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보고서 요약서
요약문
목차
제1장 기술의 정의 및 필요성 18
1절 기술의 정의 및 분류체계 18
1. 기획연구의 배경 18
2. 기술의 정의 및 분류체계 19
2절 기술개발의 필요성 24
3절 기획연구 내용 및 추진전략 31
1. 기획연구 추진체계 31
2. 기획연구 수행내용 33
3. 기획연구 추진전략 35
제2장 국내외 동향 및 환경분석 40
1절 국내외 정책동향 및 적용현황 40
1. 국내 정책동향 및 관련 기준 40
2. 국내 적용 현황 42
3. 국외 관련 기준 및 적용 현황 50
4. 국내외 탈선방호시설 관련 현황 요약 70
2절 연구개발 동향 분석 78
1. 3P(Patent, Paper, Product) 분석 방법 78
2. 기술(특허, 논문) 동향 80
3. 시장현황 및 전망 121
3절 국내 연구개발 인프라 분석 128
1. 국내 관련분야 연구기관 및 인력 128
2. 국내 관련분야 연구시설 및 장비 129
제3장 연구개발과제 구성 및 추진전략 130
1절 비전 및 목표 130
2절 기술개발에 따른 미래상 131
1. As-Is To-Be 분석 131
2. 기대효과 및 미래상 142
3절 연구개발 과제 구성 143
1. 연구개발 후보과제 우선순위 도출 143
2. 연구개발 후보과제 연구 추진방향 146
3. 연구개발 과제구성 147
4절 세부과제별 주요내용 및 추진전략 148
1. 성능 기준 및 평가 기술 기획 148
2. 기술요건 및 설계/시공/유지보수 기술 기획 162
3. 제도개선 및 실대형 실험 현장 구축방안 기획 173
5절 연구추진체계 179
6절 기술/성과 로드맵 180
1. 단계별 기술 로드맵 180
2. 단계별 성과맵 182
제4장 자원투입 계획 186
1절 연구시설 및 장비 투입계획 186
1. 연구시설 현황 186
2. 장비 투입계획 186
2절 인력투입계획 188
1. 1세부 과제: 열차 일탈방호시설물의 성능 기준 및 평가 기술 개발 188
2. 2세부 과제: 교량상 콘크리트 궤도에 대한 열차 일탈방호시스템 개발 190
3. 세부과제 주요 연차별·공정별 인력투입계획 192
3절 소요예산 투입계획 193
1. 총괄 연차별 소요예산 193
2. 1세부 과제 194
2. 2세부 과제 199
제5장 과제공모 방안 204
1절 과제제안 요구서(RFP) 204
2절 평가방법 및 기준 215
1. 질적성과에 대한 성과점검기준표 215
2. 양적성과에 대한 성과점검기준표 220
부록. 사전타당성 검토 227
1. 철도시장 동향 228
2. 사업성 230
3. 경제적 가치 230
4. 종합결론 232
참고문헌 233
[뒷표지] 235
표 1.1. 탈선열차의 일탈방호를 위한 DCP 타입 23
표 1.2. 국외 열차 탈선/충돌사고 사례 및 피해규모 25
표 1.3. 국내 최근 탈선/충돌사고 사례 및 피해규모 28
표 1.4. 연구수행기관별 주요 기획연구 내용 33
표 1.5. 주요 연구활동 및 세부 연구내용 34
표 1.6. 기획연구 성과점검기준표 38
표 2.1. 국내 방호벽 설치현황 45
표 2.2. 국내 방호벽 설치 위치 및 높이 47
표 2.3. Barrier에 작용하는 열차 충돌하중 59
표 2.4. 국내외 탈선방호시설 관련 현황 70
표 2.5. 특허(Patent) 분석 기준 78
표 2.6. 논문(Paper) 분석 기준 78
표 2.7. 기술 분류 79
표 2.8. 주요 특허 현황 92
표 2.9. 핵심 논문 현황 99
표 2.10. 최근 논문 현황 101
표 2.11. 글로벌 철도시장 현황 121
표 2.12. 국내 관련분야 연구기관의 보유 연구시설 및 장비 현황 129
표 3.1. 국내 방호벽 기하조건(직선구간) 132
표 3.2. 주요 연구목표 및 연구내용 147
표 3.3. 열차 탈선-충돌 관점에 따른 수치해석 모델 고려조건 154
표 3.4. 탈선/충돌 사고 등급화에 따른 방호성능등급 예시 154
표 3.5. 궤도시스템별 초기투자비 비교 155
표 3.6. 국내 현 방호벽 건설비 155
표 3.7. 탈선사고에 의한 물적피해 158
표 3.8. 탈선 후 피해 확대사고에 의한 물적피해 158
표 3.9. 탈선/충돌사고에 의한 인적피해 159
표 3.10. 탈선 후 피해 확대사고에 의한 인적피해 160
표 3.11. 탈선 후 피해 확대사고 발생빈도 160
표 3.12. 사고 발생 시 피해(Consequence) 161
표 3.13. 탈선 후 피해 확대사고에 대한 위험도(Risk) 161
표 3.14. 일탈방호시설의 내하성능 등급 162
표 3.15. 일탈방호시설의 유지관리성능 등급 163
표 3.16. 건축한계 및 차량한계 레일부 상세 165
표 3.17. Precast Concrete Plinth 설치 방안 비교 분석 168
표 3.18. 케미칼 앵커 충돌하중 검토 조건 169
표 3.19. 단계별 성과맵(질적성과) 182
표 3.20. 질적성과에 따른 양적성과(1) 182
표 3.21. 질적성과에 따른 양적성과(2) 183
표 3.22. 단계별 성과맵(양적성과)_총괄 183
표 3.23. 단계별 성과맵(양적성과)_1세부 184
표 3.24. 단계별 성과맵(양적성과)_2세부 184
표 4.1. 1세부 과제 주요 Activity에 대한 인력투입계획 189
표 4.2. 2세부 과제 주요 Activity에 대한 인력투입계획 191
표 4.3. 세부과제 주요 연차별·공정별 인력투입계획 192
그림 1.1. 일반철도 가드레일 18
그림 1.2. 고속철도 방호벽 19
그림 1.3. 타고오름(Wheel-Climbing)에 의한 탈선현상 21
그림 1.4. 열차차체방호 개념 22
그림 1.5. 열차차체방호를 위한 Barrier 설계 22
그림 1.6. 최근 대표적 탈선/충돌사고 피해 사례 24
그림 1.7. 열차사고종류에 따른 사고건수 29
그림 1.8. 기획연구 추진체계 31
그림 1.9. 기획연구팀 구성 32
그림 1.10. 연구개발 흐름도 35
그림 1.11. 3P분석 Process 36
그림 1.12. 사업타당성 분석 Flow chart 37
그림 1.13. 우선순위 결정 및 로드맵 작성 방안 37
그림 2.1. 일반철도 가드레일 40
그림 2.2. 경부고속철도 1단계 43
그림 2.3. 경부고속철도 2단계, 호남고속철도 44
그림 2.4. 국내 방호벽 설계방법 46
그림 2.5. 국내 방호벽 높이 설정 개념 47
그림 2.6. 국내 방호벽 제원 49
그림 2.7. 탈선열차의 일탈방호 개념(UK-RSSB) 50
그림 2.8. 탈선열차의 일탈방호 개념(UK-NR) 51
그림 2.9. 교량 상부 단면 52
그림 2.10. 탈선열차의 일탈방호 개념(Germany) 53
그림 2.11. 콘크리트 궤도에서 완충 목적의 자갈(Germany) 53
그림 2.12. Zigeunergraben, Oberbruch, Frauenwald, Bauerbach... 54
그림 2.13. Nantenbach, Kragenhöfer Bridge-이중합성 연속... 54
그림 2.14. Mulde River Bridge-PSC Slab교(Germany) 54
그림 2.15. 가드레일(Guard rail) 55
그림 2.16. 자갈궤도 교량 단면(China) 56
그림 2.17. 콘크리트 궤도 교량 단면-작업통로 확보시(China) 56
그림 2.18. 콘크리트 궤도 교량 단면-작업통로 미확보시(China) 56
그림 2.19. 방호벽 높이(China) 57
그림 2.20. 홍콩의 일탈방호시설1(China) 57
그림 2.21. 홍콩의 일탈방호시설2(China) 58
그림 2.22. CHSTP의 PSC 박스거더교 표준단면(USA) 59
그림 2.23. CHSTP의 방호벽 60
그림 2.24. Dai-San Mabuchi-gawa Bridge-연속상로아치교(Japan) 61
그림 2.25. The 2nd Chikuma River Bridge-사장교(Japan) 61
그림 2.26. Kurobegawa Bridge-파형강판 복부판 PC교(Japan) 61
그림 2.27. Hokuri kudo Kado Bridge-충진강관 복합거더교(Japan) 62
그림 2.28. Nishi-Gojodori Kado, Tantogawa, Otsugawa, Kita-Mikawa... 62
그림 2.29. Sendaikawa bridge, Natori River Bridge-PC 사판교(Japan) 62
그림 2.30. Kokaigawa Bridge-소수주형 합성거더교(Japan) 62
그림 2.31. Peage A7 Bridge-하로 강아치교(France) 63
그림 2.32. Arc River Bridge-상로 트러스 아치교(France) 63
그림 2.33. St.Andre Bridge-하로 판형교(France) 64
그림 2.34. Grenette Bridge-PSC 박스거더교(France) 64
그림 2.35. St.Genies, Dröme, Cavaillon Bridge-소수주거더교(France) 64
그림 2.36. Ventabren Bridge-PSC 박스거더교(France) 65
그림 2.37. Vernegues Bridge-원형 박스거더교(France) 65
그림 2.38. Garde-Adhemar Bridge-하로 연속 강아치교(France) 65
그림 2.39. Bonpas, Mornas, Mondragon Bridge-하로 강아치교(France) 66
그림 2.40. Jose, Herve, Battice, Ruyff Bridge-2중 박스거더교(Belgium) 66
그림 2.41. 고속철도 교량 상부 주요 단면(Italy) 67
그림 2.42. 고속철도 교량 상부 주요 단면(Spain) 68
그림 2.43. Ebro River Bridge-하로 PSC 박스형 거더교(Spain) 68
그림 2.44. Concrete Plinth(Netherlands) 69
그림 2.45. 출원년도 및 국가별 출원추이 80
그림 2.46. 기술분류별 출원추이 81
그림 2.47. 주요 출원인 동향 82
그림 2.48. 연도별 주요 출원인 동향 83
그림 2.49. 주요출원인별 역점기술 84
그림 2.50. 국가별 기술분포(방사형) 85
그림 2.51. 기술별/국가별 기술분포(버블형) 86
그림 2.52. 세부기술별/국가별 기술분포(A기술) 86
그림 2.53. 세부기술별/국가별 기술분포(B기술) 87
그림 2.54. 세부기술별/국가별 기술분포(C기술) 87
그림 2.55. 국가별 특허 점유현황 88
그림 2.56. 출원특허 대비 우선권특허 현황 88
그림 2.57. 국가별 출원건수 및 시장확보지수 89
그림 2.58. 국가별 인용도지수 90
그림 2.59. 국가별 영향력지수 및 기술력지수 90
그림 2.60. 특허 등고선 맵 91
그림 2.61. TDA cross-correlation matrix 93
그림 2.62. 연도별 논문 발표 추이 95
그림 2.63. 국가별 논문 발표 추이 96
그림 2.64. 주요기관별 논문 발표 현황 97
그림 2.65. 주요저자별 논문 발표 현황 98
그림 2.66. 기술분류에 따른 주요저자별 논문 발표 현황 98
그림 2.67. 철도차량의 탈선 테스트 장비 특허(AC기술) 104
그림 2.68. 레일체결장치 관련 특허(BC기술) 105
그림 2.69. 레일고정지그 관련 특허(BC기술) 105
그림 2.70. 충돌사고 방지관련 특허(BC기술) 106
그림 2.71. 열차 탈선 후 일탈방지시설 관련 특허(CA기술) 107
그림 2.72. 국내 일탈방지시설 관련 특허(CA기술) 108
그림 2.73. 독일 일탈방지시설 관련 특허(CA기술) 108
그림 2.74. 일본 탈선방호벽 관련 특허(CC기술) 109
그림 2.75. 국내 탈선방호벽 관련 특허(CC기술) 109
그림 2.76. 신형식 콘크리트 궤도 관련 특허(EA기술) 110
그림 2.77. 탈선사고에 대한 위험도 평가 관련 논문(DA기술) 112
그림 2.78. 탈선 메커니즘 및 탈선사고 원인분석 관련 논문(DA, AA기술) 113
그림 2.79. 화물열차의 탈선 위험도 평가 관련 논문(DA기술) 114
그림 2.80. 탈선열차의 타교통시스템 침범 방호 설계 관련 논문(CC기술) 115
그림 2.81. 탈선열차의 침범 방호 설계 관련 논문(CC기술) 116
그림 2.82. 탈선열차의 방호벽 설계 관련 논문(CC기술) 116
그림 2.83. 탈선 메커니즘 및 시뮬레이션 관련 논문(AA기술) 117
그림 2.84. 탈선 메커니즘 및 탈선 안전성 분석 관련 논문(AA, AB기술) 118
그림 2.85. 탈선 후 거동 해석 관련 논문(AC기술) 118
그림 2.86. 탈선 안전성 평가/분석을 위한 해석 관련 논문(AB기술) 119
그림 2.87. 탈선 후 거동 해석 관련 논문(AC기술) 119
그림 2.88. 2013-2018 글로벌 철도시장 동향 121
그림 2.89. Market volume and market growth by product segment... 122
그림 2.90. 2010-2020 글로벌 인프라 투자(지출) 현황 123
그림 2.91. Rail Market: Forecast Overview of Key Rail Parameters,... 123
그림 2.92. 2010-2020 글로벌 인프라 투자(지출) 현황 124
그림 2.93. 2011-2020 고속철도 인프라 투자현황 125
그림 2.94. 2012-2020년 글로벌 고속철도망 인프라스트럭쳐 현황 125
그림 2.95. The World Market for Railway Infrastructure Maintenance (2011) 126
그림 2.96. 궤도시스템(Track system) 분야 기업별 시장 점유율 126
그림 3.1. 연구개발 최종목표 130
그림 3.2. 국내 방호벽 기하조건 132
그림 3.3. 탈선-충돌 시뮬레이션 134
그림 3.4. 탈선방호시설의 적용 확대 필요성 135
그림 3.5. 주행레일의 일탈방호 역할 개념도(기하조건) 136
그림 3.6. 궤간 내 일탈방호시설 개념도(기하조건) 136
그림 3.7. 주행레일의 일탈방호 역할 개념도(설계하중) 137
그림 3.8. 벽체의 충돌 내구성 상향 설계 개념도(설계하중) 137
그림 3.9. 궤간 내 일탈방호시설 개념도(설계하중) 138
그림 3.10. 도로 차량방호 안전시설의 실물 성능평가시험 139
그림 3.11. As-Is To-Be 분석 140
그림 3.12. 연구개발 주요 Agenda 141
그림 3.13. 안전이 최우선시 되는 철도 미래 142
그림 3.14. 연구개발 후보과제 143
그림 3.15. 연구개발 후보과제 우선순위 평가 144
그림 3.16. 본 연구 개념도 146
그림 3.17. 탈선 후 거동 영향 148
그림 3.18. 열차간 충돌실험 및 시뮬레이션 검증 예 149
그림 3.19. 열차 탈선-충돌 수치 시뮬레이션 예 149
그림 3.20. Push system 150
그림 3.21. Reverse towing system 150
그림 3.22. 충돌하중의 선형성 151
그림 3.23. 트럭종류별 충돌속도에 따른 충돌하중 151
그림 3.24. 도로 차량방호 안전시설 성능평가시험 절차 153
그림 3.25. Intrusion Barrier Structure 154
그림 3.26. 탈선방호 성능확보 비용 검토 156
그림 3.27. 탈선/충돌 사고에 대한 위험도(Risk) 156
그림 3.28. 위험도 감소 대책 수립 개념 157
그림 3.29. 건축한계와 TCL 상면과의 여유 공간(System 300-1) 166
그림 3.30. 건축한계와 TCL 상면과의 여유 공간(SFC) 166
그림 3.31. 케미컬 앵커 시공 방법 167
그림 3.32. Water Jet를 이용한 콘크리트 파쇄 168
그림 3.33. Hollow Box 구조를 이용한 충격 흡수 가드레일(미국) 168
그림 3.34. 케미칼 앵커를 이용한 Precast Concrete Plinth 시공(안) 169
그림 3.35. 탈선방호시설물 성능평가 실내/현장 실험(예) 171
그림 3.36. 일탈방호시설물 교대 접속부 적용기술(예) 172
그림 3.37. 고속철도 영동기지 충돌시험장 174
그림 3.38. 국내 철도 유휴부지 현황 175
그림 3.39. 경전선 폐선/폐역 예정 구간 176
그림 3.40. 태백선 폐선/폐역 구간 176
그림 3.41. 전라선 폐선/폐역 구간 177
그림 3.42. 철도종합시험선로 부지 177
그림 3.43. 본 연구의 연구추진체계 179
그림 3.44. 단계별 기술 로드맵 181
그림 4.1. 1세부 과제 주요 Activity에 대한 공정 188
그림 4.2. 2세부 과제 주요 Activity에 대한 공정 190
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