현재까지 많은 공조용 빙축열 시스템이 전력수요 평준화를 목적으로 개발되어 설비에 적용되어 왔다. 지금까지 각종 학회에서 발표된 내용들은 기업에서 개발된 빙축열 시스템의 제빙 방식의 특징이나 시운전 결과가 중심이고, 빙축열 시스템의 평가, 특히 실제 설비의 운전 데이터에 기초한 시스템 성능 평가에 대한 내용은 많지 않았다. 이번에 소개하고자 하는 기술은 현장 제조형의 과냉각 방식 빙축열시스템의 실제 설비를 대상으로 제빙조의 제빙성능과 해빙성능에 관하여 모델해석를 기초로 평가하고, 제빙효율, 소비전력, 운전비용과 관련하여 설명함으로서 열원시스템을 평가하고자 한다.
Winter weather condition can cause icing and ice coats on 25 kV overhead contact wire. This generates shocks at the mechanical interface of the collecting strips of the pantograph and the contact wire and extra electrical resistance, which may affect quality of current collection at the contact wire / collecting strips of pantograph interface. De-icing operations should he performed just before train operation to avoid the formation of another ice layer. Thus, the work in this paper is investigation and analysis of de-icing system which could be applied to the electric car line of railways.
In the cold and temperate regions of Korea the icing and ice coats on 25[kV] electric car line during winter is a very serious problem. This generates shocks at the mechanical interface of the collecting strips of the pantograph and the contact wire and extra electrical resistance, which may affect quality of current collection at the contact wire / collecting strips of pantograph interface. De-icing operations should be performed just before train operation to avoid the formation of another ice layer. This paper presents temperature analysis of the de-icing system which could be applied to the electric car line of railways.
The ice coats are built on 25 kV overhead contact wire when the temperature is lower than $0^{\circ}C$. It generates shockwaves at the mechanical interface of the collecting strips of the pantograph and the contact wire. The de-icing processes should be performed to avoid shockwaves which are generated by a pulsed high-voltage arc discharge. This paper presents temperature analysis of the de-icing effects which could be applied to the overhead contact wire of railways using Joule heat. The results show that 350 A is the proper current for $0^{\circ}C$ conductor according to environmental condition such as velocity of air stream, ambient temperature and moisture.
지구 기후시스템의 중요구성인자인 해빙은 극지방과 고위도에 분포하는 특성상 위성을 통한 탐지가 활발히 수행되고 있다. 위성자료를 이용한 해빙탐지기법은 반사도와 휘도온도자료를 이용하며, 많은 연구에서 휘도온도자료를 통해 산출된 Ice Surface Temperature (IST)를 활용한 기법인 Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS)의 해빙탐지기법을 활용하고 있다. 본 연구에서는 IST 산출과정이 생략된 단순하고 효율적인 동적임계값 기법을 활용한 해빙탐지기법을 제시하고자 한다. 동적임계값을 지정하기 위하여 해수의 어는점 이하의 화소를 대상으로 MODIS IST와 MODIS $11{\mu}m$ 채널의 휘도온도, Brightness Temperature Difference ($BTD:T_{11{\mu}m}-T_{12{\mu}m}$)의 상호관계를 분석하였다. 분석 결과, 세수치의 관계가 선형의 특징을 나타내었으며 이를 활용하여 임계값을 지정하였다. 청천역에서 지정한 임계값을 MODIS $11{\mu}m$ 채널에 적용하여 해빙을 탐지하였다. 또한, 본 연구의 해빙탐지기법의 성능을 검증하기 위해 MODIS Sea ice extent를 이용하여 정확도를 분석하였으며 그 결과, Producer Accuracy (PA) 99% 이상의 높은 정확도를 보였다.
북극의 장기간 기후 변화 관측을 위해서는 에너지 수지를 정량적으로 파악하는 것이 중요하다. 에너지 수지를 정량적으로 파악하기 위해서 고품질의 장기간 복사 에너지 변수들이 필요하지만 대부분 위성 기반 복사 에너지 변수 자료들은 제공되는 기간이 짧아 자료들을 연계하여 사용해야한다. 자료를 연계해서 사용하기 위해서는 사용되는 자료의 차이를 정확하게 파악하고 일치시키는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 위성 기반 복사 에너지 자료인 Global Energy and Water Exchanges Project(GEWEX) 와 Clouds and the Earth's Radiant Energy System(CERES)를 비교 분석하여 자료 연계를 위한 기초자료를 제공하고자 한다. 두 자료를 비교 분석한 결과 CERES자료를 기준으로 했을 때, GEWEX 자료가 과소 추정되었다. 또한 두 자료는 약 $3{\sim}25W/m^2$의 차이가 발생하였으며, 고위도 지역이거나 해빙지역일수록 두 자료의 차이가 더 증가하였다. 또한 두 자료의 월별 평균을 비교하였을 때는 하향 장파 복사 에너지를 제외한 나머지 변수들은 봄과 여름철에 $9.26{\sim}26.71W/m^2$의 높은 차이를 보였다. 본 연구 결과는 북극지역에서 CERES와 GEWEX 자료를 합성하거나 선택할 때 좋은 기준 자료로 사용 가능하다.
철도 선진국을 중심으로 신재생에너지의 철도 시스템 적용이 가속화 되고 있고, 국내에서도 철도 시스템에 신재생에너지를 적용하려는 시도가 이루어지고 있다. 이미 상당수의 신규 역사가 BIPV(building integrated photovoltaic) 시스템을 적용하고 있고, 단순히 유휴지를 이용한 풍력 발전 시스템을 넘어서 차량의 주행풍을 이용하거나 차량 외부에 풍력 발전기를 설치하는 등의 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 수소 에너지를 연료로 하는 연로전지의 경우 기존 전기철도의 대체 연료로서 주목을 받으며 많은 연구가 이루어졌고 현재는 시험 운전 단계에 이르러 있다. 지열의 경우에는 벌써 오래전부터 승강장 또는 선로의 해빙장치의 에너지원으로 사용 되고 있다. 이밖에 수력 및 해양 에너지의 경우 전철전력의 청정 에너지 공급원으로 보고되고 있으며, 차량이나 역사 내에서 발생하는 운동 에너지를 수확하여 전기 에너지로 변환하는 에너지 하베스팅 기술이 새로운 신재생에너지 기술로서 많은 관심을 받고 있다. 에너지 문제와 온실가스 감축 의무 부담이 날로 가중되는 현 시점에서 신재생에너지의 전기철도 시스템 적용은 이 같은 문제를 해결할 수 있는 확실한 대안이 될 것이다. 본 논문에서는 국내외 전기철도 시스템의 신재생에너지 적용 기술과 적용 방안에 대해 고찰한다.
A dynamic simulation program may be used for the development of effective control algorithms for the ice storage cooling system. Simplified effective dynamic models for an ice-on-coil type storage tank, a screw chiller, a water-to-air heat exchanger, three way valves, pipes, pumps, temperature sensors, and controllers were developed. And a dynamic simulation program for the ice storage cooling system was developed by using these dynamic models. Control algorithms for the full storage system were also selected and analyzed in order to show the effectiveness of these models. From the simulation results, it may be concluded that the simulation program developed in this study can be effectively used for the development of improved control algorithms for the ice storage cooling system.
Overhead contact systems (OCS) consist of contact and messenger wires, in which the contact wire supplies electric energy to the railway vehicle by contacting a pantograph. However, this mechanical contact is interrupted during frosts or temperatures below $0^{\circ}C$ in the winter. In these conditions, railway vehicle accidents can occur during operation because of the low energy efficiency that results from the increase in the arcing between the contact wire and pantograph. Therefore, the detection of frost or freezing temperatures is necessary to maintain the stable operation of these trains. In this study, we proposed the development of a frost or freezing condition monitoring system on the OCSs that utilizes wireless communication.
최근 지구온난화 영향 등으로 인하여 북극해의 해빙이 가속화 되고 있어 북극항로의 상용화가 예상보다 빨라질 전망이다. 하절기 북극해의 얼음 면적은 1979년 위성관측이 개시된 이래 약 40%정도로 줄었다. 북극항로가 상업적으로 이용되기 위해서는 경제성 문제 이전에 북극항로 중 일부가 특정국가 배타적으로 사용하는 문제가 해결되어야 하며, 다음으로 선박운항 기술적 요인으로서 부빙들이 움직이고 있는 기후조건에 맞는 특수선박의 건조가 필요하며 또한 이들 선박을 북극해에서 운항할 수 있는 선원들의 교육 프로그램의 이수 외에도 관련 연안국과의 협력으로 국제적인 공인이 이루어져야 할 것이다. 그 밖에 북극항로 정보시스템개발에 대해서도 연구가 이루어져야 할 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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