• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.378-385
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• 2002

오늘날 차량의 경량화를 위해서 알루미늄 차체를 사용하는 것은 필수적인 결정처럼 되어버렸다. 차체에 사용되는 알루미늄 압출재의 형상은 아주 다양하게 제작이 가능하다. 그러나, 다양한 형상이 가능한 만큼 설계 엔지니어에게는 결정하기 어려운 문제가 되어버린다. 이제 알루미늄 차체의 사용이 보편화되어가는 시점에 차체의 개념설계 단계에서 압출재형상의 토폴로지를 결정하는 조직적인 방법이 제시될 시기가 되었다. 본 논문에서는 토폴로지 최적화란 기법을 이용하여 알루미늄 차체의 형상을 결정하는 조직적인 방법에 대한 가능성을 검토하고자 한다. 간단한 예제에서 주어진 하중조건하에서의 압출재의 토폴로지 최적화를 시도하여 몇 가지 결론을 이끌어 내었다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.370-377
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• 2002

오늘날 차량의 경량화를 위해서 알루미늄 차체를 사용하는 것은 필수적인 결정처럼 되어버렸다. 차체에 사용되는 알루미늄 압출재의 형상은 아주 다양하게 제작이 가능하다. 그러나, 다양한 형상이 가능한 만큼 설계 엔지니어에게는 결정하기 어려운 문제가 되어버린다. 주어진 하중조건하에서 최적의 형상을 설계하는 방법을 찾는 것은 이제 알루미늄 차체의 사용이 보편화되어가는 시점에 매우 중요한 일이 된 것이다. 본 논문에서는 형상최적설계란 도구를 사용하여 압출재 형상을 설계하는 방법에 대한 가능성을 살펴보고자 한다. 몇 개의 간단한 예제를 통하여 가능성을 점검하였고, 분석을 통하여 몇가지 결론에 도달하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권2호
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• pp.213-221
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• 2011

알루미늄 재질의 도시철도차량 차체의 경량화를 위해 이중 판재구조로 이루어진 철도차량용 알루미늄 압출재의 최적설계를 수행하였다. 위상최적설계 기법을 이용하여 알루미늄 차체에서 가장 큰 중량을 차지하는 하부 프레임 베이스 플레이트의 경량화된 위상을 도출하였고, 이를 기반으로 압출재 부재별 치수 최적화를 수행하였다. 하부 프레임 다음으로 큰 중량을 차지하는 측면 프레임 압출재에 대해서는 치수 최적화를 통하여 경량설계를 수행하였다. 최적설계안과 현재 설계의 최대발생응력과 최대 변형량을 비교하여 최적설계결과의 타당성을 검증하였다. 이 과정을 통하여 언더프레임과 사이드프레임의 중량을 현재보다 평균 12% 줄일 수 있었고, 차체 전체로는 8.5%의 경량화 효과를 얻었다.

• Composites Research
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• 제21권4호
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• pp.1-6
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• 2008

본 논문에서는 탄소/에폭시 면재와 알루미늄 허니콤 심재를 갖는 바디와 스테인레스 언더프레임을 갖는 철도차량 차체에 대한 화재안전성평가 시험을 수행하였다. 이를 위해 실규모 차체를 제작하고 이를 이용하여 시험을 수행하였다. 시험에 적용된 차체는 내장재가 포함되지 않은 차체와 내장재를 포함을 차체 두가지를 이용하였으며 시험조건은 대구지하철 화재사고 시나리오에 근거하여 설정하였다. 시험결과 차체 및 내장재 표면의 최대온도는 각각의 발화온도에 미치지 못함을 확인하였고, 차체 내부에 화염전파도 발생하지 않았다.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.323-328
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• 2012

본 연구의 목적은 설계자 전용 알루미늄 압출재 철도차량 차체 구조물의 자동화 구조해석 지원프로그램을 개발하는 것이다. 본 연구에서 개발된 프로그램 명칭은 "AUTO-RAP"이며, 알루미늄 압출재 철도차량 설계 및 구조해석에 대해 전문적인 지식과 경험이 없는 엔지니어도 설계와 검증이 동시에 가능하도록 하였다. 설계자는 기존의 알루미늄 압출재의 데이터베이스를 활용하거나 사용자 정의에 의한 지식기반설계가 가능하도록 하였으며, 설계검증은 철도안전법과 도시철도차량 안전기준에 관한 규칙에 의거하여 철도차량 차체 구조 안전성을 자동으로 평가하도록 프로그래밍 하였다. 또한, 본 프로그램은 MFC(Microsoft Foundation Classes)를 사용하여 GUI 환경을 구축하였으며, ANSYS와 ABAQUS 같은 다양한 상용 유한요소해석 프로그램 및 CAD 프로그램과의 호환성을 위해 .stp, .iges 등의 파일 생성을 지원한다. 결론적으로, 본 프로그램을 통하여 알루미늄 압출재 철도차량 차체 구조물의 제품 설계 비용과 시간 단축에 기여할 것으로 판단된다.

• 한국철도학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.181-186
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• 2002

Aluminum rolling stocks have been developed for six years in Korea and commercial trainsets are being constructed by the carbuilder. Aluminum alloys are sensitive to various imperfections. In this paper, damages and failures of the aluminum carbody taking place during the process of development are investigated and accumulated data are released. Also, remedies for the failures are suggested and design changes are introduced. It is expected that all informations can contribute to construction of reliable and safe aluminum rolling stocks.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권7호
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• pp.3197-3202
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• 2013

철도차량 차체 설계시 음압레벨에 따른 소음해석을 통한 차체 패널의 감쇠특성을 최적화하는 것이 필요하다. 본 논문은 철도차량 차체용 알루미늄 더블스킨 압출패널의 진동감쇠특성 해석을 통한 철도차량 차체의 구조소음 해석에 관한 연구이다. 주파수응답 가진시험을 통하여 측정된 기계적 모빌리티 값인 포인트 모빌리티, 트랜스퍼 모빌리티, 모달 모빌리티와 단순음원이론을 사용하여 정규화된 음압을 계산하였다. 도포용 감쇠재의 감쇠값을 라미네이티드 쉘요소에 사용하여 유한요소해석을 수행함으로써, 감쇠처리에 의한 소음감소수준 예측을 하였다. 또한 실제 차량 구조와 유사한 고정경계조건의 감쇠특성해석을 통하여 열차주행시 발생하는 진동의 영향을 크게 받는 언더프레임과 같은 부위에 일정 두께의 감쇠재 코팅이 진동 및 소음억제에 큰 효과가 있을 것으로 사료된다.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.131-138
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• 2010

최근에 철도의 고속화에 따라 차량의 경량화가 요구되기 때문에 알루미늄을 적용한 차량이 증가하고 있다. 알루미늄 차량의 차체는 대부분이 가스용접을 사용하였으나, 이 용접방법은 접합부의 기계적 성질이 모재에 비해 상당히 저하되는 경향이 있다. Hitachi, Bombardier 등의 철도 선진 제작사를 중심으로 가스용접에 비해 접합부의 기계적 성질이 우수한 마찰교반용접을 알루미늄 차체의 용접에 적용하고 있다. 본 논문에서는 철도차량에 사용되고 있는 A6005의 알루미늄 합금 압출재에 대하여 기존의 가스 용접방법인 GMAW와 새로운 용접방법인 마찰교반용접(FSW)을 적용한 경우에 접합부의 기계적 성질을 비교 분석하여 FSW가 GMAW에 비해 기계적 성질이 우수하다는 것을 확인하였다. 또한, FSW를 적용한 경우에 대해 용접 변수가 접합부의 기계적 성질에 미치는 영향을 민감도 분석을 통해 확인한 결과, 공구의 이송속도가 가장 큰 영향을 주는 용접 변수임을 알 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 추계학술대회 논문집 전기기기 및 에너지변환시스템부문
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• pp.18-21
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• 2007

철도차량의 경량화를 위해서 오늘날 알루미늄 압출재의 사용이 증가하고 있는 추세이며, 이를 통한 차체 제작이 일반화되고 있다. 경량화에 대한 요구는 더욱더 가속화되고 있으며, 특히 자기부상열차의 경우 환경규제 및 에너지 효율성 증대의 측면에서 경량화가 더욱 절실히 요구되고 있다. 그러나, 알루미늄 압출의 특성상 폭 대비 두께에 대한 제약이 따르므로 추가 경량화를 위해서는 알루미늄 압출재의 구조적인 연구가 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 중공형 알루미늄 압출재의 내부에 Rib 형상에 따른 굽힘 특성을 비교함으로써 알루미늄 압출재의 경량화를 이루고자 하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2011년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집
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• pp.2672-2678
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• 2011

철도차량의 차체 구조는 초기의 전(全) 목제에서 강제 후레임과 목제 차체의 조합, 리벳으로 결합한 전(全)강제차체, 전(全) 용접결합의 모노코크(monocoque)차체로 변천해 왔다. 구체의 재료 또한 Mild Steel이 많이 사용되어 왔으나, 가볍고 내식성이 우수한 경량 스테인레스 구체와 알루미늄 구체의 적용 비율이 급격히 높아지고 있다. 구조적으로는 종래의 골조와 외판으로 구성된 싱글 스킨 구조인 SSD (Sheet_Stringer Design)에서, 알루미늄 구체와 같이 대형 중공압출형재로 구성된 전(全)더블스킨 구조인 AED(All Extrusion Design)가 실용화되고 있다. 종래의 알루미늄 차체는 소형 압출재로 제작되어 용접에 의한 열영향을 받는 범위가 매우 크고 매우 취약한 특성 때문에 나타나는 용접결합 부분의 강성 저하가 많은 문제점을 일으켰다. 본 연구에서는 확장형 알루미늄 압출형재를 사용하여 부재 수를 감소시킴으로서 용접 공수를 줄이고 결합부의 용접 집중을 최소화 하여 품질 및 차체 강성을 향상 시킬 수 있는 방안을 제시하였다.