Prediction of Ground Vibration of KTX Railways Using a Theoretical Track-Ground Coupled Model

최근 고속철도 노선이 확대됨에 따라 철도기인 지반진동에 대한 관심이 커지고 있다. 철도기인 지반진동은 레일 위를 주행하는 차륜과 레일의 접촉에 의해 발생하므로, 지반진동 해석 모델에는 철도 차량, 궤도 그리고 지반이 포함되어야 한다. 본 논문에서는 철도기인 지반진동을 예측하기 위한 이론 모델을 구축하고, 해석 예로서 국내 고속철도 구간의 철도기인 지반진동을 해석하였다. 해석 시 고속철도 궤도는 자갈도상 궤도와 콘크리트 슬래브 궤도로 구분하였으며, 주파수-파수 분석을 통해 궤도 형식에 따른 지반진동의 특성과 차이를 비교하였다. 이를 통해, 콘크리트 슬래브의 높은 굽힘강성으로 인해, 자갈도상 궤도에 비해 콘크리트 슬래브 궤도의 지반진동은 약 –2 ~2 rad/m 정도의 낮은 파수 구간에 집중되어 있음을 확인하였다. 그럼에도 불구하고 주파수 영역에서 두 궤도의 지반진동은 유사한 크기와 경향을 가짐으로써 두 궤도 사이에 큰 차이가 관찰되지는 않았다. 마지막으로, 이론 모델의 신뢰성 검증을 위해 국내 고속철도 지반진동 예측치를 측정치와 비교하였으며, 두 결과가 잘 일치함을 확인하였다.