| 5차년도 |
<1세부>○ 연구개발 수행프로세스 통합관리체계 및 부품·장치별 요구사항 도출○ 검·인증 요구사항 분석 및 적합성검증 항목 설정○ 부품·장치 예비 신뢰성 분석○ 개발 부품·장치의 국내외 품질관리체계 인증 조사, 분석○ 대상 부품장치의 기업현황 분석○ 개발 부품·장치의 철도차량 인터페이스 기술사양 검토<2세부>○ 마찰재/구조 분석, 시작품 개념 설계○ 연성해석기법 보고서○ 마찰재 분석 보고서<3세부>○ 고속철도 감속기 관련 자료 조사○ 국내 요구사항 분석 및 개념 설계○ RAMS 요구사항 분석○ 고속철도 감속기용 베어링 국내외 기술동향 및 분석(용역)○ 감속기용 베어링 특허 조사 및 특허 전략 수립(용역)○ 국외 벤치마킹 대상 조사 및 선진 기술 적용 가능성 분석(용역)○ 감속기 구조/소음 해석자료 분석○ 구조/소음 해석 프로세스 검토<4세부>○ 시스템 조정 및 통합○ 연구과제 년차별 진도관리 (사업관리)○ 교류전기철도 운영사의 부하밸런서 요구사항 조사 및 분석○ 철도개발도상국 및 국외진출국가 기술수준 조사 ○ 능동형 밸런서 국내외 동향 조사 분석○ 특허 조사 및 특허 회피 전략 분석○ 해외 벤치마킹 대상 조사 및 적용 기술 분석○ 전력반도체 기술사양 조사 분석○ 제어기 검증을 위한 능동형 밸런서 시뮬레이터 설계 및 제작○ 밸런서용 인버터 변압기의 해외 제조기술 분석 ○ IEC 등 국내외 변압기 적용 규격 조사 ○ 해외 부하밸런서 토폴로지 관련 기술 조사○ 부하밸런서 토폴로지 분석 및 모델링
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<1세부>○ 주관(한국철도공사)- 연구개발 수행프로세스 통합관리 체계 구축 연구- 개발 부품·장치별 기술요구사항 도출○ 공동(한국산업기술시험원)- 개발 부품장치 법/제도/기술 분석- 검증 항목 결정 및 인증 대상 결정○ 공동(네모시스㈜)- 운영/유지보수 프로파일 정의- 운영사 유사장치 고장데이터 조사/분석- 운영사 신뢰성 요구사항 분석- 예비 FMECA 및 위험도 분석○ 공동(프로세스파트너즈)- 국내외 품질관리체계 종류 조사 - 국내외 품질관리체계의 인증 프로세스 조사, 분석○ 공동(한국교통대학교)- 대상 부품장치별 기업현황 조사 및 분석- 해외시장진출을 위한 내재화 교육 프로그램 개발○ 위탁(현대로템)- 제동패드·제동슈 및 감속기 관련 국내·외 철도차량 인터페이스 요구사항 조사- 제동패드·제동슈 및 감속기 관련 국내·외 철도차량 제작설명서 요구사항 조사 분석<2세부>○ 협동(㈜다윈프릭션)- 국내외 주요경쟁업체의 특허를 조사하고 기술개발 동향, 제품동향, 출원 동향 등을 분석 실시하여 특허 회피 설계 방안을 도출- KTX-산천 및 해무(HEMU)에 적용된 제동 유연패드 벤치마킹- 마찰재(접합재)의 조성비, 입자크기, 기계적 물성, 구성성분 분석- 마찰특성평가 : 순간/평균마찰계수, 마찰계수 안정성, 마모량, 제동소음- 유연패드 구조분석 및 유연도(Flexibility)평가- 국내 운영 및 유지보수 문제점(애로사항) 조사 분석- 국내 적용 요구사항을 기반으로 한 재질 및 구조 해석연구- 시작품 개념설계 연구○ 공동(㈜홍성브레이크)- 해외 선진기술 동향 조사 및 설계/제작 요구사항 벤치마킹- 마찰재 분석- 국내 운영 및 유지보수 문제점(애로사항) 조사 분석- 국내 적용 요구사항을 기반으로 한 재질 및 구조 해석연구- 시작품 개념설계 연구○ 공동(홍익대학교)- 해외 동력집중식 고속철도용 제동 유연패드 및 제동 슈 벤치마킹- 열-구조-진동 연성해석자료 및 기법 자료 수집○ 위탁(고려대학교)- 고속철도용 유기계 마찰재(제동 슈)의 재질 및 조성 분석- 수입제품의 벤치마킹을 통한 필요 마찰특성 데이터 확립<3세부>○ 협동(유진기공산업㈜)- 고속철도 감속기 관련 자료 조사- 국내 요구사항 분석 및 개념 설계- RAMS 요구사항 분석- 고속철도 감속기용 베어링 국내외 기술동향 및 분석- 감속기용 베어링 특허 조사 및 분석○ 공동(에이피솔루션즈)- 감속기 구조/소음 해석자료 분석- 구조/소음 해석 프로세스 검토<4세부>○ 협동(한국철도공사)- 공동연구기관간 소통강화 활동 (워크숍, 과제책임자 회의 등)- 연구진도 및 공정관리 (공정회의 등)○ 공동(인텍전기전자)- 유럽, 일본에서 상용되는 교류 전기철도용 능동형 밸런서에 대해 상세 조사, 분석- 전압 불평형 개선 기술 관련하여 국내외 특허 내용 상세 조사 및 회피 전략 보고서 작성- 능동형 전력 제어 알고리즘에 대하여 각 모드별(RPC 모드, SVC-Q 모드, SVC-V 모드)로 상세 분석- 제조사들이 납품하고 있는 전력용 반도체 중 능동형 불평형 개선장치 내에 적용 가능한 제품의 상세 조사, 분석- 능동형 밸런서 시스템과 동일한 구조의 5kVA 이내의 정격용량을 가지는 능동형 밸런서 시뮬레이터를 설계, 제작○ 공동(제룡전기)- 고속철도용 능동형 밸런서 시스템 인버터 변압기 요구 사양 조사- 인버터 변압기 국내외 관련 규격 조사 및 변압기 제작 사양(안) 결정○ 위탁(충남대학교)- 일본, 유럽에서 운영 중인 부하밸런서 자료조사- 부하밸런서 토폴로지에 따른 장단점 분석 및 최적 토폴로지 선정- 선정된 부하밸런서 토폴로지 구성요소 모델링- Scott 변압기, 인버터·컨버터, DC 연결부 모델링
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
<1세부>○ 기술적 측면 - 고속철도부품 국산화를 통한 해외시장 진출 기반 구축 - 적합성 검증을 통한 기술 경쟁력 확보 - 최신 국제 철도 RAMS 규격 (EN50126; 2017)을 적용한 고신뢰도 설계/생산 지원 기술 확보 - 연구 개발되는 철도부품에 대한 신뢰성 적합성 검증을 통해 국외 선진 철도부품과 동등 수준의 기술적 경쟁력 확보<2세부>○ 연구개발 통합관리 및 적합성 검증 반영 보고서는 성공적인 연구개발 수행과 단계별 성과확인을 위해 활용○ 표준 설계서, 공인기관 시험성적서, 성능 비교 분석서, 표준 양산 공정 규격서, 개발품은 제작자 품질관리시스템 인증 및 제품 인증 획득 시 활용○ 표준 설계서, 운영 및 유지보수 규격서는 운영기관 최적 운영 및 유지보수지침에 활용○ 개발품 및 성능 비교 분석서는 국내외 전시 및 기술 홍보 활용○ 독자적인 설계/제작 기술력 확보 및 해외 선진기술보유 기업과의 동등수준 기술력 확보○ 중소기업의 역량 강화 극대화와 철도 부품장치산업 경쟁력 제고로‘철도부품 강소기업 성장’○ 고속철도차량의 운행안전에 대한 신뢰도 향상 및 제동 소음 저감을 통한 환경 개선<3세부>○ 고속철도용 차축감속기 및 감속기 베어링 표준 설계 규격을 표준 규격으로 제시(발주자 규격화)○ 운영-사 최적운영 표준 사양서 및 유지보수 규격서로 활용<4세부>○ 전기철도의 주요설비인 철도변압기 및 전차선로 등의 사용수명 연장을 위해 전국철도변전소에 연구개발품 설치 확대를 통해 전기철도 운영유지비용 절감에 활용○ 전기에너지 사용량 절감을 위해 철도변전소 뿐만 아니라 철도급전구분소에 추가 설치하여 사용 ○ 철도변전소의 부하밸런서 사용 확대에 따른 전력전자소자, 특수변압기 등 관련기술발전 및 해외의존도 탈피 기대 ○ 에너지 절감 및 CO2 배출량 감소를 통한 친환경 교통수단으로서의 철도의 입지 강화 기대○ 회생에너지를 사용하여 전력사용 효율이 증대되고, 수송인원 당 소비전력을 절감하여 경제적인 전기철도 운영에 기여○ 남북철도 연결을 대비하여, 안전하고 지속적인 남북간 철도 왕래가 확보되도록 북한의 전력상황을 고려한 북한철도 현대화 지원기술로 사용 가능
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| 사회 경제적 파급효과 |
<1세부>○ 경제적ㆍ사회적 측면 - 해외의존 대상 부품장치 개발에 따른 수입대체효과 및 구매비용 절감 기대 - 철도부품 신뢰성 확보를 통한 유지보수비용 및 수명주기비용 절감 기대 - 국내 철도 부품산업 발전 및 철도안전에 기여 - 철도부품 강소기업 육성 - 향후 점진적으로 향상되는 국내 철도부품 기술에 대응하여 신뢰성 적합성 검증 기술 배양을 통한 세계 최고수준의 철도부품 경쟁력 확보<2세부>○ 표준 설계서는 개발 기관의 상용화 및 사업화를 위한 용도 활용○ 공인기관 시험성적서, 성능 비교 분석서, 인증획득 증명서는 국외 시장진입 시 기관역량 홍보에 활용○ 시장 진출 기반 구축 보고서는 국외 최적 시장진입 활동에 활용○ 해외의존 대상 부품장치 개발에 따른 경제효과 - 개발대상 부품 연간 약 41억(KTX-산천 30억, KTX-11억) 수준의 수입대체 경제효과 (KTX-산천 철도차량수명을 25년 기준 시 향후 750억 원의 외화절감효과)○ 해외시장 진출 최적화 전략 구축<3세부>○ 성능인증을 활용한 해외 진출<4세부>○ 강소기업을 육성할 수 있는 기반을 다지고, 국산화를 통해 전기철도 운영기술의 세계경쟁력 향상을 위한 원동력으로 활용○ 남북철도연결를 대비, 교류전기철도 건설지원시 북한의 에너지 공급 상황을 고려한 효율적·경제적 전기공급 및 전기철도운영을 위해 연구개발품을 활용○ UIC, OSJD, 해외철도운영국과의 지속적인 기술교류 및 해외 전시회 등의 홍보활동으로 한국철도기술의 발전상을 소개하고 한국철도의 국제적 위상 제고에 활용○ 일본과 유럽 등 선진국만의 전유물이었던 교류철도전압 불평형개선 기술을 선제적 자체개발을 통해 국내 전력품질을 향상시키고 안전하고 경제적인 전기철도운영 기술을 보유○ 해외기술에 의존하던 과거의 철도기술과 달리, 자체 개발 및 실용화를 통해 경제적 손실 방지하고, 해외시장 진출을 위한 관련 기술들(전력반도체, 인버터 연계용 특수 변압기, 운영기술을 위한 알고리즘 개발, 운영자 기술역량 등)의 경쟁력이 크게 강화○ 전기철도 주요설비인 스코트 변압기의 사용수명 연장을 통한 비용 절감 ○ 철도전기의 불평형 발생으로 인한 전력공급사의 설비에 대한 피해비용 절감○ 회생제동에너지 사용을 통해 에너지 절감이 가능하고, 전체 변전소 및 급전구분소에 적용시 추가 경제적 효과 기대○ 해외 수입품 단가의 80%로 국산개발하여 구매비용 절감기대
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| 활용방안 |
<1세부>○ 연구개발 통합관리 보고서○ 법/제도 및 기술 분석 보고서○ 적합성 준수확인 체크리스트(CCL)○ 시험평가종합계획서(TEMP)○ 검인증 지원 종합보고서(PQC)○ 개발 부품·장치 신뢰성 분석서○ 개발 부품·장치 고신뢰도 생산 유도 전략 보고서○ 해외 시장진출 및 확산 전략 모델 적용방안 보고서< 2세부 >○ 연구개발 통합관리 및 적합성 검증 반영 보고서○ 국내외 표준 및 규격, 기술기준, 운영 요구사항이 반영된 표준 설계서○ 국내외 표준 및 규격, 기술기준, 운영 요구사항, 성능검증 사항이 반영된 개발품○ 공인기관에서 발행한 시험성적서○ 철도 용품 형식승인 증명서(제동패드 해당)○ 제품/품질시스템 인증 획득(철도 품질경영시스템 ISO/TS 22163 인증)○ 국외 선진 기술 대비 개발대상 성능 비교 분석서○ 표준 양산 공정 규격서○ 최적 운영 및 유지보수 규격서○ 국내외 시장 진출 기반 구축 보고서< 3세부 >○ 국내외 고속철도용 차축감속기 및 감속기 베어링 벤치마킹, 상세요구사항 및 인터페이스 호환성 도출 보고서○ 고속철도용 차축감속기 및 감속기 베어링의 개념설계, 기본설계, 상세설계○ 고속철도용 차축감속기 및 감속기 베어링의 시작품 및 시제품 제작○ 고속철도용 차축감속기 및 감속기 베어링의 표준 설계 규격서○ 고속철도용 차축감속기 및 감속기 베어링 통합 시험성적서○ 고속철도용 차축감속기 및 감속기 베어링의 공정 규격서○ 고속철도용 차축감속기 및 감속기 베어링의 표준 사양서 개발○ 고속철도용 차축감속기 및 감속기 베어링의 유지보수 규격서 개발○ 고속철도용 차축감속기 및 감속기 베어링 성능 인증서○ 고속철도용 차축감속기 및 감속기 베어링 현차 성능 검증용 개발품○ 고속철도용 차축감속기 및 감속기 베어링 국외 시장진출 전략체계 구축 보고서< 4세부 >○ 연구개발 통합관리 및 적합성 검증 반영 보고서○ 국내외 표준 및 규격, 기술기준, 운영 요구사항이 반영된 표준 설계서○ 국내외 표준 및 규격, 기술기준, 운영 요구사항, 성능검증 사항이 반영된 개발품○ 공인기관에서 발행한 시험성적서○ 성능인증(ex. NEP, NET, EPC 등) 획득 증명서○ 표준 양산 공정 규격서○ 최적 운영 및 유지보수 규격서○ 철도개발도상국 및 국외 진출 가능 국가 기술수준분석서○ 해외 진출 전략 수립 보고서
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