• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권12호
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• pp.880-887
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• 2020

본 연구는 고속열차가 개활지와 터널을 운행할 때, 풍압과 교행 등에 의한 외력이 차량에 가해질 때 고속열차의 주행안정성에 대해 고찰하기 위하여 진행되었다. 고속열차 교행에 의한 외력이 없을 때, 400 km/h 속도로 주행 시 8량 1편성의 고속열차의 주행안정성을 검토한 결과 윤중 감소량, 횡압, 탈선계수는 국내 법규인 고속철도차량 기술기준의 주행 안전 부분을 만족하였다. 선로중심 간격 4.6 m일 경우 터널 내, 개활지 강풍이 없을 때 고속열차 교행에 의한 외력의 영향은 차체의 횡가속도에 조금 영향을 주나 윤중 감소율, 횡압, 탈선계수에는 크게 영향이 없고, 고속철도차량 기술 기준에서 허용하는 기준치 이내였다. 선로중심 간격이 4.6~5.0 m이고, 열차가 400 km/h로 주행 시 개활지 강풍 20 m/s 및 교행에 의한 외력이 있을 때 윤중 감소율, 횡압 및 탈선계수는 허용치 이내이고, 강풍 30 m/s 및 교행에 의한 외력이 있을 때 윤중 감소율 및 횡압은 허용치를 초과하고, 탈선계수는 허용치 이내였다. 이 결과로 400 km/h급 고속열차는 풍속이 20 m/s 정도까지 안전하게 운행할 수 있으며, 풍속이 30 m/s에서는 감속 운행이 이루어져야 할 것으로 예측되었다.

• 터널과지하공간
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• 제15권6호
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• pp.452-461
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• 2005

대면 교행 터널의 경우 차량의 교행으로 사고 위험성이 일방향 터널에 비해 1.5배 정도 높으므로 화재가 발생할 위험성도 커지게 되며, 터널내 화재시 입출구로 이용객이 대피하므로 인명 대피 완료전까지 제트팬을 가동하지 못하는 문제가 있다. 특히 장대터널의 경우 연기확산으로 인하여 대형 인명 피해가 발생하기 때문에 터널내에 별도의 인명 대피 통로와 배연 시스템을 구축하여 인명 피해를 최소화하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 화재 시뮬레이션 및 축소모형실험을 수행하여 터널내에 구축된 배연시스템의 효과를 검증하였다. 실험결과 대피 통로만 설치시는 최종 인명 대피 시간이 335초가 소요되었으나, 배연 시스템을 구축할 때는 185초가 소요되었다. 또한 화재원 부근의 온도가 $60^{\circ}C$ 정도 감소되었으며, 연기 확산 속도는 배연 시스템 미가동시 $0.36\~0.82\;m/sec$이고, 가동시는 $0.27\~0.58\;m/sec$로 현격히 감소하였다. 위 결과로부터 대피자의 이동속도가 $0.7\~1.0\;m/sec$인 점을 고려할 때, 150 m 간격으로 설치된 피난문을 통해 안전한 대피가 가능하였다. 본 연구는 배연시스템에 대한 화재모형실험 분석을 통해 향후 대면 교행 터널의 방재에 대한 기초자료를 제공하는데 그 의미가 있다.

• 한국철도학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.391-397
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• 2011

본 논문에서는 차세대 고속전철에 적용하기 위하여 개발한 객차용 창문의 압력시험에 관하여 연구 하였다. 열차 외부에 가장 큰 압력변동이 발생하는 시점이 터널내부에서 2개편성의 열차가 최고 속도로 서로 교행해서 지나갈 때이며 이때 발생 가능한 압력값을 부가할 수 있는 시험장비를 개발하여 NFF 31-314의 기준에 따라 시험을 수행하고 평가 하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.261-262
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• 2007

• 대한토목학회논문집
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• 제29권3B호
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• pp.247-257
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• 2009

본 연구에서는 흐름방향으로 식생 영역이 교차적으로 식재된 교행식생 수로에서의 3차원 수치모의를 수행하였다. 지배방정식에서의 난류 폐합을 위해 ${\kappa}-{\varepsilon}$ 모형을 적용하였으며, 수치모형은 Olsen(2004)이 개발한 3차원 모형을 이용하였다. 먼저, 3차원 수치모형을 이용하여 하상의 일부가 식재된 부분 식생 수로를 수치모의 하고, 계산된 적분유속 및 레이놀즈응력을 기존의 실험 결과와 비교하였다. 그 결과 본 모형이 식생 수로에서의 평균 유속 분포를 매우 잘 예측하는 것으로 나타났다. 그러나 ${\kappa}-{\varepsilon}$ 모형이 등방성 모형이므로 식생과 비식생 영역의 경계면 부근에서 발생되는 운동량 교환 효과를 정확히 예측할 수 없는 것으로 나타났다. 한편, 주흐름방향으로 식생 영역이 교차적으로 존재하는 교행식생 수로를 수치모의 하고, 계산된 유속 분포를 기존의 실험 결과와 비교한 결과, 계산 유속과 실험 결과가 매우 잘 일치하는 것으로 나타났다. 또한 다양한 밀도에 따른 유속 벡터도를 계산한 결과, 식생밀도가 증가함에 따라 식생이 흐름 방향을 변화 시켜 점차 만곡수로와 유사한 형태의 유속 벡터도를 갖는 것으로 나타났으며, 식생 밀도 ${\alpha}$가 9.97%인 경우에는 식생 반대 측벽 영역에서 재순환 흐름이 형성되는 것으로 나타났다. 한편, 식생 밀도에 따른 단면 유속 분포도 및 편수위 변화를 살펴보았다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.812-817
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• 2011

철도 차량은 자연 횡풍 뿐만 아니라 두 열차의 교행으로 인한 교행 풍압도 동시에 받는 경우가 종종 발생하며, 이러한 풍압에 의하여 철도 차량의 주행 안전성이 저해될 뿐만아니라 전복의 원인이 되기도 한다. 또한, 해외에서는 순간적인 돌풍에 의하여 철도 차량이 전복되는 사고 사례가 보고되기도 하여 이를 뒷받침하고 있다. 따라서, 대부분의 국가에서는 풍속에 대한 차량 운전 규제를 통하여 안전성을 확보하고 있다. 본 연구에서는 우리나라 국토해양부의 철도 차량 안전 기준에 관한 규정에서 정한 차량 전복 안전 기준에서의 전복 한계 기준과 차체-대차 다물체 모델로 가정하여 전복 한계에 대한 식을 유도하였으며, 두 해석 기준을 비교하였다. 후자에서는 대차 및 차체를 별도의 자유도를 가진 것으로 간주하여 각각의 중심, 중량 및 횡가속도를 변수로 추가 고려하였다. 향후에는 시험값과의 비교를 통하여 두 해석법간의 차이를 분석 검토할 필요가 있다. 다물체 해석법은 선로 중심 간격 설정시, 차량 중행 안전성 검토에 사용되어 온 전산 해석의 해석 기준인 탈선 계수, 횡압 및 윤중 감소율을 전복 안전율로 대체 평가할 수 있음을 보여준다.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.537-542
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• 2012

철도차량은 자연 강풍 뿐만 아니라 두 열차의 교행으로 인한 교행 풍압도 동시에 받는 경우가 종종 발생하며, 이러한 풍압에 의하여 철도차량의 주행 안정성이 저해될 뿐만아니라 전복의 원인이 되기도 한다. 또한, 해외에서는 강력한 돌풍에 의하여 철도차량이 전복되는 실제 사고 사례가 종종 보고되기도 한다. 따라서, 대부분의 국가에서는 풍속에 대한 차량 운전 규제를 통하여 안전성을 확보하고 있다. 본 연구에서는 다물체 모델에 기초한 철도차량의 전복안전성 이론식을 개발하였으며, 이를 강체모델의 결과와 비교하였다. 후자에서는 대차 및 차체를 별도의 자유도를 가진 것으로 간주하였다. 다물체 모델은 윤중 감소율을 평가하는데 사용 되어온 상용 프로그램을 이용한 기존의 방법을 대체하여 해석할 수 있음을 알 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제11권4호통권41호
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• pp.329-338
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• 1999

본 연구에서는 공용중인 강철도교의 피로에 대한 안전성을 확보하기 위해 기존의 피로손상예측이론을 바탕으로 강철도교의 피로손상 및 피로균열발생까지의 피로수명을 평가하였으며, 또한 신뢰성이론에 근거하여 사용수명에 따른 신뢰도를 평가하였다. 그리고 이러한 평가를 바탕으로 다양한 통행조건에 대해 등가열차하중을 이용한 간편한 분석 기법을 제안하였다. 피로손상평가를 위하여 적용한 실동응력은 대상교량이 경험하는 다양한 하중조건에 대해 구조해석을 통해서 구해진 응력이력에 보정계수를 적용하여 구하였다. 본 연구의 결과로부터 운행특성, 즉 교행조건의 고려 유 무에 따른 잔존수명은 교행특성을 고려하지 않은 경우가 고려한 경우보다 약간 긴 것으로 평가되었다. 또한 본 연구에서 제안한 간편한 분석기법인 등가열차하중모형에 의한 잔존수명평가 결과는 상세잔존수명평가 결과와 비교하여 볼 때 그 차이가 근사한 것으로 평가되었다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2007년도 추계학술대회 및 제23회 정기총회
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• pp.335-336
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• 2007

본 논문은 교행이 불가능한 두 대의 크레인이 설치된 수직 배치 장치장을 위한 크레인 작업 영역 구분 운영 방안을 제안한다. 일반적으로 수직 배치 장치장의 경우 블록의 양 끝단에서 차량에 컨테이너를 싣거나 내리며, 각 크레인은 교행이 불가능하기 때문에 각각 해측, 육측의 작업을 전담하여 처리한다. 이러한 상황에서 크레인이 차량으로부터 멀리 떨어진 컨테이너를 빈번하게 처리하게 되면, 크레인의 긴 이동 거리와 상대 크레인과의 간섭으로 인해 작업 효율이 떨어지게 된다. 이에 본 논문에서는 블록을 각 크레인의 전용 영역과 공유 영역으로 구분하고 상대방의 전용 작업 영역에 있는 컨테이너의 경우 상대 크레인이 공유 영역으로 옮긴 후 처리하게 함으로써, 크레인의 이동거리와 간섭을 최소화할 수 있도록 하였다. 시뮬레이션 시스템을 이용한 실험을 통해, 제안 방안이 작업 영역을 구분하지 않는 기존 방안에 비해 터미널의 생산성을 크게 향상 시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.454-459
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• 2013

열차가 터널에 고속으로 진입하면, 압력파가 발생한다. 열차 선두부의 진입에 의하여 발생한 압축파는 터널을 따라 진행되어 터널 출구에서 반사되어 팽창파로 되돌아오며, 후미부의 진입에 의하여 발생한 팽창파도 터널을 따라 전파되어 터널 출구에서 압축파로 반사되어 터널 입구로 되돌아 온다. 열차 선두부 및 후미부에 의하여 발생한 이러한 압력파는 터널 입구 및 출구에서 각각 반사되어 터널 내부를 왕복하며, 차량 객실에 탑승한 승객들에게는 이명감을 일으키고, 터널 출구에서는 환경소음의 일종인 미기압파를 발생시킨다. 터널에서의 큰 압력 변동은 터널의 최적 단면적 설계에도 주요 인자로 고려되고 있으며, 차체의 반복 피로 하중으로 작용하므로, 이에 대한 정량적 및 정성적 분석이 필요하다. 본 연구에서는 고정 격자계를 이용하여 개발한 특성 해법을 교행하는 열차에 대하여 적용하였으며, 교행시의 열차 선두부 및 후미부의 경계 조건식을 개발하여, X-t선도와 같이 해석하였다. 해석 결과, 교행 열차의 특정 터널진입 시간에 압력파 간의 상쇄가 일어남을 알 수 있었다.