• 터널과지하공간
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• 제26권5호
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• pp.375-383
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• 2016

최근에는 세계 여러 나라에서 고속철도 건설에 대한 계획이 증가하고 있으며, 국내의 경우 수도권 광역 급행철도(GTX)와 같은 대심도 지하 교통망의 건설이 추진되고 있다. 열차가 고속으로 주행할 경우 발생하는 공기 저항을 최소화하기 위하여 열차의 선두부는 유선형으로 설계된다. 열차가 터널 내로 진입할 때, 터널 내에서 발생하는 공기 저항으로 인하여 열차 내 승객은 이명감과 같은 불편함을 느끼게 된다. 이러한 이명감을 감소시키기 위해서는 터널 내에서 발생하는 공기역학적 특성을 고려하여 터널의 단면적을 선정하여야 한다. 이 연구에서는 터널 내에서 열차의 고속 주행을 위해 필요한 공기 압력 제어 시스템이 이명감 감소에 미치는 효과를 분석하기 위하여 1차원 네트워크 모델링 프로그램인 THERMOTUN을 이용하여 공기압 분포에 대한 1차원 네트워크 수치해석을 수행하였다.

• 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.

• 한국철도학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.193-199
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• 2004

Numerical analysis of aerodynamic characteristics was differently performed according to the running situation of the Korean Tilting Train eXpress(TTX) that would be introduced for an improvement in efficiency of the used railroad track. Fluent 6.0 was used for the analysis of Non-tilting case, Tilting case and Passing-by case with the model of TTX. As a result, the aerodynamic drag had little difference between Tilting and Non-tilting case. However, pressure contour under the train of Tilting case was not symmetry because the gap between a train and the ground was different at both sides. In Passing-by case attraction and counterattraction occurred alternately and affected to the opposite train. When two trains were side by side, the maximum attraction was generated especially. Through an analysis of pressure wave in tunnel a large variation of pressure was generated by the bluff nose of TTX. The results in this study would be good data for the aerodynamic characteristic on TTX and provide important information to judgment of running safety.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.416-421
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• 2008

최근 세계 각국의 고속열차들은 속도 향상 측면에서 비약적인 발전을 보이고 있으며, 국내에서도 2007년부터 '차세대 고속철도 기술개발 사업'을 통해 최고속도 400km/h급의 고속열차 개발을 진행 중에 있다. 고속열차의 주행속도가 증가함에 따라 이전에는 제기되지 않았던 공기저항, 공력소음 문제, 열차의 교행 및 측풍에 의해 발생하는 압력변동, 터널출구에서 발생하는 미기압파 등의 문제들이 대두되고 있으며 이와 같은 문제들은 열차의 고속화를 제약하는 요인이 된다. 특히, 고속열차의 전두부 형상은 이러한 공기역학적 문제들과 밀접하게 연결되어 있으며, 팬터그래프의 소음 및 안정적인 집전 성능 확보 등도 속도 향상을 위해 반드시 고려해야하는 사항이다. 본 논문에서는 고속열차의 속도향상 노력의 일환으로 진행되고 있는 '공력해석 향상 기술'의 연구 내용과 더불어, 터널 미기압파 저감을 위한 전두부 형상 최적화 결과와 팬터그래프 공력성능 향상을 위한 강건 최적화 결과를 소개한다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1166-1171
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• 2008

Through Korean high speed train development project "G7 Leading Technology Development Project" from 1996 to 2002, HSR-350X has been developed. It can run the maximum operating speed of 350 km/h. Based on this technology, KTX-2 which will be served commercially has been developed till 2007. This paper introduces the aerodynamic analysis of the High-Speed EMU and shows the results of optimized aerodynamic nose shape design techniques and clean pantograph panhead original techniques study. These are the important parts of developments for high speed train which maximum speed is 400 km/h. Especially for decrease of tunnel micro pressure waves, the optimized nose area distributions were derived and the characteristics of micro pressure wave were analyzed. The robust optimized pantograph panhead shapes investigated to improve the performance and decrease the vortex flow which is thought to be its noise source. These shapes are clean and robust to external disturbances like unsteady accelerated flow or side wind was derived. Finally aerodynamic performances was verified with PIV and smog visualization by wind tunnel test.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2000년도 추계학술대회 논문집
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• pp.506-513
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• 2000

The tunnel booming noise generated by a train moving into a tunnel has been one of the most serious constraints in the development of the high-speed trains. It is well known that the nose shape of the train has the significant influence on the intensity of the booming noise. In this study, the nose shape has been optimized by using the response surface methodology and the axi-symmetric compressible Euler equations. The parametric studies are also performed with respect to the slenderness ratio, the blockage ratio and the train speed to investigate their sensitivities to the optimization results. The results show that it is possible to define more general design space by introducing the Hicks-Henne shape functions, resulting in the more effective nose shape than that of Maeda. The mechanism and the aspects of the train-tunnel interaction were also investigated from the results of the parametric study.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 1999년도 추계학술대회 논문집
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• pp.146-154
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• 1999

The test facility of the 1/60-scale models for the train-tunnel interactions was recently developed to investigate the effects of entry portal shapes, flood shapes and air-shafts for reducing the micro-pressure waves radiating to the surroundings of the tunnel exits by KRRI in Korea. The launching system of train model was chosen as air-gun type. In present test rig, after train model is launched, the blast wave by the driver did not enter to inside of the tunnel model. The train model is guided on the one-wire system from air-gun driver to the brake parts of test facility end. Some cases of the experiments were compared with numerical simulations to prove the test facility.

• 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.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권6호
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• pp.625-635
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• 2013

유럽 등 해외에서는 TBM 굴착방식을 이용한 터널이 다수 건설되고 있지만, 국내에서는 거의 적용되고 있지 않다. TBM 철도터널의 적용성을 높이기 위해서는 토목적 설계요소와 공기역학적 영향을 고려한 최적단면을 선정할 필요가 있다. 이러한 최적단면의 선정시에는 터널 연장, 열차 속도, 전차선 높이, 공동규 규격 등 토목적인 설계요소에 대한 고려와 함께 공기역학적 영향을 검토하여 적정 단면 계획의 수립이 필요하다. 공기역학적 검토시에는 최근 철도터널의 고속화를 고려하고 적절한 분석기준의 수립이 필요하지만 현재 국내에서는 관련기준이 없어 터널마다 상이한 공기압 분석기준이 적용되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내외 이명감 및 미기압 분석기준에 대하여 검토하고, TBM 터널단면별 공기역학적 분석을 통해서 TBM 철도터널의 단면선정시 공기역학적 영향과의 상관관계에 대해 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.109-122
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• 2003

기존 철도터널의 운행속도 향상시 문제가 되는 터널내 공기의 압축파 문제를 해결하기 위해서는 단면의 화대보다는 통풍공 수직구의 건설이 경제성 및 시공성 측면에서 유리한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 장기재령의 운영중인 철도터널에 통풍공 수직구를 건설함에 따라 발생될 수 있는 본선터널, 하부갱도 그리고 수직구의 역학적 거동들을 파악하기 위한 목적으로 3개의 독립적인 요소기술들에 대하여 실험적, 해석적 연구를 수행하였다. 연구결과, 먼저 장기재령과 콘크리트 라이닝의 강도관계는 재령이 증가함에 따라 강도가 저하하는 경향을 확인할 수 있었으며, 본선터널과 수직구의 최소 적정이격 거리를 해석적으로 추정한 결과는 본선터널 직경(D)의 약 0.5D 이상이 적합한 것으로 도출되었다. 다음으로 수직구 굴착에 따른 하부갱도의 3차원적 거동은 시험시공의 계측결과와 탄소성 유한요소해석 결과가 유사한 경향을 나타내었으나, 수직구 굴착시 수직구 자체의 거동파악을 위한 분석결과에서는 수직구의 심도별 지반거동 계측결과와 3차원 유한요소해석 결과가 상이한 거동을 보였다. 따라서 이상의 연구결과로부터 수평터널에 대한 해석결과와 계측결과의 경향은 유사하지만 변위, 응력 등의 정량적 비교에서는 지반물성치의 선정방법에 따라 다소 큰 차이가 나타남을 알 수 있었다. 또한 수직방향에 대한 거동을 해석적인 방법으로 검증하기 위해서는 지표면에서의 수평방향 응력, 변위성분을 표현할 수 있는 적정기법 연구가 요구된다.