철도 시스템의 한계를 극복하고 속도 향상을 위한 기술 개발이 한창이다. 특히 경량화, 고속화를 가능하게 하는 나노 융복합 기술을 철도산업에 적용하기 위한 연구가 진행 중이다. 차량, 토목 등 다양한 분야에 나노기술 적용이 가능하지만 이번 호에는 철도기술연구원 김형철 · 김상암 · 박영 연구원이 연구완료한 전기분야 3가지 경우를 소개한다. 차량에 전기를 집전하는 팬터그래프와 맞닿는 집전판의 나노기술 적용, 전기철도의 터널 및 지하 구간에 사용되는 폴리머 애자의 자기 세정 기술, 철도 선로변의 신호 제어함의 적용을 살펴보자.

정리 박지혜 기자 자료협조 한국철도기술연구원 김형철 · 김상암 · 박영 연구원 www.krri.re.kr

철도기술연구원 첨단고속철도연구실 박영 선임연구원은 현재 철도의 최대 이슈는 "속도 향상"이라고 말했다. 박 연구원은 "시스템 엔지니어 향상만으로는 한계가 있기에 소재의 향상에 주목하게 됐으며 그 과정에서 나노기술 접목을 통한 전기철도의 경량화, 고속화가 가능함을 입증, 현재 기술개발 중이다"고 언급했다. 나노기술은 전기철도의 다양한 분야에 적용 가능하며 기술 개발 후 경우에 따라 짧게는 1~2년 만에, 길게는 10년 만에 상용화 가능하다는 설명이다.
철도 선진국은 프랑스, 독일 등 유럽 지역이다. 그러나 우리나라는 활발하게 연구개발 중인 나노기술을 활용해 철도산업과 융복합화를 추진, 핵심 부품성능 향상 및 첨단화를 통해 철도 선진국으로 진입한다는 계획이다. 철도기술연구원은 나노 융합 기술적용으로 미래 트렌드세터Trend-setter 모델 개발이라는 청사진을 그려 놓고 있다.
미래 핵심 기술인 나노기술은 다양한 산업에 접목해 부가가치를 창출하게 한다. 우리나라에서는 1990년대 중반부터 정부 주도로 나노기술 연구개발이 시작됐으며, 아직 기초 연구가 주류를 이룬다. 대기업을 중심으로 반도체, 산업용 섬유 등과 관련된 나노기술 개발이 추진되고 있고, 벤처 회사들도 다수 설립돼 나노기술의 상업화 연구를 추진 중이나 매출이나 수익성이 저조한 산업화 초기 단계에 머무르고 있는 실정이다.
연구원에 따르면 국내 나노기술 철도 적용은 이제 걸음마 단계다. 철도 시스템 나노기술 적용을 위해서는 나노 복합체 철도 차량 적용, 나노 금속 재료 철도 인터페이스 가능성 및 철도 디자인 연계 나노 종합 적용 로드맵 수행이 필요하다. 나노 복합체를 적용할 수 있는 철도 시스템 분야 및 효과는 ▲집전-에너지 효율 향상, 부품 성능 향상 ▲레일, 궤도-금속 복합 재료 강도 향상, 고강도 콘크리트 기반 기술개발 ▲표면 저항-자연 모사로 진동 및 소음 감소 ▲전면부, 추진부-저마찰 나노 복합재 고효율 ▲나노하비스트-자가 발전 신호 기능 구현 ▲차체-탄소(고분자) 나노 복합체 사용 경량화 및 강도 향상 ▲신호체계-NT 적용 다기능 센서 도입 ▲실내-공기 정화, 부품 경량화 등이다. 이로써 전자파 차폐 및 고효율 다기능 소재 적용으로 현재 철도 시스템의 한계를 극복하고 선진화를 이룰 수 있을 것이라는 전망이다(<그림 1> 참조).

선로변 제어함 VIM 계열 고성능 코팅재 적용 시험 철도기술연구원 연구팀은 의왕역 인근 선로변 제어 유닛함에 단열 코팅재를 시공한 후 시공하지 않은 제어 유닛함과 내외부 온도 변화 측정 등 비교 시험을 했다. 지난해 9월 7일부터 10일간 진행한 이 시험은 하루 중 기온이 가장 높은 12시부터 18시까지 실시했으며, 코팅재를 시공한 함체와 그렇지 않은 함체의 내 · 외기 온도를 30분 간격으로 측정했다. 코팅재를 시공한 함체는 외면에 코팅재를 시공한 경우와 내면에 시공한 경우 두 가지를 비교했다. 시험 결과 단열 코팅재를 시공한 경우, 특히 외면에 시공한 경우 함체 내부의 온도 변화가 더욱 적음을 알 수 있었다. 단열 코팅 시공 후 일주일간 제어함 내부 온도 변화