[서울=뉴스핌] 정영희 기자 = 시속 370km급 차세대 고속열차 개발이 본격화되는 가운데, 승차감 저하의 주요 원인으로 꼽히는 실내 소음 문제를 개선할 기술이 나왔다.

28일 한국철도기술연구원(철도연)은 철도연은 속도 향상에 따른 실내 소음저감을 지속적으로 개선하기 위해 열차 차체의 주재료인 알루미늄 압출재 내부 빈 공간에 경량 아크릴 소재를 삽입하는 기술을 개발했다고 밝혔다.

철도연은 지난해 말 국토교통부 국가연구개발사업으로 수행한 상업 운행속도 370km/h급 차세대 고속열차(EMU-370)의 핵심기술 연구성과를 발표했다. 올해 차량 제작에 착수해 2030년부터 시험운행을 추진할 계획이다.

철도차량 고속화는 이동 시간을 단축하는 효과가 있지만, 속도 향상으로 인해 발생하는 외부 소음이 실내로 유입돼 승차감이 저하될 수 있어 관련 기술개발이 지속적으로 요구돼 왔다. 기존 철도차량 차체에 흡음재 충전 방식을 적용할 경우 차체 무게가 증가하는 한계가 있어 무게를 늘리지 않으면서 소음을 효과적으로 차단하는 기술이 필요했다.

현재 철도차량은 경량화를 위해 내부가 비어 있는 이중판 구조의 알루미늄 압출재를 주로 사용한다. 이 구조는 특정 주파수 대역에서 공명 현상이 발생해 소음에 취약한 단점이 있다. 이번에 개발된 기술은 알루미늄보다 44% 가벼운 아크릴 플라스틱을 압출재 내부 공간에 최적의 형태로 배치하는 방식이다. 단순히 차체를 두껍게 만들어 무게를 늘리는 기존 방식과 달리, 구조적 강성을 높이고 내부 공기층의 소음 진동 모드를 인위적으로 제어하는 접근법이다.

철도연은 '부분 보강형'과 '전부 보강형' 두 가지 보강 모델을 제시하고 3dB 이상의 소음저감 효과를 검증했다. 기존 흡음재 보강 방식은 실내소음 3dB 저감 효과를 내는 대신 차체 무게가 41.2% 증가했지만, 부분 보강형은 실내소음 3dB 저감과 함께 차체 무게 증가를 2.9%로 낮췄다. 전부 보강형은 실내소음 4dB 저감 효과를 내면서 차체 무게 증가는 13.3% 수준에 그쳤다.

개선 공법은 대우건설 기술연구원 공인 성능시험을 통해 검증됐으며, '소음저감 기능을 갖는 철도차량 차체' 관련 특허도 이달 2일 등록을 완료했다. 현재 운행 중인 고속철도에 이 기술을 적용해 3dB 수준의 소음저감이 이뤄질 경우, 승객이 실내 소음 개선을 뚜렷하게 인지할 수 있을 것으로 기대된다.

기존 흡음재 충진 방식이 시간이 지나면서 재료가 굳어 성능이 저하되는 문제를 보완할 수 있고, 제작 공정이 간편해 경제성과 실용성을 동시에 확보했다는 평가를 받는다. 흡음재·차음재 방식과 병행 적용이 가능해 활용 범위도 넓다.

노희민 철도연 책임연구원은 "경량 소재를 활용한 내부 구조 보강은 철도차량 경량화와 소음저감 쾌적성이라는 두 가지 효과를 동시에 달성하는 기술"이라며 "향후 고속열차뿐 아니라 도시철도 등 다양한 철도차량의 승차감 향상에 기여할 것"이라고 말했다.

Q. 철도연이 새로 개발한 기술은 어떤 문제를 해결하기 위한 것인가요?
A. 속도 향상으로 인해 고속철 내부로 유입되는 외부 소음을 줄이기 위한 기술입니다. 기존 흡음재 충전 방식은 소음은 줄이지만 차체 무게가 크게 늘어나는 한계가 있었는데, 이번 기술은 무게를 최소화하면서 소음을 줄이는 데 초점을 맞췄습니다.

Q. 새롭게 개발된 기술의 핵심 원리는 무엇인가요?
A. 열차 차체의 주재료인 알루미늄 압출재 내부 빈 공간에 아크릴 소재를 최적의 형태로 삽입하는 것입니다. 알루미늄보다 44% 가벼운 아크릴을 사용해 구조적 강성을 높이고, 내부 공기층의 소음 진동을 제어함으로써 소음을 효과적으로 줄입니다.

Q. 이 기술의 성능은 기존 방식과 어떻게 비교되나요?
A. 기존 흡음재 보강 방식은 실내소음 3dB 감소 대신 차체 무게가 41.2% 증가했지만, 이번 '부분 보강형'은 3dB 저감에 무게 증가가 2.9%로 줄었습니다. '전부 보강형'은 4dB 저감 효과를 내면서도 무게 증가가 13.3%에 그쳤습니다.

Q. 실제 적용과 관련된 계획이나 검증 결과는 어떤가요?
A. 철도연은 이 기술을 대우건설 기술연구원을 통해 시험·검증했으며, 관련 특허도 올해 1월 2일 등록을 완료했습니다. 향후 상업운행속도 370km/h급 차세대 고속열차(EMU-370)에 적용해 2030년부터 시험운행할 계획입니다.

Q. 이 기술이 철도 산업 전반에 어떤 영향을 미칠 것으로 기대되나요?
A. 경량화와 소음저감을 동시에 달성할 수 있어 고속열차뿐 아니라 도시철도 등 다양한 차량의 승차감을 개선할 것으로 전망됩니다. 제작 과정이 단순하고 재료 성능 저하 문제를 줄여 경제성과 내구성을 높일 것으로 평가됩니다.

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