• 한국철도학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.43-52
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• 2015

궤도의 유지보수비와 전력소모비의 합이 최소로 되는 최적 체결구의 강성을 평가하여 가급적 이 값을 갖도록 체결구를 제작 및 유지관리하는 것은 국내 콘크리트궤도의 부설이 급격하게 증가하는 시점에서 철도의 경제성 제고 차원에서 중요한 과제라 할 수 있다. 본 연구에서는 콘크리트궤도에서 궤도의 유지보수비와 차량운행에 따른 전력소모비의 합을 최소로 하는 최적 체결구 강성을 평가하는 방법을 제시한 후, 국내 고속철도 콘크리트궤도에 맞는 최적 체결구 강성을 평가하였다. 체결구 강성에 따른 궤도 유지보수비를 합리적으로 평가하기 위하여 콘크리트궤도에 적합한 체결구 강성에 따른 궤도손상모델을 제시하였으며, 궤도손상에 따른 궤도 유지보수비 상관관계를 도출하였다. 윤중 계산 시 고도화된 수치해석적 기법을 적용하여 각 궤도구성품의 거동특성이 반영될 수 있도록 함으로써 체결구 강성에 따른 윤중변동을 보다 정확하게 평가할 수 있도록 하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권4호
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• pp.37-47
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• 2024

이 연구에서는 철도 궤도의 수명주기비용(life cycle cost, LCC)를 보다 합리적으로 평가하기 위하여 실제 경부고속철도의 궤도 유지보수 데이터를 이용하여 열차 하중의 반복에 따른 레일의 피로 손상과 자갈 침하 진전을 고려한 궤도 보수량 추정 모델을 제시하여 기존 궤도 LCC 모델을 수정 보완하고 이 모델을 이용하여 궤도 품질수준에 따른 유지보수량과 수명주기비용을 분석하였다. 연구결과에 따르면 레일의 피로 손상 진전과 자갈 침하 진전을 고려한 궤도 보수량 추정모델을 적용한 결과 유지보수비를 실제 유지보수 비용에 가깝게 합리적으로 산정할 수 있음을 확인하였다. 궤도품질 영향계수는 레일 보수량 및 자갈다짐 보수량 그리고 결과적으로 유지보수비에도 상당한 영향을 미치고, 레일 보수량 보다 자갈다짐 보수량에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 열차속도가 증가하면 레일 보수량과 자갈다짐 보수량이 증가하고, 궤도품질 영향계수가 클수록 열차속도에 따른 보수량의 증가율이 더 커지는 것으로 나타났다. 이에 따라 LCC 또한 궤도품질 영향계수가 클수록 열차속도가 커질수록 시간에 따른 증가속도가 빠르고, 유지보수비가 차지하는 비중이 증가하는 것으로 나타났다.

• 문화기술의 융합
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• 제10권2호
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• pp.511-516
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• 2024

최근 제정된 궤도시설의 성능평가에 관한 세부지침에서 궤도성능평가의 평가절차 및 실시방법 등에 관한 필요사항을 제시하였다. 그러나 외관조사(육안조사)에 의해 레일표면손상의 등급이 결정되며, 점검자의 주관적인 판단으로 정성적인 평가에만 의존할 수밖에 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 레일표면손상을 이용하여 레일내부결함까지 진단할 수 있는 진단애플리케이션을 개발하고자 하였다. 현장조사에서는 레일표면손상을 조사하고 패턴을 분석하였다. 또한 실내시험에서는 레일내부손상 이미지 데이터를 구축하기 위하여 SEM 시험을 이용하였으며, 균열 길이, 깊이 및 각도를 정량화하였다. 본 연구에서는 현장조사와 실내시험에서 구축한 이미지 데이터를 적용한 딥러닝 모델(Fast R-CNN)을 애플리케이션에 적용하였다, 스마트기기에서 사용이 가능한 딥러닝 모델을 이용한 레일표면손상 진단 애플리케이션(App)을 개발하여 향후 궤도진단 및 성능평가 업무에 활용 가능한 레일표면손상 스마트 진단시스템을 개발하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제5권4호
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• pp.387-394
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• 2019

본 연구에서는 도시철도 침목플로팅궤도(STEDEF) 궤도구성품의 손상영향을 분석하기 위하여 20년 이상 공용중인 현장에서 시료를 채취하여 궤도재료에 대한 육안검사와 실내시험 및 유한요소해석을 통해 궤도구성품의 손상취약부를 분석하였다. 육안검사결과 레일패드와 체결구는 특이사항이 없었으나 침목방진상자는 모서리부분의 마모 및 찢어지는 현상이 발생하였다. 침목방진패드는 두께감소 및 피로경화층이 뚜렷하게 조사되었다. 레일패드와 침목방진패드에 대한 스프링강성 시험결과, 레일패드의 노후는 뚜렷하지 않았으나 침목방진패드는 설계기준치를 크게 상회하는 것으로 나타나 침목방진패드는 통과톤수에 직접적인 영향을 받는 것으로 분석되었다. 현장시료의 열화상태와 수치해석 결과와의 비교결과, 수치해석모델의 응력 및 변위 집중위치와 현장시료의 손상위치가 일치하는 것으로 나타나 공용중인 침목플로팅궤도 궤도구성품의 손상취약부를 실험 및 해석적으로 입증하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권5호
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• pp.515-524
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• 2022

도시철도 침목플로팅궤도(STEDEF)의 분기기는 콘크리트 도상에 매입된 목침목과 침목 하부의 침목방진패드로 구성된 방진궤도로서 침목방진패드의 열화 및 이에 따른 스프링강성의 변화가 침목지지조건의 변화를 초래할 수 있다. 현재 약 21년의 공용기간 동안 발생된 망간크로싱의 손상수량은 전체 부설수량 대비 약 17%로 조사되었으며, 사용 기간 15년 이후(누적통과톤수 약 5.5억톤)부터 손상 물량이 증가하는 것으로 분석되었다. 본 연구에서는 실물 망간크로싱과 차륜의 형상을 모사한 3차원 수치모델을 이용한 매개변수 해석(차륜의 위치, 침목지지조건 및 동적 윤중의 크기)을 수행하여 실제 현장에서 발생된 망간크로싱의 손상유형 및 발생원인을 분석하였다. 연구결과, 노즈부 주변 침목에 뜬침목이 발생된 경우, 설계 궤도충격계수가 적용된 동적윤중 작용 시 노즈부 단면의 발생응력이 항복강도를 초과하였으며, 이는 실제 현장에서 발생된 손상위치와 비교적 잘 일치하는 것으로 분석되었다. 따라서 망간크로싱의 손상을 최소화하기 위해서는 노즈부 주변의 침목지지조건을 일정한 수준으로 유지하고, 손상된 망간크로싱 교체 시에는 침목 하부 경계조건의 균일성 확보를 위해 침목방진패드를 함께 교체하는 것이 바람직할 것으로 분석되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.240-247
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• 2011

본 연구에서는 콘크리트 궤도 침목 내에 설치되는 인서트에 예기치 못하게 침투된 수분의 결빙압이 앵커볼트의 인발강도에 미치는 영향을 유한요소해석을 통해 고찰하였다. 3차원 유한요소해석모델은 콘크리트 침목의 현장실험 결과, 도면 및 레일체결장치의 제원 실측치를 기반으로 수립되었으며, 비선형구성방정식과 파괴 모델은 측정된 압축강도로부터 CEB-FIP 1990 모델코드를 이용하여 추정하였다. 해석모델의 적정성은 철도기술연구원에서 수행한 현장 인발시험 결과 및 실내시험 결과와의 비교를 통해 확인하였다. 다양한 인자, 즉 결빙위치, 앵커볼트 초기 체결력의 크기 및 콘크리트 압축강도에 따른 해석을 수행하였으며, 그 결과를 제시하였다. 해석결과에 의하면, 매립전내 침투수의 결빙력은 균열손상의 가장 가능성 있는 직접적인 원인 중 하나로 간주될 수 있음을 확인하였다. 또한, 외측매립전의 결빙력이 내측 매립전 보다 작은 것으로 나타났으나 그 차이는 크지 않았다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2006년도 한국우주과학회보 제15권2호
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• pp.76-76
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• 2006

• 한국강구조학회 논문집
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• 제11권3호통권40호
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• pp.281-290
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• 1999

수십 년 동안, 철도는 차량의 운영과 조작 기술에 맞추어 짧은 길이의 레일을 서로 신축 이음을 두고 연결한 궤도를 이용하여 건설되었다. 그러나 이러한 신축이음들은 궤도 손상과 유지비 증가 등의 많은 단점들을 유발시켰다. 그래서, 철도 기술자들은 차량, 용접, 체결의 기술이 발전함에 따라 열차 하중, 속도의 증가를 위해 레일 사이의 신축 이음을 제거하는 데 많은 관심을 가지게 되었다. 그래서 최근 등장한 것이 기존 레일의 단점들을 해소할 수 있는 CWR궤도이다. 그러나 이러한 CWR궤도는 기존 레일의 단점을 극복할 수 있었으나 레일의 장대화에 따른 온도 하중으로 인한 레일의 좌굴 문제를 야기시켰다. 본 논문에서는 유한 요소 해석을 이용하여 선형 좌굴 해석을 위한 CWR 궤도의 모델과 해석 프로그램인 CWRB를 개발하였다. 레일의 해석 모델은 레일요소 당딤을 고려한 14개의 자유도로 나타내었으며, 체결재, 침목, 도상 저항력을 스프링 요소를 사용하였다. 장대레일의 온도하중에 의한 좌굴 온도 및 모드의 분석으로 장대레일의 온도 좌굴 특성을 고찰하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제9권4호
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• pp.593-599
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• 2023

곡선부에는 차량-궤도의 하중불균형 등 다양한 요인에 의한 탈선의 위험이 내재 되어있어 도시철도에서는 탈선방지 가드레일을 설치, 운영하고 있다. 앵글형 탈선방지 가드레일은 가드앵글을 포함한 다양한 부품으로 구성되어 탈선을 방지하는 기능을 수행하는데 탈선이 발생하지 않더라도 구성품에서 다양한 손상이 발생하고 있어 지속적인 유지관리가 필요하다. 손상현황을 조사하여 손상 빈도가 높은 앵글형 탈선방지 가드레일의 구성품을 분류하였으며, 다양한 손상의 발생 조건 등을 조사하였다. 또한 손상원인을 공학적으로 분석하고자 정밀 3차원 수치모델을 이용한 수치해석을 수행하였다. 수치해석은 열차의 탈선하중을 해석적으로 모사하고자 정적상태의 극한하중조건으로 적용하였으며, 앵글형 탈선방지 가드레일, 레일, 차륜의 실제도면을 이용하여 모델링하였다. 손상현황조사와 수치해석 결과를 비교 분석하여 구성품의 손상에 대하여 공학적으로 규명하고자 하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2000년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.471-478
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• 2000

수 십년 동안 철도는 비교적 짧은 길이의 레일을 신축이음을 두고 연결한 궤도로 건설되었다. 신축 이음은 궤도에 손상과 유지비 증가 등의 많은 단점들을 유발시켰다. 그래서 철도 기술자들은 신축이음부를 제거하는데 관심을 가지게 되었다. 장대레일 궤도는 기존의 레일에 비해 많은 잇점들을 가지게 되었지만, 온도에 의한 갑작스런 횡방향 좌굴이라는 새로운 문제를 야기 시켰다. 본 연구에서는 우선 침목의 영향을 정확히 고려한 장대 레일 궤도의 3차원 해석 모텔과 해석 프로그램을 유한 요소법을 사용하여 개발하여 선형 정적 해석 및 좌굴 해석을 수행할 수 있도록 하였다. 개발된 해석 모델의 특징은 레일요소로 7자유도의 보요소를 사용한 것과 궤도 구성요소의 도심축의 차이를 정확히 고려한 옵셋기법의 사용, 그리고 레일 단면내의 온도 구배를 고려한 것이다. 다음으로, CWRB에 의한 선형 정적해석 및 좌굴해석을 통해, 장대레일 궤도의 거동 및 안정성에대한 다양한 궤도 구성요소들(레일, 도상, 체결재, 침목 등..)의 영향을 고찰하였다.