2015 년도한국철도학회춘계학술대회논문집 KSR2015S049 고속철도차량기술기준에적용된시험규격에대한국내외표준규격부합화조사, 분석 A Study on conformity of internal and external standard applied to high-speed train 이주연 *, 박진규 *, 강지성 *, 김상헌 *, 김연수 ** Juyeon Lee *, Jinkyu Park *, Jisung Kang *, Sanghun Kim *, Yeonsu Kim ** Abstract Depending on revision of Railroad Safety Act the development of the railway vehicle on which to base the design of Conformity, as amended, including technical specifications and test specifications are required. To this end, high-speed rail vehicle technical standard(krts-ve-part31) technical standards and test methods applied to TSI, based on the contents of such national testing standard(ks, KRS) and international (EN, ISO, IEC, UIC) standard size a test standard irradiation, were analyzed. So based on the test applied to high-speed rail vehicle technology is based on domestic technology level through activation analysis is consistent with national and international standards and to propose the direction that can be applied to international standard level. Keywords : High-speed rail vehicle technical standard, Type approval, Internal standard, International standard 초록철도안전법의개정 ( 12.12) 에따라철도차량인증제도가형식승인, 완성검사제도로개편 ( 14.12) 되었으며특히형식승인제도는설계적합성검사등의기준이되는철도차량기술기준및시험규격개발이요구되고있다. 이를위해고시된철도차량기술기준중고속철도차량기술기준 (KRTS-VE-Part 31) 과 TSI 기술기준에적용된시험방법, 시험기준등의내용을바탕으로국내 (KS, KRS) 및국외 (EN, ISO, UIC, IEC) 표준규격의시험규격을조사, 분석하였다. 이렇게적용된고속철도차량기술기준시험항목이국내외표준규격부합화분석을통해국내기술기준수준이국제규격수준까지적용될수있는지방향성을제시하고자한다. 주요어 : 고속철도차량기술기준, 형식승인, 국내규격, 국제규격 1. 서론과거철도안전법에서는제작사와성능시험기관간의협의에의해완성차를검정하였으나, 해당차량에대한동일품질수준의지속적인생산가능성검증여부가별도로필요하게되었다 [9]. 이를위하여차량설계적합성검증시사용되는기술기준및표준규격등의조사분석실시가요구되는데, 본연구에서는국내외기술기준에대한표준규격의조사를통하여철도차량기술기준 [1] 과 TSI[4] 의기준항목과관련된시험규격의부합화분석을통해국내기술기준이국제규격까지적용될수있는방향성을살펴보고자한다. 교신저자 : 한국산업기술시험원 (juyeon12@ktl.re.kr)
* 한국산업기술시험원 ** 한국철도기술연구원 2. 고속철도차량기술기준의시험규격분석 2.1 철도차량기술기준제정국토교통부에서는도시철도차량제정 ( 14.7) 에이어고속철도차량과일반도시철도차량에대한기술기준 [1] 을제정했고 ( 14.12), 그중고속철도차량의내용은 Table 1과같다 [3]. Table 1 Main contents of technical specifications for railway vehicles 항목주요내용 - 5개부문 : 고속 94개세부항목 ( 주행안전 ) 탈선, 전복방지등의설계입증및평가방법안전, 성능등필수요구사항 ( 충돌안전 ) 충돌피해최소화구조설계및안전평가방법 ( 화재안전등 ) 화재감기설계, 인터페이스설계사항등 - 8개부문 : 고속 94개세부항목 ( 주행안전 ) 주행장치틀, 대차부품설계기준및검증방법주요장치별설계요구사항 ( 제동장치 ) 제동기능별요구사항과설계기준 ( 차체, 설비등 ) 기대수명보증설계기준및평가방식등 시험규격서 - 4 개부문 : 고속 64 개세부항목 * 부품, 구성품, 완성차, 시운전시험 제정된기술기준 [1] 에서는유럽등국외기준을참조하여국제부합화방식으로마련되었으나 [3], 일부시험에서는국내및국외표준규격이적용되지않은항목들이있어이에대한검토가필요하다. 따라서본연구에서는고속철도차량기술기준 [1] 에적용된시험항목의표준규격을살펴보고, 국제규격으로부합하여개발할수있는방향성을살펴보고자한다. 2.2 고속철도차량기술기준의시험규격조사, 분석본기술기준 [1] 에서는고속철도차량의형식승인, 완성검사, 형식승인사후관리에필요한기준을규정하고있으며, 해당차량이본기술기준에서정하는사항에따라적합하게설계되었는지입증을제공하고있다. 이에따라고속철도차량기술기준이적용된시험규격의현황을통해부합화를분석하고, 이를선진규격수준으로개발할수있는지살펴보고자한다. 2.2.1 고속철도차량기술기준의개요고속철도차량기술기준 [1] 의주요내용은 Table 2와같이적합성평가, 필수요구사항, 주요장치별기준, 시험규격서로구성되어있다. 고속철도차량의적합성평가는설계적합성검사 ( 기술검토서, 도면, 해석서 ) 와차량형식승인 ( 내전압시험, 절연저항시험등 ) 에의해평가되며, 필수요구사항과주요장치별기준은안전, 최소성능, 인터페이스, 운영및유지관리, 신뢰성및가용성, 보건, 환경보호, 기술적호환성에의해평가된다. 시험규격에서는 4가지시험에대한항목이구성되어있는데, 부품시험은내장판화재시험외 11개항목, 구성품시험은구조체하중시험외 12개항목, 완성차시험은중량측정시험외 20개항목, 시운전시험은역행시험외 16개항목에대한시험규격서들이있다.
Table 2 Summary of technical specifications for railway vehicles 항목 1장 ( 개요 ) 기술적및지리적범위를기술 2장 ( 적합성평가 ) 적합성평가를기술 3 장 ( 필수요구사항 ) 4 장 ( 주요장치별기준 ) 5 장 ( 시험규격서 ) 주요내용 고속철도차량의안전, 성능, 인터페이스, 운영및유지관리, 운용한계등의요구사항등을기술 고속철도차량의차체및설비, 주행장치, 제동장치, 추진장치, 보조전원장치, 차상신호장치, 종합제어장치, 연결장치등주요장치별설계및구조에대한요구사항들을기술고속철도차량의부품시험 (12개항목 ), 구성품시험 (13개항목 ), 완성차시험 (21 개항목 ), 시운전시험 (17개항목 ) 에대한설계적합성을시험으로입증할경우사용되는시험규격서들을기술 2.2.2 기술기준에적용된시험규격주요내용분석본기술기준 [1] 에적용된시험규격서는부품시험, 구성품시험, 완성차시험, 시운전시험으로총 4가지가있으며, 각시험규격서에는국내 (KS, KRS) 및국외 (EN, ISO, IEC, UIC, 기타 ) 시험규격을포함하고있다. 이를통해기술기준에적용된시험규격현황을살펴보고, 각시험항목에적용된시험규격의부합화를통해표준규격부합화의방향성을분석하고한다. 2.2.2.1 기술기준에적용된시험규격현황제정된차량기술기준 [1] 에서는기존차량안전기준을통합, 재편하면서국제적수준의기술기준과시험규격으로부합화하여개발하는것을목표로하였다. 철도차량기술기준에적용된총시험규격현황을살펴보면 Fig. 1과같다. 기술기준에서는제정된국내및국외규격의총현황을나타낸것인데 ( 중복포함 ), 이중국내규격은약 170개로가장많았고, 그뒤로는국외규격이차지하였지만전체규격중절반이상이해외규격을따라가고있는것으로나타났다. 이를바탕으로부품시험, 구성품시험, 완성차시험, 시운전시험에적용된시험규격을 Fig. 2과같이살펴본결과, 앞서살펴본바와같이전체규격중절반이상이국외규격이차지하고있는것으로나타났다. Figure 1 The total of test standards Figure 2 Test standards of test items 2.2.2.2 시험규격부합화분석철도차량의각시험항목은기술기준 [1] 에따라국내외시험규격을바탕으로구성되었는데,
이를위해철도차량의성능시험, 안전기준, KRS, KRT, 국외시험규격등을참고하여각항목에대한시험규격이개발되었다. 예를들어부품시험에서 ISO 5660-1을공통적으로많이사용하고있는화재시험가운데내장판화재시험과차량운전중외부의물질로부터내부를보호하고 [8], 온도, 압력, 풍압등의영향을받지않고기본적으로갖추어야할필수요소인유리창시험 [8] 을대상으로시험규격부합화를분석한결과는다음과같다. (1) 내장판시험철도차량의부품시험인내장판은화재예방시험에따라발열량, 연기밀도, 화염전파, 독성지수에대한시험이요구된다. 그중발열량시험은철도차량안전기준에관한규칙, 철도차량안전기준에관한지침, 도시철도차량안전기준에관한규칙에따라규격부합화를하였다 [8]. 그중철도차량안전기준에관한지침 [2] [ 별표1] 에서적용하던산수지수시험 (ISO 4589-2) 을제품단위에서의안전성을보다근접하게평가할수있는 ISO 5660-1 기준인최대평균열방출률 (MARHE) 에대한요구기준 [1] 을 Fig. 3과같이적용되었다 [8]. Figure 3 Correspondence of Interior panel test (2) 유리창시험철도차량의유리창은외부의물질로부터차량내부를보호할뿐만아니라압력변화, 풍압, 온도변화, 왜곡, 객실의조도확보등이기본적으로갖추어야할요건이다 [8]. 이러한유리창은열차운행에있어서필수적인요소이므로개정전 ( 구 ) 철도안전법에서규정하고있는내용을대부분포함하였으며, TSI, GM/RT, UIC 규격을인용하여기술기준에서다루고있다 [8]. 철도차량유리창의시험의종류는기계적특성과광학적특성으로분류되는데 [8], 기계적특성은충돌시험외 7가지이며, 광학적특성은 2차상분리시험외 4가지로총 13가지시험을시행한다. 유리창시험의시험규격은 KS, EN, UIC 규격이적용되는데, 그중 EN 15152는유리창의충돌시험외 6개시험에적용되어요구조건을만족하도록명시되어있다. 특히 EN 15152는
TSI와운전실전면유리창의광학적특성과충돌후의박리특성을본기술기준에추가로선정하여유리창의기계적강도뿐만아니라광학적특성까지규정하도록기술되어있고 [8] Fig. 4와같다. Figure 4 Correspondence of windscreen test 2.2 표준규격부합화의방향성제시제정된고속철도차량기술기준 [1] 에서는국외기준을참조하여부합화방식으로마련되어있으나, 일부시험항목에서는국내및해외규격이적용되지않은항목들이있어이에대한검토가필요한시점이다. 이를바탕으로국내외규격이적용된기술기준의시험항목을살펴본결과, 대부분의항목에서는국외규격을국내규격으로부합화하여국내규격이많이차지하고있는것처럼보이지만전체적으로살펴보았을때국내규격은약 41%(171건 ), 국외규격 (EN, ISO, IEC, UIC 등 ) 은약 59%(244건 ) 비율을차지함으로써해외규격의부합화가많은부분에이루어진것으로나타났다. 그중부합화가필요한규격은국내규격 (KS F 2257-5 등 ) 은약 34건과시험규격의지정이이루어지지않은시험항목들이있는것을확인할수있다. 이처럼대부분의시험항목에서는관련시험규격이적용되어있지만, 시험규격이적용되지않은항목들에대해서는해외규격의부합화를실시하여철도차량기술기준및시험규격이국제수준의기준으로개발될수있도록지속적인연구를수행할예정이다. 3. 결론 본연구에서는제정된고속철도차량기술기준 [1] 의시험규격중국내시험규격이국제수준까지부합될수있는지조사, 분석하였고, 시험규격이국제규격부합화가될수있도록방향성을제시하기위해연구를실시하였다. 분석결과각시험항목에서는국외규격을부합화하여국내규격으로적용하여기술되어있지만, 전체적으로보았을때는국외규격의인용이절반이상인것으로나타났다. 뿐만아니라일부시험항목에는시험규격및
시험방법이명시되어있지않은항목들이있어관련시험방법명시또는국제규격수준으로부합화될수있도록고려가필요할것이다. 이를바탕으로향후본연구에서는기술기준에적용된국내규격및시험규격이지정되지않은항목에대해서해당시험규격및방법이국제규격수준으로부합화될수있도록관련연구를지속적으로추진할예정이다. 후기 본연구는국토교통부철도기술연구사업의연구비지원 (14RAIL-C064981-02) 에의해수행되었습니다. 참고문헌 [1] Technical Specifications for Railway Vehicles(KRTS-VE-Part31-2014(R1)( 2014), High speed Railway Vehicles [2] Guidance on railway vehicle safety standards(2008) [3] Ministry of Land, Infrastructure and Transport [4] TSI(HS)(2008/232/CE), Concerning a technical specification for interoperability relating to the rolling stock sub-system of the trans-european high-speed rail system [5] GM/RT 2456(2002), Structural requirements for windscreens and windows on railway vehicles [6] GM/RT 2100(2010), Requirements for Rail vehicle Structures [7] EN 15152(2007), Railway applications-front windscreens for train cabs [8] Annual plan (2014), Testing Standard and Technical Specifications of Railway Vehicles for Type Approval [9] Sanghun Kim, et al. (2014), Suitability analysis of the quality control requirements and test specifications for railway vehicles