시험 본기술은안정성이보장되는이론적임계속도가 200km/h 정도로최고운행속도를크게상회하고있으며, 곡선통과성능도 2축대차와견주어손색이없을정도로우수하다는것을동역학해석과시운전을통해입증한바있습니다 ( 그림 5). 2) 포켓형저상차체기술중앙부에이단으로컨테이너를탑재하기위해포켓형저상차체방식으로하여컨테이너지지면높이를최대한낮추었습니다. 이방식은상부가개방된포켓방식이라구조강도측면에불리하지만, 측골조 (side structure) 를주강도부재로최적화설계를하였고, 이를통해국내철도안전법에서요구되는강도기준을만족시킨바있습니다. 3) 로우큐브컨테이너기술국내팔래트형화물의경우, 일반컨테이너에적재시 컨테이너상부에남는공간이있었습니다. 따라서이무효공간을최소화한다면, 국내철도시설의개량없이이단적재가가능할수있다는것이본기술개발의단초였습니다. 로우큐브컨테이너는그림 8과같이일반컨테이너높이 2,591mm보다 610mm가낮은 1,981mm의높이로서, 국내팔래트형화물의약 70% 정도를적재할수있습니다. 본로우큐브컨테이너에는일반적인지게차가들어갈수없기때문에화물의적입적출을측면에서할수있도록측문개방형으로한것이특징으로, 적입적출시간이단축되는장점이있습니다. 본기술은철도의장점인대량수송효과를극대화한것으로, 기존일단방식에비해 TEU 단위기준약 70% 정도의수송량증대효과와이에따른대략 40% 수준의비용절감, 철도수송의가격경쟁력향상을기대할수있습니다. 본기술을개발함에있어적극적으로참여하 2018. 3., Vol. 58, No. 3 11
인터뷰 한국철도기술연구원물류기술연구팀김남포책임연구원 그림 8 일반컨테이너와로우큐브컨테이너 그림 9 측문을통한파래트화물처리 고, 협력을아끼지않으신 성신RST, CJ대한통운연구진과한국철도공사의태스크포스팀에깊은감사를드립니다. 본인의중점연구분야와실적에대하여소개해주십시오. 저는 1985년철도차량제조회사에입사, 철도분야에처음입문하였습니다. 1996년에한국철도 기술연구원으로이직을한이후철도차량동역학및주행장치 ( 대차 ) 에관한연구개발을지속적으로수행하여왔습니다. 동역학및주행장치분야는고속주행안정성, 탈선이나전복에대한안전성, 진동승차감에관련된철도핵심기술로서, 우리나라가한국형고속철도기술개발, 한국형틸팅열차기술개발, 레일방식초고속철도기술개발등을통해철도선진국으로자리매김하는데있어전략기술로다루어진바있습니다. 본인은실험실에서고속주행시험을할수있는 Roller Rig를국내최초로구축운영함으로써철도기술발전의토대를마련한바있으며, 200km/h급틸팅열차의주행장치, 레일방식초고속주행장치등을개발하였습니다. 근래에는철도 물류의활성화를위한고중량화물철도용 3축주행장치기술개발을수행하고있습니다. 끝으로하시고싶은말씀부탁드립니다. 철도물류는에너지소비및온실가스배출이적은친환경교통모드입니다만, 환적의불편함과 시장논리에의해점차그역할이축소되고있어안타까운마음입니다. 정부에서도철도물류산업의육성및지원에관한법률을제정한바있고, 도로와철도의환적문제를극복하기위한인터모달기술개발등연구개발에도노력을기울이고있습니다만가시적인성과를아직보이지못하고있습니다. 이는다양한분야, 다양한이해당사자가사슬처럼엮인물류시스템의특성에기인한다고보입니다. 이번에소개해드린고용량이단적재수송시스템기술또한실용화로연결되기위해서는진입장벽을극복하기위한민, 관, 학, 연모두의공감과노력이필요하다고생각됩니다. 저는개발된기술이성공적으로결실을맺을수있도록노력할계획이오니많은관심과지원부탁드리겠습니다. 12 기계저널