| 4차년도 |
4차 연도 ① 개발 목표 - 주관연구기관(한국철도기술연구원) ？ 공동화차용 연결기/어뎁터 성능 검증 및 차량 사양 검토 - 참여기관 1(유진기공산업주식회사) ？ 공동화차용 제동장치 상세설계 - 참여기관 2(㈜천호케스팅) ？ 공동화차용 가변형 연결기 구성품 및 시험용 시작품 제작 - 참여기관 3(화신이엘티(주)) ？ 공동화차 차량시스템 설계 및 구조물 개선기술 개발 - 참여기관 4(리앤테크(주)) ？ 공동화차용 가변연결기/연결기 어뎁터 상세설계 및 해석 - 위탁기관 (서울과학기술대학교) ？ 공동화차 대량편성 제동시스템 성능검증을 위한 동적 시운전 다물체 동특성 모델 개발
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개발 내용 및 범위- 주관연구기관(한국철도기술연구원)？ 공동화차용 연결기/어뎁터 성능 검증 및 차량 사양 검토(1) 연결장치 성능 인증기준 분석 및 적용 사양결정(비용분석 포함)(2) 제작공정을 고려한 가변연결기/어뎁터특성 분석(3) 가변연결기/어뎁터 구성품 최적설계(4) 연결기/어뎁터 및 제동장치 대차 설계 인터페이스 상세설계 검토(5) 해외 적용을 위한 연결기 및 제동장치 검증방안 연구(러시아)- 참여기관 1(유진기공산업주식회사)？ 공동화차 제동장치 상세설계(비용분석 포함)？ 공동화차 제동장치 하위단위 구성품 시작품 제작？ 공동화차 제동장치 하위단위 구성품 성능 분석？ 제동시스템 시뮬레이터 개발 방향 검토(해외 선진국의 동향 분석)- 참여기관 2((주)천호케스팅)？ 공동화차용 연결기 재질 개선(1) AAR, GOST 재질 성능을 만족하는 재질 개선(2) 개발 재질에 대한 화학적, 기계적 성질 시편 시험？ 공동화차용 연결기 구성품 및 시험용 시작품 제작(1) CA-3 연결기 분해 및 구성품 분석(2) 시험용 시작품 목형 설계 및 제작(3) 시험용 시작품 제작- 참여기관 3(화신이엘티(주))？ 공동화차 차량시스템 설계 및 구조물 개선기술 개발 (1) 연결기/어뎁터 및 제동장치 대차 설계 인터페이스 상세설계(2) 혼합 편성용 차량 간 인터페이스 설계(3) 공동화차 제작용 지그 상세 설계(4) 공동화차 설계개선 부위 구조 해석 및 안전성 검토- 참여기관 4(리앤테크(주))？ 화물철도 상호운영을 위한 연결기 가변연결기 및 어뎁터 상세설계(1) 기존 연결기 결합면 분석 및 주요부 3D 모델링(2) 연결기 어뎁터 3D 모델링을 통한 결합면 인터페이스(3) 상호연결 조건 및 강도를 고려한 가변연결기 및 어뎁터 상세 설계？ 화물철도 상호운영을 위한 연결기 가변연결기 및 어뎁터 해석 검증(1) 철도운영환경 검토를 통한 연결기 어뎁터 하중, 강도 요구조건 도출(2) 관련 규정, 규격 검토를 통한 해석 및 판정 기준 도출(3) 가변연결기 및 어뎁터 구조해석 수행？ 연결기 어뎁터 시작품 제작(1) 연결기 어뎁터 시작품 제작(2) 타연결기와 결합 동작시험- 위탁기관 (서울과학기술대학교)？ 공동화차 대량편성 제동시스템 성능검증을 위한 동적 시운전 다물체 동특성 모델 개발(1)화차 연결기 동역학 해석 검증 : 해외 제동 시험 규정에 기초한 시험 자료를 이용하여 이론(시뮬레이션) 모델 비교 평가.(2)화차 50량에 제동시스템 적용 : 제동시스템에 따른 제동력 및 제동 지연시간을 이론(시뮬레이션) 모델에 적용. 실제와 동일한 화차 제동 매커니즘 구현.(3)다양한 조건에서 동역학 해석 : 제동 지연등 다양한 제동조건에 따른 연결기 충격력 분석. 열차의 중량변화에 따른 연결기 충격력 분석
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
○ 기술적 측면 - 글로벌 기술협력 네트워크구축에 따른 동북아 국가간 철도 R&D 협력 및 국가간 열차 상호운영을 위한 기반 마련 - 내마모성 및 내한성 재질의 범용성 높음 유니버셜 연결기 연구개발 - 이종차량간 연결을 극복하고 미니멀한 설계 구조를 통해 유지보수 및 운영 신뢰성 확보 - 연결기 어뎁터의 특수 환경 사용조건을 극복하여 상용운전 수준의 기술 기준 정립 - 선진화된 제동장치 개발을 통해 선진국과의 기술격차 해소 및 해외시장 진출의 발판 마련 - 한중러 3국 화차차량 시스템 분석을 통한 화차 해외시장 진출 기반 구축책을 마련하거나 정책 수립의 기초정보로 활용이 가능
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| 사회 경제적 파급효과 |
○ 경제적ㆍ산업적 측면 - 해운 대비 운송기간이 짧고 비용이 운송시간 대비 저렴한 중국·러시아·중앙아시아·유럽으로 향하는 경쟁력 있는 물류망 구축 - 경쟁력 있는 물류망 확보를 통한 국내 수출기업 경쟁력 제고 가능 - 러시아. 중앙아시아. 유럽으로 물류운송을 해운에서 육로로 개통하므로 운송시간과 운송비에서 절감 - 국가간 이종 인터페이스 차량 문제를 해결하여 원활한 차량 운행을 통한 경제성 확보 - 이종 인터페이스 극복기술을 개발함으로써 해당국에 제품 해외 수출 도모 - 혹한용 제동장치 부품의 경우 국내는 대부분 수입에 의존하고 있으며, 연구개발을 통해 국산화 공급할 경우 수입대체 효과와 함께 유지보수 비용 저감 및 고품질 제품군 확보를 통한 수익창출 기대 - 남북간 해운 운임 1TEU당 800달러 수준에서 통관시간 단축 등을 통해 철도 운임은 1TEU당 300달러 수준으로 절감 가능하고, 환적시간 또한 기존대비 25% 절감하고, 물동량 역시 10만 TEU에서 20만TEU로 증가할 것으로 기대됨 해상운송은 인천-남포항, 철도운송은 서울-평양 간 비용. 환적시간은 국경통과시 환적대비 개선시간임○ 사회적 측면 - 내마모성, 내한성 합금강 재질을 연구개발을 통한 국내기술 향상에 기여 및 시장 활성화 - 남북 국가간 철도 운행을 가능하게 하는 기술로서 남북간 및 중국, 러시아까지 확대하는 교류 통로로 철도교통 활용 - 응답성이 빠르고 신뢰성이 보장된 제동장치의 공급으로 인해 수요 증가 및 철도산업 분야 발전과 녹색환경 정책에 기여 - 3국 철도 개통으로 신뢰와 기술 협력 체계 구축 - 국가 정책목표(국토종합계획 수정계획, 국가기간교통망계획 수정계획, 국가철도망계획, 국가물류기본계획 수정계획 등)의 일관성을 확보하고 유라시아 철도사업의 추진동력 역할 수행 ？ 한반도 종단철도(TKR)와 대륙철도(TCR, TSR, TMR, TMGR)와의 연결을 위한 협력 추진 ？ 남북 관계 개선에 따른 남북한 철도 운행에 대비하여 남북철도 시스템 통합 및 기술교환 추진 - 글로벌 기술협력 네트워크구축에 따른 동북아 국가간 철도 R&D 협력 및 국가간 열차 상호운영을 위한 기반 마련
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| 활용방안 |
○ 동북아 역내 국가간 공동화차 운영시, 중국·러시아·중앙아시아·유럽 등과의 물류 비용 및 시간 편익 확보○ 국가별로 상이한 철도시스템 및 비표준화된 화물정보시스템 사용으로 인해 발생하는 국경지역에서의 비효율성 개선○ 정부의 통일국책사업인 남북 및 대륙철도 연결과 나진-하산 프로젝트 등에서 남북 뿐만 아니라 남북중, 남북러간의 철도운영을 위하여 시급히 요구되는 핵심기술개발에 활용○ AAR E형과 CA-3의 재질 및 기능을 본 연구개발에서 활성화하여 내마모성, 내한성용 연결기로 국내 연결기 성능을 향상 및 해외시장 진출○ 연결기 어뎁터는 서로 상이한 차량에 대하여 안전하고, 신뢰성 있는 물리적인 연결을 가능하게 하므로 화물철도 상호운영 가능 - 통상의 연결기 어뎁터는 구원운전 또는 기지내에서의 운용으로 특수한 조건에서 한정적으로 사용할 수 있는 것에 반하여, 본 과업에서의 연결기 어뎁터는 영업운전을 기준으로 개발하게 되므로, 기존 연결기 어뎁터의 업그레이드된 기술기준으로 활용. - 한국-중국-러시아 간 차량 연결을 위한 연결기 어뎁터로서의 기능뿐 아니라, AAR 형식과 CA-3 형식간의 연결기 어뎁터 개발로서, 다른 지역의 이종 차량간 연결을 도모.○ 국내 화물열차는 3가지 종류의 제동장치를 혼용하여 사용하고 있으며 이에 따른 한 명확한 지침 및 문제점에 대한 언급이 없는 실정이나, 기술 개발을 통해 이에 대한 새로운 정립이 가능할 것으로 판단됨○ 국내 최초로 Simulator 개발 및 제작을 통하여 편성 열차 조성에 대한 결과를 사전에 예측 가능 - 국내 사용조건 보다 열악한 환경에서도 성능을 보장할 수 있는 제동장치를 개발함으로써 선진국과의 동등한 기술 수준을 확보 - 향후 남북철도의 상용화뿐만 아니라 화차 시장에 있어 보다 높은 품질수준의 제동장치 공급
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