• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제2회(2013년)
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• pp.371-376
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• 2013

고속열차의 운행속도가 증가함에 따라 이전보다 공기역학적인 요소들의 중요성이 커지고 있다. 열차와 터널의 형상설계뿐만 아니라 주변 환경을 위해 고속 주행하는 열차 주변의 유동장을 이해할 필요성이 있다. 본 연구에서는 고속 주행으로 인해 열차 주변에 발생하는 열차풍을 분석하여 선로 주변에 작용하는 풍하중을 계산하였고, 터널 주행 시 발생하는 압력변동과 객차 연결부의 비정상 열린 공동 유동을 살펴보았다. 그 결과 2차원 해석의 정량적 한계점이 나타났지만, 정성적인 경향은 선행연구와 잘 일치함을 확인할 수 있었다. 따라서 고속열차 주변의 공기역학적 특성의 이해와 열차 및 터널의 형상 변화에 따른 상대적인 비교를 위해서는 EDISON_CFD를 이용한 2차원 해석이 유용함을 볼 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제28권3호
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• pp.247-257
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• 2018

고속 열차는 승객과 화물을 대량으로 빠른 시간에 운송할 수 있어 세계 여러 나라에서 고속철도 건설이 증가하고 있다. 열차가 고속으로 주행할 경우 열차의 전두부에 공기 저항이 발생하며, 이러한 공기 저항을 감소시키기 위하여 열차의 형상을 유선형으로 설계한다. 고속으로 주행하는 열차가 터널에 진입할때, 터널 내에서 발생한 공기 저항으로 인하여 개활지 주행 시 보다 훨씬 큰 동력이 요구된다. 따라서 열차가 터널에 진입할 때 열차에 작용하는 공기 저항을 감소시키기 위하여 열차의 주행 속도를 감소시킨다. 이렇게 열차의 속도를 감소시킬 경우, 고속 열차의 운송 능력 및 장점이 감소되기 때문에 터널 내에서 열차 주행으로 인하여 발생되는 공기 저항을 감소시키는 설비가 필수적이다. 이 연구에서는 터널 내에서 열차의 고속 주행을 위하여 필요한 공기 압력 제어 시스템의 효과를 분석하기 위하여 1차원 수치해석을 수행하였다. 1차원 수치해석 프로그램을 통하여, 터널의 단면적 및 공기압력 제어 덕트의 단면적과 배치 간격이 터널 내에서 발생하는 공기 저항에 미치는 영향을 상세히 분석하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권8호
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• pp.17-27
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• 2016

최근에는 고속 열차와 관련된 인프라가 발전한 유럽, 일본 같은 고속철도 선진국뿐만 아니라 미국과 중국에서도 고속철도 건설에 대한 구체적인 계획이 증가하고 있으며, 국내의 경우 수도권 광역급행철도(GTX)와 같은 대심도 지하 교통망의 건설이 추진되고 있다. 열차가 고속으로 주행할 경우 발생하는 공기저항을 최대한 감소시키기 위하여 열차의 선두부는 유선형으로 설계된다. 열차가 터널 내로 진입할 때, 터널 내에서 발생한 공기저항으로 인하여 열차가 터널을 주행할 때 개활지에서 주행하는 경우보다 훨씬 큰 동력이 요구된다. 따라서 일반적으로 열차가 터널로 진입할 때 공기저항 저감을 위하여 열차의 주행속도를 감소시킨다. 이렇게 열차의 속도를 감소시킬 경우 고속 열차의 운송 능력 및 장점이 감소되기 때문에 터널 내에서 열차의 주행 시에 발생하는 공기저항을 감소시키는 설비가 필수적이다. 이 연구에서는 터널 내에서 열차의 고속 주행을 위해 필요한 공기압력 제어 시스템의 효과를 분석하기 위하여 터널의 단면적 및 공기압력 제어 덕트의 단면적과 덕트의 간격이 열차 주행으로 인한 공기저항에 미치는 영향을 1차원 네트워크 수치해석 프로그램을 이용하여 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권12호
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• pp.880-887
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• 2020

본 연구는 고속열차가 개활지와 터널을 운행할 때, 풍압과 교행 등에 의한 외력이 차량에 가해질 때 고속열차의 주행안정성에 대해 고찰하기 위하여 진행되었다. 고속열차 교행에 의한 외력이 없을 때, 400 km/h 속도로 주행 시 8량 1편성의 고속열차의 주행안정성을 검토한 결과 윤중 감소량, 횡압, 탈선계수는 국내 법규인 고속철도차량 기술기준의 주행 안전 부분을 만족하였다. 선로중심 간격 4.6 m일 경우 터널 내, 개활지 강풍이 없을 때 고속열차 교행에 의한 외력의 영향은 차체의 횡가속도에 조금 영향을 주나 윤중 감소율, 횡압, 탈선계수에는 크게 영향이 없고, 고속철도차량 기술 기준에서 허용하는 기준치 이내였다. 선로중심 간격이 4.6~5.0 m이고, 열차가 400 km/h로 주행 시 개활지 강풍 20 m/s 및 교행에 의한 외력이 있을 때 윤중 감소율, 횡압 및 탈선계수는 허용치 이내이고, 강풍 30 m/s 및 교행에 의한 외력이 있을 때 윤중 감소율 및 횡압은 허용치를 초과하고, 탈선계수는 허용치 이내였다. 이 결과로 400 km/h급 고속열차는 풍속이 20 m/s 정도까지 안전하게 운행할 수 있으며, 풍속이 30 m/s에서는 감속 운행이 이루어져야 할 것으로 예측되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.433-441
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• 2011

한글초록은 기존선 고속화의 여러 대안 중 선로의 직 복선화 및 신선 건설에 의한 기존철도의 고속화는 시간단축 효과나 선로용량 증대의 폭은 크지만 막대한 투자 재원이 소요된다. 이에 비해 기존선을 그대로 사용하면서 속도를 향상하기 위해 선형개량 및 준고속 틸팅열차의 투입은 기존 인프라를 이용함으로서 보다 경제적이며 실용적이라는 장점이 있다. 하지만, 틸팅열차의 경우 기존열차와는 주행 메카니즘이 다르기 때문에 주행 안전성을 확보하기 위해서는 기존에 부설되어 있는 궤도노반의 성능평가가 선행되어야 한다. 또한 열차주행에 따라 발생하는 노반의 침하는 궤도틀림이나 열차의 탈선 등을 유발할 수 있으므로 틸팅열차 주행에 의해 발생하는 궤도 부담력에 따른 노반의 거동 특성을 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 현장계측을 통해 틸팅열차의 기존선 주행속도별(120~180km/h) 주행안전성과 노반성능을 평가하였다. 모든 주행속도에서 탈선계수와 윤중감소율 허용한계치를 만족하였으며, 또한 노반성능 면에서는 기존 운행 고속열차(KTX)에 비하여 작은 노반응답(노반압력, 노반침하, 노반진동가속도)을 보였다. 이러한 계측 결과를 기반으로, 기존열차와 혼용 투입될 틸팅열차는 본 연구의 계측대상 노선과 동일한 성능수준의 궤도노반에서는 최고운영속도(180km/h)에서 안전한 주행이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국철도학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.57-65
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• 2011

교량을 주행하는 열차의 주행안전성과 승차감의 확보를 위해 Eurocode, 신간선 기준, 호남고속철도 설계지침 등에서는 교량의 연직변위, 연직가속도, 면틀림 등의 항목으로 제한하고 있다. 그러나 이와 같은 제한 기준은 교량 설계자의 편의를 위한 간접적인 방법이다. 또한 이와 같은 기준은 일반적인 경간(Eurocode의 경우 120m 이하)에 대한 제한 기준으로서, 이 이상의 장경간 교량의 경우에는 교량/열차 상호작용 해석 등에 의한 면밀한 검토를 제안하고 있다. 본 연구에서는 교량/열차 상호작용 해석을 수행하여 열차에서의 응답을 통해 교량 상을 주행하는 열차의 주행안전성 및 승차감을 직접적으로 평가하고자 하였다. 즉, 중앙경간 300m의 현수교를 주행하는 KTX 열차에 대하여 열차 내부의 가속도와 윤중감소율을 구해 평가하는 방법을 취하였다. 또한, 이동 열차하중과 지진하중이 동시에 작용할 경우를 고려한 교량/열차/지진 상호작용해석을 수행하여 지진 시의 응답을 평가하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.693-702
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• 2002

본 연구에서는 고속철도 열차와 교량구조물의 상호작용에 의한 동적응답을 보다 정밀하게 분석하기 위해 3차원의 주행차량모형을 적용한 20량편성정밀 열차모형과 경부고속철도의 주교량 형식인 2경간 연속 PSC 박스거더교(2@40m)를 대강으로 3차원의 뼈대요소를 사용한 교량모형을 이용하여 철도교의 동적거동 해석 프로그램을 개발하였으며, 열차의 주행시험 결과와의 비교를 통해 개발된 프로그램의 타당성을 검증하였다. 또한 보다 효율적인 열차모형을 제시하기 위해 다양한 편성모형 및 하중모형의 조합에 따른 분석결과에 의하면 가장 무거운 KTX의 동력차를 대상으로 주행차량모형을 적용하고 나머지 차량들은 주행하중모형을 적용한 혼합모형이 효율적인 것으로 판단되었으며, 경부고속철도와 같이 복선구조의 교량인 경우에는 열차의 교행에 의해 증폭될 수 있는 교량의 동적응답 특성에 대한 체계적인 검토가 필요한 것으로 나타났다

• 전기의세계
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• 제39권5호
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• pp.68-75
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• 1990

급속한 경제발전과 이에 대응한 교통인구의 증가로 운송시스템의 속도 경쟁은 날로 심화되고 있다. 그러나, 기존의 차륜구동 시스템은 본질적으로 궤도와 차륜의 마찰에 의하여 추진력을 얻기 때문에 평균 최대속도 250Km/h(상한 최대속도 350Km/h)수준이며 소음, 진동 등의 많은 문제점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 선진 외국에서는 부상식 열차의 개발에 관심을 표명하여 1960년대 후반부터 열차와 공기부상식 열차에 대한 연구를 병행하였다. 1970년대 중반까지 프랑스, 영국, 미국 등에서 개발이 진행된 공기 부상식 열차는 고속 주행 및 환경 문제 등에 문제점이 많아 실용화에는 이루지 못하고 신교통 시스템에 부분적으로 적용되고 있는 실정이다. 그러나 자기부상 열차는 Power Electronics 및 자기관련 기술의 급속한 발전에 힘입어 현재 실용화 단계에 이르고 있다. 특히 자기부상(Magnetic Levitation : Maglev) 시스템은 레일과의 마찰력에 의해 추진하는 방식이 아니기 때문에 본질적으로 고속성, 무공해, 안정성, 신뢰성, 경제성 그리고 승차감이 뛰어나다. Maglev는 레일 표면에서 자력을 이용해서 약 1.0cm 또는 10cm 가량 부상한 상태에서 주행하기 때문에 외부와의 물리적인 접촉이 필요 없어 마찰에 의한 소음, 공해, 마모 등이 없는 대단히 이상적인 미래의 운송 수단으로 각광을 받고 있다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.1031-1033
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• 2008

차세대 한국형 고속열차는 분산형 시스템으로 최고속도 400km/h, 운행속도 350km/h을 목표로 개발중에 있다. 차세대 고속열차의 신호시스템은 기존선의 자동열차정지(ATS, Automatic Train Stop) 및 자동열차방호(ATP, Automatic Train Protection)와 고속선의 자동열차제어(ATC, Automatic Train Control) 신호방식을 모두 사용하는 ATP+ATS+ATC 형태의 차상장치가 개발 설치될 예정이다. 따라서 이러한 장치의 개발과 연계하여 차세대 한국형 고속열차는 기존 경부고속선에서 시험주행을 할 예정이다. 따라서 기존 경부고속선에서 차세대 고속열차의 최고 속도시험를 위한 신호분야의 방안을 검토하고자 한다. 본 논문에서는 3가지의 방안을 제시하여 적합성과 운영효율성을 고려하여 최적의 방안을 도출하는 방식으로 전개할 예정이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.81-87
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• 2017

본 연구는 고속열차 시운전 시험과 이에 따른 주행동특성 고찰 및 개선에 관한 것이다. 고속열차 시운전 시험을 통한 선행 연구에서 도출한 요댐퍼 설치 방법에 따른 후미 진동 개선 방안을 실제 고속철도 차량의 시운전시에 적용하여 후미 진동 저감 효과가 있음을 확인하였다. 또한 전체 차량에 대한 진동저감 방안을 동역학 해석 소프트웨어를 사용하여 수치 해석적 방법으로 도출하였으며, 그 효과를 시운전 시험을 통하여 확인하였다. 개선된 설계안은 실제 2층 고속열차 객차에 적용되어 주행동특성 문제없이 시운전을 진행하였다. 차세대 고속열차 임계속도에 영향을 미치는 현가장치 파라미터들에 대한 민감도 분석을 수행하였으며, 임계속도에 크게 영향을 미치는 4개의 설계변수를 도출하였는데, 이는 1차 탄성조인트 열차진행 방향 강성, 2차 요댐퍼 시리즈 강성, 2차 횡댐퍼 댐핑계수, 차간 댐퍼 댐핑계수 순이었다. 이 설계변수에 대한 최적화를 통하여 임계속도를 23.3% 향상시키는 현가장치 파라미터를 제시하였으며, 이는 차세대 고속열차 상용화 모델의 설계에 이용될 수 있다.