▲ 저탄소·친환경 RC 침목 현장 [출처=한국철도기술연구원]
한국철도기술연구원(이하 철도연, 원장 사공명)에 따르면 친환경 콘크리트 소재와 유리섬유 강화 플라스틱(GFRP) 보강근을 사용한 ‘친환경 RC 침목(Eco2crete RC Sleeper)’을 개발하고 현장 적합성을 검증하기 위해 세계 최초로 인천도시철도 1호선에 시험 부설했다.

RC(Reinforced Concrete) 침목은 보강재를 사용한 콘크리트 침목이며 에코투크리트(Eco2crete)는 Eco + 이산화탄소(CO2)↓ + Concrete를 조합한 단어로 이산화탄소 배출을 감소시킨 친환경 콘크리트를 의미한다.

이번 시험 부설은 세계 최초로 개발한 ‘친환경 RC 침목’의 성능과 내구성을 실제 도시철도 운행 환경에서 평가하기 위한 것이다.

철도연은 대표적인 탄소배출 건설자재인 시멘트 사용량을 최소화하기 위해 철강산업 부산물인 ‘고로슬래그 미분말’과 ‘칼슘계 활성화제’ 등을 활용한 ‘시멘트 다량 치환 콘크리트’ 배합 소재를 울산과학기술원 및 ㈜태명실업과 함께 개발했다.

▲ 저탄소·친환경 RC 침목 현장 [출처=한국철도기술연구원]

▲ 저탄소·친환경 RC 침목 현장 [출처=한국철도기술연구원]
시멘트 다량 치환 콘크리트는 기존 시멘트 기반 콘크리트 대비 시멘트 성분을 85퍼센트(%) 대체해 CO2 배출량을 약 41% 줄였다.

압축강도는 65메가파스칼(MPa) 이상으로 기존 RC 침목(45MPa) 대비 1.44배 우수한 성능을 나타낸다. 염소이온 침투저항성(KS F 2711) 기준에서도 기존 RC 침목 대비 약 5배 이상 뛰어난 것으로 평가된다.

또한 기존 RC 침목에 적용되던 철근(ㄱ형강 포함)을 전량 GFRP 보강근으로 대체 적용했다. 내구성 저하로 발생할 수 있는 철근 부식을 원천적으로 차단해 RC 침목의 손상을 방지하고 내구성을 높였다.

GFRP 보강근은 유리섬유 강화 플라스틱(Glass Fiber Reinforced Polymer)으로 제조되는 보강재로 철근 대체제로 활용되고 있다.

시멘트 다량 치환 콘크리트와 GFRP 보강근을 적용한 ‘친환경 RC 침목’은 한국철도표준규격 중 ‘RC 침목(KRS TR 0009)’에서 요구되는 성능을 충족했다.

RC 침목 양산 라인에서 품질 재현성 확인 과정을 거쳐 인천도시철도 1호선 인천대입구역~센트럴파크역 본선에 개발품을 시범 설치했다.

▲ 저탄소·친환경 RC 침목 생산 과정 [출처=한국철도기술연구원]

이 연구는 국가과학기술연구회(이하 NST, 이사장 김영식) 산하 철도연의 기본사업으로 진행됐다. 관련 연구과제 과제명은 '지속가능 철도교통을 위한 탄소중립 핵심기술 개발(연구기간: 2023. 1. ~ 2025. 12.)'이다.

철도연 배영훈 책임연구원은 “시범 설치된 저탄소·친환경 RC 침목의 장기 거동 및 내부 상태에 대한 주기적인 모니터링을 통해 개발품의 우수성을 확인할 계획이며 성능 향상을 위해 계속 노력하겠다”고 말했다.

최정규 인천교통공사 사장은 “친환경 RC 침목을 세계 최초로 인천 1호선에 시범 설치함으로써 탄소중립 목표 달성과 ESG 경영 실천을 선도적으로 수행하게 되었다”며 “더 안전하고 혁신적인 미래 교통 문화를 주도하는 교통전문기관으로서 책임감 있는 역할을 다하겠다”고 밝혔다.

사공명 철도연 원장은 “시멘트를 친환경 소재로 대체하고 첨단 복합소재를 통해 내구성을 획기적으로 높인 이번 성과로 국가 탄소중립 정책과 철도 현장의 수요를 동시에 충족했다”며 “철도 운영기관과 협력을 통한 연구성과 확산에 최선을 다하겠다”고 전했다.