• 공업화학
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• 제30권3호
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• pp.384-388
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• 2019

동절기 고속철도차량 하부 및 대차부에 부착된 설빙이 차량 운행 시 도상자갈구간(침목이 받는 차량 하중 전달 및 침목 고정을 위한 자갈 구간)에서 고속으로 낙하하여 자갈을 비산시켜 이로 인한 철도차량 구조물 및 시설물의 피해가 보고되고 있으며, 이는 고속철도 개통 이후 지속되고 있다. 이러한 문제점 해결을 위해 자갈의 비산을 방지하는 네트, 인력 제빙, 이동식 열풍기 등을 사용하고 있으나 효율성이 떨어진다. 기존보다 효율적인 제빙을 위해 화학적 제빙액에 대한 연구가 진행되고 있으며, 본 연구에서는 화학적 제빙액으로 사용되는 물질들의 융빙성능, 동점도, 증발성 등을 평가하여 고속철도차량 제빙용으로 최적의 물질을 찾고자 한다. 평가 물질로는 유기산염류 4종(개미산나트륨, 초산나트륨, 개미산칼륨, 초산칼륨)과 알코올류 2종(프로필렌글리콜, 글리세롤)을 대상으로 하였다. 이때, 실내 평가에서는 개미산칼륨, 초산칼륨, 프로필렌글리콜이 유사한 융빙성능을 보였으나, 모사 살포 시스템을 이용한 융빙성능 결과, 프로필렌글리콜이 가장 우수한 성능을 보였다. 이는 프로필렌글리콜의 동점도가 2.989029 St로 다른 물질 대비 높아 얼음에서 보다 오래 체류하여 제빙하기 때문이다. 또한, 개미산칼륨과 초산칼륨은 결정이 석출되어 차량외관에 악영향을 미치므로 사용에 어려움이 있다. 본 연구를 통해 프로필렌글리콜이 고속철도차량용 제빙액으로 최적의 물질임을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권8호
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• pp.913-920
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• 2011

본 논문은 4-매 주자직 유리섬유/에폭시 적층 복합재가 적용된 철도차량 경량 대차프레임의 피로 수명 및 강도 평가에 대해 기술한다. 대차프레임 경량화 재질로 적용된 유리섬유/에폭시 4-매 주자직 적층 복합재료의 피로특성 평가를 위하여 경사, 위사 그리고 $0^{\circ}/90^{\circ}$ 방향으로 적층된 시험편에 대하여 인장-압축 피로시험을 수행하였다. 유리섬유/에폭시 4-매 주자직 적층 복합재료의 피로시험은 5Hz의 주파수, -1의 응력비(R), $10^7$의 피로수명을 갖도록 하였다. 또한, JIS E 4207의 하중조건에 따른 대차프레임의 피로강도 평가를 Goodman 선도를 통하여 수행하였다. 유리섬유/에폭시 적층 복합재 경량 대차프레임의 피로수명 및 강도 평가기준을 만족하였으며, 무게를 고려할 경우 기존 대차프레임 재질인 SM490A 금속재에 비하여 우수한 피로특성을 갖는다.

• 한국철도학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.252-256
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• 2003

Smart materials can adapt to changes of environment like living organs in nature such that they can maximize the performance and minimize the maintenance expense of engineering systems. Such materials have been paid attention ten years ago and applied in the area of industry, aerospace, transportation and civil structures. This paper summarizes smart material technology and shows some application examples in railway vehicles. Also, its future of smart material technology in railway vehicle technology is envisaged based on its possibility and practical aspect.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권5호
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• pp.678-686
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• 2009

국내에서 개발된 한국형 틸팅열차는 현재 시제차량 제작을 마치고, 충북선을 시작으로 시운전 시험이 단계적으로 진행되고 있다. 시운전 시험에서는 한국형 틸팅열차의 시스템 안정화를 위해 차량 외에 궤도, 구조물, 전차선, 신호 등 각 시스템 상호간의 인터페이스 검증이 필요하며, 선로구축물 분야에서는 개발차량의 증속이 궤도구조에 미치는 영향을 비롯한 궤도부담력 검토를 통해 궤도구조의 안정성과 주행안정성 평가가 수행되어야 한다. 따라서 본 연구에 서는 완화곡선구간을 주행하는 틸팅차량(한빛200호), 고속차량(KTX) 및 일반차량(무궁화)에 의해 궤도에서 발생하는 동적 윤중 및 횡압을 측정하였다. 측정데이터를 통해 차종별 주행패턴을 비교하고 윤중과 횡압의 증감율을 확률적으로 분석하였다. 분석결과, 고정식 대치구조를 갖는 기존 차량의 캔트변화에 따른 발생 윤중 및 횡압의 분포범위는 일정 범위 내에서 작은 편차로 분포하였다. 반면 진자식 대차구조인 틸팅차량의 경우 캔트변화에 따른 차체의 틸팅작용에 의해 비교적 넓은 범위에 큰 편차로 궤도작용력이 분포하는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권11호
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• pp.1413-1420
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• 2012

철도차량의 동적 거동 및 안정성 등을 예측하고 물리적인 특성을 이해하기 위하여 철도선진국인 영국, 프랑스, 일본 등에서는 축소모델 제작 및 시험하는 방법과 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 해석적으로 접근하는 방법이 사용되고 있다. 실물 규모의 동특성 시험은 대규모의 시험설비 구축에 따른 많은 비용과 시간의 소요, 그리고 시험 환경 설정의 어려움 등의 문제점이 발생하게 된다. 이러한 단점들을 극복하고자 상사법칙을 적용한 축소대차 모델을 이용하여 동적 시험 및 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 해석적 연구를 수행하고 있다. 본 연구에서는 소형탈선시뮬레이터를 이용한 1/5 축소대차의 주행안정성 시험에서 신뢰성이 검증된 해석모델을 이용하여 주행안정성에 미치는 매개변수 중 주행속도, 차체 하중의 2가지 변수에 따른 1/5 축소대차의 주행안정성 해석을 수행하고, 그에 따른 동적특성을 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1A호
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• pp.31-43
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• 2009

본 논문에서는 다양한 차종의 영향을 반영할 수 있고, 차량과 교량의 연성 운동방정식을 구성하여 시간 단계별 직접해를 산정할 수 있는 수치해석기법을 제시하였다. 운동방정식의 해는 직접적분법인 Newmark ${\beta}$을 이용하여 해석 단계별로 구성된 유효강성행렬과 유효하중벡터를 바탕으로 정적평형방정식의 해를 구하는 원리와 동일하게 산정하였다. 또한 해석의 효율성을 증진시키기 위하여 유효강성행렬은 Skyline 법에 의해 재구성하였으며, Cholesky의 행렬 분해기법을 동시에 적용하여 직접적인 역행렬 계산에서 야기되는 오차의 발생을 최소화 하였다. 또한 기존선 철도차량인 새마을 PMC 열차와 디젤 견인 무궁화 열차에 대한 3차원 정밀수치해석 모델을 개발하였고, 각 차량은 차체와 전 후방 대차에 각각 6자유도씩 고려하여 총 18자유도로 수치모델을 작성하였다. 교량은 3차원 공간뼈대 요소를 이용하여 모델링하였고, 차륜과 레일 접촉면의 불규칙성은 미국의 FRA에서 규정하고 있는 연직방향 및 횡방향틀림에 대한 PSD 함수를 이용하여 궤도틀림을 수치적으로 구현하였다. 제시된 수치해석 기법은 12 m, 18 m형 판형교의 실측결과를 이용하여 타당성을 검증하였으며, 실측 및 수치해석결과는 교량의 1차 휨 고유진동수의 2.0배를 기준으로 Low pass filtering 하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.179-184
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• 2012

철도관련 사업 및 연구개발시 수행하는 타당성조사에서 환경적 파급효과 산정의 중요성이 증대되고 있다. 그러나 현재의 투자평가시 고려되는 평가항목은 이동성에 기반한 효율성 위주의 항목으로 구성되어 있다. 현재 시행되는 예비타당성조사 및 타당성 평가의 주요 계량화 항목을 보면 차량운행 비용절감 편익, 통행시간 절감편익, 교통사고 감소편익, 환경비용 절감편익으로 분류된다. 현재의 환경비용 절감편익은 단순히 오염물질별 원단위에 따른 산정에 그치고 있어 최근 녹색성장 및 지속가능한 교통체계의 패러다임에 맞는 사회경제적 평가항목의 도입이 필요하다. 국내의 타당성 평가내용을 보면 계량화가 힘든 부분은 정책적 분석에서 고려되나 참고사항에 그치고 있어 계량화가 가능한 방법론의 개발이 필요하다. 대표적인 환경편익인 소음, 공간영향과 대기오염에 관한 평가체계의 정립이 필요한 시점이다. 따라서 본 연구는 기존 국내외 환경비용 절감편익 연구의 내용분석을 바탕으로 능동조향대차 연구의 타당성 분석을 사례로 적절한 평가항목에 관한 연구방향을 제시하고자 한다.

• 한국철도학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.1-6
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• 2014

국제환경규제는 제품사용단계에서 발생한 환경오염에 대한 사후처리방식에서 설계단계에서 사전환경 오염차단과 자원순환으로 전환하고 있다. 사전환경오염 차단도구로는 제품의 환경성능을 정량화하고 이러한 정보를 객관적으로 제공하는 환경성 인증제도가 활용되고 있으며 유럽에서는 이를 구매단계부터 적용하고 있다. 본 연구에서는 국내 최초로 틸팅열차를 대상으로 ISO 14025기준과 환경부 환경성적표지제도의 작성지침에 따라 전과정평가를 수행하였으며 그 결과를 제시하였다. 틸팅열차 1편성의 생애주기 온실가스 총배출량은 $3.54{\times}10^7kgCO_2eq.$로 분석되었으며 이는 유럽의 동일한 철도차량 온실가스 배출량과 비교할때 높은 수치이다. 차량별 온실가스배출량 분석결과 동력분산식임에도 Mcp차량의 배출량이 상대적으로 많았으며 차체의 배출량이 대차보다 높음을 확인하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.299-310
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• 2017

본 연구에서는 3-piece 마찰 웨지 화차의 주행성능을 예측하기 위해 ADAMS/View에서 독립하중 마찰 웨지 모델을 개발하였다. 마찰 웨지 모델은 볼스터의 좌우, 수직방향에 따른 마찰을 각각 구현해줄 수 있다. 개발된 마찰 웨지 모델은 ADAMS/Rail 차량 모델에 적용하여 동역학 해석 결과를 얻었다. 대상차량은 임계속도 210km/h를 가진다. 직선 안정성 해석에서 UIC518에 근거해 차체의 횡, 수직방향 한계 가속도에 만족하는 것을 확인하였다. 300R 곡선에서 해석 적용 속도는 70km/h로 UIC518에 근거해 차체, 대차의 한계 가속도에 만족하였다. 또한 "철도차량 안전기준에 관한 규칙"의 윤중감소율, 횡압, 탈선계수에 만족하는 것을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4D호
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• pp.671-678
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• 2006

본 연구에서는 2개의 질량을 갖는 1/4 차량모델을 이용하여 차량-궤도-교량간의 동적상호작용 현상을 표현하기 위해 비선형 헤르츠 접촉스프링(Nonlinear Hertzian Contact Spring)과 비선형 접촉감쇠장치(Nonlinear Contact Damper)를 도입하였다. 또한, 차량에 작용하는 하중은 차량의 중량외에 임의시간단계의 차륜재하위치인 레일답면(즉, 주행로상의 접촉면)에서의 변위가 제한조건식(Constraint Equation)으로 가해졌다. 이 변위제한조건식은 Penalty방법(Penalty Method)에 의해 구현되었으며, 해의 안정화(Stabilization)를 위한 기법과 제한조건오차보정반력(Reaction from Constraint Violation)을 도입하였다. 또한, 차량의 피칭운동을 표현하고, 다양한 차량/열차를 모형화하기 위해서 1/4 차량모델의 차체 및 대차프레임 간을 강체연결 및 핀이 있는 강체연결조건으로 모형화하였다. 시간적분방법으로는 Newmark계열의 시간적분법이 사용되었으며, 해의 정확성 확보를 위해 국지적 오차평가에 근거한 적응적시간간격기법(Adaptive Time-Stepping Scheme)을 도입하였다. 이러한 적응적시간간격기법을 도입하여 동적해석에서 시간간격의 크기를 자동적으로 결정함으로써 동적해석에서의 해의 정확성을 확보하고 시간적분에 소요되는 계산비용을 감소시킬 수 있을 것으로 기대된다.