9월 30일 사이드뷰 시선에 포착된 인물은 터널 폭발음 저감 후드를 개발한 한국철도 기술연구원 김동현 수석연구원입니다.

고속열차가 터널에 진입하면, 터널 내부의 압력 변화로 인해 파동이 발생하고 이 파동의 일부분이 터널 출구에서 폭발음과 비슷한 큰 충격의 소음을 일으키게 됩니다. 즉, 항공기가 음속을 돌파할 때와 비슷한 폭발음이 지상에서 발생하는 것입니다. 이 때 발생하는 폭발음이 제트기가 음속을 돌파할 때 발생하는 소닉붐(sonic boom)과 비슷하다고 하여 터널 소닉붐(tunnel sonic boom) 혹은 미기압파(micro pressure wave)라고 부릅니다.

터널 소닉붐은 주변 민가와 축사 등에 피해를 주기 때문에 많은 나라들이 터널 단면적 확장, 고속열차의 전두부를 길게 설계, 터널 입구에 압력구배 저감 후드를 설치하는 등 다양한 방법을 적용하며 폭발음을 줄였습니다.

그러나 한계가 존재하는데, 터널 단면적을 확장할 시 철도건설 비용이 상승하고 고속열차의 전두부를 길게 설계할 시 공력저항이 증가해 연간 운영비가 높아집니다. 압력구배 저감 후드의 경우 설치비가 저렴하면서 공기역학 구조물을 입구에 설치하는 방법이 적용되었으나 성능에 한계가 있었습니다.

위와 같은 문제를 보완한 것이 바로 김동현 수석연구원을 위시한 한국철도 기술연구원이 개발한 '터널 폭발음 저감 후드'로, 상어가 고속으로 헤엄칠 때 입으로 유입되는 바닷물의 압력을 감소시키기 위해 양쪽으로 아가미를 벌리는 모습에서 아이디어를 얻었다고 합니다. 상어 입안과 아가미의 3차원 구조변화로 인한 압력구배 저감 원리를 응용하여 상어 생체모사 후드 구조체를 개발한 것입니다.

이렇게 개발된 저감후드는 터널 폭발음 저감 성능이 약 84%로 일본, 독일, 중국 등의 터널 후드 구조체 터널 폭발음 저감 성능 50%에 비해 약 30% 이상 우수한 세계 최고 성능을 가지고 있으며 건설비도 기존 후드의 길이가 짧아지면서 약 40% 정도를 절감할 수 있어 앞으로는 터널 앞에서 고속열차의 속도를 줄일 필요가 없게 되었습니다.

‘터널 폭발음 저감 후드’를 초고속 열차모델 터널 주행시험장치에서 최적 설계 축소모델 성능시험을 실시했음은 물론 충북 오송의 철도종합시험선 제5터널에 설치해 현장시험까지 완료하고 축소모델 성능시험과 실물 현장시험 결과는 한국산업기술시험원(KTL)으로부터 공인시험성적서를 받았으며, 미국, 일본, 독일, 중국 등 4개국 국제특허 등록도 완료했습니다.

또한 지난 7월부터는 이천-문경 신규철도의 신풍터널을 비롯하여 다양한 철도건설 현장에 저감후드가 적용되어, 운행속도 향상과 터널 건설비 절감에 많은 기여를 하고 있습니다.

지금도 이어지고 있을 누군가의 연구가, 국민의 삶을 근본적으로 높여 더욱 살기 좋은 대한민국으로 이끌 것을 기대합니다.