| 연구개발개요 |
○ 세계화가 가속화되면서 친환경 초고속 장거리 교통수단에 대한 수요가 증가하여 아음속 튜브형 트레인 Hyperloop가 전 세계적으로 주목받고 있으며 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있음 - Hyperloopone社, Hyperloop Transportation Technology社(HTT) 등은 하이퍼루프의 시험노선을 건설 및 시험중에 있으며 핵심기술을 확보중인 상황임 - 또한 Hyperloop 출범 이전부터 미국, 스위스, 독일, 일본 등 여러 나라에서 아음속 튜브형 트레인 관련 핵심기술을 연구 및 개발해왔음○ 하이퍼루프는 진공상태의 튜브 내에서 열차가 자기부상하여 음속에 가까운 속도로 주행하는 것으로 서울에서 부산까지 20분여 만에 갈 수 있는 신개념의 친환경 초고속 자기부상열차임 - 진공상태의 튜브관을 통해 공기저항을 크게 감소시켜 기존 초고속 자기부상열차의 최고속도인 603km/h의 한계를 넘어 음속에 가까운 1000km/h 이상의 최고속도를 자랑함 - 월등히 높은 가속도와 최고속도로 인해 통일 대한민국, 시베리아 횡단 철도에 대비하여 장거리 운송에 매우 유리하며 항공서비스보다 빠른 운행시간, 운행시격, 보다 나은 접근성을 가짐○ 하이퍼루프는 튜브의 제약적인 공간 내에서 추진, 부상, 안내를 위한 여러 장치들로 인해 시스템이 복잡하고 점유 공간이 증가하며 각 장치들의 인터페이스를 고려한 제어가 필요함 - 튜브 내에 여러 장치가 구성되어 차량과 튜브의 크기가 증가하고 구성이 복잡하여 유지보수비용과 제작비용 및 건설비용이 크게 증가함 - 각각의 추진, 부상, 안내 장치들은 서로 영향을 끼치므로 각 장치간의 인터페이스를 고려해야 하므로 제작 및 제어가 까다로움○ 세계적으로 현재까지 연구 및 상용화된 기술로는 자기부상열차의 추진, 부상, 안내 중 2개의 기능을 동시에 하는 시스템이 존재하나, 모든 기능을 수행하는 시스템은 개발되지 않음 - 초고속 자기부상열차 선진국인 일본, 독일 등에서도 부상, 안내 일체형 시스템은 존재하나 추진, 부상, 안내 일체형 시스템은 존재하지 않음○ 본 과제의 연구대상인 비대칭 양측식 선형유도전동기는 편측식 선형유도전동기의 추진원리, 횡방향효과, 수직력 특성을 이용하여 추진력, 부상력, 안내력이 모두 발생하는 구조를 가지고 있어 운행을 위한 모든 핵심기능의 수행이 가능하며, 이로 인해 시스템 구조와 유지보수가 간단해지고 튜브 및 차량의 크기가 감소하여 공간적, 비용적, 제어적, 운행적 이점을 가짐○ 비대칭 양측식 선형유도전동기는 튜브 바닥에 1차측 계자 코일이 양쪽으로 설치되고 차량 하부에 2차측 리액션 플레이트가 수직으로 부착된 형태로 차량에는 얇은 도체판만 부착됨 - 차량에 얇은 도체판만이 부착되므로 차량의 제작이 간편하고 차량 경량화가 가능하여 제작비용이 감소하고 높은 가감속도를 가짐 - 기존의 선형동기전동기 방식의 초고속 자기부상 열차의 경우, 짧은 운행시격으로 다수의 차량을 제작해야 하는 튜브형 트레인에 적용 시 차량 하부에 영구자석을 부착해야 하므로 선형유도전동기에 비해 차량 제작 비용이 크게 증가함○ 따라서 비대칭 양측식 선형유도전동기를 이용한 추진, 부상, 안내 일체형 All-in-One 시스템은 세계 최초의 기술로서, 설계 및 해석 기술의 연구 개발이 필요함
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| 최종목표 |
○ 초고속 신교통시스템인 튜브형 자기부상열차의 핵심기술 확보○ 초고속 자기부상열차의 핵심기술인 추진, 부상, 안내 기능을 모두 수행하는 세계 최초의 일체형 시스템 원천기술 연구 - All-in-One 시스템 설계 기법 연구○ All-in-One 시스템의 추진력, 부상력, 안내력 특성해석기법 정립 - 시스템의 비대칭성 및 종방향, 횡방향 단부효과를 동시에 고려한 analytical method와 3차원 유한요소해석기법 기반 비대칭 양측식 선형 유도전동기의 특성해석기법 정립○ 축소 회전형 시험기를 이용한 All-in-One 시스템 성능 검증○ Hyperloop 적용을 위한 All-in-One 시스템 보완기술 도출
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