• Structural Engineering and Mechanics
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• 제50권2호
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• pp.151-161
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• 2014

In this paper, fuel tank of the locomotive ER 24 has been studied. Firstly the behavior of fuel and air during the braking time has been investigated by using a two-phase model. Then, the distribution of pressure on the surface of baffles caused by sloshing has been extracted. Also, the fuel tank has been modeled and analyzed using Finite Element Method (FEM) considering loading conditions suggested by the DIN EN 12663 standard and real boundary conditions. In each loading condition, high stressed areas have been identified. By comparing the distribution of pressure caused by sloshing phenomena and suggested loading conditions, optimization of the tank has been taken into consideration. Moreover, internal baffles have been investigated and by modifying their geometric properties, search of the design space has been done to reach the optimal tank. Then, in order to reduce the mass and manufacturing cost of the fuel tank, Non-dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-II) and Artificial Neural Networks (ANNs) have been employed. It is shown that compared to the primary design, the optimized fuel tank not only provides the safety conditions, but also reduces mass and manufacturing cost by %39 and %73, respectively.

• Journal of Magnetics
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• 제22권1호
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• pp.23-28
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• 2017

This paper is a study of the eddy current brake designed to replace the air brake of railway application. The eddy current brake has the advantage of being able to take a high current density compared to the other application because this brake is used for applying brakes to the rolling stock for a shorter amount of time. Also, this braking system has the merit of being able to take a high current density at low speed rather than at high speed, because the heat generated by the low speed operation is less than that of the high speed operation. This paper also presents a method of improving the output torque of the eddy current brake at low speed operation through a change of the winding as well as the basic design.

• 한국해양공학회지
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• 제23권4호
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• pp.69-77
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• 2009

Structural analysis of a brake shoe for commercial vehicle was performed using finite element method. Since the strength of a brake shoe is affected by the magnitude and distribution shape of the contact pressure with the drum, the contact pressure between the shoe friction material and drum was calculated using a 2-Dimensional non-linear contact analysis in a state. And the brake was actuated by input air pressure and the drum of it was calculated both stationary and dynamic based on forced torque applied to the drum during the static state analysis. The results of the above analysis were then used as the load boundary conditions for a 3-Dimensional shoe model analysis to determine the maximum strain on the shoes. In the analysis model, the values of tensile test were used for the material properties of the brake shoes and drum, while the values of compression test were used for the friction material. We assumed it as linear variation, even though the properties of friction material were actually non-linear. The experiments were carried out under the same analysis conditions used for fatigue test and under the same brake system which equipped with a brake drum based on the actual axle state in a vehicle. The strains were measured at the same locations where the analysis was performed on the shoes. The obtained results of the experiment matched well with those from the analysis. Consequently, the model used in this study was able to determine the stress at the maximum air pressure at the braking system, thereby a modified shoe model in facilitating was satisfied with the required endurance strength in the vehicle.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.578-585
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• 2018

본 논문은 고속철도차량에 전기기계제동장치(EMB : Electric Mechanical Brake)를 적용하기 위한 주요 구성품인 3상 매입형영구자석동기전동기(IPMSM : Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)의 설계방법과 이를 이용한 인버터 제어시스템의 압부력제어 시뮬레이션 방법을 제안한다. 최근 자동차에서 주로 사용하는 유압식 제동장치는 유압을 발생시키기 위해 필요한 오일류와 유압 라인의 관리, 유지보수성 및 유압펌프의 동작으로 인한 효율성 등이 문제로 제기되면서 EMB에 대한 관심이 높아지고 있으나 비용증가 및 안전측면의 보완이 지속적으로 요구되고 있다. 공압식 제동장치를 주로 사용하는 철도차량은 EMB 시스템을 적용할 경우 차량 하부에 큰 공간을 차지하는 공기압축기, 제동공기통 및 연결 배관 등의 부품이 필요하지 않으므로 50% 이상의 소형화가 가능하며 인버터를 적용한 전동기 구동방식으로 인하여 상대적으로 빠른 응답속도와 정밀제어를 통해 공주거리를 단축시킬 수 있는 장점을 갖는다. 또한, 철도차량은 다수의 제동장치가 제동력을 분담하는 구조로 설계되어 자동차와 비교하여 EMB 적용이 안전측면에서 유리하다. 본 논문에서는 JMAG을 활용하여 고속철도의 제동 캘리퍼와 제동력 출력에 적합한 모터설계 및 전자계해석을 수행하였다. 제동 압부력 제어 시뮬레이션을 위해 기계구동부는 기존 EMB 시스템에 주로 적용된 볼스크류 형태의 동작방식과는 달리 고속철도차량에 적용된 편심축 회전을 이용한 구동방식으로 모델링하였다. IPMSM 제어를 통한 제동압부력 및 제동력 출력결과는 Matlab/Simulink를 활용하여 JMAG의 IPMSM 모델과 co-simulation을 통해 보였으며 결과의 타당성은 차세대고속철도(HEMU-430X)의 제동사양과의 비교를 통해 검증하였다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제11권3호
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• pp.609-617
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• 2016

Belt-driven Starter Generator (BSG) differs from other mild hybrid systems as the crankshaft of vehicle are not run off. Motor permits a low-cost method of adding mild hybrid capabilities such as start-stop, power assist, and mild levels of regenerative braking. Wound rotor synchronous motor (WRSM) could be adopted in BSG system for HEV e-Assisted application instead of the interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM). In practice, adequate torque is indispensable for starter assist system, and energy conversion should be taken into account for the HEV or EV as well. Particularly, flux weakening control is possible to realize by adjusting both direct axis components of current and field current in WRSM. Accordingly, this paper present an off-line current acquisition algorithm that can reasonably combine the stator and field current to acquire the maximum torque, meanwhile the energy conversion is taken into consideration by losses. Besides, on account of inductance influence by non-uniform air gap around rotor, nonlinear inductances and armature flux linkage against current variation are proposed to guarantee the results closer to reality. A computer-aided method for proposed algorithm are present and results are given in form of the Look-up table (LUT). The experiment shows the validity of algorithm.

• Asian Journal of Atmospheric Environment
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• 제7권1호
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• pp.38-47
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• 2013

$PM_{10}$ concentrations were measured at four monitoring sites at the Daechaung station of the Seoul subway. The four locations included two tunnels, a platform, and a waiting room. The outside site of the subway was also monitored for comparison purposes. In addition, the effect of the platform screen doors (PSDs) recently installed to isolate the $PM_{10}$ in a platform from a tunnel were evaluated, and a comparison between $PM_{10}$ levels during rush and non-rush hours was performed. It was observed that $PM_{10}$ levels in the tunnels were generally higher than those in the other locations. This might be associated with the generation of $PM_{10}$ within the tunnel due to the train braking and wear of the subway lines with the motion of the trains, which promotes the mixing and suspension of particulate matter. During this tunnel study, it was observed that the particle size of $PM_{10}$ ranged from 1.8 to 5.6 ${\mu}m$. It was revealed that the $PM_{10}$ levels in the tunnels were significantly increased by the PSDs, while those in the platform and waiting room decreased. As a result, in order to estimate the effect of ventilation system on $PM_{10}$ levels in the tunnels, fans with inverters were operated. It was found that the concentration of $PM_{10}$ was below 150 ${\mu}g/m^3$ when the air flow rate into a tunnel was approximately 210,000-216,000 CMH.

• 한국철도학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.339-348
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• 2017

철도차량용 전원창치는 추진제어용 전원장치와 보조전원장치로 구분된다. 추진제어용 전원장치는 철도차량의 추진 및 회생제동 등의 동작을 위한 것이며, 보조전원장치는 추진제어용 전원을 제외한 공기압축기, 조명기기, 차량제어전원 등의 보조전원에 사용되는 것이다. 각 전원장치는 고전압, 고전류 사양 특성에 따라 일반적으로 insulated-gate bipolar transistor (IGBT)를 스위칭 소자로 사용하고 있다. 스위칭 소자를 사용하기 위해서는 적절한 스위칭 동작을 구현하기 위한 구동회로(Gate Driver Unit, GDU)가 필수적이다. 본 논문에서는 철도차량에 적용되고 있는 IGBT용 GDU에 적용되고 있는 기술 동향을 분석하고 철도차량용 IGBT GDU 설계 시 고려사항에 대해 알아보고자 한다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제48권6호
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• pp.63-70
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• 2011

자전거는 자동차와 달리 사용자인 탑승자가 외부 환경에 그대로 노출되므로, 주변 날씨, 대기, 주행 경로 등에 관한 정보를 자동차 보다 오히려 폭넓게 활용할 필요가 있다. 더욱이 자전거는 인간의 힘을 동력으로 사용하므로 도로의 경사, 굴곡, 노면 상태와 같은 주행 경로의 특성을 미리 파악할 수 있다면 최적 경로 추정 등을 통해 이동 효율을 획기적으로 높이는 데에 도움이 될 것이다. 최근의 모바일 정보 서비스와 함께 개발되는 각종 자전거용 애플리케이션들은 이러한 지능형 자전거를 위한 체계적인 연구 개발의 필요성을 일깨우고 있다. 본 연구에서는 무선 통신이 가능한 저전력 손목 시계형 임베디드 장치를 자전거에 간단히 장착하고, 여기에 내장된 가속도 센서를 이용하여 자전거의 주행 상황 (오르막, 내리막, 정지, 가 감속) 을 자동으로 인식할 수 있는 알고리듬을 개발하는 것을 목표로 하였다. 개발된 알고리듬의 신뢰성을 검사하기 위해 총 19 개의 실험 주행 데이터에 적용한 결과, 전체 실험 데이터의 83.3% 에서 95% 이상의 구간 인식 정확도를 얻을 수 있었다. 향후 임베디드 장치에 내장된 고도 센서, 온도 센서를 추가로 활용하여 탑승자의 신체 상태 및 운동 추정이 가능한 지능형 자전거를 개발할 계획이다. 개발된 주행 상황 인식 기술은 주행 중의 안전을 고려한 지능형 인터페이스 기술의 기반이 될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국가스학회지
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• 제26권3호
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• pp.45-53
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• 2022

디젤엔진의 배출물 개선을 위해 탄소수가 낮은 천연가스를 혼합하여 사용하는 천연가스-디젤 혼소 연소가 각광받고 있다. 특히 자발화 특성에 차이가 있는 디젤과 천연가스의 특성을 이용한 반응성 제어 압축착화(reactivity controlled compression ignition, RCCI) 연소 전략을 통해 기존 디젤엔진의 효율과 배출가스를 동시에 개선시키는 연구가 활발하게 진행되어 왔다. 상사점보다 앞당겨진 디젤 직접 분사시기 적용을 통해 실린더 전체 영역의 균일 혼합기를 형성하여 전체적으로 희박한 자발화 기반 연소를 달성함으로써 질소산화물 (NOx) 및 입자상물질 (PM) 저감과 제동열효율 개선을 동시에 달성할 수 있다. 하지만 매우 희박한 저부하 영역에서 불완전 연소량이 증가하는 단점이 존재하며, 안정적인 연소 구현을 위해 디젤 분사시기가 민감하게 제어되어야 하는 어려움도 존재한다. 본 연구에서는 앞서 언급된 저부하 영역에서의 천연가스-디젤 혼소 엔진의 효율 및 배기 개선을 확인하고, 동시에 발전용 엔진 구동 영역에서 디젤 분사시기에 따른 연소안정성을 평가하였다. 실험에는 6 L급 상용디젤 엔진이 사용되었으며, 1,800 rpm, 50% 부하 영역 (~50 kW)에서 실험이 진행되었다. 제동효율 및 연소안정성을 개선하기 위한 전략으로 분무 패턴이 다른 2개의 인젝터를 적용하였으며, 천연가스/디젤 비율과 디젤 분사시기를 바꿔가면서 실험이 진행되었다. 실험 결과, 협각 분사가 추가된 수정 인젝터에서 제동 열효율이 증가하는 것을 확인하였다. 또한 연소안정성 및 출력, 그리고 강화된 배기 규제를 고려하였을 때 수정 인젝터의 분무 패턴이 예혼합연소 형성에 적합하였고 이를 통해 질소산화물 배출량을 Tier-V 기준치인 0.4 g/kWh 이하로 저감함으로써 RCCI 연소 가능 영역을 확장할 수 있음을 실험적으로 확인하였다.