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과제기본정보

철도 승강장 내 오염원 근접형 소음/마모입자 동시제거 액티브시스템 개발2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술촉진연구사업 과제번호 20CTAP-C152265-02
국가과학표준분류 1순위 환경 | 대기질 관리 | 미세먼지오염 개선기술 적용분야 환경
2순위 환경 | 소음 진동 관리 | 소음 진동 방지 저감기술 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 개발
과제명 철도 승강장 내 오염원 근접형 소음/마모입자 동시제거 액티브시스템 개발
주관연구기관 한국철도기술연구원
총괄연구 책임자 성명 홍지영
소속 한국철도기술연구원 직위 선임
전화번호 031-460-5000 FAX 031-460-5814
총 연구기간 2019-04-01 ~ 2021-12-31
당해연도 연구기간 2020-01-01 ~ 2020-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
2차년도 120,000,000 0 0 0 120,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 - 다중이용시설인 철도 승강장 내 발생하는 소음/미세먼지는 철도 이용객의 쾌적성을 침해하고, 철도 서비스의 품질을 하락시키는 주요 원인
- 철도 차량 운행으로 인해 발생하는 소음/마모입자는 휠-레일 접촉으로 인한 전동소음과 휠-레일 마모로 인한 중금속 입자가 주 오염원
- 오염원에 근접하여 소음/마모입자를 포함한 미세먼지를 효율적이고 효과적으로 저감하기 위한 기술 개발이 필요하며, 이 때 차량 운행 안전성 확보 및 유지보수 용이성을 고려한 소재/구조가 적용되어야 함
- 철도 이용객의 쾌적성 향상을 위한, 흡음률(NRC) 0.7 이상, 마모입자를 포함한 미세먼지 제거 효율 50% 이상의 철도 승강장 내 오염원 근접형 소음/마모입자 동시제거 액티브시스템 개발을 목표로 함
- 동시제거 액티브시스템은 소요 비용 절감 및 저감 효과 측면에서 우수하고 철도 이용객의 쾌적성을 향상하여 고부가가치 서비스를 제공하는 데 기여할 것으로 기대
최종목표 흡음률(NRC) 0.7 이상, 마모입자를 포함한 미세먼지 제거 효율 50% 이상의 철도 승강장 내 오염원 근접형 소음/마모입자 동시제거 액티브시스템 개발
- 흡음률(NRC) 0.7 이상에 대한 공인시험성적서 획득
- 미세먼지 제거 효율 50% 이상에 대한 공인시험성적서 획득
- 소음/마모입자 복합저감 효율을 최적화한 시제품 설계 및 제작
- TEST BED 시험부설을 통한 성능 검증(모듈 단위)
- 특허 등 지식재산권
- 기술이전 및 실용화 전략 보고서
연구내용 및 범위 (세부목표)

- 흡음률(NRC) 0.7 이상에 대한 공인시험성적서 획득
- 미세먼지 제거 효율 50% 이상에 대한 공인시험성적서 획득
- 소음/마모입자 복합저감 효율을 최적화한 시제품 설계 및 제작
- TEST BED 시험부설을 통한 성능 검증(모듈 단위)
- 특허 등 지식재산권
- 기술이전 및 실용화 전략 보고서

(주요 연구내용)

○ 주행 철도차량 근접 공간에서의 소음/마모입자 발생 특성 분석
- 개발기술 적용대상 선정 연구 (플랫폼 라이저, 터널 공동구, 근접방음벽 등)
- 휠-레일 마모입자를 포함한 미세먼지 발생특성 분석
- 발생 소음의 특성 및 전달경로 분석

○ 마모입자 저감장치가 내장된 방음벽체 구조 개발
- 철도 운영환경에 적합한 흡음/흡진 소재 및 사양 설계
　- 마모입자 저감장치가 내장된 방음벽체 구조 설계
- 소음/마모입자 복합저감 효율 향상 설계

○ 소음/마모입자를 포함한 미세먼지 저감 효과 예측 및 성능 분석
- 소음/마모입자를 포함한 미세먼지 저감 효과 시뮬레이션
- 소음/마모입자를 포함한 미세먼지 유입구 유동 해석 및 흡진 성능 분석
- 마모입자를 포함한 미세먼지에 의한 흡음 효율 변화 분석

○ TEST BED 현장 적용성 연구
- 소음/마모입자 동시제거 액티브 시스템 시제품 제작
- 현장 적용성 검증을 위한 모듈 단위 시제품의 TEST BED 시험부설 및 성능시험 　
　- 소음/마모입자를 포함한 미세먼지 저감 성능에 대한 공인시험성적서 획득

(연구수행체계에 따른 연구 범위)

- 철도기술연구원

○ 미세먼지, 소음·진동 분야 전공자가 참여하여 융합연구를 수행하도록 연구진을 구성함
○ 발생 소음 특성 및 전달경로 분석, 마모입자를 포함한 미세먼지 특성 분석 등 철도기술연구원 연구진의 연구 역량을 최대한 활용함
○ 국가 R&D 및 원내 주요사업 등을 통해 확보된 기존 소음/미세먼지 저감 기술을 적극적으로 활용
○ 운영기관 등 수요자의 요구사항을 반영하기 위하여 지속적인 협업을 추진하고 기술개발 내용에 대한 의견 수렴과 피드백을 받도록 함
○ 실용화 대상기업의 조기 참여를 통해 성과물의 시장성을 사전에 확보함
○ 최종성과물인 시제품의 현장 부설 및 신뢰성 검증을 위해 TEST BED 선정과 효과 예측 수행

- 참여기업

○ 시제품의 제작 및 시공 기술을 확보하도록 함
○ 경쟁제품과의 비교분석을 통해 개선사항을 반영하여 제품의 시장경쟁력 확보
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 ？소음/미세먼지 발생현황 분석을 통한 오염원 근접 시스템 적용 흡음/흡진 소재 및 사양 설계 ？복합 기능 방음벽체, 저전력 흡진장치 등 논문, 특허, 적용사례 문헌 조사 - 레일 마모량 분석을 통한 미세먼지 발생량 예측 관련 문헌 조사
？개발기술 적용대상 선정(플랫폼 라이저, 터널 공동구, 방음벽 등) 및 현장적용성 검토 : 운영기관 협조
？소음/마모입자를 포함한 미세먼지 발생 현황 측정 및 분석
？발생 소음 전달경로 분석 및 휠-레일 마모입자 특성 분석
？철도 운영환경에 적합한 흡음/흡진 소재 및 사양 설계
- 관성필터 등 저전력 미세먼지 저감기술 적용성 연구
？흡음/흡진 소재 시편단위 시험실 성능시험
연구성과 기술적 기대성과 ○ 소음/마모입자 저감을 위한 각각의 장치를 적용하는 것에 비해 비용 절감 효과가 크고, 복합저감 효율 최적화 설계를 통해 체감효과 극대화
○ 지적재산권 확보와 현장 시험부설로 신기술 인증 및 기술 실용화 전략 수립
- 개발기술의 국내외 특허 등록, 현장 시험부설을 통한 신뢰성 확보
- 기술이전 의사가 있는 기업의 과제 참여를 통해 상용화 고려한 제품 개발 노력
사회 경제적 파급효과 ○ 교통분야 공공시설물 적용 확대로 교통 소음 저감과 실외 미세먼지 등 공기질 개선에 기여
○ 건설 공사장 등 소음/미세먼지 오염이 있는 산업 분야에 적용 확대
- 도심 내 소음/미세먼지 발생의 주오염원인 건설 중장비 사용 시 발생하는 소음/마모입자를 저감하기 위해 독립형 장치 적용 등 다양한 분야에서 활용 기대
활용방안 ○ 오염원에 근접하여 설치하는 장치로 저감효과 극대화하고, 크기가 작고 외부에 노출되지 않는 형태로 미관을 보존하여 활용도가 높음
- 특히, 휠-레일 마모 시 발생하는 중금속 입자 및 휠-레일 전동소음 저감 효율 우수
○ 철도 승강장 플랫폼 라이저, 터널 공동구 등 철도 시설물 내에서 발생하는 소음/마모입자를 저감하기 위해 설치
- 저감장치가 상시 운영함으로 지하철 역사 및 터널, 차량 실내 소음/공기질 개선에 기여하여 철도 이용객의 쾌적성 향상
- 특히, 터널 및 지하역사에 누적된 휠-레일 마모 중금속 입자로 인한 철도 작업자 건강 위해 요인을 예방하는 데 활용 가능
○ 선로변 소음/마모입자 발생을 저감하기 위해 운영기관 및 지자체의 민원구간에 마모입자 저감장치 내장 방음벽체 설치
- 최근 개발되어 현장 부설된 근접 저상방음장치와 같은 독립기초형 방음벽 구조에 마모입자 저감장치 내장 설계 반영 가능
○ 후속연구로 마모입자 저감장치에 적용할 수 있는 초저전력 마모입자 저감 원천기술 개발 및 실용화를 통해 전력 공급이 어려운 현장에서도 활용 가능하도록 함
- 궤도진동 압전센싱 에너지하베스팅 등 전력 공급 신기술도 확보
○ 철도 운영기관의 활용도를 높이기 위한 실용화 전략 수립
- 블럭화된 구조와 내구성 향상을 통해 시공 및 유지보수 용이성 확보하여 활용도를 높임
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 미세먼지 마모입자 전동소음 흡음 흡진
영문 Fine dust Wear particles Rolling noise Noise absorption Dust absorption
최종보고서
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최종보고서 철도 승강장 내 오염원 근접형 소음마모입자 동시제거 액티브시스템 개발_최종보고서_철도기술연구원 홍지영.pdf   다운로드

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