[메가경제=문기환 기자] 지난해 12월, 한국철도기술연구원(이하 철도연)은 국토교통부 국가연구개발사업으로 수행한 상업 운행속도 370km/h급 차세대 고속열차(EMU-370)의 핵심기술 연구성과를 발표했다. 국토부에 따르면, 올해 차량 제작에 착수해 2030년부터 시험운행을 추진할 계획이다.
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| ▲ 소형 시편 모델 사진 |
철도차량 고속화는 이동 시간을 단축하는 효과가 있지만, 속도 향상으로 인해 발생하는 외부 소음이 실내에 유입돼 승차감이 저하될 수 있어 이에 대한 기술개발이 지속적으로 요구된다.
기존 철도차량 차체에 흡음재 충전방식을 사용하는 경우 차체 무게가 증가할 수 있어, 차량의 무게를 늘리지 않으면서도 소음을 효과적으로 차단하는 기술이 필요하다.
철도연은 속도향상에 따른 실내 소음저감을 지속 향상하기 위해, 열차 차체의 주재료인 알루미늄 압출재 내부 빈 공간에 경량 아크릴 소재를 삽입해 소음 차단 성능(투과손실)을 획기적으로 높이는 기술을 개발했다.
현재 철도차량은 경량화를 위해 내부가 비어있는 이중판 구조의 알루미늄 압출재를 주로 사용하며, 이러한 구조는 특정 주파수 대역에서 내부 공간의 공명 현상이 발생하여 소음에 취약했다.
철도연이 개발한 기술은 알루미늄보다 44% 가벼운 아크릴 플라스틱을 압출재 내부 공간에 최적의 형태로 배치하는 방식이다. 이는 단순히 벽을 두껍게 만들어 무게를 늘리는 기존 방식에서 벗어나, 구조적 강성을 높이고 내부 공기층의 소음 진동 모드를 인위적으로 제어하는 혁신적인 접근이다.
철도연은 이번 연구를 통해 ‘부분 보강형’과 ‘전부 보강형’ 두 가지 보강 모델※을 제시하고, 3dB 이상의 소음저감 효과를 검증했다.
현재 운행되는 고속철도에 이 기술을 적용하여 3dB 저감 시, 실내에서 승객이 저감 개선을 크게 인지할 수 있는 정도의 향상이 기대된다.
이 기술은 기존의 소음저감 방식인 ‘흡음재 충진’이 시간이 지남에 따라 재료가 굳어 성능이 저하되는 단점을 보완할 수 있으며, 제작 공정이 간편해 실제 철도차량 제작 시 경제성과 실용성을 동시에 확보했다는 평가를 받는다.
특히 이 기술은 기존 흡음재 방식 대비 차체 무게가 매우 작게 증가하면서 동등 이상 수준으로 소음저감이 가능하고, 흡음재, 차음재 등의 방식과 병행하여 적용할 수 있는 장점이 있다. 이 기술은 국가과학기술연구회 산하 철도연의 기본사업으로 개발했다.
노희민 철도연 책임연구원은 “경량 소재를 활용한 내부 구조 보강은 철도차량 경량화와 함께 소음저감 쾌적성이라는 두 마리 토끼를 잡는 기술”이라며, “향후 고속열차뿐만 아니라 도시철도 등 다양한 철도차량의 승차감 향상에 기여할 것”이라고 밝혔다.
사공 명 철도연 원장은 “국민이 편안하게 고속철도를 이용할 수 있도록 조용한 승차감을 조성하기 위한 수요지향적 연구성과”라며, “향후 고속철도의 속도향상과 함께 소음저감, 경량화에 따른 에너지 저감까지 국민체감 성과도출에 최선을 다하겠다”고 전했다.
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