고속철도차량시스템의 기술이전을 통한 철도산업 발전방안

강태원 서울産業大學校 鐵道專門大學院 2006 국내석사

우리나라에 고속철도 차량시스템을 도입한다는 의미는 첨단 고속철도 기술을 이전받아 관련 철도산업을 발전시키고, 타 산업에 파급효과를 주어 기술의 동반발전을 기대할 수 있다는 것이며, 이때 고속철도시스템의 국산화는 고용창출 및 제조업계의 경쟁력 제고에 기여하고, 나아가 해외시장진출로써 국가위상을 높일 수 있는 발전의 기틀이 되었다. 따라서, 우리나라 고속철도시스템 도입시 기술이전 및 국산화 요구조건은 계약에서도 별도 분리 규정하고, 목표치 미달시에는 벌칙규정을 두었고, 이를 통하여 계약관리를 철저히 이행한 결과, 고속철도 차량시스템의 기술이전 및 국산화가 비교적 순조롭게 마무리되었다. 그리하여 외국으로부터 이전받은 시스템기술을 바탕으로 하여 국내의 자체기술로 한국형 고속열차가 개발되어 350km/h 시험주행이 성공적으로 추진되고 있다. 본 논문에서는 KTX 고속철도 차량시스템 도입과정의 기술이전 범위, 추진과정, 수행방법, 추진체계, 주요 이전기술, 기술전수업체 투자설비 및 기술이전·국산화 실적 등을 체계적으로 검토하고, KTX 고속철도 기술이전 및 국산화 사례의 분석을 통해, 향후 예상되는 유사한 사업이나 고속철도시스템의 해외 진출에 대비하고자 한다. 이를 위하여 기 이전된 첨단기술에 따라 육성된 국내 철도 산업의 기술력을 근간으로 실질적으로 국산화 할 수 있는 방안을 제시함으로써, 국내 고속철도기술을 육성 발전시키고 해외진출에 대비한 국제적인 기술경쟁력을 제고하고자 한다. 한편, 경부고속철도 시스템을 기술이전 받으면서 발생되었던 문제점을 분석하여 보면, 특정한 기준에 따라 선발되어 최신 프랑스 기술을 전수받은 기술전수자의 이탈, 국내 제작을 용이하게 하기 위한 프랑스 규격(NF)의 국내규격 대체·적용문제, 후속 고속철도 차량시스템의 제작물량이 발생하지 않을 경우 국내기술전수업체의 투자설비 및 기술훈련인력의 유지에 어려움 등이 있어, 향후 대규모 사업의 경우에는 이러한 문제에 대한 체계적인 대책이 마련되어 소중한 국내 기술의 선진화 기반확충에 활용되어야 할 것이다. 본 논문에서는 향후 기술이전의 발전방안으로 제시하고자 하는 것은, 첫째, 국산화된 고속철도 차량의 해외진출을 위해 예비품/보수품 국산화, 교통핵심 기술개발사업에 의한 국산화개발 및 부품 표준화 등의 조건이 구비되어야 하고, 둘째, 경부고속철도 사업에 이어 호남고속철도 사업을 연속 추진함으로써 국내 고속철도 관련 산업분야의 설비 및 기술인력이 사장되지 않도록 해야 하며, 셋째, 기술전수업체의 기술인력을 고속철도차량 Level 4 중수선(분해검수) 업무의 주체로 참여시켜 철도산업의 지속적인 발전에 기여토록 해야 한다는 것이다. 이와 함께 고속철도 차량시스템 기술이전 사례 분석을 통해 고속철도기술을 유지·발전시킬 수 있는 방안이 제시되었으나, 이는 기존 일반철도의 기술이전 사례들도 종합적으로 연구·분석하여 철도산업 발전 및 국가 철도망 구축에 기여해야 할 것으로 판단된다. It is expected that the introduction of the Seoul-Busan High Speed Rail System make related railway industry to be developed through transfer of high technology and other related industries to be jointly grown by technology's ripple effect. The localization of high speed train system contributed to production of new employment and improving the competitiveness of local manufacturing company, and was a key to enhance the national position by the advance to overseas markets. Therefore, the contractual requirements for field of Technology Transfer(T.T) and Localization was separately described and penalty condition for insufficient achievement was given in the contract. Comparatively satisfactory technology transfer and localization was achieved as a result of clear specification of the contract and thorough good contract management. Korean High Speed Rolling Stock HSR-350X was developed on the basis of rail system technology transferred from foreign country and its 350km/h commissioning was in progress successfully. The paper studies systematically the scope, progress step, methodology and organization of technology transfer(T.T), and principal transferred technology, new facilities of the Recipient and T.T records for high speed rail project. Through analyzing the case of technology transfer and localization of KTX train system, we are willing to provide for similar project expecting in the future and the advance to overseas markets of high speed train system. The paper will presents countermeasures to localize substantially on the basis of technical expertise of local railway industries and received advanced technology, and is willing to make the technology of high speed rail to grow and contribute to improving our international competitiveness for the advance to overseas market . Some problems were occurred during receiving KTX train system technology ; secession of technology trainee who were selected according to the specific criterion and learned the latest french technology, korean standard's substitution and application issue of french standard(NF) to make domestic manufacturing easy, difficulty in keeping and maintaining new facilities of the technology Recipient and technology trainees in the case of failure of new manufacturing order outbreak of high speed trains. Systematic measures for these problems in the case of large-scale project shall be prepared in advance and be utilized for advanced foundation's expansion of local technology. The paper suggests development countermeasures of technology transfer as follows ; 1) For export of localized high speed train, the following conditions shall be prepared ; localization of spare parts, localization by core transportation technology development project and standardization of parts, etc. 2) Through successive construction of Honam High Speed Rail on the back of Gyeongbu High Speed Rail, facilities and technology human resources of related fields of high speed train industry in korea shall not be kept in dead storage 3) To make technology trainees of the Recipient participate in Level 4(Repair and Overhaul) maintenance work of high speed rolling stock for the contribution to the growth of railway industry. The paper suggests countermeasures for technology development of high speed train through the analysis of technology transfer case of high speed train system. Hereafter, it is necessary to study and analyze synthetically other technology transfer cases of existing railway system in order to contribute to the growth of korean railway industry and construction of national rail network.

모노레일 차량시스템의 위험도 평가방법에 관한 실증적 연구

김영상 서울과학기술대학교 2013 국내박사

위험도기반 안전관리(Risk-based safety management)는 시스템의 개발 초기단계부터 체계적인 위험도 평가(Risk assessment)를 통해 발생 가능한 위험도를 예측하고 해당 위험도의 허용여부를 판단한 후 이를 기준으로 필요한 대책을 강구함으로써, 인명의 사상, 재정적 손실, 환경피해를 포함한 손실을 초래할 수 있는 운영측면의 위험을 최소화하기 위해 수행되는 체계적인 안전관리 방법이다. 오늘날 원자력, 항공 및 석유화학 분야와 같이 사고발생시 막대한 피해가 발생하는 산업분야에서는 위험도 평가가 필수적인 활동으로 인식되고 있다. 철도분야에서도 유럽연합을 중심으로 2000년대 이후 위험도 평가를 기본으로 하는 위험도기반 안전관리가 널리 적용되고 있다. 유럽연합에서는 Directive 2004/49/EC(유럽철도의 안전에 관한 규약)를 통해 모든 회원국들이 위험도 평가를 포함하는 CSM(Common Safety Methods)을 개발하기로 합의하고 2012년 7월 1일부터 신규 철도건설 및 변경시 위험도 평가를 포함한 CSM의 적용이 의무화되었다. 국내의 철도 안전관리 또한 2004년 철도안전법 제정 이후 관련 법규와 지침을 통해 선진국에서 채택하고 있는 위험도기반 안전관리가 도입되었다. 위험도기반 안전관리는 프로젝트 초기의 위험도 평가기준 정의, 위험원 식별 및 위험도 평가, 위험원 종결의 단계별 검증을 요건으로 하고 있다. 특히「철도차량 안전기준에 관한 지침」에서는 철도운영자로 하여금 철도시스템에 대한 위험도 관리수준을 할당하여 정하고 예비위험원 분석을 수행하여 안전요구조건을 식별하고 이를 차량 발주사양서에 반영하도록 요구하고 있다. 한편 최근 철도 안전관리시스템의 승인에 관한 법률이 제정됨으로써 향후 모든 철도운영기관은 안전관리시스템의 사전승인 없이는 영업운영 자체가 불가능하게 되었다. 이러한 새로운 안전관리 및 검증체계의 구축을 위해서는 체계적인 위험도 평가가 필수적으로 요구된다. 그러나 국내에서 수행되는 위험도 평가는 아직 IEC 62278과 ESM(Engineering Safety Management) 가이던스를 비롯한 국제규격과 지침 및 「철도차량 안전에 관한 지침」에서 제시하는 기본절차를 충실히 따르지 못함은 물론 안전관리시스템의 승인을 비롯한 새로운 법령에서 요구되는 위험도 평가의 목적을 달성하기에 미흡한 실정이다. 이에 따라 본 연구에서는 국내에 도입된 가장 새로운 형태의 도시철도 시스템으로서 현재 제작 중인 모노레일 차량시스템에 적용 가능한 위험도 평가방법을 제시하고자 하였다. 이를 위해 가장 먼저 국제규격과 관련 지침을 중심으로 철도산업 및 타 산업에서 적용하고 있는 위험도 평가절차와 요구조건을 분석하였을 뿐만 아니라, 국내의 법적 요구사항을 검토하여 위험도 평가를 위한 공통 요구사항을 식별하고자 하였다. 국제기준과 지침에 대한 검토는 IEC 62278과 ESM을 중심으로 분석하였으며, 타 산업의 경우는 석유화학 분야에 적용되는 ISO 17776과 미 국방산업에 적용되는 MIL-STD-882D를 검토하였다. 또한 영국, 호주, 홍콩 및 유럽연합의 철도산업에서 적용되는 위험도 평가절차에 대한 분석도 포함되었다. 이를 바탕으로 철도차량 시스템의 위험도 평가를 위한 시스템 수명주기 및 수명주기에 따라 수행될 위험도 평가활동을 제안하였다. 제안된 시스템 수명주기는 IEC 62278과 ESM에서 정의된 수명주기와 국내의 철도차량 공급 프로세스를 참고하여 시스템 정의 및 요구조건 단계, 기본설계 및 상세설계 단계, 제작 단계, 시험 및 시운전 단계로 구분하였으며, 위험도 평가 활동요소로 시스템의 정의, 위험원의 식별, 위험원의 원인과 결과 분석, 위험도 평가기준의 정의, 정성적 평가, 저감대책의 식별과 효과검증을 정의하였다. 또한 합리적인 위험도 평가기준이 없으면 위험도 평가와 위험도 기반 안전관리의 착수는 불가능하다. 따라서 관련 규정 및 한국의 철도운영환경을 고려하여 준정량적 위험도 평가 매트릭스를 개발하였다. 제안된 위험도 평가방법의 실제적인 적용성을 확인하기 위하여 앞에서 정의한 모노레일 시스템을 대상으로 위험원 식별과 위험도 평가를 수행하였다. 위험도 평가결과 예비위험원 분석결과로부터 안전요구조건이 도출되고 검증방안이 식별될 수 있었으며, 고가선로를 운행하는 모노레일 차량 특성상 위험도 평가결과와 관계없이 승객이 견딜 수 있는 최대 허용시간 이내에 비상대피 시나리오가 실행되지 않는다면 - 특히 여름철 고온상태에서–승객 위험도가 허용기준을 벗어날 수 밖에 없다는 사실이 파악되었다. 고가선로위 열차정지라는 특별 위험사건의 원인으로서 위험원을 식별하기 위하여 FTA 모델이 개발되었으며, 위험원 분석결과에 따라 사고 시나리오가 9개로 분류되었다. 국내에서 기록된 최고온도인 40℃의 외기온도에서 차량 객실온도가 40℃에 도달하는데 걸리는 시간과 40℃의 고온에서 승객들이 견딜 수 있는 한계시간을 바탕으로 비상대피를 위한 최대 허용한계시간이 계산되었으며, 승객들이 허용시간 이내에 사고열차를 안전하게 탈출할 수 있도록 하기 위한 모든 가능한 비상탈출 시나리오가 검토되었다. 분석결과

고속철도 차량 하부장치 발열에 관한 열화상스케닝시스템 기반 온도관리 방안

조병만 서울과학기술대학교 2021 국내박사

The introduction of high-speed railway vehicles has had a great impact on the entire society, including mass transportation, rapid transportation, and expansion of space for daily activities. Social repercussions were great, and as time went on, the importance of its role was emphasized, and various related studies have been conducted. According to the application, there is a limitation in checking the status change occurring in real time and the instantaneous failure status by applying the statistical data management-based method. Therefore, there is a need for a change in the maintenance system that can maintain vehicle failures (breakdowns) and health status of major devices using a statistical method by applying time-oriented maintenance. The maintenance of railway vehicles is largely divided into light maintenance and heavy maintenance, and is mainly carried out at vehicle bases. There is no system that can be used for information generated during vehicle operation, and maintenance is performed only through visual inspection and error code verification. In some railroad operating institutions, a device that performs real-time scanning in a non-contact method during vehicle operation using technologies such as infrared sensors, thermal imaging cameras, and ultrasonic sensors is actively researched and partially utilized to establish an efficient maintenance system for each operator. The scanning system is developing into a maintenance system capable of predictive maintenance through accurate diagnosis and analysis using the application of core technology (smart maintenance) of the 4th industrial revolution of railways and big data. A thermal imaging camera is a device that monitors the presence or absence of a device (part) failure during operation for the driving device under a railway vehicle in real time. In order to detect the heat of the traction motor, an infrared thermal imaging camera is used. A research on “heat inspection system”was conducted, and a“wheel shape measurement device”that automatically inspectsthewheel(shape)conditionusingahigh-visionhigh-speed high-performance camera is installed and operated at the vehicle base receiving line. The“abnormality detection device”that detects the heating state of the main device under the vehicle using an infrared radiation thermometer is installed and operated in the inner and outer lines of Seoul National University Station, Euljiro 3-ga Station, and Sincheon Station on Line 2 of Seoul Transportation Corporation. The system that has been installed and operated is a system that measures at a maximum measurement speed of 25km/h or less for the organization that is stored at the base of a railroad vehicle, and is used for maintenance work as it corresponds to daily inspection, and was recently introduced after research and development. The system was installed on the business line, and the measurement speed was improved by more than 110km for vehicles in operation, and the system developed into a system capable of monitoring by scanning in real time. In this study, the main parts of the railway vehicle driving system such as traction motor, brake system, motor reduction unit, axle gear reduction unit, axle, wheel, etc. It was selected and proposed to monitor the temperature change of each device. The proposed scanning system is statistical data that can determine whether or not to perform maintenance according to the state of temperature change of each device. In addition, since each condition was analyzed by comparing the temperature with the temperature tape in parallel, the structural limitations of the scanning system and the initial trial error were preserved, and the main device condition (spotpresence, numberof maintenance trials) was determined through quantitative numerical values. Due to the characteristics of the driving device, it is composed of a number of complex devices, and it is very difficult to find an optimal real-time maintenance plan considering various conditions and access such as simulation. It showed the process of case analysis of the current maintenance problems using the scanning system. Through case comparison for each driving device, an effective maintenance method was proposed by real-time scanning of obstacles (failures) that occurred during vehicle operation and implementing an interface between active vehicle maintenance, big data and state information systems of major devices, and high-speed railway vehicles. The high- performance infrared thermal imaging camera is used during high-speed driving of the railwayvehicle. Real-time measurement of abnormal heat generation was conducted on wheels, etc. and a study on the temperature management plan of major sub-devices was conducted using big data. 고속철도 차량의 도입은 대량수송 및 빠른 수송, 일상적 활동 공간 확장 등 사회 전반에 걸쳐 큰 영향을 끼쳤다. 사회적 파급력은 매우 컸으며 시간이 지날수록 그 역할의 중요성이 부각되어 관련된 다양한 연구가 진행되어 왔다. 그러나, 최초 도입된 이후 차량의 주요장치에 대해서 상태검사 방식의 기본적인 방식인 TBO(Time Between Overhauls 시간 중심)를 적용함에 따라, 실시간 발생하는 상태변화, 통계적 데이터 관리기반 방식을 적용한 즉각적인 고장상태를 확인하는데 한계가 있다. 따라서 시간 중심의 유지보수 적용으로 차량장애(고장) 및 주요장치의 건강상태 등을 통계적 방식을 활용하여 정비할 수 있는 유지보수 체계 변화가 필요하다. 철도차량의 유지보수는 경정비, 중정비로 크게 나뉘어지며 주로 차량기지에서 시행되고 있다. 차량운행 중 발생 되는 정보는 사용할 수 있는 체계가 없으며, 육안검사, 장애 코드 확인 등을 통해서만 유지보수를 시행하고 있다. 일부 철도 운용기관에서는 적외선 센서 및 열화상카메라, 초음파센서 등의 기술을 이용하여 차량운행 중 비접촉 방식으로 실시간 스케닝 하는 장치가 활발하게 각 운영사별 효율적 유지보수체계 구축을 위해 연구 및 부분적 활용되고 있다. 스케닝시스템은 철도의 4차 산업혁명의 핵심기술(스마트 유지보수) 적용과 빅데이터를 활용하여 정확한 진단과 분석을 통하여 예지 정비가 가능한 유지보수 시스템으로 발전되고 있다. 열화상카메라를 이용하여 철도차량 하부 주행장치에 대하여 운행 중 장치고장 유·무 상태를 실시간 모니터링 하는 장치로 견인전동기(TM)의 발열을 검지하기 위하여 적외선 열화상카메라를 활용하여 이상 발열 검사시스템의 연구가 진행되었다. 하이비젼 고속 고성능 카메라를 활용하여 차륜(형상)상태를 자동으로 검사하는 “차륜형상측정장치”는 차량기지 입고선(일상선)에 설치되어 운영되고 있다. 차량 하부의 주요장치 발열 상태를 적외선 방사온도계를 이용하여 검지하는 “이상검지장치”는 서울교통공사 2호선의 서울대입구역 및 을지로3가역, 신천역의 내·외선에 설치되어 운영되고 있다. 기존에 설치되어 운영되고 있는 시스템은 철도차량 기지에 입고하는 편성을 대상으로 최대 측정 속도는 25km/h이하에서 측정하는 시스템으로 일상점검에 해당하는 것으로 정비 업무에 활용되었으며, 최근에 연구 개발하여 도입된 시스템은 영업선에 설치하여 운행 중인 차량을 대상으로 시스템은 측정 속도 110km이상 향상되었으며 실시간으로 스케닝하여 모니터링이 가능한 시스템으로 발전하였다. 본 논문에서는 철도차량 주행 장치의 주요 부품인 견인전동기(TM), 제동장치(제동디스크), 모터감속기(ARU), 차축기어감속기(ARU), 차축(AXLE), 차륜(Wheel) 등을 스케닝 적용 대상으로 선정하고 각 장치의 상태의 온도변화를 모니터링 하는 것으로 제안하였다. 제안한 스케닝시스템은 각 장치가 온도변화의 상태에 따라 유지보수 시행 여부를 결정할 수 있는 통계적 데이터로 그 판단 여부에 결정적인 역할을 기대할 수 있을 것이다. 주행 장치별 사례 비교를 통하여 차량운행 중 발생한 장애(고장)를 실시간으로 스케닝하여 능동적인 차량 유지보수 및 주요장치 상태정보시스템 간의 인터페이스를 구현하여 효율적인 유지보수 방법마련에 대하여 제안하였으며, 고속차량의 고속주행시 고성능 적외선 열화상카메라를 이용하여 차량 하부 주행장치의 주요 부품인 견인전동기, 제동장치(제동디스크), 모터감속기, 차축기어감속기, 차축, 차륜 등을 대상으로 이상 발열에 대하여 실시간 측정하고 빅데이터를 활용하여 주요 하부장치의 온도관리 방안에 관하여 연구하였다.

도시철도 차량시스템 사전위험분석에 관한 연구

노변호 서울과학기술대학교 대학원 2019 국내석사

도시철도차량은 높은 수송력을 가지고 정시성 및 높은 수준의 주행안전성을 확보하여 승객을 운송하는 대표적인 대중교통 시스템으로서 인구가 밀집한 도시는 물론 외곽지역의 도시와도 연결되는 중요 교통수단으로 발전 하였다. 지금까지는 차량의 성능확보를 차량제작의 기준으로 하여 완성차 검사 및 본선 시운전 등을 중심으로 진행하여 왔다. 하지만 최근 발생하는 열차의 탈선 및 충돌 등 국·내외에서 발생되고 있는 대규모 철도차량 사고내용을 보면 사고의 파급효과는 어느 교통수단보다도 크게 나타나고 있다. 사고발생 시 일어나는 인적·물적 피해는 안전관리기준 강화 및 이용자의 안전욕구수준도 크게 증가하게 되었다. 따라서 철도차량 제작 시 불안전한 요인들이 운영자 및 이용자(고객)들에게 위험요소가 노출되지 않도록 안전에 대한 내용들을 사전 예측·판단하여 위험요소를 제거하거나 허용 범위 안에서 관리되도록 하기에 이르렀다. 이것으로 인하여 성능 기반의 도시철도 차량 제작에서 안전 기반의 도시철도 차량의 개발로 전환되고 있다. 안전 기반 도시철도 차량시스템의 설계 및 제작은 기본적으로 안전 요구조건의 선정과 단계별 분석을 통해 위험원 선정 및 저감 방안 수립, 검증 및 확인, 마지막으로 폐기 단계를 거치게 된다. 위험원의 식별은 설계 및 제작, 시운전 단계까지 모든 단계에서 진행되며, 특히 상세 설계 전 사전위험분석을 통해 안전 설계의 기본 방향을 설정한다. 사전위험분석은 시스템안전 프로그램에서 정의하는 안전 관련 항목과 잠재적 사고 위험을 내재한 설비나 기능을 위주로 평가를 진행하며, 특히 본 연구에서는 영향, 감전, 실족, 유독물질, 질식, 열소모, 폭발, 탈선, 화상, 고립, 상처의 11가지 고수준 위험원 리스트를 식별하여 사전위험분석을 실시하였다. 사전위험분석을 위한 대상 시스템은 표준규격의 대형 전동차를 적용하였으며, 가장 많이 운행되고 있는 DC 1,500V 전동차를 대상으로 진행하였다. 위험도 평가기준은 준정량적 방법으로 실시하였으며, 발생빈도를 동종 시스템의 운행 경험을 통해 운행주기 별 고장 발생 빈도로 별도 정의하였으며, 심각도는 가장 많이 적용하고 있는 항목을 적용하여 위험도 매트릭스를 작성하였다. 도시철도차량시스템에 적용되는 사전위험분석을 실시한 결과 차량분야 109개의 위험원이 도출되었으며, 이 중 31개는 허용 불가능한 위험원으로 분류하였다. 정리된 위험원은 경감 및 사고대책을 실시하여 위험도를 관리범위내로 낮추었으며, 몇 개 위험원의 경우는 세부설계 과정에서 분석되는 시스템 위험 분석(System Hazard Analysis, SHA)에서도 같은 종류의 위험원으로 구분하여 관리토록 하였다. 이러한 연구 활동을 통하여 표준규격 전동차의 안전 요구사항을 도출하고 상세 설계 전 위험원을 제거할 수 있었다. 잔존하는 위험원은 상세설계 단계에서 추적 관리를 통해 위험원 경감대책을 다시 적용하여 경감하는 것을 제안하며, 본 연구를 통해 일반론적 접근 방법으로 시스템 위험분석(System Hazard Analysis, SHA), 하부 시스템 위험분석(Sub System Hazard Analysis, SSHA), 인터페이스 위험분석(Interface Hazard Analysis, IHA)의 분석이 이루어질 수 있도록 기반이 될 것이다. Urban railroad cars are a representative public transportation system that carries passengers with high transport capacity and ensures on-time and high levels of driving safety and it has developed into an important means of transportation that connects not only the densely populated cities but also the cities in the suburbs. Until now, the inspection of the finished vehicle and the start-up of the main line has been carried out with the performance assurance of the vehicle as the basis for the manufacture of the vehicle. However, the ripple effect of the accident in the event of a major accident, such as derailment or collision of trains, is greater than any other means of transportation. Human and physical damage caused by accident has also increased the level of safety requirements of users and strengthened the safety management standards. Therefore, unsafe factors in the manufacture of railway vehicles were eliminated or managed within the allowable range by pre-predicting and determining the safety details so that risk factors were not exposed to operators and users (customers). For this reason, the development of safety-based urban rail vehicles is shifting from the production of performance-based urban rail vehicles. The design and manufacture of safety-based urban transit vehicle systems will basically go through the process of selecting, verifying, and finally discarding hazards through the selection and step-by-step analysis of safety requirements. Identification of hazards is carried out at all stages up to the design, manufacture and commissioning stages, and in particular, the basic direction of safety design is established through prior risk analysis before detailed design. The Preliminary Hazard Analysis focuses on safety-related items defined in the System Safety Program and on facilities or functions that contain potential accident risks, and in this study, in particular, 11 high-level hazard lists of effects, electric shock, solidity, toxic substances, asphyxiation, heat exhaustion, derailment, burns, isolation, and wounds were identified for prior risk analysis. The target system for Preliminary Hazard Analysis was applied to large-size trains of standard specifications and was conducted for the most frequently operated DC 1500V trains. The risk assessment criteria were performed in a quasi-quantitative manner, and the frequency of occurrence was defined separately as the frequency of failures by operation cycle through the operational experience of the same system, and the severity was applied to the most frequently adopted items to create a hazard matrix. A preliminary hazard analysis applied to the urban railway vehicle system resulted in 109 hazards in the vehicle sector, 31 of which were classified as unacceptable hazards. The reduced risk level was reduced to within the control range by implementing mitigation and accident measures, and for several hazards, the same kind of hazard was classified and managed in the System Hazard Analysis (SHA) analyzed during the detailed design process. Through these research activities, safety requirements for standard trains were derived and hazards were eliminated before detailed design. The remaining hazards are proposed to be mitigated by re-application of the hazard mitigation measures through follow-up management at the detailed design stage, and this study will enable the analysis of System Hazard Analysis (SHA), Sub System Hazard Analysis (SSHA), and Interface Hazard Analysis (IHA) to be based on a general approach.

FMECA를 활용한 고속차량(KTX-Ⅱ) 공기제동장치 예방유지 보수업무 개선에 관한 연구

차재환 서울산업대학교 철도전문대학원 2010 국내석사

오늘 우리 철도산업계의 모든 시스템은 시스템엔지니어링의 체계적인 프로세스를 요구하고 있다. 철도선진화 및 철도시스템의 혁신은 어디서부터 시작되어야 할까? 곰곰이 생각해 보면 체계적인 프로세스 정립부터 라는 정답을 얻을 수 있다. 철도시스템에서 체계적인 프로세스 정립을 위해서는 철도현업에서 체계적으로 RAMS 기본 데이터를 관리해야 한다. 신규 고속차량의 RAMS는 고속차량 도입 단계에서부터 시스템 사양에 RAMS 요구사항을 명확히 제시하고 획득단계에서 요구사항을 체계적으로 검증해야 하며 운영단계에서 RAMS 성능을 지속적으로 모니터링 및 피드백 하도록 관리해야 한다. RAMS는 철도서비스의 품질과 안전성을 높이기 위해서 철도 운영자가 관리해야 하는 필수적인 요소이다. 이번 연구는 운영단계에서 FMECA 분석기법을 활용하여 신규고속차량(KTX-II) RAMS 성능 중 유지보수성(Maintainability ;정비성)을 개선시키기 위한 모델을 제시하기 위하여 KTX-II 공기제동장치 FMECA 분석에서 운영관점의 유지보수 비용을 반영한 치명도 평가 메트릭스를 새롭게 작성하였다. 본 연구의 수행절차는 공기제동시스템의 기능분석과 신뢰성 블록 다이어그램의 이해를 통하여 시스템의 기능과 인터페이스를 정의하고 FMECA를 통하여 공제제동장치의 고장모드와 고장모드에 대한 원인과 영향을 분석하여 고장의 중요도에 따라 안전성과 서비스신뢰성, 유지보수성 측면에서 치명도 분석을 시행하여, 분석결과 ALARP 원리에 따라 조건부 허용할 수 있는(ALARP) 중요항목에 대하여 유지보수성 분석을 시행하였으며 유지보수성에 대하여 개선 대책을 수립하고자 하였다. 향후, 본 연구 결과는 운영단계에서 예방유지보수 업무 발전을 위하여 FMECA를 평가 모델로 활용됨으로써 철도차량의 유지보수 비용 최소화에 크게 기여 할 것으로 기대한다. All of the systems in our railroad industry field long for the systematic process of system engineering today. Where do the railroad advancement and the innovation of the railroad system start from? To consider it deeply, It is the correct foundation of the systematic process. In order to establish the systematic process in the railroad system, we have to manage the basic data of RAMS systematically from the site. The RAMS management of the new bullet train suggests the requirements of RAMS in the system specifications from the introduction phase of bullet train. RAMS is the essential factor that the railroad operators have to manage to increase the quality and safety of the railroad service. This study shows the model to improve the maintenance among the RAMS performance of the new bullet train(KTX-II) by making the most use of FMECA analysis technique in the operation phase and improve the preventive maintenance by adjusting the remedy to evaluate the adequacy on the task of preventive maintenance through the FMECA analysis of KTX-II on pneumatic braking system. In addition, The process of this study defines the function of the system and interface through the understanding the functional analysis of the pneumatic braking system and the reliability block diagram, and would like to establish the improving methods about the maintenance by performing the maintainability analysis on the important items not to allow by the ALARP principles of analysis results, so that we executed the failure analysis in the side of safety, service reliability and maintainability according to the failure importance to analyze the cause and effect on the failure mode of the pneumatic Braking-system. In the future, the result of this study expects to help the maintenance cost lowered by applying to the evaluation model of FMECA to advance the maintenance task of the operation phase.

도시철도차량 운영패턴을 고려한 제동블랜딩 제어방법에 관한 연구

조충연 서울과학기술대학교 2023 국내석사

수도권광역급행열차 A노선의 차량 시스템 예비 위험원 분석을 통한 안전성 요구사항 식별 및 추적성 관리 방안에 관한 연구

신용권 서울과학기술대학교 2023 국내석사

철도차량 제동장치의 FMEA-FTA 결합 위험도 평가 기법에 관한 연구

이성권 서울과학기술대학교 2016 국내박사

철도 차량의 인증 절차에 관한 연구

유재복 서울과학기술대학교 2015 국내석사

철도안전법은 철도 차량 및 용품에 대한 안전성 검증 및 안전 관리를 중점적으로 다루고 있지만, 국제적으로 인정되는 철도시스템을 보증하기 위해서는 세부적인 시스템의 안전성 확보를 위한 방안이 제시되어야 할 필요성이 있다. 본 논문에서는 철도안전법에서 제시하는 승인 및 검사 프로세스와 국제적으로 적용되는 안전성 인증 프로세스를 비교 분석하여 현실적인 문제점과 차이점을 도출하고, 국내의 다른 교통수단인 항공, 선박, 자동차 등 특수산업의 품질 및 안전인증 기준을 조사/분석하여 유사분야 품질관리체계 구축사례를 들어보며 철도 인증체계와의 차이점을 분석하였다. 인증절차에 대해서 크게 철도 차량의 형식승인제도, 철도 차량의 제작자승인제도, 완성검사제도 및 철도용품의 안전성 인증 절차에 대해 조사하여 현재 국내 철도안전관리 현황과 문제점을 파악한다. 다수의 방안 중에서 철도 차량의 인증절차에 대해 중점적으로 분석 및 검토하여 이에 대한 적합한 방향을 제시하였다. 철도 차량의 품질관리체계에 대하여 고찰하였으며, 국제적 수준의 철도 차량 품질관리체계의 구축을 위하여 국외 철도 차량 품질관리체계를 조사/분석을 하였다. 외국의 철도 인증체계에 대해 조사하여 국내의 철도 인증체계의 차이점에 대해 알아보고 국내 철도 인증체계의 미비점과 보완점을 찾아본다.

고속철도차량의 역구내 진입 시 제동 스퀼소음에 관한 연구

배원식 서울과학기술대학교 철도전문대학원 2012 국내석사

환경오염에는 크게 대기, 토양, 수질, 소음으로 분류 할 수 있으며, 철도차량에서 발생되는 소음은 크게 전동소음(Rolling noise), 동력소음(Traction noise), 공력소음(Aerodynamic noise) 등 3가지로 분류 할 수 있다. 본 논문에서 다루고자 하는 소음은 고속철도차량의 역구내 진입 시 제동 스퀼소음 이다. 제동소음은 전동소음에 포함되어 있는데, 제동소음의 과다로 철도를 이용하기 위해 승강장(platfonm)에 탑승 대기 고객과 역구내 근무자에게 불쾌감(스트레스)을 유발할 수 있고 일시적 또는 영구적인 난청을 일으킬 뿐만 아니라 순환계, 호흡기계, 소화계 등에도 영향을 미칠 수 있는 연구 결과를 쉽게 찾을 수 있다. 제동소음을 감소시키기 위해 고속철도차량의 역구내 진입할 때 제동 체결로 발생하는 제동소음을 측정하여 현황을 파악하고, 주요 소음원과 발생 메커니즘을 규명함으로서 불쾌감 및 정신과 건강에 많은 영향을 미치는 스퀼소음을 최소화 하여 차량의 소음저감대책 과 서비스질의 향상에 도움을 주고자 한다. 제동소음 측정에 앞서 철도차량 제동소음의 전반적인 이해에 도움을 줄 수 있도록 기본적인 소음ㆍ진동이론과 이론식에 대해 간략히 소개하였으며 국내외 철도차량의 제동소음과 관련한 자료의 수집과 분석을 수행하였다. 광명역과 대전역 2개 역사 총 12편성 열차에 대하여 제동소음의 실차측정 분석결과 KTX 제동 스킐소음의 피크주파수 성분은 주로 1KHz~20KHz까지 전반에 걸쳐 나타나고 있으며, 대부분 제동디스크와 패드의 접촉을 고려한 제동디스크의 고유진동수와 밀접한 관계가 있었고, KTX 제동 스킐소음의 피크주파수은 차량마다 다르게 나타나고 있으나, 이는 제동디스크와 패드 사이의 제동압력, 여러 조건 등 차이 때문에 의한 것으로 판단되었고, 제동디스크와 패드 사이의 제동압력, 여러 조건 등 다소 다르더라도 10KHz이상의 주파수에서는 제동 스킬소음의 피크주파수 성분이 거의 동일하게 나타나고 있으며, 제동디스크의 고유진동수와 일치하여 제동 스킐소음의 원인은 제동디스크의 공전에 그 원인이 있음을 확인 할 수 있었다. 또한 20KHz까지 실험이 가능한 측정시스템을 사용할 경우 유한요소법에 의하지 않고도 제동 스퀼소음의 원인을 충분히 찾아내어 그 저감방안을 구해 낼 수 있을 것이다. The noises which occurs from the rolling stock can be divided largely into three classes and they are Rolling noise, Traction noise and Aerodynamic noise. In the event of braking the rolling stock which enter into the station, Brake shoes cause Fraction noise (braking noise) and excessive braking noise makes passengers and operators uncomfortable. This study is to reduce squeal noise and minimize displeasure by measuring the braking noise and defining the major noise sources and noise mechanism,