• 한국철도학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.51-57
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• 2010

본 연구에서는 진공튜브 내 초고속열차의 공기저항을 전산유체역학을 이용하여 계산하였으며, 튜브-열차 시스템의 주요 시스템 파라메타인 열차 속도, 공기밀도, 터널 직경을 변화시켜가면서 공기저항의 변화를 살펴보았다. 튜브 내에서의 열차 공기저항은 속도의 제곱보다 더 급격히 증가하며, 튜브 직경이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 공기밀도가 감소함에 따라 개활지와 마찬가지로 거의 선형적으로 감소하는 특성을 보여주었으며, 특정 파라메타 공간에 대하여 파라메타에 따른 공기저항 변화의 불규칙성이 다소 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권3호
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• pp.377-385
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• 2018

튜브 내부의 공기저항을 최소화해 운송체의 빠른 이동을 가능하게 해주는 초고속 진공튜브 시스템(Super-speed vacuum tube system)은 고효율 친환경성으로 인해 차세대 운송시스템으로 주목받고 있다. 초고속 진공튜브 시스템은 외부에 비해 튜브 내부의 압력을 매우 낮게 유지할 필요가 있으므로 기밀성의 확보가 무엇보다 중요한 설계 요건이라 할 수 있다. 본 연구에서는 균열의 발생이 진공튜브 구조물 내부의 압력 변화에 어떠한 영향을 미치는지 고찰하기 위해 일련의 콘크리트 튜브 구조물에 대해 균열에 따른 내부 압력의 변화를 측정하는 실험을 실시하였다. 실험결과 균열의 길이 또는 균열폭에 대한 정보만으로는 시스템의 기밀성에 영향을 주는 균열의 성질을 표현하기에 부족한 것으로 나타났으며, 반면에 발생된 구조물의 변위와 등가투기계수와의 관계는 상대적으로 높은 상관관계를 가지는 것으로 나타났다. 이와 같은 실험 결과를 바탕으로 설계 단계에서 시스템의 기밀성을 예측하기 위한 향후 연구방향을 제시하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.143-150
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• 2011

본 논문에서는 초고속 튜브철도 시스템의 개념설계 단계에 있어 진공튜브 구조물의 기밀성능 평가를 위한 기초 연구를 수행하였다. 먼저 Darcy의 흐름법칙에 근거하여 밀폐된 구조물의 내/외부 압력 차에 따른 공기 유입의 흐름식을 유도한 후 콘크리트 재료에 대한 투기성 평가 실험을 수행하여 콘크리트 강도에 따른 투기계수의 경향을 분석하였으며 이 결과를 바탕으로 가정 단면을 가진 튜브 구조물에 대한 내부 압력 변화를 해석적으로 모사하였다. 수립된 해석모델과 실험결과를 종합적으로 분석한 결과, 콘크리트의 투기성은 압축강도에 기하급수적으로 반비례하며 진공튜브 구조물에 콘크리트 재료를 적용하였을 경우 적어도 50MPa 이상의 압축강도를 갖는 콘크리트를 사용하는 것이 진공펌프의 운용 및 유지관리 측면에서 유리할 것으로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.61.1-61.1
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• 2013

최근 지구온난화 및 원유 공급 감소 또는 고갈로 에너지 효율성 높고 저탄소 녹색성장을 주도할 수 있는 철도산업에 대한 관심이 고조되고 있다. 초고속 자기부상철도는 에너지 효율이 높은 경제적인 교통수단으로써, 단위 수송당(인-km) 온실가스 배출량이 자동차의 38%, 항공기의 17%에 불과하고, 같은 궤도운송시스템인 고속철도에 비해서도 77%에 불과하고 단위수송당 에너지 소비율이 항공기의 80% 수준에 불과하므로, 화석에너지의 고갈이 예상되는 미래에 장거리 고속 이동 수단으로써 중요성이 확대되고 있다. 또한, 비접촉 추진 방식이므로 바퀴 접촉식 고속철도에 비해서 유지보수 비용이 저렴하고(34%에 불과) 고속철도에 비해 10dB 이상 소음 발생이 적은 수명주기 비용 및 환경측면에서 기존 철도시스템에 비해서 경쟁력이 있으므로 시급한 개발과 활용이 요구되고 있다. 본 연구에서는 초고속 자기부상철도 연구와 관련된 국내외 연구동향과 함께, 국가연구개발사업으로 추진중인 초고속 자기부상철도 핵심기술개발사업에 대해 살펴보았다. 또한, 미래기술로 각광을 받고 있는 튜브트레인 기술에 대해서도 알아보았다.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권5호
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• pp.516-520
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• 2010

튜브 구조물의 압력을 대기압 이하로 유지하는데에 사용될 진공 펌프의 용량을 설정하기 위한 파라메타 연구를 수행하였다. 최근 철도 기술 연구자들은 초고속 수송 시스템의 하나인 튜브 열차 시스템에 관심을 가지게 되었다. 초고속을 달성하기 위하여 튜브 내부를 저압으로 유지할 필요가 있는데, 저압에서는 공기 저항이 극단적으로 줄어들기 때문이다. 진공 펌프 시스템은 튜브 내부를 저압으로 만들고, 누설을 보충하는 역할을 한다. 일련의 연구결과, 다양한 파라메타에 대한 진공 펌프의 용량을 구하였다. 이 결과들은 공기 저항 저감 효과를 분석하는데에 적용될 것이다.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.44-50
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• 2010

본 연구에서는 튜브-열차 시스템의 기본적인 유동장의 특성을 파악하고, 튜브열차의 공기저항을 계산할 수 있는 보다 효율적인 수치 해법을 제시하고 계산 결과에 대한 타당성을 논하였다. 최소한의 계산 영역 내에선 정상상태의 해를 찾기 위하여 비정상 해석의 결과를 기준으로 하여 경계조건의 부여 방법을 변화시킨 정상 해석의 결과를 비교한 결과, 열차속도가 300 km/h일 경우에는 공기저항의 값이 정상해석 결과와 비정상해석 결과가 잘 일치하였으며, 동일 속도 대역에서의 고속열차 현장시험 결과와 비교한 결과 열차/터널 단면적비에 따라 공기저항의 비가 동일한 추세를 나타나는 것으로 나타났다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1445-1446
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• 2010

• 한국철도학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.151-159
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• 2011

본 논문에서는 시공이음 및 세그먼트 연결부 등 불연속 구간을 포함하고 있는 튜브 구조물에 대한 기밀성 평가를 위해 실험에 기초한 연구를 수행하였다. 실제 진공튜브 시스템을 위해 적용 가능한 콘크리트 라이닝을 최대한 모사할 수 있도록 콘크리트 관 1개로 구성된 일체형 튜브(N1) 1기, 동 콘크리트 관 두 개를 연결시킨 연결식 튜브 시험체(N2) 1기, 그리고 콘크리트 세그먼트형 튜브(S) 1기 등 총 3기의 시험체를 제작하여 각 시험체에 대해 내부 기압을 0.1atm로 낮춘 후 시간에 따른 내부 기압의 변화를 측정하였다. 기밀성 실험 결과 얻어진 흐름 곡선으로부터 시스템의 등가 투기계수를 산출하였는데 이음부가 많을수록 시스템의 등가투기계수는 높아지는 경향을 보였다. 또한 실험 결과를 바탕으로 가정된 튜브 단면 변화에 따른 기밀성의 민감도를 해석적으로 분석하였는데 튜브 구조물의 두께 및 직경이 커질수록 시스템 기밀성이 더 향상될 뿐 아니라 기밀성 보강의 효과가 더욱 커진다는 것을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권7호
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• pp.38-45
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• 2020

아진공 튜브 안을 부상한 상태로 주행하는 캡슐트레인은 공기저항력 및 마찰력을 획기적으로 줄임으로써 초고속 주행이 가능하다. 캡슐트레인에서 부상방식으로 사용되는 초전도 유도 반발식 부상은 부상 공극이 커서 인프라 건설비용이 저렴하고 별도의 부상제어가 필요 없는 장점이 있지만, 부상·안내 공극의 변화가 크고 부상 및 안내력에 댐핑 특성이 작아 주행 안정성 및 승차감을 악화시킬 수 있다. 본 연구에서는 초전도 유도 반발식 부상방식에 기반한 캡슐트레인의 동특성 해석 모델을 구축하고 이를 활용하여 캡슐트레인의 주행 특성을 분석하였다. 먼저 초전도 유도 반발식 부상에 있어서 동특성에 중요한 영향을 미치고 속도 및 공극 변화에 따라 비선형적인 특성을 보이는 부상 및 안내 강성을 도출하였고, 이러한 강성이 반영된 캡슐트레인의 3D 동특성 해석 모델을 구축하였다. 구축된 모델을 이용하여 캡슐트레인의 속도별 주행 특성이 승차감에 미치는 영향과 곡선 주행, 튜브 처짐 및 튜브 연결부 단차 등과 같은 주행 환경이 차량의 동특성 및 주행 안정성에 미치는 영향을 검토하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권9호
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• pp.643-651
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• 2020

공기 저항이 적은 아진공 상태의 튜브 안을 주행함으로써 초고속주행이 가능한 캡슐트레인은 부상 공극이 커서 인프라 건설 비용 절감에 유리한 초전도 유도 반발식 부상을 채택하고 있다. 초전도 유도 반발식 부상은 부상 공극을 크게 할 수 있고, 별도의 공극 제어가 필요 없는 장점이 있는 반면, 공극 변동량이 크고 부상력에 댐핑 특성이 작기 때문에 차량의 주행 안정성 및 승차감이 악화 될 수 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해서는 차량의 주행 동특성에 기반한 주행안정화장치를 설계하고 적용하여야 한다. 본 연구에서는 캡슐트레인의 동특성을 모사하고 주행안정화장치의 성능을 사전에 검토할 수 있는 1/10 스케일의 축소형 시험장치를 개발하였다. 시험장치는 대차의 모션을 구현할 수 있는 6 자유도 스튜어트 플랫폼, 주행안정화장치가 적용된 2차 현가장치 및 차체로 구성되어 있다. Jaschinski가 제안한 동특성 상사 법칙에 따라 축소 시험장치를 제작하였고, 가이드웨이 불규칙도와 부상 강성이 반영된 대차 모션 구현 알고리즘을 적용하였다. 제작된 시험장치를 이용한 실험을 통해 얻어진 결과와 수치해석 결과와의 비교를 통해 시험장치의 성능을 검토하였다.