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과제기본정보

저상 트램용 관절장치 개발1년차

사업개요
사업개요
사업명 철도차량부품개발사업 과제번호 21RSCD-C163484-01
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 철도교통기술 | 철도차량기술 적용분야 제조업(자동차 및 운송장비)
2순위 건설 교통 | 철도교통기술 | 철도시스템 엔지니어링 실용화대상여부 실용화
3순위 기계 | 자동차 철도차량 | 차량운동성능 및 진동 소음저감기술 과제유형 개발
과제명 저상 트램용 관절장치 개발
주관연구기관 현우시스템
총괄연구 책임자 성명 남학기
소속 현우시스템 직위 소장
전화번호 031 FAX -
총 연구기간 2021-04-01 ~ 2024-12-31
당해연도 연구기간 2021-04-01 ~ 2021-12-31

(단위:원)

년도별 비용
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
1차년도 1,153,000,000 24,200,000 212,800,000 237,000,000 1,390,000,000
과제기본정보
연구개발개요 ○ 트램의 정의 ? 본 개발품이 장착되는 차량
- 도로에 부설된 레일 위를 주행하는 교통수단으로 버스와 경전철 중간정도의 수송능력을 가진 친환경적인 철도차량의 일부이다.
- 수요처의 요구에 따라 모듈 수, 대차 수, 플로어 높이 등 다양한 구성으로 이루어진다.
○ 저상트램
- 승객의 승하차 편의성을 고려하여 저상버스와 비슷한 객실 바닥 높이 ( 약 315 ~ 370mm )를 가진 트램이다.
- 객실공간에서의 플로어의 높이구성에 따라 100% Low-floor, 75% Low-floor 등으로 호칭한다.
○ 저상트램용 갱웨이시스템
- 저상용 트램에 적용되는 갱웨이 시스템은 트램의 모듈간은 연결하는 관절(Articulation)장치와 승객이 안전하게 이동 할 수 있는 통로를 제공하는 갱웨이로 구성된다.
- 모듈간에 설치된 갱웨이시스템은 연결된 모듈이 곡선의 궤도를 지나갈 때 구조적으로 튼튼하게 수직, 전후, 좌우 및 각방향의 회전 하중을 지지 하면서 선형을 따라 변형하는 기능을 가진다.
○ 갱웨이시스템 개발의 필요성
- 저상트램은 일반화된 친환경 교통수단으로 해외에서도 150개국 400여 노선운영중이며 국내에서도 부산오륙도선을 시작으로 부산을 포함한 10여개 도시에서도 도입을 추진 중에 있다.
- 국내 차량제작서에서 트램을 제작하고 있고 국내 수요가 시작되고 있으나 저상트램용 갱웨이시스템은 국내에서의 설계 및 제작 기술이 없어 해외기술에 의존하여 저상형 갱웨이 시스템설계 및 제품을 도입하고 있다.
- 갱웨이시스템은 저상트램의 핵심 부품 중 하나로 철도차량을 제작하는 제작사에서의 요구되는 기술을 국산개발을 통해 확보하고 경쟁력있는 가격으로 제품을 제공함으로써 수입대체 및 고용증대 와 차량제작사의 경쟁력 향상에 기여하기 위하여 개발이 필요성이 절실히 요구되고 있다.
- 갱웨이시스템을 해외시스템과 공등이상의 제품을 설계/제작/시험을 통해 국산화 기술을 확보하고 나아가 현차시험을 통한 성능입증으로 향후 국내외 시장에 진입하는 기틀마련이 필요하다.
최종목표 저상 트램용 갱웨이시스템*(관절장치 및 갱웨이) 개발
- 상부 힌지 관절장치, 상부 피치 관절장치, 하부 관절장치, 하부 스윙플레이트, 내외부 벨로우즈 가 포함된 갱웨이시스템 설계 및 제작기술 확보
- 저상트램용 갱웨이시스템 목표 개발사양 부합한 모델개발
* 운영사 요구사항을 반영한 조향각도 구현(최소 ±38° 이상)
* 피치관절장치 허용각도 ±6.5° 구현
* 차량 수명과 동등한 내구성 확보
- 저상트램용 갱웨이시스템 설계 및 제작 기술 확보
- 저상트램용 갱웨이시스템관련 국내외 표준규격에서 제시하는 성능 이상 확보
- 현차시험을 통한 성능 및 신뢰성 확보
저상트램용 갱웨이시스템 관련 인증획득
- 제품성능인증 획득
- 국제품질경영시스템인증 획득
연구내용 및 범위 - 해외 개발대상 선진 기술 조사 분석
- 관절장치/갱웨이 관련 국내외 최신 기술동향 및 적용사례 조사 분석
- 관절장치 정적 및 동적 해석
- 관절장치 /갱웨이 기본 설계
- 관절장치/갱웨이 단품 및 장치 상세 설계
- 연구개발 공정 및 마일스톤 설정
- 연구개발 통합 스케줄 작성
- 연구개발 공정 및 마일스톤 관리 수행
- 개발관련 차량제조사 요구사항 조사 분석
- 관절장치 및 갱웨이 조합 최적 인터페이스 요구사항 기술 검토
- 국내외 개발대상 관련 표준 및 규격, 기술기준 요구사항 조사 분석
- 관절장치/갱웨이 성능검증 체계 도출 및 적용
- 관절장치/갱웨이 부품/구성품 성능검증 규격서(절차서) 개발 및 적합성 검증 기초 연
- 관절장치/갱웨이 시스템 신뢰성(RMAS) 기초 조사 및 요구사항 도출
- 개발관련 국내 운영 요구사항 조사 분석
- 트램형 관절장치 및 갱웨이 관련 설계 검토 지원
- 차량조합 현차 적용 시험 환경(Test-Bed) 구축 검토
- 관절장치/갱웨이 내구성테스트 장치 설계 및 설계 보완
* 실 운행 노선 유사 거동 반복 구현 내구성테스트용 지그 및 장치 설계
* 실 운행 노선 유사 거동 반복 구현 내구성테스트용 지그 및 장치 설계 보완
- 관절장치/갱웨이 설계 보완
- 관절장치 /갱웨이 시작품 제작
* 부품/구성품 시작품 제작
* 관절장치 / 갱웨이 시작품 제작
- 관절장치 /갱웨이 시제품 제작
- 관절장치/갱웨이 부품/구성품 특성 검증
- 관절장치/갱웨이 상태 검증
- 관절장치/갱웨이 성능 검증
- 저상 트램 차량 적용 최적 인터페이스 요구사항 기술 검토
* 개발대상 국내외 트램 차량적용 인터페이스 호환성 기술 검토
* 차량제조사 유지보수 호환성 기술 검토
- 관절장치/갱웨이 부품/구성품 적합성 검증 지원 연구
* 부품/구성품 성능검증 컨설팅 및 검증수행시스템(인프라) 기술 지원
- 관절장치/갱웨이 시스템 신뢰성 설계 분석
- 조합 성능검증 및 현차 적용 시험 환경(Test-Bed) 구축
- 저상 트램용 관절장치 및 갱웨이 성능검증 절차 검토 지원
* 단품시험, 조합시험 성능 검증 절차 검토 지원
- 관절장치/갱웨이 시제품 제작
- 관절장치 /갱웨이 내구성 성능 검증
* 실 운행 노선 유사 거동 반복 내구성 성능 검증
- 관절장치 및 갱웨이 조합 성능 검증
* 조합 인터페이스 체결 상태 및 기능 검사
- 현차 적용 상세 성능 검증(오송철도종합시험선로 활용)
- 현차 적용 신뢰성 성능 검증(시험환경 Test-Bed 활용)
* 현차 적용 운행(누적운행 5,000 km이상) 신뢰성 검증
- 관절장치/갱웨이 제품성능인증 프로세스 설정
* 제품성능인증 대상설정
- 현차 적용 상세 성능 검증(오송철도종합시험선로 활용) 지원
- 현차 적용 신뢰성 성능 검증(시험환경 Test-Bed 활용) 지원
* 현차 적용 운행(누적운행 5,000 km이상) 신뢰성 검증 지원
- 상세 성능 검증용 차량 인프라 및 기술 지원(오송철도종합시험선로 활용)
- 관절장치/갱웨이 시스템 목표수명 도출 및 유지보수 분석
- 장치연계 및 현차 적용 개발대상 성능검증 규격서(절차서) 개발
- 장치연계 및 현차 적용 개발대상 시제품 적합성 검증 지원 연구
* 장치연계 개발대상 검증수행 기술 지원
* 현차 적용 개발대상 성능검증 컨설팅 및 검증 기술 지원
- 제품성능인증 및 국제품질경영시스템인증 기술검토 지원
* 제품 성능인증 대상 설정 지원
* 제품성능인증 및 국제품질경영시스템인증 프로세스 기술 검토
- 현차 적용 시험 환경(Test-Bed) 구축
* 최대성능 검증 곡선 궤도 보강 구축
* 보강 선로 운영 타당성 검토
- 현차 적용 신뢰성 성능 검증을 위한 시험 환경(Test-Bed) 운영 시나리오 개발 및 운영 지원
- 현차 적용 신뢰성 성능 검증 기술 지원
- 현차 적용 신뢰성 성능 검증(시험환경 Test-Bed 활용)
* 현차 적용 운행(누적운행 5,000 km이상) 신뢰성 검증
- 개발대상 성능 비교 분석
- 관절장치/갱웨이 제품성능인증 획득
- 국제품질경영시스템인증 획득
- 관절장치 /갱웨이 부품규격서(부품설명서) 개발
- 관절장치 /갱웨이 표준양산 공정규격서(품질매뉴얼) 개발
- 관절장치/갱웨이 유지보수 매뉴얼 개발
- 신뢰성(누적운행 5,000 km이상) 성능 검증용 차량 인프라 및 기술 지원(시험환경 Test-Bed 활용)
- 현차 적용 개발대상 성능검증 컨설팅 및 검증 기술 지원
- 제품성능인증 및 국제품질경영시스템인증 기술검토 및 인증 획득 지원
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 - 해외 개발대상 선진 기술 조사 분석
- 관절장치 / 갱웨이 관련 국내외 최신 기술동향 및 적용사례 조사 분석
- 관절장치 정적 및 동적 해석
- 관절장치 및 갱웨이 기본 설계

- 개발관련 차량제조사 요구사항 조사 분석
- 관절장치 및 갱웨이 조합 최적 인터페이스 요구사항 기술 검토
- 국내외 개발대상 관련 표준 및 규격, 기술기준 요구사항 조사 분석
- 관절장치/갱웨이 성능검증 체계 도출 및 적용
- 관절장치/갱웨이 부품/구성품 성능검증 규격서(절차서) 개발 및 적합성 검증 기초 연구
- 관절장치/갱웨이 시스템 신뢰성(RMAS) 기초 조사 및 요구사항 도출
- 개발관련 국내 운영 요구사항 조사 분석
- 트램형 관절장치 및 갱웨이 관련 설계 검토 지원
- 차량조합 현차 적용 시험 환경(Test-Bed) 구축 검토
- 해외 개발대상 선진 기술 조사 분석
* 해외 개발대상 선진 기술수준 조사
- 관절장치/갱웨이 관련 국내외 최신 기술동향 및 적용사례 조사 분석
* 국내?외 관련 최신 기술 동향 조사 분석
* 국내?외 관련 적용 사례 조사 분석
- 관절장치 정적 및 동적 해석
* 재료특성 및 구조체 강도 해석
* 정하중 및 동하중 해석
* 정하중 및 동하중 해석
* 관절장치 운동역학 해석(변위 및 동작 각도 등)
- 관절장치 /갱웨이 기본 설계
* 부품/장치 간 및 차량 적용 인터페이스 사양 결정
* 형상개념 설계
* BOM 도출
* 부품/구성품 기본설계
* 관절장치 /갱웨이 기본설계
- 관절장치/갱웨이 단품 및 장치 상세 설계
* BOM 구성 보완
* 부품/구성품 상세설계
* 관절장치/갱웨이 상세설계
- 연구개발 공정 및 마일스톤 설정
- 연구개발 통합 스케줄 작성
- 연구개발 공정 및 마일스톤 관리 수행
- 개발관련 차량제조사 요구사항 조사 분석
- 관절장치 및 갱웨이 조합 최적 인터페이스 요구사항 기술 검토
* 장치간 인터페이스 최적 연계 설계/제작 기술 검토
- 국내외 개발대상 관련 표준 및 규격, 기술기준 요구사항 조사 분석
* 국내외 개발대상 성능검증 관련 표준 및 규격 요구사항 조사 분석
* 국내외 개발대상 성능검증 관련 기술기준 요구사항 조사 분석
- 관절장치/갱웨이 성능검증 체계 도출 및 적용
* 선진기술 대비 목표성능 부합 시험항목 도출 및 설정
*적합성검증 계획 수립 및 적합성검증 체계(IVVPMS : Integrated Verification & Validation Plan Management System) 설정 및 적용
- 관절장치/갱웨이 부품/구성품 성능검증 규격서(절차서) 개발 및 적합성 검증 기초 연구
* 부품/구성품 성능검증 규격서(절차서) 도출
※ (정적/동적)기계적특성, 화학적특성, 환경, 화재 등
- 관절장치/갱웨이 시스템 신뢰성(RMAS) 기초 조사 및 요구사항 도출
* 개발대상 위험요소 및 운용성 분석(HAZOP: Hazard & Operability Analysis)
* 예비위험원분석(PHA: Preliminary Hazard Analysis)
* 신뢰성?안전성 목표/요구사항 도출 및 타당성 확인
- 개발관련 국내 운영 요구사항 조사 분석
* 개발관련 사양 및 주요 부품 조사
* 차량 단면 인터페이스 관련 조사 지원
* 개발관련 운영 요구사항 분석
- 트램형 관절장치 및 갱웨이 관련 설계 검토 지원
* 부품/장치 설계 검토 및 차량 간 인터페이스 설계 검토 지원
- 차량조합 현차 적용 시험 환경(Test-Bed) 구축 검토
* 최대성능 검증 곡선 궤도 보강 계획 수립
* 선로 지반 및 지장물 조사, 측량 실시
* 시험환경 구축 법령 검토 및 관련 행정 조치
연구성과 기술적 기대성과 - 저상 트램형 관절장치 및 갱웨이 국내 기술의 100% 자립화를 통한 해외 선진기술보유기업과의 기술경쟁력을 확보
- 현차 / 현장 적용 경험을 통한 국내 최적화된 운영 안정성 및 안전성 기술 확보
- 국내 자체 생산기술력 확보를 통한 적시의 유지보수 기술 대응 및 최적 운영을 위한 점검/교환 주기 설정
사회 경제적 파급효과 - 해외 선진기술보유기업 제품 대비 구매 비용 및 유지보수 비용절감 기대
- 해외 선진기술보유기업 유지보수품 도입 대비 물품도입 기간 절약 기대
- 국내외 저상 트램 도입 활성화 예상 분석을 통한 국내외 시장진입 활성화 기대
- 철도차량용 개발품으로 국한되지 않고 타 산업의 연계 적용 가능 분야까지 사업 다변화 파급효과 기대
- 국산화를 통한 국내 관련 사업 발전 및 일자리 창출
활용방안 - 확보된 관절장치 및 갱웨이 기술활용으로 트램 주요 부품 개발에 활용
- 관절형 중전철 등 타 차량의 관절 및 갱웨이 적용에 활용
핵심어
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핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 트램용 관절장치 트램용 갱웨이 힌지형 관절장치 피칭형 관절장치 트램부품
영문 Articulation for Tram Gangway for Tram Hinge type Articulation Pitching type Articulation Component for Tram
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