• 한국철도학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.7-13
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• 2013

철도차량의 실차 규모 동특성시험은 설비 구축, 대차의 제작 및 시험 조건의 설정등과 관련하여 비용, 시간 등의 증대로 많은 어려움이 따른다. 본 연구에서는 실험실 환경에서 차량 진동문제와 안전성을 평가하기 위한 목적으로 축소모델을 제작하고, 개발된 축소모델이 해당 철도차량의 동특성을 정밀하게 모사하는지를 검증하는 평가방법에 대한 연구를 수행하였다. 축소이론은 Jaschinski 상사기법의 이론을 적용하였으며, 1/10 축소모델을 구축하였다. 본 연구에서는 축소 대차의 상하 진동에 초점을 맞혀 시스템을 제작하였다. 시스템은 구동부, 보기, 대차 등 3개의 하부구조로 구성되었으며, 실제 차량으로 환산 시 400km/hr까지 실험가능 하도록 목표로 하였다. 축소 대차의 설계 및 제작과 함께, 동역학해석 프로그램인 ADAMS/View를 이용하여 고유치 해석을 수행하였다. 전산해석으로 도출된 고유진동수는 실험결과와 비교 분석되었다. 시스템이 가지고 있는 초기 5개의 자유도에 상응한 고유진동수를 비교한 결과, 개발된 상사 이론에 따른 축소모형은 충분한 신뢰성을 확보한 것으로 검증되었다. 본 연구에서 개발된 축소모델은 대학실험실에서 차량진동모드를 모사하는 용도로 기획되었으나, 추후 자유도의 추가보완을 통해 고속철도 차량의 대차와 보기구조 동특성 해석에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국철도학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.251-259
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• 2014

교량/토공 접속부는 교량에서 토공으로 또는 그 반대방향으로 옮겨가는 구간으로 궤도 하부구조의 지지강성이 급격히 변화하기 때문에 차량 주행안정성에 매우 큰 영향을 미친다. 과거 유도상궤도를 사용할 때에는 접속부에 대한 성능요구조건이 높지 않았으나, 운행속도가 고속화되고 콘크리트궤도가 도입되면서 유지보수와 열차주행안정성에 상당한 영향을 미침에 따라 높은 성능수준을 요구하고 있다. 이에 본 논문에서는 기존의 교량/토공 접속구조의 단점을 보완하고 성능을 개선하기 위한 방안으로 토목섬유와 시멘트처리채움재로 보강된 접속구조를 제안하고 실물가속시험을 통한 성능평가를 수행하였다. 제안된 접속구조는 토목섬유를 이용하여 어프로치블럭을 보강하는 방안으로써 보강토 교대와 유사한 구조를 가지며, 사용재료는 시멘트처리된 흙자갈을 적용함으로써 유용토의 활용을 증대시키고 우수의 침입을 저감시켰다. 실물가속시험항목은 구조별 탄성변위, 누적 침하, 함수비, 교대에 작용하는 수평 및 수직 토압이며, 비교검토를 통해서 장기공용성능의 개선정도를 파악하고자 기존 접속구조와 제안 접속구조에 대한 시험을 동일조건하에서 수행하였다. 실물가속시험 결과, 제안구조가 침하 및 토압경감 측면에서 우수한 성능을 나타내었고 함수비 변동에 대해서도 저항성이 높은 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.1-9
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• 2016

본 우리나라 철도 영업 구간중 철도교량은 2012년 기준 약 25%를 차지한다. 이러한 교량 구조들은 시공 직후부터 열차의 충격하중, 태풍, 선박 및 차량 충돌 등 다양한 하중을 받게 된다. 특히 고속 철도 교량의 경우, 열차의 속도로부터 전가되는 매우 큰 충격하중을 받게 되며, 이러한 교량에 가해지는 충격 응답을 분석하는 것은 교량의 안전성 평가에 매우 중요하다. 최근 무선 센서를 이용해 교량의 건전성을 평가하는 연구들이 주목받고 있다. 무선 센서는 가격 및 설치의 용이성으로 인해 교량의 응답계측에 유용하게 적용되고 있다. 하지만 고속철도 교량에서 발생하는 충격 하중은 그 지속시간이 10초 내외로 매우 짧게 발생하므로, 기존 무선 센서의 시스템의 자체 실행 후 시간 지연으로 인해, 이러한 충격하중의 계측은 매우 어렵게 된다. 따라서 본 연구에서는 철도 교량의 충격하중에 의한 구조물의 응답을 계측하기 위한 하드웨어 및 소프트웨어 프레임워크를 제안한다. 구체적으로 1) 초저전력 가속도계를 이용한 구조물의 과도응답 감지 및 평가, 2) 무선 센서 네트워크의 트리거링 후 계측이 시작되는 지연 시간의 단축, 그리고 네트워크의 시간 및 데이터 동기화 기법을 개발하였다. 최종적으로 제안된 프레임 워크에서 소수의 진동 감지 센서 노드들이 상시진동을 계측하며, 열차의 진입으로 인한 진동이 감지될 시, 전체 센서 네트워크의 계측을 시작한다. 시간 지연을 최소화하기 위해 모든 센서는 다른 시작시간을 가지며, 이를 제어하기 위해 후처리 기반 시간 동기화를 한다. 제안된 프레임워크는 실내실험 및 수치해석을 통해 그 효용성을 입증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.907-913
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• 1994

철도교량은 도로교량과는 달리 궤도가 부설되어 있고 일반적으로 이 궤도는 레일을 연속적으로 용접하여 침목위에 고정시키므로 온도변화에 따라 종방향으로 큰 힘이 작용하게 된다. 따라서 철도교량의 설계는 수직방향의 열차하중 뿐만 아니라 종방향의 궤도축력을 고려하여야만 하고, 특히 장대교량의 경우 교량형식, 경간, 교각단면, 지점배치방법 등의 결정은 궤도축력에 의하여 지배된다. 본 연구는 교량상의 궤도축력에 대하여 이론적인 해석을 하고, 이 해석방법을 고속철도 교량설계에 이용할 수 있도록 하기 위하여 장대레일이 부설되어 있는 철도교량에서 궤도축력을 실측하여 이론해석결과치와 비교하였다. 최근 유럽철도에서는 궤도의 종방향해석모델을 유한요소로 하여 개발된 해석방법이 사용되고 있으나, 이 방법은 입력에 많은 시간이 소요되고 교량구조물의 세부설계가 완료되어야 하므로 계산결과 장대레일 허용응력이 만족되지 않을 때는 교량설계를 다시 해야 하는 동 교량의 설계 과정상 불편한 면이 많다. 따라서 일시에 수많은 교량의 형식에 대한 검토가 필요한 경부고속철도의 프로젝트의 경우 좀더 간단한 해석방법의 개발이 필요하게 되었다. 이 방법에 의한 해석결과는 유한요소법에 의한 해석결과치와도 큰 차이가 없으며, 또한 운행선상에서의 실측결과와도 잘 일치하므로 교량의 예비적인 설계에 매우 유용한 방법으로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권8호
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• pp.352-362
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• 2016

오늘날 산업 기술의 발달에 따른 고도화로 인해, 최근 우리 사회에 고속열차에 이어 무인운영 도시철도에 이르기까지 다양한 열차 시스템들이 개발 및 운용되고 있는 추세에 있다. 특히, 본 연구에서 대상으로 다룬, 도시철도 도메인에서는 기존 철도차량에 대해서 신호 제어 시스템을 운용하는 환경에서 보다 복잡화된 운용개념을 지원하기 위한 신규 신호 시스템 체계의 도입이 필요로 하고 있다. 또한, 기존의 존재하지 않은 컨셉을 바탕으로 개발되는 신호 시스템은 철도를 이용하는 승객들의 인적 피해를 최소화하기 위한 노력이 필요로 하고 있다. 본 연구에서는 신규 시스템 개발에 참여하는 다양한 도메인 엔지니어로 하여금 동일한 시각 제공과 통합된 방법론을 바탕으로 효율적인 신호시스템 설계 및 안전 활동을 위한 방법론을 제시 하고자 한다. 따라서, 서로 상이한 도메인 영역의 연계성 확보를 통해 향후 신규 시스템 설계시 보다 안전성 확보를 통한 설계적 무결성을 확보할 수 있는 방법론이 될 수 있을 것이다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2002년도 춘계학술대회논문집
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• pp.917-923
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• 2002

KITECH and ODS performed a study of internal and external noise prediction of the KHST test train. The object of this study was 3 kind of cars; trailer car(TT2), motorized car(TM1) and power car(TP1) and the predicted noise was calculated for the two different driving speeds in free field and tunnel conditions. Data of carbody design and noise sources were delivered from each manufactures. Some of noise sources which were not available in project team, were chosen by experiences of ODS. Internal noise level of each car were predicted for two cases i.e, at 300 km/h and 350 km/h. In addition sound transmission path and dominant noise sources were also investigated of each section of car, which is circular shell typed part of whole carbody. In case of TT2, the dominating sound transmission path is floor in terms or structure-borne noise and air-borne noise. The main noise sources are structure-borne noise from the yaw-damper and air-borne noise from the wheel/rail contact, whereas the dominating sound transmission path of TM1 are floor and sidewall below the window in terms of structure-borne noise. The main noise sources of TM1 are structure-borne noise from motor/gear unit and the yaw-damper in the free field, and air-borne noise from the wheel/rail contact and structure-borne noise from motor/gear unit in the tunnel. Through the external noise prediction for the KHST test train formation, the noise form the wheel/rail contact is estimated as one of the major sources. In addition, the noise specification of sub-component was proposed for managing each sub-surpplier to reach the KHST noise requirement. The specification provide the sound power of machinery part and transmission loss of component of carbody structure. The predicted noise level in each case exceeded the required limit. Through this study, the noise characteristics of the test train were investigated by simulation, and then the actual test will be performed in near future. Both measured and calculated data will be compared and further work for noise reduction will be continued.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.151-163
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• 2008

본 논문에는 KTX (Korean eXpres Train)을 위한 3차원 관절대차의 차량-교량 동적 상호작용의 해석모델의 공식이 제안되었다. 궤도틀림의 반주기적 파형이 FRA의 레일틀림 최대허용기준을 사용하여 제안되었고, 레일 이음매와 침목의 간격 또한 포함되었다. 궤도틀림은 수준, 구배, 수평 및 궤간틀림을 포함하고 있다. 결과적으로 나타나는 차량-교량 시스템 행렬은 매우 적은 요소를 포함하기 때문에 1차원의 배열에 저장할 수 있으며, 시간절약적인 해법을 창출한다. 반복기법을 포함하는 차량-교량 작용 계산의 수치적 알고리즘 또한 공식화하였으며, 차량-교량 상호작용을 모사하고 새로운 알고리즘에 의해서 이 문제를 풀기 위한 프로그램이 'XFINAS'라고 불리는 프로그램에 모듈로서 내포되었다. 새로운 프로그램에 의해서 계산된 결과가 검증된 2차원의 차량-교량 상호작용 모델의 결과에 의해서 검증되었다. 본 연구에서 제시한 3차원 해석은 차량의 보다 상세한 응답을 제공한다. 예를 들면, 회전운동-롤링, 요잉 및 피칭- 및 수평 및 수직운동에 대한 가속도를 제공할 수 있으며, 이러한 응답은 승객의 승차감 평가에 유용한 자료로 활용될 수 있다. 차량의 안정성과 차륜의 탈선 또한 본 프로그램에서 계산되는 차륜의 상대변위를 이용하여 직접적으로 계산이 가능하다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제30권6호
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• pp.553-559
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• 2006

Most diesel injector, which is currently used in high-pressure common rail fuel injection system of diesel engine, is driven by the solenoid coil energy for its needle movement. The main disadvantage of this solenoid-driven injector is a high power consumption, high power loss through solenoid coil and relatively fixed needle response's problem. In this study, a prototype piezo-driven injector, as a new injector mechanism driven by piezoelectric energy based on the concept of inverse piezo-electric effect, has been designed and fabricated to know the effect of piezo-driven injection processes on the diesel spray structure and internal nozzle flow. Firstly we investigated the spray characteristics in a constant volume chamber pressurized by nitrogen gas using the back diffusion light illumination method for high-speed temporal photography and also analyzed the inside nozzle flow by a fully transient simulation with cavitation model using VOF(volume of fraction) method. The numerical calculation has been performed to simulate the cavitating flow of 3-dimensional real size single hole nozzle along the injection duration. Results were compared between a conventional solenoid-driven injector and piezo-driven injector, both equipped with the same micro-sac multi-hole injection nozzle. The experimental results show that the piezo-driven injector has short injection delay and a faster spray development and produces higher injection velocity than the solenoid-driven injector. And the predicted simulation results with the degree of cavitation's generation inside nozzle for faster needle response In a piezo-driven injector were reflected to spray development in agreement with the experimental spray images.

• 한국철도학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.165-172
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• 2017

도심을 지나는 철도 궤도는 급격한 곡선 구간이 존재하며, 철도차량이 곡선부를 주행하며 발생시키는 높은 주파수의 스킬소음은 곡선부 인근에 소음 민원을 야기하고, 해당 구간 궤도의 마모를 과도하게 발생시킨다. 본 논문에서는 대표적 비선형, 과도 특성인 스킬소음의 현상을 정확하게 파악하기 위해서 실차를 대상으로 곡선부 스킬 소음실험을 수행하였다. 특정 대차내 4 차륜을 대상으로 스킬소음의 음압의 크기, 주파수 특성, 주행 속도 변화에 따른 영향, 차륜의 진동응답특성과 스킬소음의 연관관계를 파악하였다. 동시에 차륜과 레일의 접촉 위치의 변화를 촬영한 영상을 분석하여 스킬소음 발생시 차륜의 레일에 대한 상대적 움직임에 대한 현상을 살펴보았다. 철도 차량 곡선 주행시 스킬소음은 내측 전륜에서 가장 크게 발생하며, 이는 차륜의 횡방향 진동 응답 특성과 관련이 있다고 생각된다. 이 발생 스킬소음의 크기는 차량 속도 증가와는 직접적인 관련이 없음을 알 수 있었다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제44권1호
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• pp.85-93
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• 2007

본 논문에서는 다수의 병렬 입.출력 환경을 위한 높은 노이즈 마진을 갖고 있는 LVDS I/O 회로를 소개한다. 제안된 LVDS I/O회로는 송신단과 수신단으로 구성되어 있으며 송신단 회로는 차동위상 분할기와 공통모드 피드백(common mode feedback)을 가지고 있는 출력단으로 이루어져 있다. 차동위상 분할기는 SSO(simultaneous switching output) 노이즈에 의해 공급전압이 변하더라도 안정된 듀티 싸이클(duty cycle)과 $180^{\circ}$의 위상차를 가진 두 개의 신호를 생성한다. 공통모드 피로백을 가지고 있는 출력단 회로는 공급전압의 변화에 상관없이 일정한 출력전류를 생성하고 공통모드 전압(common mode voltage)을 ${\pm}$0.1V 이내로 유지한다. LVDS 수신단 회로는 VCDA(very wide common mode input range differential amplifier)구조를 사용하여 넓은 공통 입력전압 범위를 확보하고 SSO 노이즈에 의한 공급 전압의 변화에도 안정된 듀티 싸이클(50% ${\pm}$ 3%)을 유지하여 정확한 데이터 복원이 가능하다. 본 논문에서 제안한 LVDS I/O 회로는 0.18um TSMC 라이브러리를 기본으로 하여 설계 되었으며 H-SPICE를 이용하여 시뮬레이션 하였다.