• 한국철도학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.429-435
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• 2012

차세대 고속철도(HEMU-430X)는 최고 속도 430km/h, 운영 속도 370km/h를 목표로 개발 중인 세계적 수준의 철도 차량이다. 시속 300km 이상의 운영 속도를 유지하기 위하여 충족해야 할 요건들은 다양하지만 주행 중 안정적인 전력 공급 여부는 상용화를 결정짓는 핵심기술 중 하나이다. 따라서 고속에서의 가선과 판토그래프의 동적 상호작용은 사전 평가를 통하여 충분히 검토되어야 한다. 본 논문에서는 다물체 동역학 해석 기법을 기반으로 한 집전성능 해석 프로그램을 이용하여 차세대 고속철도의 집전성능을 평가하였다. 국제 규정을 기반으로 기존 사양에 대한 성능 평가를 실시하고, 추가적으로 장력 및 경간 길이 변화에 따른 평가 결과를 토대로 집전성능 향상 방안에 대하여 고찰하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.7-13
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• 2014

팬터그래프와 전차선 사이의 이선을 유발하는 주요 요인은 팬터그래프로 인하여 전차선에 야기되는 파동의 전파와 반사 그리고 열차 진행방향의 전차선로 강성변화이다. 본 논문의 목적은 200km/h급 일반철도와 300km/h급 고속철도에서 이선을 효과적으로 줄이기 위하여 앞서 언급하였던 두 가지 요인 중에서 어느 쪽을 중요하게 고려해야 하는지를 분석하는 것이다. 고속철도 경우에는 파동의 전파와 반사가 강성 변화에 비하여 집전성능에 영향을 더 크게 미친다. 증속을 위해서는 드로퍼 경량화와 전차선 고 장력 부여를 위한 고 강도 전차선 개발이 필요하다. 파동전파속도를 향상하기 위하여 조가선의 장력을 증가시키면 오히려 집전성능을 악화할 수 있음에 유의해야 한다. 200km/h급 일반철도의 경우에는 전차선로 강성 변화가 파동 전파 및 반사에 비하여 집전성능에 영향을 더 미치므로 강성변화를 완화시키기 위하여 경간길이 축소, 전차선로의 장력 증가 및 드로퍼배치 최적화가 필요하다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권3호
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• pp.339-346
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• 2012

철도차량의 집전성능 및 이선율에 대한 사전 평가는 철도차량의 고속화와 더불어 중요시되는 문제이다. 본 논문에서는 유연체 다물체 동역학 해석 기법을 이용하여 가선과 판토그래프 사이의 동적상호작용에 대한 시뮬레이션 모델을 개발하였다. 해석 모델에서 판토그래프는 강체로 모델링 하였으며, 가선계는 탄성 대변형체의 거동을 효과적으로 표현할 수 있는 절대절점좌표를 이용하여 구현하였다. 또한, 가선계와 판토그래프 간의 동적 상호작용의 표현을 위하여 서로간의 상대운동은 슬라이딩 조인트를 이용하여 구속하였다. 개발된 해석 프로그램을 이용하여 철도차량의 주행 속도에 따라 발생하는 접촉력 및 이선율을 평가하였다. 개발 프로그램의 해석 모델 및 시뮬레이션에 대한 신뢰성은 가선계와 판토그래프의 동적 상호작용 시뮬레이션 방법에 대한 국제 규정인 EN 50318에 의하여 검증하였다. 해석 모델의 개발을 통하여 개발 중인 고속철도의 집전성능을 평가할 수 있는 기반을 마련하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.572-578
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• 2012

철도차량에서 안정적인 집전성능의 확보는 운영의 질 및 최고속도를 결정하는 중요한 요인이다. 이러한 집전성능을 사전에 예측하기 위하여 과거부터 다양한 방법이 제안되었으며, 결과의 정확도 및 해석 과정의 효율성 향상을 위한 연구들도 동시에 진행되어 왔다. 본 논문에서는 집전성능 해석 프로그램의 해석 효율성을 향상시키는 방법에 대하여 제안한다. 제안된 방법은 가선과 같은 길이 방향 구조물에 대하여 판토그래프가 상호작용을 하는 영역만을 해석 모델의 운동방정식에 포함하는 것을 기본 개념으로 두고 있다. 이와 같은 방법을 적용하기 위한 일반화 과정 및 알고리즘을 소개하고 해석 결과의 타당성, 오차를 최소화하기 위한 방법 및 제안된 방법의 효용성을 검토하고자 한다.

• 한국철도학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.409-416
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• 2016

팬터그래프와 전차선간의 접촉력 특성은 열차의 집전성능을 나타내는 중요한 특성으로서 국제규격에 따른 엄격한 관리가 필요한 항목이다. 최근에는 소음저감 커버가 고속열차의 팬터그래프 주위에 설치가 되고 있으나 팬터그래프 커버에 의한 접촉력 특성에 대한 연구는 거의 수행되지 않았다. 본 연구에서는 차세대고속열차(HEMU-430X)를 이용하여 팬터그래프 커버가 팬터그래프의 집전성능에 미치는 영향을 동적 접촉력 측정을 통하여 분석하였다. 그 결과 팬터그래프 커버가 부착이 되면 300km/h 주행 시 평균접촉력이 약 50N 낮아짐을 확인하였다. 또한 정적압상력을 제외한 순수한 팬터그래프 커버 유무에 의한 평균접촉력의 차이는 300km/h에서 최대 110N까지 측정되었다. 한편 팬터그래프 커버에 의하여 접촉력 표준편차가 약 3~5N 변화하는 것도 확인하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.157-164
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• 2014

판토그래프와 전차선간의 접촉력 특성은 차량에 대한 안정적 전원공급 특성인 집전성능을 평가하는 중요한 지표이다.본 연구에서는 HEMU-430x판토그래프의 동적 접촉력 특성을 속도에 따라 분석하였다. 그 결과 판토그래프의 접촉력 표준편차가 속도에 따라 증가함을 확인하였고, 주파수 분석을 통하여 전차선의 경간이 접촉력에 매우 큰 영향을 미치는 인자임을 확인하였다. 또한 400km/h 이상의 속도에서 안정적인 집전특성을 확보하려면 판토그래프와 가선간의 접촉력 표준편차가 작아져야 한다. 이를 위하여 전차선 장력증가, 판토그래프 집전판 경량화 등의 방안을 적용하였으며, 이에 대한 접촉력 측면에서의 효과를 정량적으로 분석하였다. 또한 개활지와 터널에서의 접촉력 특성의 차이에 대하여서도 주파수 분석을 통해서 분석하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.874-882
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• 2008

전차선로와 팬터그래프로 이루어진 집전계에서 두 계 사이의 기계적 상호 작용이나 이선과 같은 집전 특성은 직접 현장 시험을 통하여 확인하는 것이 가장 정확하고 확실한 방법이며, 꼭 필요한 것으로 여겨지고 있다. 그러나 고속이 될수록 집전 성능을 직접 현장에서 시험을 통하여 실시하는 것은 경제적으로나 현실적으로 불가능한 경우가 대부분이다. 그래서 대안으로 시뮬레이션 방법이 이용되기는 하나 이것은 현장 시험을 대체하는 방법이 아닌 하나의 보조적인 방법에 불과하다. 그래서 대안으로 컴퓨터를 이용한 시뮬레이션 방법이 이용되고 있다. 그러나 이것은 유용한 방법이긴 하나 현장 시험을 대체하는 방법이 아닌 하나의 보조적인 방법으로 간주되고 있는 것이 일반적인 관점이다. 그래서 실제 속도의 현장 시험에 대한 하나의 대안으로 속도 축척 모형의 집전계 주행시험기를 이용하는 방법이 있다. 이것은 실제 속도의 1/2이나 1/4 정도의 속도에서 시험을 하면서 실제 속도에서의 특성을 확인하는 시험 방법이다. 본 논문에서는 이 속도 축척 모형 시험의 세부적인 시험 방법과 시험 설비에 대하여 알아본다. 그리고 이 방법으로 시험하였을 때 나타나는 성능이 실제 속도에서의 성능을 어느 정도 가깝게 나타내는지를 파악해 보고자 특정 속도와 조건을 선정하여 전차선로-집전계 사이의 동역학 시뮬레이션을 실시하여 보았다. 시뮬레이션 결과 특정 조건이 갖추어진다면 이 속도 축척 모형 시험 방법이 효용성이 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.51-56
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• 2005

A dynamic simulation program of a catenary-pantograph system including tunnel section and transient section is developed in this study. The simulation program can accommodate for the pantograph of two panheads and three d.o.f model. Using the developed program, the dynamic characteristics with a SCHUNK'S WBL 85-PANTOGRAPH are analyzed at the conventional TAEBAEK line and its tunnel section when the catenary system is supported by a tunnel bracket. The simulation results show that the variation of contact force md uplift displacement is allowable in general section and the entrance and exit of a tunnel, but the uplift displacement and the separation ratio within tunnel section is difficult to allow.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권2호
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• pp.182-186
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• 2014

두 종류의 집전체(BP, bipolar plate)를 사용하여 바나듐 레독스-흐름 전지(V-RFB, vanadium redox-flow battery)의 성능을 평가하였다. V-RFB의 성능평가는 $60mA/cm^2$의 전류밀도에서 진행하였다. A 집전체를 사용한 V-RFB의 기전력(SOC 100%에서의 OVC)은 1.47V, B 집전체를 사용한 V-RFB의 기전력은 1.54V를 나타냈다. A 집전체를 사용한 V-RFB의 셀 저항은 충전시에 $4.44{\sim}5.00{\Omega}{\cdot}cm^2$을, 방전시에 $3.28{\sim}3.75{\Omega}{\cdot}cm^2$를 보였으며, B 집전체를 사용한 V-RFB의 셀 저항은 충전시에 $4.19{\sim}4.42{\Omega}{\cdot}cm^2$, 방전시에 $4.71{\sim}5.49{\Omega}{\cdot}cm^2$를 나타냈다. 각 집전체를 사용한 V-RFB의 성능은 5회 충방전 실험을 진행하여 평가하였다. A 집전체를 사용한 V-RFB는 평균 전류효율 93.1%, 평균 전압효율 76.8%, 평균 에너지효율 71.4%를 나타냈으며, B 집전체를 사용한 V-RFB는 평균 전류효율 96.4%, 평균 전압효율 73.6%, 평균 에너지효율 71.0%를 나타냈다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.218-219
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• 2010

온라인 전기자동차는 도로에 매설된 급전선로로부터 유도자계를 통하여 비접촉 방식으로 전기를 집전 받아 정차 및 주행 중에 충전하는 자동차이다. 이러한 비접촉 충전을 위해서는 도로에 매설된 급전 시스템과 차량 하부에 장착된 집전 시스템이 필요하며, 급전 시스템은 다시 급전 인버터와 급전선로로, 집전 시스템은 집전 모듈(pick-up)과 집전 레귤레이터로 구성된다. 본 논문에서는 급집전 시스템 각각의 장치를 소개하며, 더불어 구축된 시스템의 성능에 대해서도 소개한다.