• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1624-1633
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• 2009

철도차량의 제동장치란 차량의 운동에너지를 열 에너지로 변환시켜 대기중으로 방출시킴으로써 차량의 속도를 감속하거나 멈추게 하기 위해 설치한 장치로써 철도차량의 안전한 승객 및 화물 운송을 위하여 제동시스템의 성능 확인은 운영처의 주된 관심사가 되고 있다. 또한 일부 운영처는 차량에 적용된 제동시스템의 성능 지표인 제동중량 (Braked Weight) 값을 차량 외환에 기입하도록 요구하는 등의 제동시스템 성능입증은 중요한 요소가 되고 있다. 특히 해외 수출된 이란동차는 편성당 2개의 디젤 엔진(800HP)을 추진 동력원으로 하여 이란현지 승객을 운송할 목적으로 제작, 운영되고 있는 4량 l편성의 디젤동차 (Diesel Multiple Unit, 이하 DMU)이며 적용된 제동의 종류는 운전자의 제동핸들(Mascon) 조작으로 발생한 제동지령이 제동제어장치(BCU) 전달되어 발생되는 제동인 주제동(Direct Brake)과 제동제어장치(BCU) 제어불능 등의 경우에 사용되는 백업(Back-Up) 제동인 보조 제동(Indirect Brake)로 구성되어 있다. 주 제동 및 보조 제동의 성능은 운영처의 영업운행 선로에서 규정된 속도에서 규정된 제동거리를 만족하는지의 제동거리 측정시험을 통하여 확인되나, UIC 승인 받은 제동부품으로 시스템을 구현한 이란 동차 보조 제동(Indirect Brake)의 경우 UIC 544-1 규정에 의한 제동중량(Braked Weight) 값을 산출해야 정확한 성능 확인이 된다. 따라서 본 연구에서는 이란동차에 적용된 UIC 보조제동 시스템에 대한 성능을 확인하고자 UIC 544-1에 의거 제동중량(Braked Weight) 값을 산출하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권11호
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• pp.545-551
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• 2016

본 논문은 철도차량 안전의 핵심 요소인 제동성능을 확인하는 평가방법의 비교와 제동성능에 영향을 미치는 차륜과 레일의 마찰계수의 분포가 감속도에 미치는 영향을 분석하고 열차 편성에 따른 감속도의 분포를 예측하였다. 제동성능의 평가는 실제 운행중인 도시철도차량의 실차 시험을 통하여 제동시 제동거리와 제동시간을 측정해서 감속도를 산출하는 제동성능 평가방법과 UIC 544-1에 따른 제동중량비율을 이용한 평가 방법에 대하여 두 방법을 서로 비교하여 장단점을 살펴보았으며 각 방법의 호환성을 검토하였다. 차륜과 레일의 마찰계수 분포를 검토한 확률적 제동모델을 수립하고 제동성능에 가장 큰 영향을 미치는 차륜과 레일의 점착계수 분포가 열차의 편성에 미치는 영향을 분석하였다. 제동중량비율을 이용한 평가방법은 일정 초기 제동속도를 시험한 결과를 다양한 제동초기속도에서의 제동거리로 환산할 수 있어 열차 신호시스템의 설계나 신규 노선에서의 운전 패턴을 설계 검증할 수 있는 기초 자료로 활용이 가능할 것으로 보이며 편성에 따른 감속도의 확률적 분포 예측을 통하여 열차분리 결합등 가변 조성시 감속도의 분포를 예측함에 따라 보다 정밀한 열차신호 설계의 기초자료로 활용가능할 것으로 판단된다.

• 한국도시철도학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.319-326
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• 2018

열차제어시스템에서 열차간 추돌을 방지하기 위한 안전간격은 열차의 비상제동에 따른 제동거리를 기반으로 한다. 제동거리 성능평가는 동역학적 해석과 시운전시험을 통한 확인이 있으나 두 방법 모두 차륜과 레일의 점착계수의 약화 등과 같은 조건을 모두 고려할 수 없기 때문에 열차제어시스템의 설계에 활용하기에는 충분하지 않다. 따라서 본 연구에서는 다양한 환경을 고려할 수 있는 몬테카를로 방법을 이용하여 제동성능을 분석하고자 하였다. 제동모델은 비상제동에서 사용하는 공기제동을 기초로 하였으며, 제동압력, 제동효율, 제동 마찰계수, 점착계수, 차량의 질량분포 등을 고려할 수 있도록 모델링하였다. 영향 인자 분포의 변화에 따른 제동성능의 변화를 검토하고 이를 바탕으로 제동장치의 품질 제어를 통해 제동성능은 개선될 수 있음을 확인하였다. 또한, 열차를 구성하는 차량 편성에 따라 제동성능의 변화를 확인하였다. 본 연구의 결과는 향후 열차제어시스템의 안전간격 설계의 기초자료로 활용될 뿐 아니라 철도차량의 제동성능 향상의 근거자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2004년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.1349-1351
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• 2004

경부고속전철에서 사용되는 제동시스템의 성능 및 특성을 종합적이고 효율적으로 확인하기 위하여 차량 내에 상시 계측시스템을 구축하였으며, 차량의 제동과 관련된 측정과 평가는 경부고속전철이 상업 운행을 하는 차량이므로 구성품의 변경을 가져오지 않는 범위 내에서 수행하였다. 경부고속전철의 차량 내에 설치된 계측장비와 Lab VIEW로 개발된 계측프로그램을 이용하여 제동관련 데이터를 실시간으로 감시하고 측정하였다. 또한 차후에 분석프로그램을 통해 제동시스템의 성능 및 특성을 알아보기 위해 시운전 시험 중에 제동관련 데이터를 실시간으로 저장하였다. 본 논문은 경부고속전철의 전기제동에 대한 설계치와 실측치를 서로 비교하였으며, 이에 제동시스템의 성능을 정확하게 확인하고 검증할 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 D
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• pp.2025-2027
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• 2003

미끄럼방지 제동장치는 차량의 급제동 시 바퀴의 장김을 방지하여, 바퀴의 슬립을 최적으로 유지 시킴으로써 제동거리를 단축시키고, 운전자가 차량 조향성을 유지할 수 있게 만드는 차량 안정장치이다. 이 장치는 비행기의 착륙거리를 줄이기 위해 개발된 이래로, 철도 및 차량 등에도 널리 적용되고 있으며, 국내에서도 이미 승용차를 위주로 양산되고 있는 추세이다. 이러한 미끄럼방지 제동 장치는 공압 브레이크 장치를 사용하는 대형차량 분야에서는 아직 국내에서 적용된 사례가 없었으나, 지난 3 년간의 연구개발의 성과로 대형 버스에 적용 가능한 미끄럼방지 제동장치의 전자제어기가 개발 완료되었으며, 국제 규격을 바탕으로 국내 현실에 적합한 미끄럼방지 제동장치 장착 대형차량의 시험 규격을 정하여 이 규격에 의거 제동시험을 실시하고 개발 제어기의 성능을 평가하였다. 각 제동 시험은 $\mu$-Jump 제동시험 및 Split-$\mu$ 제동시험 등의 직진 주행 중 급제동시험, 급제동 중 차선변경 시험, 장애물 회피 제동시험 등을 포괄하며 국제적인 규격을 기준으로 정한 독자 규격을 만족하였다. 본 논문에서는 공압 브레이크를 장착한 대형차량의 미끄럼방지 제동장치의 제동성능평가 시험방법을 소개하고, 이 방법에 의해 성능평가 시스템 및 측정 시스템을 구성하여, 개발 전자제어기의 우수성을 확인하였으며, 그 측정결과의 일부를 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.170-177
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• 2020

본 논문은 전기기계식제동장치(EMB : Electro Mechanical Brake, 이하 EMB)의 제동 압부력(clamping force) 제어방법과 제동시험장비(dynamo test equipment)를 활용한 제동성능 평가결과에 대하여 다룬다. EMB와 관련한 연구는 자동차 분야에서 대부분 수행되었으며, 다양한 제어방법에 대한 정적상태의 압부력 시험결과를 주로 다루고 있으나 본 논문은 동적상태에서의 성능평가를 수행하였다. EMB의 구동을 위해 3상 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM : Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, 이하 IPMSM)가 적용되었으며 유한요소법(FEM : Finite Element Method, 이하 FEM) 해석 소프트웨어인 JMAG을 통하여 설계 및 해석을 수행하였다. EMB의 압부력제어를 위해 전류제어, 속도제어 및 위치제어가 수행되었으며, 전류제어기는 단위전류당 최대토크제어(MTPA : Maximum Torque Per Ampere, 이하 MTPA)가 적용되었다. 제동성능평가는 공압식 제동장치의 비상제동 성능시험 절차와 동일한 방법으로 수행되었으며 시험장비에 설치된 고속철도차량의 차륜을 110 km/h, 230 km/h 및 300 km/h로 회전하는 상태에서 각각의 속도 조건에 따른 EMB의 제동 압부력을 인가하여 감속성능을 확인하였다. 최고속도(300 km/h) 상태에서 비상제동 시험결과는 73초의 시간이 소요되었으며 차세대고속철도차량(HEMU-430X)에 적용된 공압식 제동장치의 성능시험 결과와 비교를 통하여 제동소요 시간 및 감속패턴의 유사함 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.1054-1056
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• 2008

최근 전기 철도 시스템에서 높은 속도 제어 성능, 친환경성, 에너지 절약, 탁월한 유지 보수성에 있어서 전기 제동시스템이 주목받고 있다. 전기 제동이라 함은 전기 모터의 힘으로써 차량의 속도를 감속하고, 정지하는 것을 말하는데, 감속을 위해 모터에서 역토크를 발생시킴으로써 모터가 발전기로 동작하게 된다. 이때 감소되는 운동 에너지가 전기 에너지로 변환 되는데, 이 에너지를 회생 에너지라 한다. 특히 전동차에서는 추진시스템이 VVVF 인버터로 바뀌어 가면서 회생 제동이 가능해지게 되었지만, 여전히 몇 가지 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 많은 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 회생 제동이 기계 제동에 비해서 뛰어난 점을 분석하고 전기 제동법이 안고 있는 문제점을 언급한다. 또한 이를 보완하기 위한 방안으로서 연구되고 있는 방법을 나열하고 각각의 특성에 대해 살펴본다.

• 오토저널
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• 제4권1호
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• pp.5-19
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• 1982

차량에 있어서 제동장치가 차지하는 중요도는 다른 부품에 비하여 매우 크다고 말할 수 있겠다. 그래서 차량 brake system을 적용하는데 있어서 가장 기초가 되는 수식 및 일반사항을 설명 함으로써 차량과 brake 관계를 넓게 이해하고 가장 적합한 제동장치의 설계에 도움을 주려는 데 본 기술의 목적이 있다. 우선 차량제원에 맞는 brake 성능에 관하여 생각하여 보자. 2개의 차 축을 갖고 있는 차량에서 제동할 경우 전 후 차축(front axle, rear axle)의 동하중(dynamic weight)은 정지상태 때의 하중과는 달라지게 된다. 그러므로 brake 성능은 이 동하중의 분배에 좌우되는 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.199-207
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• 2021

본 연구는 한국형고속철도(KTX)의 제동장치의 국산화를 통한 성능 개선을 위한 목적으로 수행되었다. 본 연구에서 기존 수입에 의존하고 있는 고속철도용 제동 디스크 허브를 국산화하기 위하여 유한요소 해석을 통해 성능을 분석하고 제동 시험결과와 상관도 분석을 통해 모델의 검증을 수행하였다. 또한, 제동시 발생할 수 있는 기계적인 특성을 검토하기 위하여 마찰열에 의한 열전달-열응력 해석, 고유진동해석 및 강도해석을 수행하였다. 디스크 허브 국산화 신규 모델의 개발을 위해 형상에 따른 설계 인자를 도출하고 파라미터 해석을 수행하여 방열성능을 향상시키고 경량화를 위한 최적 사양을 도출하고자 하였다. 개발 모델을 기존 모델과 비교한 결과 기존 모델 대비 제동시 발생하는 허브의 최고 온도가 낮아졌으며, 냉각 효율이 향상되었음 확인할 수 있었다. 또한, 고유진동수 및 강도 특성 또한 동등 수준 이상의 성능을 확보한 설계임을 확인하였다. 본 연구 결과는 철도차량 및 수송기기 분야의 제동 디스크 시스템 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권9호
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• pp.32-38
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• 2020

화차 제동은 공기 제동관의 압력변화를 이용해 제동 체결과 완해를 반복적으로 작동하여 수행한다. 화차 공기 제동 완해 불량은 기관사의 제동완해 취급 후에 제동 제어밸브의 오작동으로 인해 부분적인 제동체결상태를 의미한다. 이 현상은 화차 주행 동안 차륜 찰상과 열손상을 발생시킴으로서, 차륜파손 또는 열차 탈선사고를 일으킨다. 따라서 화차의 운행 지연 및 사고방지를 위해서는 공기제동 완해불량을 방지하는 체계적인 연구가 중요하다. 이를 해결하기 위하여 본 연구에서는 철도운영기관의 제작과 기능요구사항을 고려하여 완해불량 방지밸브를 개발하였다. 또한 본 밸브의 내구성 시험은 화차제동성능 시뮬레이터 성능시험기를 이용하였으며, 이의 작동성능은 반복적인 제동과 완해불량 조건하에 공압이력으로부터 평가하였다. 본 밸브의 보증수명은 화차 주행동안 제동횟수를 고려하여 무고장 시험기법에 준하여 12개 시제품에 대하여 총 16만회 성능시험을 수행하였다. 내구성 시험동안 본 밸브의 공압 입력 시간과 출력시간 및 출력속도의 차이는 거의 일정하였다. 본 밸브의 보증수명은 신뢰수준 95%에서 59,860회이며, 화차 대차에 본 밸브를 설치할 경우에 요구조건인 4년간 고장없이 운용될 수 있음을 의미한다.