• 사물인터넷융복합논문지
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• 제8권6호
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• pp.55-63
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• 2022

최근 중국에서 중대형 도시철도의 급속한 발전으로 고속철도의 총 운행거리와 총 EMU(Electric Multiple Units) 수가 증가하고 있다. 고속 EMU의 시스템 복잡성은 지속적으로 증가하고 있으며, 이는 장비의 안전성과 유지보수의 효율성에 대한 더 높은 요구사항을 제시한다. 현재 중국의 고속 EMU의 유지보수 모드는 여전히 계획적인 유지보수 및 고장보수에 기반한 사후 유지보수 방식을 채택하고 있어 유지보수가 미흡하거나 과도하게 이루어지며, 장비 고장 처리의 효율성을 떨어뜨리고 유지보수 비용을 증가시킨다. PHM(진단 및 예측관리)의 지능형 운영 및 유지관리 기술을 기반으로 합니다. 본 논문은 고속 EMU의 서로 다른 시나리오의 다중 소스 이기종 데이터를 통합하여 "차량 시스템-통신 시스템-지상 시스템"의 통합 PHM 플랫폼을 구축하고, 장비 고장 메커니즘을 인공지능 알고리즘과 결합하여 고속 EMU의 트랙션 모터에 대한 고장 예측 모델을 구축한다. 고속 EMU의 안전하고 효율적인 작동을 보장하기 위해 고장 예측 및 정확한 유지보수를 사전에 수행해야 한다.

• Steel and Composite Structures
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• 제48권2호
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• pp.207-233
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• 2023

Steel-concrete composite box girder bridges are widely used in the construction of highway and railway bridges both domestically and abroad due to their advantages of being light weight and having a large spanning ability and very large torsional rigidity. Composite box girder bridges exhibit the effects of shear lag, restrained torsion, distortion and interface bidirectional slip under various loads during operation. As one of the most commonly used calculation tools in bridge engineering analysis, one-dimensional models offer the advantages of high calculation efficiency and strong stability. Currently, research on the one-dimensional model of composite beams mainly focuses on simulating interface longitudinal slip and the shear lag effect. There are relatively few studies on the one-dimensional model which can consider the effects of restrained torsion, distortion and interface transverse slip. Additionally, there are few studies on vehicle-bridge integrated systems where a one-dimensional model is used as a tool that only considers the calculations of natural frequency, mode and moving load conditions to study the dynamic response of composite beams. Some scholars have established a dynamic analysis model of a coupled composite beam bridge-train system, but where the composite beam is only simulated using a Euler beam or Timoshenko beam. As a result, it is impossible to comprehensively consider multiple complex force effects, such as shear lag, restrained torsion, distortion and interface bidirectional slip of composite beams. In this paper, a 27 DOF vehicle rigid body model is used to simulate train operation. A two-node 26 DOF finite beam element with composed box beams considering the effects of shear lag, restrained torsion, distortion and interface bidirectional slip is proposed. The dynamic analysis model of the coupled composite box girder bridge-train system is constructed based on the wheel-rail contact relationship of vertical close-fitting and lateral linear creeping slip. Furthermore, the accuracy of the dynamic analysis model is verified via the measured dynamic response data of a practical composite box girder bridge. Finally, the dynamic analysis model is applied in order to study the influence of various mechanical effects on the dynamic performance of the vehicle-bridge system.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2011년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집
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• pp.1681-1698
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• 2011

시대적 요구에 따라 인천공항철도가 1단계(인천국제공항~김포공항, 40.3km, 07년 3월 개통)와 2단계(김포공항~서울역, 20.7km, 10년 10월 개통)가 단계별로 개통되었으나, 표정속도의 저하로 도로교통과 경쟁력을 확보하지 못하고 수송수요의 저조 등으로 이어져 민간협약에 의한 정부 재정지원은 날로 늘어나 결국 2009년11월 국가에서는 한국철도공사로 하여금 민간지분을 매입하여 정부보조금 지출 축소를 모색하였으나, 정부보조금 지출 비중만 축소되었을 뿐 공항철도를 운행함에 따른 정부보조금은 상당분 지출되고 있는 상황이다. 더우기 2004년 4월 경부고속철도 개통에 따라 고객들도 시간가치의 소중함을 인식하고 대기시간이 길어지거나 운행시간이 길어지는 경우엔 더 빠른 교통수단으로 전환하는 것을 당연시 하고 있으며, 교통정보 전달의 가속화로 출발부터 목적지 도착까지 최적의 교통수단이 무엇인지 파악 후 출발하므로서 여행에 따른 시간손실을 최소화 하려한다. 따라서 공항철도의 고속화는 이 시대의 요구사항으로 당연시 되어 있고 공항철도의 고속화야 말로 타교통수단과의 경쟁에서 우위를 차지할 수 있으며, 인천공항철도 활성화가 가능하고 소외된 경기서북부 및 인천지역의 고속철도 수혜를 확대하는 방안일 것이다. 공항철도 고속화방안은 앞선 검토 자료를 기초로 실제 적용하는데 있어 좀더 구체적이고 현실적인 방안을 모색하고자 본 고에서는 공항철도구간의 고속화 가능구간과 노반, 궤도, 시스템개량에 따른 열차속도향상 효과를 분석하고 각 차량별 즉, 기존 AREX(120km/h), KTX(230km/h), 180km/h급 고속EMU(Electric Multiple Unit) 등의 차량투입에 따른 열차운행 대안을 분석하고 가장 효율적인 열차운전시격 및 열차운행패턴 등을 제시하여 인천공항철도를 이용하는 고객들에게 좀 더 신속하고 쾌적한 운송수단이 되어 새로운 수송수요 창출은 물론이고 타교통과의 경쟁우위를 확보하여 공항철도가 활성화되기를 기대해 본다.

• 터널과지하공간
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• 제16권1호
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• pp.58-72
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• 2006

암반구조물의 규모가 점차 대형화됨에 따라 암반이 자유면에 노출되는 확률이 높아지고 있으며, 최근 들어 지진이나 발파, 고속철도의 운행에 의한 진동 등으로 야기되는 동적 하중의 발생빈도가 증가하는 추세이므로 동적 하중조건 하에서 암반 불연속면의 거동 특성 파악을 위한 연구의 필요성이 증대되고 있다. 본 연구에서는 자유면에 노출된 블록의 동적 거동을 모사할 수 있도록 경사면 진동대 시험장비를 제작하였고, 다양한 동적 하중 조건하에서 편평한 화강암 절리면의 마찰 거동 특성을 분석하였다. 경사시험을 통해서 구한 한계 경사각과 진동하중 하에서의 임계가속도로부터 역산한 정적 마찰각을 비교한 결과 동하중 하에서 정적마찰각이 $4.5\~8.2^{\circ}$ 정도 낮게 산정되는 경향을 보였다. 이론적인 암석 블록의 마찰 거동을 표현하는 블록 거동 프로그램을 작성하고, 진동하중에 의해 미끄러지는 암석 블록의 가속도 및 변위 계측결과를 개발된 프로그램에 의한 결과와 비교하여 암석 절리면의 동적 마찰각을 산정하였는데 동적 마찰각 역시 한계 경사각에 비해 $2.0\~7.5^{\circ}$ 정도 감소하는 결과를 얻었다. 동하중 하에서 측정된 정적 마찰각과 동적 마찰각은 가해진 가속도의 크기나 진폭 등의 하중 특성과 기하조건에 따라 달라지는 경향을 보였다. 개별요소 프로그램을 이용하여 진동대 시험을 모사하였는데, 계측결과 및 개발된 프로그램에 의한 결과와 비교적 잘 일치하였다. 진동대 시험에 의한 동적, 정적 마찰각은 직접전단시험에 의한 기본 마찰각보다 현저히 작게 산정되었다.

• 시큐리티연구
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• 제50호
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• pp.91-115
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• 2017

최근 중대한 테러범죄를 범한 자들의 특징은 특정 테러조직(ex. IS)의 직접적 지휘체계에 속한 것이 아니라, 테러조직의 프로파간다에 감화되거나, 기존 사회에서 적응하지 못한 자들이 IS를 비롯한 국제테러조직의 느슨한 형태의 지휘하에서 테러범죄를 범했다는 점이다. 또한 테러범죄자가 테러범죄를 범하려는 경우 취약한 연성목표물에 너무나도 쉽게 접근할 수 있음은 이미 널리 알려진 사실이다. 이에 본 연구에서는 지하철에서의 테러대응 개선방안을 제시하고자 하였다. 우선적으로 지하철 내에서 테러예방은 사전 예방의 법리가 중요함에도 불구하고 지하철 경찰대 및 철도특별사법경찰관만으로 이를 담당하기에는 물리적 한계가 있어 개선방안이 필요함을 확인했지만, 일각에서 제시되는 바와 같이 지하철 보안관에게 사법경찰권을 부여하는 것은 타당하지 않고 사법적 행정적 통제가 이루어지는 독립 보안부서를 설치하는 방안에 대해 검토하였다. 또한 지하철 운영기관에서 핵심 보직자에 대한 채용 배속시 신원조사를 통한 지하철의 안전을 제고하는 방안에 대해 검토했다. 더 나아가 테러방지법상 테러예방을 위해 설치되는 전담조직에 공항, 항만 등처럼 지하철 테러의 특성을 고려할 수 있는 테러대책 협의회의 신설이 필요함을 확인하였다. 마지막으로 테러대응 기관의 권한 강화는 필연적으로 국민의 기본권을 제한할 우려가 있기 때문에 이들의 활동에 비례성의 원칙을 준수해야 함을 다시 한 번 강조하였다.

• 품질경영학회지
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• 제41권4호
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• pp.725-735
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• 2013

Purpose: The purpose of this study is to propose an Integrated Safety Evaluation Process (ISEP) that can enhances the safety aspect of the safety-critical system. This process utilizes the advantages of the iterative Systems Engineering process combined with the safety assessment process that is commonly and well defined in many standards and/or guidelines for railway, aerospace, and other safety-critical systems. Methods: The proposed process model is based on the predefined system lifecycle, in each phase of which the appropriate safety assessment activities and the safety data are identified. The interfaces between Systems Engineering process and the safety assessment process are identified before the two processes are integrated. For the integration, the elements at lower level of Systems Engineering process are combined with the relevant elements of safety assessment process. This combined process model is represented as Enhanced Functional Flow Block Diagram (EFFBD) by using CORE(R) that is commercial modelling tool. Results: The proposed model is applied to the lifecycle and management process of the United States aircraft system. The US aircraft systems engineering process are composed of twelve key elements, among which the requirements management, functional analysis, and Synthesis processes are considered for examplenary application of the proposed process. To synchronize the Systems Engineering process and the safety assessment process, the Systems Engineering milestones are utilized, where the US aircraft system has thirteen milestones. Taking into account of the nine steps in the maturity level, the integrated process models are proposed in some phases of lifecycle. The flows of processes are simulated using CORE(R), confirming the flows are timelined without any conflict between the Systems Engineering process and the safety assessment process. Conclusion: ISEP allows the timeline analysis for identifying activity and data flows. Also, the use of CORE(R) is shown to be effective in the management and change of process data, which helps for the ISEP to apply for the development of safety critical system. In this study, only the first few phases of lifecyle are considered, however, the implementation through operation phases can be revised by combining the elements of safety activities regarding those phases.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.503-510
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• 2020

친환경 산악철도는 산악지역 환경보전을 위해 기존 급곡선·급경사 도로 위에 매립된 콘크리트 톱니 궤도에서 운행하게 된다. 폭이 좁은 도로 특성상 단선 구간이 많아지고, 교행에 따른 분기부가 많이 존재한다. 분기부에서 기존 선로전환기와 히팅장치는 중앙 톱니 궤도의 이동 공간 확보, 두터운 결빙의 신속히 제거 등이 불가하여 산악철도에 적용하기 곤란하다. 이런 문제 해결을 위해 궤도 블록 이동 선로전환기와 고주파유도 히팅장치를 개발하였다. 개발 선로전환기는 콘크리트 톱니궤도 블록을 유압 액튜에이터를 이용하여 이동시킴으로 선로를 전환할 수 있고, 크로싱의 결선부가 없어져서 탈선의 위험이 감소되며, 쇄정도 간편해진다. 히팅장치는 고주파 유도가열을 이용하여 발열 효율을 높임으로 톱니궤도의 두터운 결빙을 신속히 제거할 수 있다. 선로전환기와 히팅장치의 시작품을 제작하여 동작시험을 실시함으로 성능을 입증하였다. 히팅장치는 기존 방식에 비해 10배 이상 발열 효율이 있음을 확인하였다. 개발된 선로전환기와 히팅장치는 동절기 산악트램의 운행을 위한 필수 핵심기술로서, 산악철도의 안전성 및 효율을 높임으로 국내외 산악관광지의 산악철도 도입 확산에 기여할 수 있다. 또한 산악철도는 동절기 교통이 두절되는 지역주민들에게 교통기본권을 제공하고, 관광 활성화와 지역경제 발전 효과를 가져올 수 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.11-22
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• 2018

철도터널의 방재시설 계획 시 터널의 안전성을 정량적 위험도 평가에 의해서 정량화하여 방재시설의 적정성 여부를 판단하도록 하고 있다. 이에 본 연구에서는 터널화재에 대한 정량적 위험도 평가 시 결과에 크게 영향을 미치는 화재열차의 터널 내 정차확률을 예측하는 방법을 제시하였다. 이를 위해서 열차의 주행저항계수를 고려하여 타력운전거리를 계산하기 위한 모델을 개발하였으며, 타력운전특성과 비상제동거리를 고려하여 몬테카를로 시뮬레이션 기법에 의해 터널연장 및 경사도, 초기주행속도를 변수로 하여 화재열차가 터널에 정차할 확률을 예측하였다. 타력운전거리의 예측을 위한 운동방정식은 KTX II의 주행저항계수를 반영하여 분석하였다. KTX II 열차의 경우, 타력운전거리는 상향경사의 터널에서는 경사도가 증가할수록 감소하나 하향경사구간에서는 정지하지 않고 계속하여 주행이 가능하다. 화재열차의 터널 내 정차확률은 열차의 주행속도가 증가할수록, 경사도가 낮을수록 감소하며, 고속열차(주행속도 250 km/h 이상)는 인적오류를 고려하지 않는 경우, 경사도 0.5% 이하의 터널에서는 화재 시 열차가 터널에 정차할 확률은 0%이고, 경사도가 증가하고 터널연장이 증가하면 정차확률은 급격하게 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제16권2호
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• pp.128-139
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• 2017

철도는 항공기, 선박 등과 더불어 대표적 대중교통 수단으로서 최근 고속 철도의 등장으로 인해 그 비중이 점점 더 높아지고 있으며, 아울러 대형사고의 위험 또한 증가하고 있다. 이중에서 철도 차량의 차축 베어링은 높은 안전성이 요구되는 부품으로서 최근 이의 고장예측을 위한 건전성 관리기술(Prognostics and Health Management, PHM)에 많은 연구가 집중되고 있다. PHM은 센서를 통해 얻은 데이터로부터 결함관련 특징신호를 추출하고 현재의 고장수준 진단과 미래의 고장싯점을 예측하는 기술로서, 이중에서 가장 중요한 부분은 올바른 특징신호를 추출하는 것이다. 그러나 지금까지의 특징신호들은 잡음으로 인한 심한 변동이나 비단조 경향으로 인해 고장예측에 이용하기에 부족한 점이 있었다. 본 연구에서는 이를 극복하기 위해 주파수 에너지 이동현상을 기반으로 정보 엔트로피를 특징신호로 사용하는 새로운 특징신호 추출법을 개발하고 IEEE 2012 PHM 경진대회에서 공개된 FEMTO 베어링 수명시험 데이터를 대상으로 기존의 특징신호들과 고장예측 성능비교를 함으로써 그 우수성을 검증하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.80-97
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• 2010

인천공항철도는 인천공항철도의 허브화 전략에 따라 당시 경쟁공항(간사이, 첵랩콕 등) 수준의 접근성 확보를 위해 건설을 추진하였으며, 현재 1단계(인천공항~김포공항, 40.3km)는 '07.3월 개통하여 운영중이며, 2단계(김포공항~서울역, 20.7km)는 '10.10월말에 개통예정으로 있으나, 인천공항철도가 서울역에서만 이용이 가능하도록 계획되어 있어 접근성이 불리하고, 운행속도가 최대 110km/h 수준으로 공항버스 등과 비교할 때 시간경쟁력이 부족하며, 현재 운행 중인 고속철도와 서울역에서 추가적으로 환승하여야 하는 등의 이유로 현재 1단계 운영구간의 공항철도 이용수요가 저조(7%)하며, 수요에 대한 재예측 결과 또한 협약대비 수요가 부족한 것으로 분석되어 국가가 부담하여야할 보조금이 연평균 4천억원 수준에 달하여, 국가에서는 한국철도공사가 민간지분을 매입 보조금 규모를 축소하는 대책을 마련하였음에도 불구하고, 상당한 규모의 보조금지급(연평균 2천억원)이 불가피한 실정에 있어 수요증대를 위한 인천공항철도 활성화 방안이 절실하다. 따라서, 본 고에서는 현재 KTX의 직결운행, 인천공항철도 운행열차의 고속열차(EMU 180 km/h급)대체를 통한 Speed UP을 통한 수요창출을 위한 시설계획 및 운영계획 등을 제언하여, 국가의 관문인 인천공항을 이용하는 승객들에게 신속하고 편리한 운행수단을 제공하고, 아울러 수요창출을 통한 국가보조금의 축소에도 기여할 것으로 기대된다.