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과제현황 목록

과제기본정보

공진형 보조전원장치 실용화 사업2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 철도기술연구사업 과제번호 18RTRP-C136466-02
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 철도교통기술 | 철도차량기술 적용분야 교통/정보통신/기타 기반시설
2순위 에너지 자원 | 송-배전계통 | 전력전자기술 실용화대상여부 실용화
3순위 전기 전자 | 중전기기 | 전력변환기기 과제유형 개발
과제명 공진형 보조전원장치 실용화 사업
주관연구기관 (주)브이씨텍
총괄연구 책임자 성명 김주범
소속 (주)브이씨텍 직위 전무이사
전화번호 031-477-5050 FAX 031-477-1277
총 연구기간 2017-09-29 ~ 2019-12-31
당해연도 연구기간 2018-01-31 ~ 2018-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
2차년도 605,000,000 20,170,000 181,500,000 201,670,000 806,670,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ● 국내 전장품 실정
1990년대 만 해도 보조전원장치는 해외에 독점 되어 수입에 의존하다가 고장이 나면 외국 기술자가 올 때 까지 기다리던 시기가 있었다. 하지만 국내에서도 보조전원장치 국산화 개발 산업을 추진하여 국산화 모델이 만들어 졌고 이후 모든 전동차에 국산화 된 보조전원장치가 사용되었다. 현재 국내의 보조전원장치는 여러 방식이 사용되고 있는데 이 방식의 기초는 해외 장치를 기반으로 하여 안정적인 DC전압을 만들기 위한 쵸퍼 방식을 사용하고 이 DC전압으로 부터 직접 3상 전원을 변환하는 방법을 채택하고 있다. 그러나 이 기술은 30~40년 동안 사용 된 방식이고 전기적 성능 및 기술에서 보면 많은 개선점이 있다. 이런 개선점을 보완 하고자 주관기관(브이씨텍)에서는 한국철도기술연구원과 공동으로 국가 R&D를 통해 중량을 40% 경량화하고 고효율의 공진형 보조전원장치를 개발 하였다.

● 실용화 사업 필요성
공진형 보조전원장치는 기존 보조전원장치에 비해 많은 장점이 있다. 많은 장점이 있는 세계 최고 수준의 보조전원장치를 개발 하였으나 상용화의 문턱은 매우 높았다. 현재 수요처에서 신기술을 사용하고자 하여도 고장발생시 책임 소재로 인한 부담감을 피력하고 있으며 또한, 국내 조달발주 체계에서도 신규 개발한 제품은 상용화 실적이 없어 입찰자격에도 한계가 있다. 따라서 실용화 사업을 통해 기존 개발된 제품의 기능을 향상 시키고 영업운전을 통해서 신뢰성 및 운용이력을 입증 하는 것이 절실하다.
최종목표 실용화 문턱과제를 통해서 본선 시운전을 통해 MTBCF 확보 등 세계최고수준의 신뢰성을 확보하여 보조전원장치의 실용화를 달성할 것이다. 공진형 보조전원장치 기술의 운영실증은 물론 사업화를 효과적으로 추진할 수 있도록 아래와 같이 6가지 연구목표를 설정하여 추진될 것이다.
1) 운영실증을 통한 차량에 적합한 시스템 최적화 설계 및 시험 평가
2) 부품, 구성품 및 시스템의 설계개발 및 운영 신뢰성 검증 및 입증
3) 운영 목표 및 환경에 적합한 기술 및 RAMS성능 사양 설계
4) 운영 및 유지보수성 향상을 위한 스마트 기술의 연계
5) 국제 차량품질표준자격(IRIS)획득 공급체인 등록
6) 국내외 컨퍼런스 및 전시회 참여를 통한 사전 마케팅 활동
연구내용 및 범위 1. 차세대 보조전원장치 제작, 시험 및 실증
가. 1차년도
(1)프로젝트 협약 연차별 계획수립
- 과제 참여 주체별 협약 추진
- 년차별 수행계획 수립
- 예산 추진계획 수립
(2)운영 개념 분석/차량 시스템 분석/운영사 요구사항 분석
- 시스템 개념 설계
- 시스템 기술 및 RAMS 성능 설계
- 부품 및 구성품 제작 시험 설계
- 차량 운영시험 설계
(3)상세설계
- 각종 부품 및 구성품의 기술 및
- RAMS 성능 설계
- 부품 구성품 제작 시험설계
(4)IRIS 자격취득
- 시스템 IRIS 자격취득 준비
(5)단위부품 선정 및 발주
- 구성품 제작 부품 선정 및 발주
- 부품별 신뢰성 조사
나. 2차년도
(1)구성품 제작 및 시험
- 부품 기반 구성품 제작
- 구성품 시험용 지그 제작
- 구성품 신뢰성/유지보수성 시험
- 유지보수 매뉴얼 작성
(2)시스템 제작/시험
- 구성품 기반 시스템 제작
- 시스템 시험용 지그제작
- 시스템 신뢰성/유지보수성 시험
- 유지보수 매뉴얼 작성
(3)IRIS 자격취득
- 시스템 IRIS 자격취득 진행
(4)시스템 설치 및 시험
- 시험편성 내 보조전원장치 설치
- 운영적합성 시험
다. 3차년도
(1)본선운행 시험
- 편성 운영 및 기기동작상태 평가
- 시스템 기술적 성능 평가
- 시스템 운영 성능 평가
- 시스템 유지보수 성능 평가
- 시스템 안전성 평가
- 시스템 품질 인증 수행
- 유지보수 매뉴얼 보완
(2)IRIS 자격취득
- 시스템 IRIS 자격취득
(3)마케팅
- 국내 운영사 초청 컨퍼런스 개최
- 해외 차량부품 전시회 참가

2. 스마트 시스템 구축
가. 1차년도
(1)스마트 시스템 요구사항 분석
- 각종 센서 및 구성품 모니터링 데이터 취득 방안 확보 및 분석 모듈 제작 계획 수립
- 무선 모듈 기능 정의 및 송수신 사양 설계
(2)스마트 시스템 개념설계
- 시스템 전반에 대한 스마트 개념 확립
- 스마트 장치 시험계획 수립
(3)스마트 시스템 상세설계
- 부품, 구성장치에 대한 스마트 적용 상세설계
- 스마트 인터페이스 알고리즘 설계
(4)부품선정 및 발주
- 스마트 구성장치 선정 및 발주
나.2차년도
(1)시스템 제작
- 스마트 구성장치 제작
(2)스마트 적용 및 평가
- 주요 구성품에 대한 스마트 기술 및 장치의 적용 및 시험평가
- 편성 내 스마트 기술 및 장치의 적용 및 시험평가
(3)스마트 네트워크 구성
- 자료, 수집 분석 평가를 위한 네트워크 설치 및 시험검증
(4)스마트 시스템 적합성 평가
- 시스템 스마트 적용 기술의 운영적합성 시험 검증 및 평가
다.3차년도
(1)스마트 기술 운영 및 평가
- 스마트 기술 및 장치의 동작상태
- 시스템 내 스마트 자료 인터페이스 상태
- 스마트 장치의 기능 및 성능상태 평가
- 스마트 장치의 신뢰성 평가
- 스마트 장치의 유지보수성 평가
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 1.공진형 보조전원장치 상세설계 및 형식시험
2.스마트 시스템 설계
1. 상세설계 및 형식시험
(1)프로젝트 협약 연차별 계획수립
- 과제 참여 주체별 협약 추진
- 년차별 수행계획 수립
- 예산 추진계획 수립
(2)운영 개념 분석/차량 시스템 분석/운영사 요구사항 분석
- 시스템 개념 설계
- 시스템 기술 및 RAMS 성능 설계
- 부품 및 구성품 제작 시험 설계
- 차량 운영시험 설계
(3)상세설계
- 각종 부품 및 구성품의 기술 및
- RAMS 성능 설계
- 부품 구성품 제작 시험설계
(4)IRIS 자격취득
- 시스템 IRIS 자격취득 준비
(5)단위부품 선정 및 발주
- 구성품 제작 부품 선정 및 발주
- 부품별 신뢰성 조사

2.스마트시스템 구축
(1)스마트 시스템 요구사항 분석
- 각종 센서 및 구성품 모니터링 데이터 취득 방안 확보 및 분석 모듈 제작 계획 수립
- 무선 모듈 기능 정의 및 송수신 사양 설계
(2)스마트 시스템 개념설계
- 시스템 전반에 대한 스마트 개념 확립
- 스마트 장치 시험계획 수립
(3)스마트 시스템 상세설계
- 부품, 구성장치에 대한 스마트 적용 상세설계
- 스마트 인터페이스 알고리즘 설계
(4)부품선정 및 발주
- 스마트 구성장치 선정 및 발주
연구성과 기술적 기대성과 ● 국내외적 운영되고 있는 전동차의 보조전원장치는 부품의 단종 및 내구연한이 도래 함에 따라 유지보수 수행의 어려움을 겪고 있다. 이러한 상황을 고려할 때 앞서 언급한 문제점을 효과적으로 해결할 수 있는 공진형 보조전원장치의 기대되는 성과는 매우 클 것으로 예상된다. 또한 이 장치에 ICT기반의 스마트 기술을 적용하여 운영신뢰성 및 유지보수성을 향상시키면 차세대 전동차의 대체 장치로서 기대도 매우 크다.
● 국내 운행되고 있는 전동차는 지속적으로 노후되어 노후차량의 비율을 증가하고 있다. 2016년 현재 노후차량은 전체 차량의 35%이나 2020년에는 60%를 상회할 것으로 예측된다. 따라서 이러한 노후차량의 교체수요를 대체할 수 있을 것으로 기대된다.
사회 경제적 파급효과 ● 대외적으로 현대 로템을 통해 연간 300량 이상의 전동차가 지속적으로 수출되고 있어 이러한 수출수요에 공급할 경우 공진형 스마트 보조전원장치의 파급효과는 상당한 것으로 기대된다. 아울러 이 과제를 통해 국제수준의 품질인증 자격(IRIS)을 획득할 경우 해외 전동차 시스템업체에 이 장치를 보급할 자격을 획득하게 되어 이 장치의 과제추진은 대단한 파급효과를 기대할 수 있다.
● 앞서의 시장 예상을 참고 하여 향후 10년간 국내외 약 2,222대 판매를 예상하며, 187,688백만원의 매출을 올릴 것으로 기대된다.
활용방안 본 과제를 통해 신뢰성이 입증되고 이력이 확보 된 보조전원장치는 향후 국내의 신규 전동차 및 개보수 차량과 관련되어 공고되는 모든 입찰에 적극적으로 대응 하여 차세대 공진형 보조전원장치를 적용 및 대체 하고자 한다.
입증된 공진형 보조전원장치의 실적을 바탕으로 각종 전시회 또는 차량제작사의 직접방문을 통해 본 제품을 적극적으로 홍보 하고 판매 될 수 있도록 노력하고자 한다.
주관기관은 중국의 이미 2개의 법인을 운영하고 있고 이를 기반으로 중국 시장 진출의 교두보를 확보하고자 한다. 기존 거래처 및 관련 영업망을 통해 적극적으로 중국 내 철도차량 부문 사업화에 많은 노력을 기울이고 있다.
공진형 기술은 보조전원장치 뿐만 아니라 철도차량용 배터리 충전기 또는 기타 전력변환장치에 효과적인 기술로 확대적용이 가능하다. 또한, 철도차량은 물론 전기 자동차 분야의 HDC(DC/DC컨버터), OBC(충전기)등에 넓게 사용될 수 있는 매우 큰 확장성을 지니고 있다.
본 기술을 기반으로 당사의 주력사업인 철도차량과 전기자동차 사업 분야 에서 보다 많은 아이템의 확장 계기를 마련 할 수 있다.
최근의 이산화탄소 저감 요구와 관련하여 핵심적인 에너지 효율 향상기술이 산업 전반적으로 요구되고 있고 대표적으로 대체에너지 산업분야에서도 DC/DC변환 장치로써 고효율 컨버터가 부각되고 있다. 이때 공진형 컨버터 기술은 다양한 목적과 유용한 솔루션으로 지목 되고 있다.
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 공진 보조전원장치 스마트 유지보수 경량화
영문 Resonance APU Smart Maintenance Lightening
최종보고서
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