기술자료: 철도 레일 장대화를 위한 이동식 플래시버트 용접기술
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제3회부산국제용접&절단&레이저설비산업전시회
철도 레일 장대화를 위한 이동식 플래시버트 용접 기술

글/ 삼표이앤씨㈜ 철도부문 장비팀 최용석 팀장
철도는 높은 안전성과 환경 친화성, 수송 효율 우수성 등으로 세계 여러 나라에서 가장 선호하는 교통 수단이다. 보다 나은 안전성과 사용자 편의성을 향상시키기 위하여 미국, 유럽, 일본 등 철도 선진국에서는 철도 시설에 대한 기술 개발을 위하여 총력을 기울이고 있으며, 이로 인해 철도기술은 과거에 비해 매우 빠른 속도로 발전하고 있다.
궤도에 있어서 3대 취약부는 이음매부, 분기부, 곡선부이며, 이 중 레일 이음매부가 최대 취약부로 열차의 속도 저하 및 승차감 저하를 일으키는 주요 요인이라 할 수 있다. 레일 이음매부는 상시 차륜에 의한 충격과 진동으로 이음매판 및 이음매판 볼트의 이완, 레일 단부의 변형 및 손상, 도상 자갈의 파괴 및 세립화 등이 발생하며, 차륜과 레일 간의 충격으로 인하여 레일의 끝 닳음 현상, 소음과 진동, 승차감 악화는 물론 궤도 파괴의 주요 요인이 되고 있다.
궤도에 있어서 가능한 한 레일을 장대화함으로써 궤도의 최대 결점부를 제거하고 효과적인 궤도 구조를 가질 수 있도록 용접 기술에 대한 개발이 지속적으로 이루어지고 있으며, 국내에서는 가스 압접법 및 테르미트 용접법을 사용하여 레일 장대화를 꾀하고 있으나, 플래시버트 용접법에 비하여 강도의 균일성 및 품질에 대한 신뢰도가 떨어진다.
우리나라에서도 이러한 궤도 공사의 품질 신뢰도를 향상시키기 위하여 2004년부터 Mobile Flash Butt Welder(이동식 플래시버트 용접기)가 도입되어 공항 철도 1단계 궤도공사 및 서울메트로 9호선 궤도공사, 중앙선 제천~도담 궤도공사, 부산~김해 경전철 궤도공사 그 외 많은 궤도공사 현장에서 적용되고 있으며 설계 반영과 시공이 확대되고 있는 추세다.
다만, 플래시버트 용접은 성능이 우수한 반면, 기계 장치와 전원 설비가 대규모이어야 한다는 단점을 가지고 있어, 이를 보완하여 궤도 선로상을 운행하면서 플래시버트 용접을 행할 수 있는 ‘Mobile Flash Butt Welder(이동식 플래시버트 용접기)’와 이 용접법의 효과 및 경제성, 운영 방안에 대해 살펴보도록 한다.

Ⅰ. 기술 개발 배경
1. 장대 레일의 필요성
(1) 승객에 대한 서비스
열차가 레일 이음매부를 통과할 때 발생되는 소음, 진동은 승객들에게 불쾌감을 주어 승차감과 안락함을 저하시킨다.

(2) 궤도 구조의 손상
열차가 레일 이음매부를 통과할 때 레일의 기하학적 불연속성에 의하여 큰 충격이 발생하고, 이 충격이 하부로 전달되어 도상을 손상시킴은 물론 이음매부의 과대 처짐을 유발한다.

(3) 열차의 속도 향상
열차의 속도 향상 및 열차 운행 빈도 증가로 궤도 하중을 증가시키고 궤도 하중 증가는 레일 이음매부 통과 시 큰 충격을 유발한다.

2. 레일 용접의 방법
(1) 플래시버트 용접(Flash Butt Welding)
1) 원리
용접할 2개의 레일 단면을 연마하여 중심 맞추기를 한 후 레일 단부를 약 2㎜로 띄어 전류를 통하게 하여 레일을 접촉시키면 레일 단면의 접촉 점에서 전기저항에 의한 불꽃이 발생하고 온도가 급격히 상승한다. 레일 단면의 접촉과 분리를 반복하여 단면이 용융 상태가 된 시점에서 전류를 차단하고 순간적으로 모재를 가압하여 접합시킨다.
<표 1> 플래시버트 용접 원리
<그림 1> 플래시버트 용접기(공장 정치식)
<그림 2> 플래시버트 용접기(이동식)

2) 특징
부재에 대한 열 영향 범위가 좁고 변형 영역이 작기 때문에 강도에 대한 균일성이 높고 용접 작업에 대한 신뢰성이 높을 뿐 아니라 박판재나 얇은 파이프, 대단면 부재도 용접이 가능하다. 또한 기계적 공정으로 작업 시간이 짧고, 동종 및 이종 재질의 용접이 가능하다는 등의 장점을 가지고 있지만, 기계 장치와 전원 설비가 대규모이고 용접 장비가 고가며, 플래시 비산에 의한 주변의 환경 오염이 발생한다는 단점도 가지고 있다.

3) 주요 결함
가압력이 작은 경우 압착 불량에 의한 미접합 및 공간이 발생하며, 용접 입열과 가압력이 겹쳐 레일 Corner부가 형성되어 고온 용액 흐름도 발생한다. 또한 산화 개재물에 기인하는 결함 파면으로 접합 경계면이 파괴되어 플랫 파면이 발생한다.

(2) 가스 압접법
1) 원리
산소, 아세틸렌, 프로판 가스를 사용하여 이끌어 낸 가스불꽃으로 양 레일의 단부를 가열하고, 강한 압력을 가하여 접합시키는 고온 압접법이다.
<표 2> 가스 압접법 내용
<그림 3> 가스 압접법



2) 특징
가열과 고압에 의해 양 레일을 직접 접합하므로 별도의 추가 재료가 필요 없고, 대용량의 전원 설비를 필요로 하지 않기 때문에 장치가 간단하고 운반이 용이하다. 전 공정이 수동 작업으로 시행되므로 조작자의 숙련도에 따라 용접의 품질이 좌우되며, 접합 전 단면의 상태가 이음 성능에 영향을 주기 쉽고, 가열 범위가 넓어 열영향 범위가 넓다. 또한 가압력에 의한 덧살 발생이 많고 접합 시간이 길다는 단점이 있다.

3) 주요 결함
레일 면의 접합 불량에 의하여 단면 취약부가 형성되어 절손되는 현상과 압축량 부족 및 용접 단면의 직각도 불량에 의한 절손 현상이 발생한다. 또 용접 단면에 틈이 생겨 플랫파면이 발생한다.

(3) 테르미트 용접법
1) 원리
접합할 양 레일을 예열하고 레일 사이의 간극에 산화금속과 알루미늄 간의 화학 반응에 의하여 생성되는 고온의 용융철을 채워 레일을 접합시키는 방법이다.
<표 3> 테르미트 용접 내용
<그림 4> 테르미트 용접법

2) 특징
부설되어 있는 레일 이음 부분에 형틀을 설치하여 간단한 설비로 작업이 가능하며, 기술 습득이 용이하고 작업에 전력을 필요로 하지 않을 뿐 아니라, 가압 및 압축 작업도 없다. 그러나 용접부가 근본적으로 주물 형태로서 강도가 떨어지고, 작업 여건 및 작업자의 숙련도에 따라 품질 면에서 상당한 차이가 발생될 수 있다.

3) 주요 결함
레일 단면이 용접 금속과 융합되지 않아 미접합면 및 기공이 발생하며, 저부 융합 불량에 의한 절손과 더불어 도가니 건조 불량, 예열불량에 의한 용접 단면 절손 등이 발생한다.

(4) 엔크로즈드 아크 용접법
1) 원리
피복 아크 용접봉을 이용한 수용접으로, 양 레일 단부에 용접봉에 의한 전류를 통해서 발생하는 아크열에 의해 접합하고자 하는 레일 단부를 용접봉으로 용접하는 방법이다.
<표 4> 엔크로즈드 아크 용접법 내용
<그림 5> 엔크로즈드 아크 용접법

2) 특징
플래시 버트 용접이나 가스압접과 같이 가열이나 가압이 필요 없어 장척화된 레일을 현장으로 운반한 후 접합하는 2차 용접 및 2차 용접을 거친 레일을 기 부설되어 있는 레일이나 신축이음매 등과 접합시키는 3차 용접에 이용되고 있다.
수용접이기 때문에 용접의 품질에 인적요소의 개입을 피할 수 없고, 용접 시간이 1시간 정도 소요되어 용접 방법 중 가장 긴 시간을 필요로 한다.

3) 주요 결함
융합의 부고, 융합의 불량, 균열, 블로우 홀을 비롯하여, 열영향부의 액화 균열과 용접금속 내의 응고 균열, 레일 저부의 슬래그 말려듦으로 인하여 횡렬 손상 등이 발생한다.
<표 5> 기지 용접 순서도

3. 레일 용접의 특성 비교
(1) 레일 용접 성능
모재 레일 및 각 용접별 성능을 비교해 보면, 테르미트 용접 및 아크 용접이 플래시버트 용접 및 가스 압접에 비해 피로강도 및 인장강도 등 모든 면에서 성능이 많이 떨어짐을 알 수 있다. 또한 플래시버트 용접의 이음매 효율은 모재 레일에 가까운 성능을 가지며, 용접 성능이 타 용접법에 비해 우수함을 알 수 있다.
<표 6> 각 레일 용접법의 성능 비교

(2) 용접 열영향부 분포
레일의 용접에 있어서 열 영향부가 클수록 열차 운행 횟수의 증가에 따라, 열 영향부의 마모가 발생하여 승차감의 저하 및 레일의 절손 요인이 발생하게 되는데, <표 7>과 <그림 6>에서 알 수 있듯이 각 용접별 열 영향부 분포를 보면 플래시버트 용접이 다른 용접에 비해 열 영향 범위가 매우 좁고, 불량률 및 환경 오염도, 자동화 공정 여부 등도 다른 용접법에 비해 플래시버트 용접이 매우 우수함을 확인할 수 있다.
<그림 6> 열영향 범위 분포도
<표 7> 용접별 주요 성능 비교





(3) 국내외 용접부 손상 분석
1) 국내 용접의 손상 현황 및 실태 국내 보선사무소에서 입수한 절손 레일을 분석해 본 결과, 총29개 중 가스 압접이 14개, 테르미트 용접이 12개, 모재 레일이 3개였고, 가스 압접의 절손 원인은 플랫 파면에 의한 절손이 가장 많았으며, 테르미트 용접은 저부의 융합 불량, 군집 기공에 의한 절손이 대부분이었다. 또 1994년에서 1998년까지 국내의 5개 지방청 훼손 자료를 토대로 용접부에 대한 용접 현황 및 손상 분석을 한 결과, 5년간 용접 현황은 가스 압접 용접이 62%, 테르미트 용접이 35%, 기타 용접이 3%를 차지했으며, 손상 건수에 대해서는 총 손상 건수 1,464건 중 테르미트 용접이 51%, 가스 압접이 43%를 차지했다.(<표 8>, <그림 7> 참조)
<표 8> 1994~1998년까지의 각 용접법에 따른 용접 및 손상 건수 비교
<그림 7> 5년간(1994~1998) 용접수 및 손상수 비교

1994년에서 1998년까지 5년 동안 경과 년수에 따라 레일 용접부의 손상 현황을 분석해 보면, 테르미트의 경우에는 용접 초기에 손상되는 것이 많으며, 경과 년수 9년에서 손상이 가장 많음을 알 수 있다. 경과 년수 9년 이후에 손상이 발생하는 원인은 저부에 접합 불량이 잔존하고 있다가 일정 기간이 지나면 피로 파괴 현상이 일어나는 것으로 보인다.
가스 압접의 경우에는 경과 년수 9년까지는 완만하게 증가 추세를 보이다가 그 이후에는 점차 감소하는 추세를 보이고 있다.
<그림 8> 경과 년수에 따른 용접별 손상수

2) 국외 용접의 손상 현황 및 실태
일본에서 본격적으로 레일 장대화를 채용한 것은 1964년경으로, 이때부터 약 13년간 부설 레일의 용접에 대하여 연평균 부설수에 대한 1000개소당의 손상 비율을 분석해 보면 <그림 9>과 같다. 이들 용접법 중에서 손상의 약 85%를 점유하는 테르미트 용접은 다른 용접법으로 교체되고 있으며, 그 중 시공성 및 품질 성능면에서 가장 우수한 플래시버트 용접법이 채용되어 널리 사용되고 있다.
<그림 9> 통과 톤수에 따른 용접별 불량률
미국 및 유럽 지역에서도 레일 장대화 구간에서 열차 통과톤수의 증가에 따라 테르미트 용접부가 플래시버트 용접 및 가스압접에 비해 불량률이 매우 높음을 알 수 있다. 이에, 미국 및 유럽 지역에서도 플래시버트 용접의 시공성 및 품질 우수성을 인식하고 레일 장대화를 위하여 플래시버트 용접법을 채택하여 용접을 시행하고 있는 실정이다.
<그림 10> 통과톤수에 따른 용접별 불량률

Ⅱ. 이동식 플래시버트 용접의 도입
1. 이동식 Flash Butt 용접 장비
(1) 장비의 특징
1) 특별한 조작
이동식 플래시버트 장비는 독립적이고 자주식으로 움직이는 이동식 용접 공장으로, 기존의 테르미트 용접이나 공장에서의 고정식 용접을 훌륭히 대체할 수 있는 장비다. 다목적이고 기동력이 우수하며, 여러 가지 작업 환경에 대해서도 적응력이 뛰어나고, 레일 이음매부 제거, 조차장, 장대레일 갱환 및 신규 궤도 시공 분야는 여러 부문에서 유용하게 적용이 가능하다.

2) 완벽한 용접 시스템
장비가 레일 위를 주행하는 상태에서 유압 붐을 이용하여 Welder Head를 자유로이 이동하여 용접 작업을 행할 레일의 정확한 위치로 이동시킬 수 있으며, 다양한 레일 규격에 적용할 수 있다.

3) 탁월한 작업 제어
Welder Head에 장착된 컨트롤러를 조작하여 버튼 하나로 모든 용접 작업이 이루어질 수 있도록 되어 있다. 자동 제어 시스템은 인적 요소에 의한 오류를 줄이고 레일의 금속 특성에 따른 맞춤식 용접으로 용접 품질 개선과 레일의 수명 향상을 꾀할 수 있다.

4) 입증된 성능
본 용접 장비는 전 세계적으로 2,600만 건이 넘는 Flash Butt 용접 사업을 전개해 오면서 세계 최대의 철도 회사 및 수송 회사를 주요 고객으로 갖고 있는 업체의 제품으로, 세계적으로 널리 사용되어지고 있는 용접 장비다.
<표 9> 플래시버트 용접의 종류

(2) 용접 장비의 구조
미국의 Holland社에서 제작한 장비로 모델명은 Mobile Welder 400이다. 일반도로를 주행하는 대형 트럭에 용접기가 탑재된 방식으로 도로 주행뿐만 아니라 궤도 주행이 가능하도록 별도의 Wheel 구동 장치가 갖추어져 있다. 또한 차량 규격은 국내 철도의 건축 한계 및 차량 한계를 고려하여 제작됐으며, 용접이 행해지는 Welder Head의 전 부분이 차량 내에 탑재되어 있고, 궤도 내에서 좌,우측 레일을 자유로이 용접할 수 있도록 되어 있다. 차량에 장착된 컴퓨터에 의해 용접을 제어하고, 실시간으로 플래시버트 용접 작업에 대한 데이터를 화면상에 표현해주므로 품질 제어를 용이하게 할 수 있다.
<그림 11> 이동식 Flash Butt 용접 장비 외관
<그림 12> 이동식 Flash Butt 용접 장비 도면



(3) 장비 구성
1) 트럭
4륜 구동으로 궤도에서의 주행을 위해 유압에 의한 Hi-Rail Wheel이 장착되어 있으며, 궤간은 1,435㎜이다.

2) 규격
Max. 2,591㎜(W) X 3,988㎜(H) X 10770㎜(L)로 차량 한계 이내의 조건을 가지고 있다.

3) 속도
<표 10> 장비 속도

4) Welder Head
실제로 용접이 행해지는 부분으로 별도의 콘트롤러가 부착되어 있어 조작이 간편하고, Telescope 타입의 크레인에 의해 지지되어 용접 작업을 행한다. Rail Centering 정렬이 용이하고 용접 작업 후 Deburring 작업을 자동으로 시행한다.
<그림 13> 용접 헤드

5) 용접 데이터
<표 11> 장비의 용접 데이터

2. 이동식 Flash Butt 용접의 적용 방안
(1) 국내 철도 레일의 용접 현황
국내 기존 철도는 철도 선진국과 마찬가지로 승차감 향상 및 주행 안전성 향상을 위하여 철도 시설의 기술 개발을 일찍부터 시작하여 현재까지도 지속적으로 진행하고 있다. 열차 속도 향상 및 승차감 향상, 주행 안전성 향상 등을 위하여 레일의 중량화 및 레일의 장대화, PC 침목화, 도상 보강 등의 기술 개발을 통하여 국내 철도의 기술력을 향상시키고 있다.
내 기존 철도는 1966년 레일 장대화를 시작한 이래 현재까지도 지속적으로 레일 장대화 작업을 시행하여 열차의 속도 및 승차감을 향상시켜 왔다. 2002년도까지 국내 철도의 레일 장대화 현황을 살펴보면 <표 12>과 같다.
<표 12> 2009년도까지 국내 철도의 레일 장대화 현황(단위: km)

(2) 레일 장대화 공법
레일 장대화 방법은 여러 가지가 있으나, 여기에서는 크게 3가지의 레일 장대화 방법에 대하여 현재 행해지고 있는 공법과 이동식 플래시버트 용접 공법을 비교해 보았다. 레일 장대화 방법의 3가지는 <표 13>와 같다.
<표 13> 레일 장대화 방법 3가지



1) 신설선 레일 장대화 공법
① 개요
신설선의 레일 부설 현장에서 정척 레일을 장대화함으로써 기지 용접 작업 공정이 없어지기 때문에 기존 공법에 비해 작업 공정이 단축되며, 장대 레일의 운반에 따른 어려움과 비용을 절감할 수 있다. 이러한 공정 단순화로 궤도연장 4km, 주간 작업 기준시 기존 공법 대비 약 8일을 단축하는 등 공기 단축 효과가 있으며, 또한 기존 공법의 테르미트 용접부를 제거함으로써 레일 용접부 품질의 우수성을 확보한다.
<표 14> 신설선 레일 장대화 작업 공법
② 작업 절차

ㄱ. 1단계: 정척 레일 운반 및 배열(<그림 14> 참고)
트레일러로 정척 레일(25m)를 현장 반입하고, 지게차를 이용하여 정척 레일 하화(복선 시공 시에는 모터카, 트로리를 이용하여 정척 레일 현장 반입)한다.
<그림 14> 작업 절차 1단계

ㄴ. 2단계: 레일 복부 연마 및 장대화 용접(<그림 15> 참고)
레일 용접부의 복부 연마를 실시한 후, 플래시버트 용접을 시행하여 레일을 장대화한다.
<그림 15> 작업 절차 2단계

ㄷ. 3단계: 플래시버트 용접부 연마(<그림 16> 참고)
레일 용접부 1차, 2차, 최종 연마 및 검사를 시행하고, PC침목을 지게차를 이용하여 부설 위치로 운반, 배열(60cm 간격)한다. 그 후 장대 레일을 침목 위에 배열하고, 체결구 조립을 시행한다.
<그림 16> 작업 절차 3단계



2) 운행선의 레일 갱환 공법
① 개요
신설선 레일 장대화 공법과 마찬가지로, 부설 현장에서 정척 레일을 이동식 용접 장비로 장대화함으로써 기존 공법에 비해 작업 공정이 짧아진다는 특징을 가진다. 또한 공정 단순화로 인해 궤도연장 4km, 야간 3시간 작업 기준 시 기존 공법 대비 신공법 Ⅰ: 약 6일, 신공법 Ⅱ: 약 11일 정도의 공기 단축이 이루어지며, 기존 공법의 테르미트 용접부를 제거함으로써 용접부 품질 우수성을 확보한다.
<표 15> 운행선의 레일 갱환 작업 공법
② 작업 절차(신공법 Ⅰ)

ㄱ. 1단계: 정척 레일 운반 및 배열(<그림 17> 참고)
정척 레일을 모타카, 트로리를 이용하여 부설 위치로 운반하고, 궤간 내 침목 위에 레일을 하화한다.(레일 하화 장치 이용)
<그림 17> 신공법(Ⅰ) 작업 절차 1단계

ㄴ. 2단계: 레일복부 연마 및 장대화 용접(<그림 18> 참고)
레일 용접부의 복부 연마를 실시한 후 궤간 중앙의 정척 레일을 장대화한다.
<그림 18> 신공법(Ⅰ) 작업 절차 2단계



ㄷ. 3단계: 연마 및 검사(<그림 19> 참고)
레일 용접부 1차, 2차, 최종 연마 및 검사를 시행한다.
<그림 19> 신공법(Ⅰ) 작업 절차 3단계

ㄹ. 4단계: 레일 갱환(<그림 20> 참고)
체결구를 해체하고 기존 레일을 제거한다. 그리고 2단계에서 생산한 장대화 레일을 침목위에 배열한 후 체결구 조립을 시행한다.
<그림 20> 신공법(Ⅰ) 작업 절차 4단계

ㅁ. 5단계: 플래시버트 용접(<그림 21> 참고)
레일 용접부의 복부 연마를 시행한 후 플래시버트 용접 또는 테르미트 용접을 시행하여 기존선 레일과 연결한다.
<그림 21> 신공법(Ⅰ) 작업 절차 4단계
③ 작업 절차(신공법 Ⅱ)

ㄱ. 1단계: 레일 용접(현장 간이지기 용접)
현장기지 용접으로 정척레일(25m)을 장대화(100m)한다. <그림 22> 신공법(Ⅱ) 작업 절차 1단계

ㄴ. 2단계: 장대 레일 운반
장대 레일(100m)을 모타카, 트로리를 이용하여 부설 위치로 운반하고, 궤간 내 침목 위에 레일을 하화한다.(레일 하화 장치 이용)
<그림 23> 신공법(Ⅱ) 작업 절차 2단계



ㄷ. 3단계: 레일 복부 연마 및 장대화 용접
레일 용접부의 복부 연마를 시행한 후 장대 레일(100m) 간 플래시버트 용접을 시행한다.
<그림 24> 신공법(Ⅱ) 작업 절차 3단계

ㄹ. 4단계: 연마 및 검사 레일 용접부 1차, 2차, 최종 연마 및 검사를 실시한다.
<그림 25> 신공법(Ⅱ) 작업 절차 4단계


ㅁ. 5단계: 체결구 해체 및 레일 교환
체결구를 해체하고 기존 레일을 제거한 후 1단계에서 생산한 장대화 레일을 침목 위에 배열하고 나서 체결구 조립을 시행한다.
<그림 26> 신공법(Ⅱ) 작업 절차 5단계


ㅂ. 6단계: 플래시버트 용접
레일 용접부의 복부 연마를 시행하고, 플래시버트 용접 또는 테르미트 용접을 시행하여 기존선 레일과 연결한다.
<그림 27> 신공법(Ⅱ) 작업 절차 6단계

3) 운행선 레일 이음매부 장대화 공법
① 개요
열차가 운행되고 있는 운행선에서 레일의 이음매판을 제거하면서 장대화 용접을 수행할 때 부설 현장에서 이동식 플래시버트 용접 장비로 장대화 함으로써 용접 시간 단축으로 작업 일수를 궤도연장 4km, 야간 3시간 작업 기준 시 약 56일 단축할 수 있으며, 기존 공법 대
비 시공성이 현저히 우수할 뿐 아니라, 용접부 품질 우수성도 확보할 수 있다.
<표 16> 운행선 레일 이음매부 장대화 작업 공법
② 작업 절차




ㄱ. 1단계: 이음매판 해체, 체결구 해체, 레일 절단
레일 이음매판 및 체결구를 해체한 후 레일 이음매판 체결부(이음매판 Hole)를 절단한다.
<그림 28> 작업 절차 1단계

ㄴ. 2단계: 레일 복부 연마 및 장대화 용접
레일 용접부의 복부 연마를 시행한 후 플래시버트 용접을 시행하여 레일을 장대화한다.
<그림 29> 작업 절차 2단계
ㄷ. 3단계: 연마 및 체결구 조립
레일 용접부 1차, 2차, 최종 연마 및 검사를 실시한다.
<그림 30> 작업 절차 3단계

3. 마무리
레일 장대화는 운행 열차의 진동 제거 및 승차감 향상으로 인하여 고객 서비스 향상을 가져옴은 물론 궤도 보수 주기 연장으로 궤도 보수 비용과 궤도 재료의 절약 등으로 철도 경영 합리화에 필요한 항목이다.
레일은 제작상의 제한으로 공장에서 길이 20~25m로 제작되며, 궤도 공사 현장에서 이음매로 이어 선로를 길게 연결하게 된다. 그러나 이음매 위를 열차가 통과하면 소음과 진동이 발생하여 승차감이 나빠지고 궤도의 파손이 촉진되어 유지보수 비용이 증가하게 된다. 이러한 단점으로 이음매부는 궤도에 있어서 가장 중요한 약점으로 인식되어 왔으며, 이를 제거하기 위하여 금속의 용접 기술이 적용되었다.
국내의 경우 현재는 거의 대부분의 간선이 레일의 이음매부를 용접하여 장대화하였거나 점진적으로 추진 중에 있으며, 신설선의 경우에는 장대화를 기본으로 하고 있다.
레일 장대화 방법은 가스 압접법, 테르미트 용접법, 플래시버트 용접법이 있으나, 용접 품질, 시공 시간, 물류 비용 등을 고려해 볼 때 용접 품질이 안정되고 신뢰도가 매우 높은 플래시 버트 용접법이 향후 철도 기술 개발에 크게 이바지할 것으로 생각된다.
현재 철도 선진국에서는 신뢰도가 우수한 플래시버트 용접법을 채택하여 레일 장대화를 시행하고 있으며, 현장에서의 레일 장대화는 이동식 플래시버트 용접 장비를 이용하여 장대화를 시행하고 있다.
2004년 KTX의 개통과 더불어 철도의 고속화 시대에 진입한 우리 철도는 기존선에 대해서도 속도 및 승차감 향상에 대한 욕구가 강해지고 있다. 고객 만족과 승객 안전을 위한 선로의 장대화는 필수적으로 지속되어야 하며, 선로 장대화를 위한 레일 용접의 품질이 그 어느 때보다 중요할 것이다. 삼표이앤씨㈜에서 도입하여 운영 중인 ‘이동식 플래시버트 용접 장비’에 의한 레일 용접은 여러 가지 면에서 우리나라 선로 기술을 한 단계 높이는 계기가 될 것임이 분명해 보인다.

■ 참고문헌
  • 김준식 외, “이동식 플래시버트 용접의 효과”, 한국철도학회 04 추계학술대회 논문집
  • 서사범, “선로공학”, 얼과알, 2002
  • 철도공사(코레일), “2009년도 주요 선로시설물 통계”

    ■ 문의처: 삼표이앤씨㈜ 철도부문 장비팀 - Tel: 043-249-4445
  • 제3회부산국제공작기계,공구및금형가공설비산업전
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