• 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.

• 융합정보논문지
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• 제8권6호
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• pp.59-66
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• 2018

보행 시 지면에 대한 수직력에 대한 전단력의 비율, 즉 보행자가 사용한 마찰계수(UCOF)는 미끄러짐 발생 가능성 있는 시점을 식별하는데 사용된다. 신발보행은 신발창 두께와 경도, 뒤꿈치 모양, 밑창 문양 등의 신발 디자인이 사용마찰계수를 변화시킬 것이다. 본 연구에서는 보행 시 신발 착용 유무에 따른 사용마찰계수(UCOF) 차이를 분석하기 위해 성인남녀 21명(여자 10명, 남자 11명, 나이: $25.2{\pm}2.3yrs$, 키: $165.6{\pm}7.2cm$, 몸무게: $62.2{\pm}7.8kg$)을 대상으로 보행속도, 지면반력, 사용마찰계수(UCOF) 최대 시점, CoP-CoM-수직선 각도의 차이를 알아보고, 사용마찰계수(UCOF)와의 상관관계를 분석하였다. 그 결과, 첫째, 보행 시 신발 착용으로 인해 체중수용기(제동기)의 더 이른 시점에 사용마찰계수가 최대치에 도달하고, 또 그 크기도 증가한다. 둘째, CoP-CoM의 Tangent 값과 사용마찰계수(UCOF1)와의 상관관계는 오른발 제동 초기시점(UCOF1_h)보다 추진 후기에 발생하는 왼발(다음발) 착지시점(UCOF2_h)에서 더 높은 상관관계를 보여, 제동기 보다는 추진기(다음 발 제동기)와의 연관성을 시사한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권11호
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• pp.655-662
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• 2016

역사에 스크린도어의 설치가 보편화 되면서 도시철도에서 열차가 정차지점에 정확히정차하도록 하는 기술의 중요성이 더욱 커지게 되었다. 이를 위한 기술로써 이론적으로는 여러 가지 제어 방안이 제안되었으나 실제 구현 상의 어려움으로 인하여 국내 열차에서는 대부분 PID 제어와 같은 고전 제어기법을 사용한다. PID 제어는 비교적 간단하게 정확한 제어를 수행할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 열차 시스템에서는 제어 주기가 비교적 길고 제동기의 지연 시간이 있으며 위치 및 속도 검지 과정에서의 오차 등으로 인하여 PID 제어로는 만족할 만한 결과를 얻지못하는 경우가 있으며 또한 적절한 계수를 찾는데 많은 시간이 필요하다. 본 논문에서는 상태나 신호 추정에 사용되는 칼만 필터를 활용하여 제어를 수행하는 방안을 제안한다. 칼만 필터를 통해 제동기가 동작할 시점의 상태를 예측하고 이에 맞는 제동 입력을 구하여 제어를 수행한다. 제동기 특성 및 제어 주기를 반영하여 열차 모델링과 정위치 정차제어 시뮬레이션을 수행하였으며 정차 오차 분석을 통해 제안하는 방안의 우수성을 보인다.

• 한국철도학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.167-173
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• 2011

본 연구는 전력소비완화를 위해 전동열차의 출발시간을 조정하는 문제를 다룬다. 전동열차의 운행은 역행, 타행 및 제동의 단계로 구성된다. 역행단계는 전동열차의 운행을 위해 많은 전력량이 필요로 하며, 타행단계는 그 전력을 바탕으로 전력 소비가 거의 없이 운행되는 단계이고, 마지막으로 제동단계는 정차를 위해 감속하는 단계로 전동열차의 관성력으로 인해 운동에너지가 전력으로 바뀌어 회생전력이 발생한다. 회생전력은 동일 전력계통의 운행구간에서 동 시간대에 역행운행 중인 전동열차의 동력자원으로 재사용 될 수 있어 소비전력량을 줄이는 것이 가능하다. 이를 위해 혼합정수계획모형을 제안하고 모형의 실효성을 검증하기 위해 수도권 도시철도 한 구간의 전력데이터를 사용하여 실험하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제26권6호
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• pp.62-73
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• 2022

본 연구에서는 환형연소기 형태를 가지는 가스터빈 연소기에서 연소불안정성을 제어하는 방법을 제시하고자 하였으며, 노즐 배치와 이에 따른 당량비 변화를 통한 유동적인 대칭성파괴(Flow symmetry breaking) 효과를 비교하였다. 이를 위하여 FFT, Time signal 및 위상궤적의 모드 분석을 통하여 대칭성파괴 효과를 확인하였다. 또한, 모드분석으로 불안정한 영역과 안정된 영역을 확인하였고 이를 등고선 지도에 나타내었다. 본 연구를 통해 노즐의 당량비와 배치가 대칭이거나 노즐이 연속적으로 배치되면 불안정성이 발생하였으나, 노즐의 배치 및 당량비가 대칭성을 가지질 않는다면 당량비의 차이가 작더라도 연소불안정성이 극적으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한교통학회지
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• 제28권1호
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• pp.25-38
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• 2010

본 연구에서는 실도로 주행에 의해 취득된 차량의 운행 데이터의 분석을 통하여 차량의 공회전과 관련된 여러 가지 운행 특성을 도출하였다. 차종별 정차 시간 내역을 분석한 결과, 시내버스의 경우 공회전 시간은 전체 운행 시간의 30.9%에 해당되었고, 이중에서 공회전 정지가 가능한 시간은 전체 운행시간의 21.6%로 추산되었다. 하루중 공회전 정지가 가능한 시간 비율은 낮 시간대에 가장 높았고, 공회전 정지를 실시하여도 운행 시간이 증가하는 경향은 나타나지 않았다. 시내버스의 신호대기 정차 시에는 공회전 정지를 실시하기에 충분한 시간 동안 정차를 하는 경우가 많았으나, 정류장 정차 시에는 공회전 정지를 실시하기에는 충분하지 않은 시간동안 정차하는 비율이 높았다. 시내버스의 전체 운행 시간중 감속시간이 차지하는 비중은 전체의 24.7%에 달했으며, 이 가운데에서 4초 이상 감속이 지속되는 구간의 비율이 약 30%에 달하는 것으로 분석되었다. 따라서 이러한 감속시 제동 에너지를 회생하여 저장하는 하이브리드 방식을 시내버스에 적용하는 것도 가능할 것으로 예상된다.

• 대한교통학회지
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• 제21권1호
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• pp.91-102
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• 2003

본 연구는 $\circled1$Cellular Automata(이하 CA)모형을 기반으로 대규모 네트워크에 적용 가능한 보다 현실적인 CA차량모형 구축. $\circled2$구축된 CA차량모형을 이용한 차량 모의실험기의 개발과 개발된 차량 모의실험기를 이용한 단기링크통행시간 예측으로 구성된다. 구축된 CA차량추종모형은 기존의 CA차량추종모형 보다 현실적으로 감속을 통한 정지과정을 설명하면서 거시적 지표인 교통량-밀도-속도관계를 설명하였다. 또한 링크의 유출교통량(Outflow)을 제어하기 위한 차량의 링크전이모형은 기존의 차량 링크전이모형에 비하여 보다 안정된 대기차량을 형성하였다. 단기링크통행시간 예측을 위한 차량모의실험기는 대규모 가로망에 적용이 가능하도록 차량묶음(Packet, 이하차량묶음)방식과 링크기반 모의실험방식으로 컴퓨터의 연산 수행속도 및 메모리를 효율적으로 처리할 수 있었으며, 기존의 시계열자료 예측기법에서 고려할 수 없었던 차량의 행태 및 링크 상에서 발생하는 이동류 과포화, 뒷막힘현상 등의 메커니즘을 고려함으로서 기존 시계열자료 예측기법에 비하여 우수한 예측력을 보였다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제10권4호
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• pp.36-43
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• 2011

차량의 고속주행 중 발생하는 전방추돌사고는 치사율이 높으며 연쇄추돌사고를 야기한다. 대부분의 전방추돌사고는 안전거리 미확보와 운전자의 늦은 인지반응에 따라 충분한 제동거리를 확보하지 못하여 발생되고 사고 후 운전자누적 인지반응시간은 연쇄 추돌을 일으키는 원인이 된다. 이를 극복하기 위한 전방차량추돌경고 시스템은 전방차량과 자차의 안전거리를 유지시키고 운전자의 인지반응속도를 빠르게 하여 전방차량추돌을 예방한다. 하지만 전방차량 긴급 상황 발생으로 인한 급정지 시 전방차량과 자차의 거리 정보에만 의존하는 이 시스템은 운전자 인지반응시간의 누적으로 인해 연쇄추돌을 일으킬 수 있다. 본 논문에서는 가장 극한의 주행환경에서 일반 차량과 전방차량추돌경고 시스템 차량의 전방추돌 및 연쇄추돌에 대한 문제점을 분석하고 현재 주행 안전 시스템에서 중요한 이슈로 부각 되고 있는 차량 간 통신을 기반으로 하는 전방차량추돌경고 시스템 차량을 설명하고 그 효과를 비교 분석한다. 차량 간 통신을 기반으로 하는 전방차량추돌경고 시스템은 기존의 전방차량추돌경고 시스템과 같이 운전자의 인지반응시간을 감소 시 킬 뿐만 아니라 후방 차량들에게 동시에 긴급 사항을 방송함으로써 운전자 누적 인지반응시간을 제거하여 운전자가 긴급 상황에 사전 대처하여 연쇄 추돌의 위험성을 감소시킨다. 효과 분석 결과 일반 차량은 뒤따르는 전 차량이 연쇄 추돌의 위험성을 가지고 있으며 전방차량추돌경고 시스템 차량은 12대중 3~4대가 연쇄추돌의 위험성을 가지고 있다. 하지만 차량 간 통신 기반의 전방차량추돌경고 시스템을 장차한 차량은 연쇄추돌의 가능성이 거의 없는 것으로 확인된다.

• 감성과학
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• 제5권1호
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• pp.71-78
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• 2002

자동차의 운전은 지각, 의사결정, 운동능력 등 다양한 능력을 필요로 하는 복잡한 행동의 연속이고, 지속적인 고도의 의식집중이나 외부자극에 대한 긴장감이 유발되므로 운전자는 피로를 느끼게 되며, 이러한 피로는 교통사고의 원인이 되고 있다. 그럼에도 불구하고 복잡한 도시생활, 교통체증, 직업적인 특성 등에 의하여 운전자가 차량 내에서 보내는 시간은 증가하고 있고, 그에 따른 피로나 스트레스를 피할 수 없는 실정이다. 본 연구에서는 산소공급에 의한 운전 중 피로경감의 가능성을 알아 보기 위하여 주관적인 평가 및 반응시간 테스트를 통하여 각각 다른 산소농도를 공급할 때의 주행시간 경과에 따른 운전 피로감을 검토하였다. 그 결과, 주관적 피로감은 저농도(18%)의 산소조건에서 가장 피로를 많이 느끼고 고농도(30%)의 산소조건에서의 피로감은 상대적으로 감소하였다. 졸림감도 1시간 이상 주행시간이 경과된 경우에 고농도 산소조건에서 상대적으로 감소하는 경향을 보였다. 또한, 주행 2시간 후에 급정거의 지시로부터 브레이크에 반응하는 시간은 저농도의 산소조건에 비하여 고농도의 산소조건에서 유의하게 감소하는 것으로 나타났다. 이상의 결과로부터 자동차 운전 중에 산소농도가 저하되면 현저하게 피로를 느끼게 되고, 고농도의 산소를 공급하는 경우는 상대적으로 피로감이 저하되며 반응시간이 단축되는 것으로 나타나, 산소공급에 의하여 운전자의 피로가 경감될 수 있다고 시사되었다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제38권2호
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• pp.74-81
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• 2017

The purpose of this study was to investigate the EMG characteristics of driver's upper extremity and driving performance for manipulating brake and accelerator pedal by using left and right hand control devices during simulated driving. The people with disabilities in the lower limb have problems in operation of the motor vehicle because of functional loss for manipulating brake and accelerator pedal. Therefore, if hand control device is used for adaptive driving controls in people with lower limb impairments, the disabled people can improve their quality of life by driving a motor vehicle. Six subjects were participated in this study to evaluate driving performance and muscle activities for operating brake and accelerator pedal by using two different hand controls (steering column mounted hand control and floor mounted hand control) in driving simulator. We measured EMG activities of six muscles (posterior deltoid, middle deltoid, triceps, biceps, flexor carpi radialis, and extensor carpi radialis) during pushing and pulling movement with different hand controls for acceleration and braking. STISim Drive 3 software was used for the performance test of different hand control devices in straight lane course for time to reach target speed and brake reaction time. While pulling the hand control lever toward the driver, normalized EMG activities of middle deltoid, triceps and flexor carpi radialis in subjects with disabilities were significantly increased (p < 0.05) compared to the normal subjects. It was also found that muscle responses of posterior deltoid were significantly increased (p < 0.05) when using the right hand control than left hand control. While pushing the hand control lever forward away from the driver, normalized EMG activities of posterior deltoid, middle deltoid and extensor carpi radialis in subjects with disability were significantly increased (p < 0.05) compared to the normal subjects. It was shown that muscle responses of middle deltoid, biceps and extensor carpi radialis were significantly increased when using the right hand control than left hand control. Brake reaction time and time to reach target speed in subjects with disability was increased by 12% and 11.3% on average compared to normal subjects. The subjects with physical disabilities showed a tendency to relatively slow acceleration at the straight lane course.