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과제기본정보

동력분산식 고속철도 차량용 댐퍼 개발1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 철도차량부품개발사업 과제번호 21RSCD-C163309-01
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 철도교통기술 | 철도차량기술 적용분야 제조업(자동차 및 운송장비)
2순위 기계 | 자동차 철도차량 | 차량운동성능 및 진동 소음저감기술 실용화대상여부 실용화
3순위 건설 교통 | 철도교통기술 | 철도시스템 유지관리기술 과제유형 개발
과제명 동력분산식 고속철도 차량용 댐퍼 개발
주관연구기관 정경유압 (주)
총괄연구 책임자 성명 전성종
소속 정경유압 (주) 직위 대표
기관 대표번호 053-581-2907 FAX 053-582-1853
총 연구기간 2021-04-01 ~ 2024-12-31
당해연도 연구기간 2021-04-01 ~ 2021-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
1차년도 576,000,000 12,540,000 112,860,000 125,400,000 701,400,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 1. 연구개발과제의 필요성
- 요 약 -
- 【필요성】 철도차량 속도 증가, 수송능력 향상, 축중 경감 등을 고려하여 세계적으로 고효율 동력분산 고속철도 적용이 확대(국내 EMU 260/320 실용화) 추세임 ⇒ 주행안정성 확보, 차체 파손방지 및 차체 과대부하 억제를 위한 댐퍼시스템의 독자적 기술력 확보 필요
- 미래 철도차량인 동력분산식 고속열차의 진동 흡수, 차체 파손 방지, 차체 과대부하 억제를 위한 고성능의 댐퍼부품이 필수적이나 고속철도용 댐퍼는 국산화율이 “0” 임 ⇒ 해외부품 전량 수입에 따른 부품 조달 시기 및 유지보수 문제점 해결 위한 수입대체 개발 시급
(철도차량 댐퍼류는 네덜란드(KONI社), 프랑스(Dispen社) 등 4개국이 세계 시장의 80% 점유)
- 【혁신성】 본 과제에서 제안하는 기술의 혁신성은 1) 미래 고속철도차량(EMU260 또는 320)의 운행 중 유지보수에 유리하고 감쇠력 가변 제어가 용이한 댐퍼 시스템 구조의 독자적인 설계 기술 및 2) 계절적(4계절) 특성 및 해외 수출 등을 고려하여 내환경 성능을 개선하여 극한조건 온도에서도 씰링 성능 및 내구성을 유지할 수 있는 댐퍼 핵심 부품 설계, 제작 및 시험평가(내구성, 대차/현차 시험검증) 기술 개발임
- 【기대효과】 과제 종료 후 국산화 개발을 통한 수입대체(약 446억원/ 연간 30억원 외화 절감)효과와 유지보수 시장 진출. 댐퍼류 개발을 통한 고속철도 차량 운행안정성 및 신뢰성 확보로 국민 안전에 기여
최종목표 2. 연구개발과제의 목표 및 내용
1) 연구개발과제의 최종 목표
○ 동력분산식 고속철도 차량용 댐퍼(5종) 개발
- 동력분산식 고속철도 차량용 댐퍼(수직1차, 수직2차, 횡, 요, 차체간) 관련 시험 표준 구축
- 동력분산식 고속철도 차량용 댐퍼(수직1차, 수직2차, 횡, 요, 차체간) 시제품 설계 및 제작
- 개발 댐퍼 성능 및 내구/환경 시험 평가
- 댐퍼 씰링 부품(오일씰) 및 감쇠력 제어 부품(밸브) 설계해석 시뮬레이션 모델 개발
- 동력분산식 고속철도 차량 및 댐퍼 동특성 해석용 시뮬레이션 모델 개발
- 개발 댐퍼 적용 고속대차 주행안정성 평가
- 현차시험을 통한 성능평가 및 신뢰도 검증
연구내용 및 범위 3) 연구개발과제의 내용
(1) 1단계
○ 연구개발목표
- 주관연구개발기관(정경유압) : 동력분산식 철도차량용 댐퍼류 사양 도출 및 시제품 제작, 성능검증
- 공동연구개발기관(한국철도기술연구원) : 동력분산식 철도차량용 동특성 해석모델 개발 및 댐퍼 영향인자 분석
- 공동연구개발기관((재)대구기계부품연구원) : Benchmarking 평가, 댐퍼 부품 해석모델 개발 및 설계 분석
○ 연구개발내용 및 범위
- 국내외 최신 기술동향 및 적용사례 분석 조사
- 국내외 표준 및 규격, 기술기준 등 요구사항 도출
- 개발품(댐퍼)의 사양 도출 및 시제품 제작
- 댐퍼 성능 및 내구성 시험 장비 구축
- 개발 시제품 성능 및 내구성 시험
- 시제품 최종 설계안 도출
- 동력분산식 고속철도 차량 및 댐퍼 동특성 해석용 시뮬레이션 모델 개발
- 동력분산식 고속철도 차량 및 댐퍼 동특성 해석
- 동력분산식 고속철도 차량 대차주행안정성 시험을 위한 대차주행시험기(Roller rig) 개조
- 기존 EMU 260/320 적용 수입 댐퍼류에 대한 기술수준 분석
- 동력분산식 고속철도 차량요 댐퍼류(5종) 성능확보를 위한 댐퍼 횡강성해석, 핵심부품(오일씰 등)의 씰링 컨택 시뮬레이셜 모델 개발 및 설계인자 분석

(2) 2단계
○ 연구개발목표
- 주관연구개발기관(정경유압) : 댐퍼 적합성 검증, 표준양산 공정규격/유지보수 매뉴얼 개발 및 현차시험 지원
- 공동연구개발기관(한국철도기술연구원) : 대차주행안정성 시험 및 실선로에서의 현차시험을 통한 성능검증
- 공동연구개발기관((재)대구기계부품연구원) : 성능향상을 위한 최적화 설계해석 및 핵심부품 개선 연구
○ 연구개발내용 및 범위
- 구축된 시험 장비를 활용한 댐퍼류 성능 시험
· 내구성 시험 5종 완료
- 내구성 시험 전·후 댐퍼 성능비교검토 및 주요 핵심부품 이상유무 검토
- 대차주행안정성 시험 및 현차 시험 지원
- 대차주행안정성 시험 및 현차 시험 시 주기적인 댐퍼 이상유무 점검
- 대차시험 결과를 반영하여 내구성향상을 위한 핵심부품 개선
- 동력분산식 고속철도 차량용 댐퍼류 부품규격서 개발
- 동력분산식 고속철도 차량용 댐퍼류 표준양산 공정규격(품질메뉴얼) 개발
- 동력분산식 고속철도 차량용 댐퍼류 유지보수 매뉴얼 개발
- 개발 댐퍼적용 대차주행안정성 시험을 위한 절차서 작성
- 동력분산식 고속철도 차량 대차주행안정성 시험
- 현차 시험을 위한 시험차 구성 및 시험계획 수립 및 절차서 작성
- 실선로 운행조건에서의 성능 및 내구성 검증을 위한 현차시험 실시
- 밸브 감쇠력 성능제어를 위한 밸브 유동해석
· 댐퍼 핵심부품 및 씰링부품 설계를 반영한 밸브 유동해석
- 방진 및 내구력 향상을 위한 부싱 해석
- 성능향상을 위한 개선 설계 핵심부품 해석 및 최적화 설계기술 확립
· 개선 부품에 대한 설계 및 해석 지원
· 1차 시제품 대비 개선효과 검증
· 설계변수의 영향도 평가
- 감쇠력 및 내구성 품질 향상을 위한 핵심부품 개선 연구
· 내구성 향상을 위한 마모특성평가
· 로드 표면처리(코팅 등) 특성평가
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 ○ 연구개발목표
- 주관연구개발기관(정경유압) : 기존 수입품 기술수준 분석을 통한 개발품 사양 도출 및 핵심부품 설계, 댐퍼 성능 내구성 시험 장비 구축
- 공동연구개발기관(한국철도기술연구원) : 동력분산식 철도차량용 동특성 해석모델 개발
- 공동연구개발기관((재)대구기계부품연구원) : 기존 고속철도차량 적용 댐퍼류에 대한 Benchmarking 분석 		* 주관연구개발기관(정경유압)
- 국내외 최신 기술동향 및 적용사례 분석 조사
- 국내외 표준 및 규격, 기술기준 등 요구사항 도출
· 국외 철도용 댐퍼 표준 EN13802, EN13913 조사
· 철도용품 형식승인(철도차량기술기준) 기술표준 조사
· 개발품의 설계 적합성 검증(차량과의 인터페이스 설계 검토)
- 개발품(댐퍼)의 사양 도출 및 핵심부품 설계
· 댐퍼 5종(수직1, 수직2, 횡, 요, 차체간) 최종 사양 도출
· 수요처 요구 사양에 적합한 댐퍼 핵심부품 설계(부싱, 오일씰, 밸브 등)
→ 댐퍼의 특성을 고려하여 내구력을 향상을 위한 형상 설계
→ 댐퍼 내부 오일 누유 방지, 외부 이물질 등의 침투를 막기 위한 기밀성 및 추종성이 뛰어난 오일씰 설계
→ 방진특성 및 내구성확보를 위한 부싱 설계 기술 확보
- 동력분산식 고속철도 차량용 개발부품/구성품 시제품 제작
· 댐퍼류 3종(횡, 요, 차간) 주요 부품 시제품
- 댐퍼 성능 및 내구성 시험 장비 사양 도출
· 댐퍼 성능(감쇠력)시험, 저온·고온 시험, 누유시험, 내구성시험 등 시험 방법 및 절차, 판정기준 수립
· 가열 및 냉각을 위한 장치구성 방안 등 구축 장비 사양 도출

* 공동연구개발기관(한국철도기술연구원)
- 동력분산식 고속철도 차량 및 댐퍼 동특성 해석용 시뮬레이션 모델 개발
· 해석 모델 개발을 위한 동력학 해석 입력 자료 조사
· 개발된 해석 모델 검증(고유진동수, 임계속도 등)

* 공동연구개발기관((재)대구기계부품연구원)
- 기존 철도차량 적용(예 : EMU-260) 수입 댐퍼류에 대한 Benchmarking 분석
· 각 구성품의 구조 및 치수특성, 재질, 미세조직 분석 평가
· 고무 부품(오일씰, 방진 부싱)의 재질 분석 평가
· 피스톤 로드의 열처리 및 표면처리 특성 분석
연구성과 기술적 기대성과 ○ 기술적 측면
- 동력분산식 고속철도 차량용 댐퍼 국산화 기술 확보
- 철도차량용 댐퍼 개발을 위한 원천기술 확보
- 기술종속으로 인한 문제 해결을 통해 기술자립으로 문제 발생 때 적기 대응 가능
사회 경제적 파급효과 ○ 경제적ㆍ산업적 측면
- 댐퍼류 국산화를 통한 경제적 이점 확보
- 수입제품의 경우 제품 수급에 긴 시간이 걸리며, 품질 문제 발생 때 즉각적 대응이 어려움. 댐퍼류의 국산화를 통해 공급 시간 단축 및 유지보수 비용과 시간 절감 가능
- 수입 대체를 통한 비용 절감
- 철도차량용 댐퍼는 철도차량의 타 부품보다 호환성이 높아 국내외 시장진출을 통한 신규매출 확보 가능
- 국가 기술경쟁력 제고를 통한 경제적 이익 창출

○ 사회적 측면
- 철도차량은 주행 시 선로 상태 및 차량 가감속 등의 영향으로 진동이 반복되어 댐퍼의 불안정성이 커지면 대형사고의 위험이 있어 댐퍼류 기술개발을 통해 운송 시스템의 안정성 확보 가능
- 국내 4계절 환경에 최적화된 댐퍼를 개발함으로써 안정적인 열차 운영환경 제공 가능
- 높은 신뢰성 및 안정성을 가지는 열차 운행을 통해 국민 안전 향상에 기여
활용방안 ○ 동력분산식 고속철도 차량용 댐퍼 개발 기술 활용
- 현재 운용 중인 동력 분산식 고속철도 차량에 사용되는 댐퍼의 수입대체 가능
- 국산화를 통해 유지보수 비용 절감 가능
- 해당 연구를 통해 확보된 기술을 다른 철도차량에 확대 적용 가능

○ 국내 철도차량 부품 기술 역량 강화
- 댐퍼 국산화 및 기술개발을 통해 국내 철도차량 부품 기술 역량 강화 가능
- 댐퍼 개발을 통해 해외 시장 점유율 증가 가능성 확보
- 본 연구를 통해 원천 기술을 이용하여 고성능 댐퍼 개발을 위한 후속 연구자료로 활용

○ 해외시장 진출 추진
- 국내 시장에서 상용화를 통해 댐퍼류 제품의 신뢰성 확보
- 전 세계 철도차량 기술 트렌드를 반영한 댐퍼 개발의 자료로 활용
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 댐퍼 오일씰 설계 감쇠력 가변제어 댐퍼시험기 동력분산식 고속철도
영문 Damper Oil Seal Design Variable Control Damping Force Damper Test Machine High Speed Electric Multiple Unit
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