| 3차년도 |
- 신뢰성 평가 시스템 구축- 틸팅승차감 평가- TTX Mcp car의 전과정 환경부하 분석- 안정화 기술 확보를 통한 차량 실용화 방안 확보 및 설계 보완- 실내쾌적성 향상방안제시- 틸팅열차 신뢰성기반유지보수시스템 설계 및 평가- 틸팅열차 운행에 따른 선로시스템 유지보수 관리기준 제시- 틸팅열차 주행 시범 구간의 선로시스템 개량 실시- 틸팅열차 핵심부품 개량 모델 및 국산화 시제품 상세 설계 및 제작
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- 시험운전을 통해 확보된 고장데이터에 근거한 틸팅열차 신뢰성 평가 시스템 구축- 틸팅승차감 평가기준에 근거한 승차감평가- 운행조건 및 승객특성별 승차감 평가- Mcp car의 전과정 환경부하 분석- Mcp car의 전과정단계 내 환경성능 비교- 주요부품별 개선방안에 근거한 실용화 보완설계 및 제작 착수- 실내쾌적성 향상을 위한 공조시스템 개선, 기밀도 향상 및 소음차단 방안 제시- 틸팅열차의 실용화 및 유지보수를 위한 시스템 구축이 필요하므로 이에 대한 설계 필요- 틸팅열차의 운행에 따른 기존선 고속화에 적합한 선로유비보수 기준 마련 필요- 선로구축물의 개량 방안에 대한 개량실시- 개량모델 및 국산화 시제품에 대한 상세설계 및 제작- 인프라개선을 위한 복합재 침목 제작 및 시험검토
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
-1세부과제: 한국형 틸팅열차 신뢰성 및 인프라시스템 안전성 평가연구○ 국내의 철도관련 산업은 국내 철도의 복선화와 신설 선로의 증대, 그리고 광역 자치 단체의 전철화 사업 등으로 차량의 양적인 면뿐 아니라 질적인 면에서는 근래에 비약으로 증가 하고 있는 추세이다. 하지만, 이러한 급격한 증대에 맞추어 국내의 열차의 제작, 양산 수준은 열약한 것이 현실이며, 기술적인 측면에서의 부품의 국산화, 성능향상 등의 부분은 상대적으로 발달이 느린 상태에 있다. 최근에 이러한 상황을 인식하여 관련 부분 기술개발에 대해 지속적인 연구개발에 대한 투자를 활성화 하고 있는 실정이며, 일부분에 있어서는 소기의 성과를 나타낸 바 있다. 궤도 관련 부분을 제외하고 철도 차량의 제작 기술은 크게 차량 전체를 지지하고, 운행상 안전성을 보장하여 주는 차체와 승객의 여행시간동안 점유하게 될 공간인 실내 설비와 차량의 운행 및 각종 제어를 위한 시스템인 전기 장치와 제동장치 및 주행장치 등으로 크게 구별된다. 전체 차량을 구성하는 이와 같은 요소들에 대한 해당 기술이 상호 보완, 시스템화 되어야 차량의 운행이 비로소 원활하게 되고, 승객으로 하여금 철도에 대한 선호도를 증가시키는 요인으로 작용할 수 있게 된다.○ 국내에 운행 중인 여객 관련 철도 차량은 객차 등의 차량의 견인을 목적으로 하는 기관차, 객차, 전동차, 동차 정도로 나뉘어 지고, 해당 목적을 가진 차량에서의 다양성은 극히 제한적이다. 이에 따라 차량을 제작하기 위하여 확보해 놓은 기술에도 한계를 가지며, 새롭게 적용될 차종에 대한 기술 확보 및 안정화 기술은 요원한 실정이다. 또한, 차량 속도별로 차량을 구분하여 보면, 경부 고속전철을 포함하여 200km/h 이상의 고속 차량과 150km/h 내외의 속도를 가지는 차량으로 나뉘어 지게 되며, 일부 노선에서는 선로의 열악성으로 인하여 90km/h 이내의 속도로 운영되고 있다.○ 이러한 차량별 수준의 차이가 심화되어 기존선로에서의 차량의 고속화에 대한 관심이 높아지고 있다. 기존선로에서의 차량의 고속화는 신설 선로가 필요 없고 부분적인 개량만으로 가능한 틸팅열차가 상대적으로 경제적이고, 여행 시간의 단축을 통한 승객의 만족도 향상 등의 이점을 가지고 있다. ○ 기존선 고속화를 위한 차량 측면에서는 틸팅열차는 이미 해외 몇몇 나라에서 적용하여 최고 운행 속도 250km/h급까지 개발되어 상용화하여 운행 되고 있는 실정이다. 이러한 기능을 차량에 적용한 틸팅 열차를 실용화 하려는 단계에서는 여러 관련 기술을 확보하여야 한다. 즉, 틸팅열차의 신뢰성, 신호, 안전 보증에 관한 문제들과 강제 틸팅으로 인한 차량의 동역학적인 문제, 그리고, 승차감 측면 등이 검증되어야 하고 안정화 및 신뢰성 문제들을 해결할 수 있어야 한다. ○ 현재 국내 기술현황으로는 앞서 언급하였듯이 일부 제한적인 부분에 관해서만 관련 기술을 가지고 있을 뿐이며, 또한, 이러한 기술도 종합적으로 안정화되고, 기술의 신뢰성 측면에 대한 데이터는 없는 것이 현실이다.○ 본 과제는 이러한 틸팅 열차의 성공적인 적용으로 차량 곡선 운행 성능을 증가시키고, 추진 및 제동 성능이 최고 설계 속도 200km/h를 보장하고, 또한, 기존의 차량과는 획기적인 다른 외형 및 실내 설비를 갖추는 차량의 신뢰성 및 안정화를 확보하는 것을 목표로 하고 있으므로, 이로 인해 파급되는 기술적인 효과는 광범위하다 할 수 있겠다.-2세부과제: 한국형 틸팅열차 안정화기술 연구1)틸팅열차에 대한 성능평가 및 신뢰성 데이터 확보를 통한 독자기술 확보. 2)틸팅열차에 대한 표준사양 확보. 3)틸팅열차의 시운전시 차량의 주행 안전성 및 차량제어 안전성을 평가할 수 있는 성능평가 및 검증 기술 확보. 4)곡선부 고속주행시의 차량/신호/선로 인터페이스 시험결과를 통한 차량 안정성 확보기술 보유. 5)틸팅열차 안정화 기술 보유로 인한 선박, 항공, 자동차 시스템등에 접목을 통한기술 파급효과 기대.-3세부과제: 틸팅열차 운행을 위한 운영관리방안연구 신조차량 도입에 따른 검수효율화를 위하여 차량기지 선진화 방안 마련 검수인력 절감 및 검수신뢰성 향상을 위한 최신 검수설비 유지보수성 향상을 위한 신개념 검수체계 방안 한국철도공사의 운영환경에 적합한 틸팅열차 제작사양을 확보하여, 차기 틸팅열차의 제작기반으로 활용 틸팅열차의 시운전시 차량의 주행 안전성 및 차량제어 안전성을 사전에 평가할 수 있는 안전성 분석?감시용 시뮬레이션 기초기술 확보 곡선부 고속주행시의 차량, 신호, 선로 인터페이스 모의 시험결과를 통한 차량 안전성 확보기술 보유 한국형 틸팅열차의 시운전시 차량의 주행 안전성 및 차량제어 안전성을 평가할 수 있는 성능평가 및 검증 기술 확보 틸팅열차의 운행안전분석 및 감시 기술을 바탕으로 선박, 항공, 자동차 시스템 등에 접목을 통하여 운행안전에 관한 기술 파급효과 기대 한국형 틸팅열차에 대한 성능평가 및 신뢰성 데이터 확보를 통한 독자기술 확보로, 한층 더 진보된 기술축적의 토대를 마련 한국형 틸팅열차의 안정화기술을 신개념 이동수단에 접목하여 기술 파급효과 기대 실내 쾌적성 향상으로 보다 고급차량의 사양기준 설정 가능 기존의 CO2 및 미세먼지 저감방법과 차별화하여, 연구성과의 질적 상승 실내 쾌적성 데이터의 모델화로 틸팅열차의 차체보완사항 발견 및 해결방안 제시 현차시험을 통한 신뢰성 있는 데이터확보 및 결과물 성능시험 입증으로 기술축적 기대 높아진 생활수준에 따른 고객욕구 만족을 위하여 질 높은 실내서비스 제공 기능성 및 경제성이 우수하여 타 차량에 확대보급 가능- 4세부과제: 틸팅열차시스템의 효율적 관리를 위한 유지보수체계 구축연구○ 틸팅열차에 대한 성능평가 및 신뢰성 데이터 확보를 통한 독자기술 확보.○ 틸팅열차 안정화 기술 보유로 인한 선박, 항공, 자동차 시스템등에 접목을 통한 기술 파급효과 기대.○ 철도시스템에 대한 효율적 유지보수 기술보유로 타산업에도 적용 가능함- 5세부과제: 틸팅열차 핵심부품 국산화 개발연구○ 설계 및 제작 기술에 대한 데이터를 확보하여 목표 사양을 구현하는 차량을 제작하기 위한 기술적인 토대를 마련.○ 국내에서의 틸팅 차량에 대한 연구는 실질적으로 처음 시도되는 것이므로 이와 관련 기술의 확보와 기능 적용에 대한 다각적인 시도가 이루어지기 때문에 관련 업체 및 제작사에 파급효과가 큼.○ 최고설계속도 200km/h로 주행하는 열차에 대한 개발 시도는 근래에 진행되고 있는 차량 고속화 연구를 더욱 안정화시키는 역할.○ 복합재료 구체의 제작/성형 기술 확보○ 한국형 틸팅 차량 기술 확보○ 복합재료 대형 구조물의 최적화 설계기법 확보○ 친환경 철도 콘크리트구성품 개발기술 확보 틸팅 조향 대차에 대한 설계 기술 및 이를 검증할 수 있는 기술적 토대를 마련하였으며 국내 전무했던 틸팅 시스템 설계를 국내 기술로 실현함으로써 철도차량에 대한 국제적 경쟁력을 한층 강화시킨 계기가 되었다. ○ 추진제어장치에 대한 설계 기술 및 신뢰성 확보기술 보유.○ 틸팅차량의 시스템 엔지니어링 기술, 운용기술 능력 배양.○ 국산화율 높이므로서 제반기술 능력 향상 도모.○ 대용량 IGBT 구동기술 배양 및 SYSTEM 제어기술 확보 틸팅구동제어에 관한 축적된 데이터를 토대로 운행 중 발생되는 사항 및 틸팅구동제어장치의 성능개선에 능동적으로 대처할 수 있다.
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| 사회 경제적 파급효과 |
-1세부과제: 한국형 틸팅열차 신뢰성 및 인프라시스템 안전성 평가연구○ 현재 운행 중인 경부 고속전철로 인해 서울과 부산 간의 상대적인 거리는 더욱 가까워지게 되어 상업적으로의 접근이 용이하게 되어 도시의 발달이 촉진되는 반면에 고속전철이 운행되지 않는 타 지역의 개발은 상대적으로 지체되어, 도시간의 편중적 개발과 지역적 편익을 초래할 가능성이 있다. 또한 지역민들의 상대적인 소외감이 발생할 여지도 있게 된다. 고속전철이 운행하지 않는 지역은 이러한 불평등을 최소화할 수 있는 새로운 차량의 투입이 필요한 실정이다. 또한, 최근의 한반도 주변 환경은 남북 화해와 협력 속에 남북철도 연결이 진행되고 있어 철도의 실크로드 시대가 도래되어 TKR, TCR, TSR 등의 대륙횡단 철도로 중국, 러시아, 유럽 등의 철도와 연결될 날도 얼마 남지 않았다. 이러한 사업이 실현되면 아시아, 유럽 대륙의 여러 나라와 철도 네트워크가 구축될 경우 화물 등 운송에 따른 시간과 비용을 감소시켜 줄뿐만 아니라 사회, 문화적인 교류도 활발해질 것으로 기대된다. 이렇듯 상당히 중요한 위치에 있는 국내 철도 산업은 국제적인 역할을 수행할 수 있는 역량을 하루 빨리 키워야 하며, 다양한 철도 산업 분야에 기술력을 확보하여야 할 것이다.○ 운행 중인 경부 고속철도는 최고속도 150km/h에 불과한 기존철도와의 속도 차이가 너무 커서 전반적인 철도 교통의 효율성을 동시에 높이는 데는 한계가 있다. 즉, 연계의 교통수단으로는 그 기대가 충분치 못하리라 예상된다. 최근의 고속전철의 발달 흐름은 고속전철에 틸팅 시스템을 갖추어 직선화된 새로운 선로에서는 최고속도로 주행하고, 기존 선로 구역에서는 상대적으로 낮은 속도이나 기존 철도보다는 높은 속도로 운행할 수 있게 되어 별도의 연계운행을 최소화 할 수 있도록 하는 추세이다.○ 결과적으로 사회 문화적인 국토의 일체감을 주기 위한 지역 간의 균형적인 발전과 국제적인 철도 중심으로서의 역할을 수행하기 위해서는 고속철도와 더불어 틸팅열차의 실용화를 이루는 노력이 무엇보다 중요하다 하겠다.-2세부과제: 한국형 틸팅열차 안정화기술 연구 1)기존선의 속도 향상을 꽤하여 여행시간을 단축하고, 승차감을 향상시켜 승객 서비스 증진. 2)틸팅열차의 신뢰성 확보를 통한 대국민 신뢰성 향상. 3)틸팅열차의 국내 개발 실용화를 통해 차량 및 부품 수입에 따른 대체비용이 절감됨. 4)틸팅차량의 부품별 인터페이스 및 성능시험으로 차량 유지보수 비용 절감효과 기대. 5)기존선의 속도 향상은 기존열차에 비해 20-30%의 시간단축 효과 및 승차감 향상 등 승객서비스의 질적 향상으로 인한 수송시스템 획기적인 변화. 6)틸팅열차의 주행안전성 확보로 인한 대국민 신뢰성 향상.-3세부과제: 틸팅열차 운행을 위한 운영관리방안연구(1)기존선의 속도 향상을 꾀하여 여행시간을 단축하고, 승차감을 향상시켜 승객 서비스 증진(2)틸팅열차 실용화기술 확보로 대국민 서비스 제고의 근간이 됨(3)환경친화적인 철도서비스와 다양한 편익 항목을 발굴함으로써 우리나라 전체의 효율적인 교통망 구축에 기여(4) 틸팅열차를 안전하게 운행함으로써 준고속화 열차 운행에 따른 속도 향상에 기여하고, 이로 인한 지역간 문화적, 경제적 교류의 활성화 기여(5) 틸팅열차의 운행 안전성 확보를 통한 철도에 대한 신뢰성 향상(6) 틸팅열차의 안전운행을 위한 위험분석, 감시 및 시뮬레이션 등 관련 기술확보로 수송시스템의 전반적인 안전성 향상-사전 위험요인 분석 및 저감대책 마련으로 모든 위험도를 “C"등급 이하로 낮추어 관리함-위험도 등급 (7) 기존선의 속도 향상을 이끌어 승객들의 여행시간을 단축하고 승차감을 향상시켜 열차이용률 향상(8) 한국형 틸팅열차 실내 쾌적성 향상을 통한 타 교통수단과의 차별화된 서비스 공급으로 열차에 대한 한계적 이미지 변화(9) 틸팅차량의 부품별 인터페이스 및 성능시험으로 차량 유지보수비용 절감효과 기대 -기존 새마을호 열차를 TTX로 대체 도입시 검수주기 개선을 통한 유지보수 인공절감 기대(10)기존 새마을호 열차에 비해 18~20%의 시간 단축효과 및 승차감 향상 등 승객서비스의 질적 향상으로 인한 수송시스템의 획기적인 변화(11)틸팅열차의 주행안전성 확보로 인한 차량개발분야 기술력 증진(12)에너지 효율성이 좋은 전기철도차량의 확대?보급으로 사회적 관심사인 에너지 절약에 일조 - 기존 새마을호 열차를 TTX로 대체 도입시 년간 12,871백만원 에너지 절감 효과(13)기존 새마을호 열차를 TTX로 대체도입 후 효율적 운영을 통해 년간 20,675백만원 절감 효과- 4세부과제: 틸팅열차시스템의 효율적 관리를 위한 유지보수체계 구축연구○ 철도시스템의 유지보수 기술향상으로 철도이용이 편리함.○ 기존선의 속도 향상을 꽤하여 여행시간을 단축하고, 승차감을 향상시켜 승객 서비스 증진.○ 틸팅열차의 신뢰성 확보를 통한 대국민 신뢰성 향상.○ 틸팅열차의 국내 개발 실용화를 통해 차량 및 부품 수입에 따른 대체비용이 절감됨.○ 틸팅차량의 부품별 인터페이스 및 성능시험으로 차량 유지보수 비용 절감효과 기대.- 5세부과제: 틸팅열차 핵심부품 국산화 개발연구○ 철도의 수송 분담률이 증가되어 상대적으로 도로교통의 원활한 수송을 가능하게 하여 국가적으로는 물류비를 효과적으로 사용할 수 있을 것으로 기대○ 복합재료 구체의 제작/성형 기술의 국산화를 통한 기술력 증대 및 수입대체효과 증대 - 새마을, 무궁화급 여객열차 폐차대체수요(30량/年), 전철화 및 수요증가에 따른 추가차량 수요(10량/年)로 년간○ 틸팅열차의 국내기술확보를 통한 1,320억원의 수입대체효과가 발생하며, 본과제를 통한 국산화율 12% 증대 효과를 통해 년간 158억원의 수입대처 효과가 예상된다.○ 경량구체의 개발에 따른 에너지 효율 증대 및 선로수명 연장, 유지 보수비용의 절감 효과○ 복합재료 경량 구체의 개발로 수출 경쟁력 확보○ 새로운 국내?외 시장 창출 및 세계시장 점유율 증가○ 기존선로를 활용하는 고속전철인 틸팅열차는 저비용과 고효율로 승객과 화물을 안전하게 수송할 수 있기 때문에 대도시간의 연결뿐만 아니라 대도시와 중소도시와의 연결 교통수단에 적합하여 경제적은 측면뿐만이 아니라 사회, 문화적인 교류에도 일익을 담당할 것이다. 현재의 기술개선에 만족하지 말고 계속적인 연구를 통하여 좀 더 쾌적하고안전하며, 저비용으로 고속주행이 가능한 철도차량 개발을 위한 평가 기술을 확보함.○ 일반 산업전자에 응용하여 에너지 절약 및 유지 보수의 저감에 기여○ 추진제어장치 개발로 국가산업 및 국제기술 경쟁력 강화○ 수입대체에 따른 외화 가득률 제고 및 이에 따른 국제수지 개선○ 철도의 수송 효율성 증대○선진국에서 철도차량의 고속화 및 승차감 향상을 위한 개발이 지속적으로 이루어지고 있는 상황에서 틸팅구동제어장치 및 차량사전틸팅제어장치의 국산화를 통해 산악지형에서 저비용 고효율을 추구할 수 있는 한국형 틸팅열차의 지속적인 속력향상에 기여할 뿐 만 아니라 주요 구성품들의 하부 구조는 많은 전력 변환장치와 제어/구동 모터부, 통신 소프트웨어, 제어 알고리즘이 내포되어있다. 이러한 하부 구조들에 대한 기술 확보는 유관 제조업체들에 대한 파급 효과가 상당할 것으로 예상된다.
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| 활용방안 |
-1세부과제: 한국형 틸팅열차 신뢰성 및 인프라시스템 안전성 평가연구○ 틸팅열차 투입노선의 경제적 타당성 조사 연구결과 : 국토해양부 “틸팅열차 운행 종합추진계획(안)”수립에 활용○ 자갈비산 방지를 위한 틸팅차량의 하부 유동 특성 평가- 차량 하부 유동 측정 실험을 통해 한국형 틸팅열차의 자갈 비산 위험도 평가 체계 확립- 차량 하부 구조물 형상 연구에 기초자료로 활용 가능- 열차 궤도 선로 형상과 자갈도상 연구에 기초자료로 활용 가능- 차량 하부 유동 계측 시스템 구축을 통해 향후 틸팅열차 상용차량 개발연구에 활용가능○ 틸팅열차 곡선부 궤도노반 성능평가- 틸팅열차시스템 안전기준 및 제한속도 기준을 적용하여 틸팅열차 영업 운행 기준 작성- 인프라 성능 개선 기술을 활용하여 최소한의 비용으로 기존선 개량 사업 실시 가능- 선로상태별 틸팅차량의 곡선부 허용 속도를 설정하여 향후 열차운행규칙제정 및 규정개정에 활용○ 틸팅열차 시험선 신호보안설비 성능평가- 틸팅차량 증속시험을 위한 ATP 차상장치의 도입 및 시험을 통해 향후 한국철도공사의 차상신호시스템 확대 구축시 활용될 수 있으며, 특히 틸팅차량이 개발 운행되는 시점에서 그 활용효과가 커질 것으로 예상됨- 신호설비 RAMS 관리에 의해 문서화된 틸팅차량용 신호설비의 신뢰성 및 안전성 입증자료는 향후 틸팅차량의 국내 상업운전 및 국외 실용화 과정에서 최종사용자에 의해 요구되는 필수자료로 활용될 수 있을 것임- 2006년에 개발 완료하여 2007년에 성능인증시험을 완료한 단상용 MJ81 전기선로전환기를 2009년 2월 경부선 황간역 22a 분기기에서 현장 설치시험을 완료하였으며, 동월 한국철도시설공단의 전라선 여수, 순천 구간의 전기선로전환기 개량을 위한 100대의 전기선로전환기 입찰에 공동 개발한 삼성 SDS에서 응찰하여 17.2억원에 수주함. 삼성 SDS와 연구원 및 평가원 간의 기술실시계약 체결 중(선금기술료 : 5,610만원, 정액기술료 : 10년간 총매출액의 1%)○ 틸팅열차의 환경성능 확보 방안 연구- 기존 공정 및 비용중심의 철도차량 제작기술에 최종 제품위주의 친환경설계기법의 도입을 유도하여 범지구적으로 강화되는 환경규제를 만족하고 환경경제성을 확보함으로서 철도산업의 수출경쟁력 향상과 부가적인 이익을 창출하고 운영, 유지보수와 폐기단계의 차량재료 재활용과정 등 전과정에서의 환경부하를 최소화 할 수 있어 친환경 철도산업의 이미지를 고착시킬 수 있음○ 틸팅열차 시스템의 전과정에 걸친(제작->폐기) 환경성능 확보○ 철도차량에서 지속가능한 발전 개념의 정착○ 환경경제성에 따른 유지보수비용 및 환경부하 저감기술 개발 유도○ 철도차량 재질에 따른 환경성능 비교데이터 확보로 향후 전동차 및 철도차량의 친환경 설계에 노하우(Know-how) 제공- 철도차량에 대하여 환경성능 확보를 통해 타 교통시스템 대비 철도의 환경우위성을 제시할 수 있는 객관적 지표를 확보할 수 있음○ 전동차를 이용한 여행, 운송 등이 환경에 미치는 영향의 정량화○ 타 유형의 철도 시스템의 전과정 평가 시 해당 연구 자료로 활용○ 철도 환경개선을 위한 정책방안 지원○ 국가차원의 친환경적인 교통정책 수립○ 국제 환경규제 대응 기술 확보○ 틸팅열차 시험선 전차선로 성능평가- 도르래식 장력조정장치의 속도향상 구간 전차선로 적용 가능○ 충북선에서 시범설치를 완료한 도르래식 장력조정장치의 분해 결과 이상이 없음을 확인○ 기존선 구간의 경우에는 장력 전주을 수정하면 도르래식 장력조정장치 적용 가능 ○ 고속선 구간의 경우에는 고속선 시범설치 후 설비의 변경없이 적용 가능- 곡선부 속도향상을 위한 개량형 곡선당김금구의 적용 가능○ 곡선부 속도향상에 따른 전차선의 이상마모를 저감할 수 있는 개량형 곡선당김금구 형상 설계 및 1차시제 개발○ 따라서, 향후 중앙선 개량시 적용 예정- 압상량측정을 위한 고속화상처리기술 개발 및 적용○ 곡선부 전차선 지지점의 압상량을 본 연구에서 개발한 고속화상처리기술을 측정한 결과 텔레메트리로 측정한 결과와 잘 일치하고 있으므로 향후 사구간 애자 위치에서의 압상량 측정을 고속화상처리기술을 사용하여 처리 가능- 팬터그래프의 곡선부 안전 운행을 확인할 수 있는 동편위측정기술 개발 및 적용○ 팬터그래프를 감시하는 일반카메라의 화상으로부터 동편위를 추출할 수 있는 기술을 개발하였음. 향후 틸팅열차의 곡선부 운행 시 안전을 확인할 수 있는 기술로 활용 가능-2세부과제: 한국형 틸팅열차 안정화기술 연구-기존선에 적용되고 있는 디젤차량을 전철화로 전환 -KTX 비수혜지역의 기존선 고속화 사업으로 국가균형발전 이바지 -복합재료 경량화 구체로 수출전략수립-3세부과제: 틸팅열차 운행을 위한 운영관리방안연구○ 본 연구성과 중 틸팅열차의 성능특성에 따른 각 노선별 운행시간 단축효과 분석 자료는 향후 중장기 철도차량 운용계획의 기초 자료로 활용될 수 있으며, 막대한 시설투자 없이 약간의 개량비용만으로 기존선에서 속도향상을 이룰 수 있는 중요한 근거자료로도 활용이 가능하다. 또한 고속철도의 개통 이후 고속철도 비수혜 구간의 지역발전에 일조할 수 있으며, 이는 더 나아가 국가의 균형발전에도 기여할 수 있다. 또한 틸팅열차 운행효과분석 및 운용비용 절감방안 연구와 차량제작사양 검토 및 검수설비 개선사항 연구는 향후 틸팅열차의 도입을 대비하여 틸팅열차가 한국철도공사의 운영환경에 매우 적합한 차량으로 개발될 수 있도록 방향성을 제시한다. 따라서 본 연구를 통하여 틸팅열차는 한국철도공사의 중장기 동력차 운용계획 검토시 타 간선형 전기동차(EMU)에 비해 도입효과 및 유지보수 측면에서 우수한 차량으로 자리매김 할 것으로 기대된다. 여기에 각종 이례상황에 따른 운행안전성 분석연구와 예비위험요인 분석을 통한 위험도평가 연구는 기존선 속도향상시 나타날 수 있는 위험요인 및 위험도를 허용가능한 수준으로 관리할 수 있는 안전운행기준 마련의 기초자료로 사용될 것이다. - 실내 쾌적성 향상 연구는 그 동안 차량제작 및 도입시 고려되지 않았던 분야로 요즘과 같이 생활수준이 높아지고 친환경에 관심이 많은 시대에 틸팅열차를 이용하는 승객의 실내 서비스 품질을 향상시켜 철도차량의 좋은 이미지를 제고할 수 있다. 이는 틸팅기능을 활용한 운행시간 단축효과에 철도에 대한 상쾌한 이미지를 더하여 향후 철도이용객의 증대를 기대할 수 있을 것으로 생각된다.(1) 연구성과 활용방안 ○ 틸팅열차 기존선 운행을 위한 기술검토 자료로 활용 ○ 틸팅열차 운행시 터널, 교량, 전기, 신호설비 개량을 위한 기초자료로 활용 ○ 틸팅열차 안전운행을 위한 기초자료로 활용 ○ 틸팅열차 실용화 대상노선의 투입효과 평가 및 선행연구 자료로 활용 ○ 향후 새로운 신규열차 투입의 평가를 위한 계량화 항목 선정에 활용 ○ 틸팅열차의 도입시 필요한 예비 위험도분석과 감시기술 및 시뮬레이션을 통해 사전 위험요소 제거(안전성 향상) ○틸팅열차의 운행안전 분석, 감시 및 시뮬레이션 등 관련 기술을선박, 항공, 자동차 등의 타 교통 분야에 다양하게 접목 ○ 안전성 향상방안 도출의 기초 자료로 활용 ○ CO2 및 미세먼지 통합저감장치 개발로 실내 쾌적성을 향상하고,타 열차에 확대 적용하여 철도 이용객의 편의증진 ○ 차기 틸팅차량 제작사양의 고급화 유도 ○ 실내 쾌적성 향상방안 연구는 아직까지 철도분야에서 연구하지않은 독창적인 연구이며, 타 교통수단에도 적용 기대 ○ CO2 및 미세먼지 통합저감장치는 비용 및 적용방안 최적화로 연구단계에서부터 실용품으로 갈 수 있도록 추진- 4세부과제: 틸팅열차시스템의 효율적 관리를 위한 유지보수체계 구축연구 ○ 신뢰성 기반 유지보수체계 구축 본 과제에서 제안된 유지보수체계는 틸팅차량 및 일반차량에도 적용이 가능하며 종합 인프라시스템의 효율적인 유지보수체계를 구축하여 기존선 고속화로 인한 유지보수 비용증가를 낮출 수 있는 시스템이 도입될 것이다. ○ 기존선 고속화를 위한 차량시스템 유지보수기술 확대 적용 가능 ○ 틸팅차량 개발 및 운영에 따른 틸팅시스템 유지보수 시스템에 적용 ○ 타산업 분야의 효율적 유지보수 시스템 활용가능 ○ 유지보수 기법 데이터 및 주기 선정으로 인한 유지보수체계 ○ 궤도 시설 및 검측 분야 적용 - 5세부과제: 틸팅열차 핵심부품 국산화 개발연구○ 기존선에 적용되고 있는 디젤차량을 전철화로 전환○ KTX 비수혜지역의 기존선 고속화 사업으로 국가균형발전 이바지○ 복합재료 경량화 구체로 수출전략수립 - 국내 최초 개발된 틸팅 전동차에 대한 시운전 평가를 통해 향후 실용화를 위한 기술적 노하우 를 습득하였으며 이 제반 기술을 기타 철도 차량에 대한 신뢰성 평가도구로 활용할 수 있을 것으로 기대됨. - 인버터 제어 전동차는 교류전동기화에 의한 차량성능의 향상이나 보수의 저감 및 전력회생 제동성능의 향상에 의한 에너지 절감 등을 큰 장점으로 해서 일본뿐만 아니라 유럽에서도 이미 운용되고 있다.일본의 경우 고속열차인 신간선에서 틸팅차량시스템을 도입하므로 산악지역이나 곡선이 많은 선로에서도 고속주행이 - 가능하게 되므로서 차량운영 효율성을 높이고, 장거리 열차의 신속성을 도모하였다. - 1단계에서 진행한 180km/h급의 추진제어장치를 현재 본선 시운전중이다. 이를 차량시스템의 안정화를 도모하고, 신뢰성을 확보하고, 국산화 부품의 적용을 높이므로서 국내 철도 고속화 노선으로 예상되는 경부선, 호남선, 태백선, 중앙선 등에 실용화를 도모하여 철도 수송능력의 증대와 효율성을 높이고자 한다. - 틸팅구동제어장치의 부품별 동작 및 인터페이스 데이터의 분석을 통해 틸팅 작동 중 오류가 발생할 경우에 오류 추적이 가능하며, 위성항법 수신기의 동특성 데이터를 활용한 차량사전틸팅제어장치의 제어 알고리즘 및 CAN 통신 등을 활용하여 안정적인 제어시스템을 구축할 수 있다.
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