On the Physical Mechanism of Wheel/Rail Adhesion

Wheel/rail의 점착현상의 물리적 이해

현재 교통인구 비중에 큰 비중을 차지하고 있는 철도 차량은 기술의 발전으로 인한 고속화에 성공하여 300km/h대의 속도를 달성하기에 이르렀다. 열차가 고속화됨으로 인하여 열차 주행시 운동에너지가 더욱 커졌고 이를 소산하기 위한 제동 역시 더욱 중요하게 되었다. 열차의 제동시 중요한 점은 wheel의 skidding을 방지함으로 wheel의 편마멸을 줄이는 것이며 이를 위해선 제동장치의 설계시 wheel과 rail간의 점착현상의 이해가 필수적이다. 제동력이 점착력보다 클 경우는 skidding이 발생하며 제동력이 점착력보다 작은 경우는 충분한 제덩을 하지 못한다는 것을 의미한다. 그러므로 열차의 제동장치를 설계함에 있어서 점착계수는 필수적인 요소가 되었으며 미국, 일본, 독일 등의 선진 각국에서는 점착계수를 측정하여 그 특성을 파악하려는 실험이 실험실 및 실차 차원에서 많이 행하여졌다. 각각 다른 접척조건, 속도 등에 따른 실험이 진행되어 왔으나 각 연구의 결과는 조금씩 다른 결향을 나타내었고, 점착현상에 관한 물리적인 설명은 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 wheel과 rail의 접촉인 경우에 있어 점착현상의 변화를 속도, 하중, 접촉조건에 따른다고 보고 점착현상의 특성을 각각 sliding, pure rolling실험을 통해 파악하고 기타 참고문헌에서 발표된 점착계수와 비교하여 물리적으로 이해하고자 하였다.