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,

위험도평가 기법 적용을 통한 궤도시설 안전관리 향상에 관한 연구

이병석 서울과학기술대학교 철도전문대학원 2012 국내석사

철도시스템은 차량, 운영, 전기, 신호, 궤도, 노반, 구조물 등 여러 요소의 최적화된 유기적 상호작용에 의하여 이루어진 복합시스템으로 예방적이고 지속적인 관리를 통해 철도안전을 보장하는 것이 일반적이다. 그러나 최근 연이은 KTX 고장과 철도사고로 철도안전에 대한 우려가 확산되고 있다. 이는 철도시스템의 한 부분의 소홀은 즉각적인 철도관련 사고장애로 이어질 수 있음의 반증하기도 하다. 이런 이유로 철도시스템과 같은 복잡 다양한 시스템의 안전관리를 위해 철도선진국과 항공 및 원자력 산업 등에서는 위험도 분석과 평가를 수행하여, 안전개선에 필요한 정량적 혹은 정성적 목표를 수립하고, 이에 따라 전반적인 시스템의 안전에 대해 허용 가능한 수준으로의 자발적으로 관리할 수 있도록 유도하고 있다. 현재 국내 철도의 위험도평가 기법을 활용한 안전관리는 철도 전반을 대상으로 타당성과 유효성을 고려하는 단계로 철도운영기관의 안전 성숙도에 따라 다양하기는 하나, 아직까지는 철도선진국에 비해 걸음마 수준에 있다. 더구나 열차속도의 점진적 향상에 따른 궤도시설의 시스템적 고도화라는 중요성 인식의 측면에서 볼 때, 그 필요성은 인정되나, 위험성평가와 같은 안전관리기법 적용에는 현실적 어려움이 있다. 그러나 궤도가 다른 시스템에 비해 비교적 단순하다는 스스로의 편견과 막연히 과거와 동일한 방법으로 관리하면 된다는 보편적 관념에서 출발하다 보면, 궤도와 관련된 사고장애는 필연적 발생에 이를 것이다. 따라서 궤도시설과 관련된 사고를 예방하고 체계적이고 차원높은 안전관리를 위해서는 검증된 위험도평가 기법을 궤도시설에 직접 적용하여 발생되었거나 발생할 우려가 있는 위험요소를 정립하고 궤도시설 구성요소별 위험도 분석을 통해 허용 가능한 안전수준으로 관리할 수 있는 노력이 필요하다. 이에 본 연구에서는 기존 철도에서 발생한 사고장애 현황 중에 궤도에 기인하여 발생한 사고장애를 분석하는 한편, 궤도시설에 적용 가능한 위험도 기반의 안전관리 이론과 모델을 조사하고 궤도시설의 위험원에 대하여 위험도평가 기법을 활용하여 궤도시설의 안전수준을 평가하고 필요한 안전대책을 제시하여 궤도시설의 안전성을 향상을 위한 체계적 접근 방법을 제시하고자 한다. The railway system consists of rolling stocks, facilities, electrical system, signaling and operation and so on, organically bound. Recently due to lots of train failures and accidents, especially the derailment related to track irregularity this year, all the people using the train are worried about railway safety and we paved the way for letting them knowing the all components of railway system are so important. As a result, most of developed countries operating railway have used to risk assessment methods about safety management to prevent railway accident in advance. The purpose of this paper is to find out how to closely apply to track field for risk assessment methods. Because there is no case to apply to and we're not interested in yet, despite of importance of track, in situations of higher train speed. Therefore, in this study we are going to investigate risk assessment methods and compare entire railway system with track system, eventually we want us try to present to safety management conditions necessary and secure improvement in track field

AT급전 전기철도 시스템을 위한 하이브리드 전기품질 보상기

박한얼 서울과학기술대학교 철도전문대학원 2011 국내박사

최근 전기품질에 민감한 기기들 및 분산발전(distributed generation)과 같은 기술의 발달로 인해 계통끼리의 연계가 증가하면서 전기품질 문제가 매우 중요해지고 있다. 낮은 전기품질은 부가적인 에너지 손실과 통신 및 전자기기의 오작동을 일으킬 수 있고, 그 영향이 연계된 건전한 계통에까지 전달될 수 있다. 교류 전기철도 시스템은 이러한 전기품질 문제를 가지고 있는 대표적인 시스템으로 고조파 왜곡, 무효전력의 발생, 단상 부하 불평형과 같은 전기품질 문제를 가지고 있다. 이 같은 전기품질 문제는 전기철도 고유의 특성에 기인하는 것으로써 차량의 전기적 비선형성은 많은 고조파 전류를 발생시키는 원인이 된다. 또한, 이동하는 단상 부하인 차량의 특성은 많은 양의 무효전력을 필요로 하고 심각한 단상 부하 불평형을 야기한다. 이러한 전기품질을 보상하거나 완화하기 위해서 교류 전기철도 급전시스템에는 단권변압기나 Scott 변압기, 수동전력필터와 같은 기기들이 널리 사용되고 있다. 그러나 이러한 수동적인 장치들로는 교류 전기철도 급전시스템에서 나타나는 심각한 전기품질 문제를 완벽히 보상할 수 없다. 따라서 교류 전기철도 급전시스템의 전기품질 향상을 위한 대안으로 능동전력필터에 관한 연구가 다양하게 이루어져 왔다. 본 논문에서는 교류 전기철도 급전시스템에 적용 가능한 대표적인 능동전력필터 구조에 대한 포괄적인 비교연구를 통해 각 구조의 보상특성과 장단점을 밝히고 교류 전기철도 급전시스템의 전기품질 보상에 최적화된 하이브리드 전기품질 보상기와 동기좌표계를 이용한 새로운 제어방법을 제안한다. 제안한 하이브리드 전기품질 보상기는 고조파 전류와 무효전력을 순시적으로 보상함과 더불어 단상 부하 불평형의 보상이 가능하며, 수동전력필터를 통해 능동전력필터의 용량을 줄일 수 있어 대용량 시스템인 교류 전기철도 시스템 적용에 적합하다. 제안한 하이브리드 전기품질 보상기와 제어 알고리즘은 국내 교류 전기철도 급전시스템의 표준인 AT급전 시스템에 적용되어, AT급전 계통 모델을 포함한 시뮬레이션을 통해 그 타당성과 유효성을 증명한다. 시뮬레이션을 통한 사례연구 결과는 제안한 하이브리드 전기품질 보상기가 차량에서 발생하는 고조파 전류를 보상하여 T상과 M상의 전류 THD를 1% 이내로 유지함을 보이고 있다. 이와 동시에 각 상의 전류는 부하의 불평형에도 불구하고 평형을 유지하고 있음을 보이고 있으며, 무효전력 보상을 통해 부하 조건에 상관없이 입력역률을 0.98이상으로 유지할 수 있음을 확인시켜 주고 있다. 또한, 제안한 하이브리드 전기품질 보상기의 제어기는 우수한 동특성과 정상상태 보상성능을 타나내고 있다. In recent years, the power quality problem has become a important issue because it causes the extra power losses, the malfunction of electric equipment, and the interaction with other electric power systems connected together. The AC electrified railway systems are typical power system, which has the serious power quality problems. The major power quality problems in the AC electrified railway systems are the harmonic current pollution, the reactive power demand, and the single-phase load imbalance. These power quality problems are due to the inherent electrical characteristics of locomotive. The electrical non-linearity of locomotives produces big harmonic currents. The single-phase and moving load features lead to the large amount of reactive power demand and the severe single-phase load imbalance. To compensate or lessen these power quality problems, the Scott transformer, the autotransformer, and the passive power filter have been widely applied in the AC electrified railway systems. However, the power quality problems of AC electrified railway systems cannot be fully compensated through these equipments. Therefore, there have been many researches on the active power filter for improving the power quality of AC electrified railway systems. Most of studies about the active power filter focus on the shunt active power filter. However, it has a obvious limit from the capacity of active power filter. Also, the single-phase shunt active power filter cannot compensate the single-phase load imbalance. This dissertation reviews the representative active power filter configurations for the AC electrified railway systems, and synthesize their own compensation characteristics. The compensation performance analysis of each topology is also performed. After the extensive reviewing, this thesis proposes a hybrid railway power quality conditioner optimized for the compensating power quality problems in the AC electrified railway systems. Also, a novel control algorithm based on synchronous reference frame is proposed. The proposed hybrid railway power quality conditioner can instantaneously compensate the harmonic current pollution, the reactive power demand, and the single-phase load imbalance at the same time. As well as this, the capacity of active power filter part in the hybrid railway power quality conditioner can be reduced because the passive power filter divides up the burden of active power filter, which are the harmonic currents and reactive power compensation. The proposed hybrid railway power quality conditioner is investigated in the practical autotransformer-fed electrified railway system model. The validity and the effectiveness of proposed hybrid railway power quality conditioner and control algorithm are illustrated through the case study using Matlab/Simulink and PSIM platforms. The simulation results demonstrate the proposed hybrid railway power quality conditioner effectively compensates the single-phase load imbalance as well as the harmonic current pollution and the reactive power demand. Even though the load burdens of teaser-phase and main-phase are different from each other, the teaser-phase and the main-phase feeder currents are sinusoidal, and show very low THD and the same magnitude. Therefore, the displacement power factor and the total power factor are nearly unity. In addition, the three-phase supply current is perfectly sinusoidal and balanced. It is also known that the proposed hybrid railway power quality conditioner controller shows good dynamic and steady-state performances.

다이아몬드 산업의 선진화 방안에 관한 연구 : 다이아몬드 딜러 교육을 중심으로

김정구 서울과학기술대학교 철도전문대학원 2012 국내석사

The Korean diamond market amount of 2010 estimated 1.3 trillion won. The diamond industry has great potential about creation of markets and advancing companies if it is with various researches and marketing activities. According to economic growth of Korean and world open market current, domestic diamond market will open to the world and at that time, overseas companies will come to domestic market with big capital, purchasing and brand power. Then a crisis will come to whole domestic diamond industry. On the other hand, it has some chances by rough diamonds output and circulation volume increase. For example, the total amount of world rough diamond output was 8 billion in 2009, but it was increased to 10 billion in 2010. At time of crisis and chances simultaneous approach, domestic diamond industry people reached uppermost limit in various factors in spite of continuous effort. According to the research on the domestic and overseas diamond market, compare to the scale of world wide diamond industry, there are few diamond specialist working in the field. For this reason, this study brings the concept of the D.D.(Diamond Dealer) which means the specialist who deals rough, polished diamond and diamond jewelry expertly. And this study also suggest a course of study to educate the D.D. In order to understand domestic and world current situation about nurturing diamond sepecialist, in this study researched 46 domestic colleges' course and 1 home study college. International research was 5 countries and 8 colleges like 1 American college, 2 Canadian college, 2 German colleges, 2 Italian colleges and 1 Japan college. Another abroad researchable institutes were GIA(Gemologiacal Institute of America), Belgian HRD(Hoge Raad voor Diamant) and Russian MSU(Moscow State University Gemological Center). As a result of this research, all those course couldn't fill sales, distribution and trade subject needed both domestic and world aspects. The level of colleges, institutes and courses didn't reach to current profession, in this way, supply of manpower which necessary for companies and field to advance diamond industry didn't achieved nowadays. This study suggests a course of nurturing and educating diamond experts for overcoming this critical situation by whom complete the D.D. course. The D.D. course trainees selected from domestic college students who complete their curriculum. It is term quarter 2 years course by 20 fixed number of trainees. The course have 400 hours a year practical training and 500 hours a year theoretical training. Theoretical training composed 15 subjects about management, international trade and etc. In this course, additional leadership program is set for needs of 21 century diamond industry. The diamond industry still has difficulties about nurturing professionals. When it comes over 500 persons who complete the D.D. course, the pool of professionals who take an active part in the international diamond industry will be built up and this study is for it. 한국의 다이아몬드 시장 규모는 2010년 약 1조 3천억 원으로 추산되며, 고부가가치 산업인 다이아몬드 산업은 보다 많은 연구와 마케팅으로 시장 창출과 기업의 발전을 기할 수 있는 잠재력이 큰 사업 분야이다. 점차적인 한국경제의 성장과 세계 시장 개방화 추세를 따라 국내 다이아몬드 시장 또한 개방될 것이며, 그 시점에 막강한 자본력, 구매력, 브랜드 파워를 지닌 해외 업체들이 진입할 것이다. 그렇다면 머지않아 제조와 유통을 포함한 국내 다이아몬드 산업 전반에 걸쳐 위기가 다가올 것이다. 한편으로는 2009년 약 80억 달러에서 2010년 약 100억 달러로 신장한 세계 다이아몬드 원석 생산량을 따라 유통량의 증가와 원석 및 나석의 가격 상승 등의 흐름에 비추어 현재의 다이아몬드 시장은 기회로 볼 수도 있는 상황이다. 이와 같이 위기와 기회가 동시에 주어진 시기에 처하여 다이아몬드 산업 분야에 종사하는 업계와 학계의 인사들이 지금까지 여러 방면으로 노력하고 시도하였으나 현재의 다이아몬드 산업은 여러 분야에 걸쳐 한계점에 봉착하였다고 본다. 2010년 전 세계적으로 약 1억 1천 9백만 캐럿의 다이아몬드가 생산되어 유통되었다. 국내와 해외의 다이아몬드 유통과 시장 상황을 살펴보았을 때, 산업의 규모에 비해 다이아몬드 전문가의 숫자와 이들의 전문적 영역에서의 활동은 미미한 수준이다. 이에 따라 다이아몬드 산업에서 다이아몬드 원석과 나석의 취급을 포함하여 다이아몬드를 사용한 상품을 전문적으로 취급하거나 유통하는 전문가 또는 회사를 다이아몬드 딜러(Diamond Dealer 이하 D.D.)라 정의하고 다이아몬드 산업에서 활약할 D.D.를 육성하는 교육과정을 제시하고자 하였다. 다이아몬드 전문가를 육성하는 교육과정 혹은 교육기관의 현황을 파악하기 위하여 국내의 교육기관들 중 대학교에서는 총 22개 2~3년제 대학의 23개 학과와 총 24개 4년제 대학의 24개 학과의 교육과정을 살펴보았다. 더불어 1개의 사이버대학을 조사하였다. 해외 교육기관들 중에서는 대학교는 미국 1개, 캐나다 2개, 독일 2개, 이태리 2개, 일본 1개로 총 5개국 8개 대학의 교육과정을 살펴보았다. 또한 대학교 이외의 교육기관으로 미국의 GIA(Gemological Institute of America), 벨기에의 HRD(Hoge Raad voor Diamant), 러시아의 MSU(Moscow State University)산하 Gemological Center를 조사하였다. 국내와 해외의 교육기관과 교육과정을 살펴보니 판매와 유통 관련 과정 과목들이 제조와 실기 연관 과목들에 비해 다양하지 못하고 전문화되어 있지 못하였다. 교육기관들과 교육과정들이 전문인으로서 갖춰야 할 능력과 기능을 충분히 육성하는데 못 미치는 수준으로, 이러한 상황 아래 사업에 필요한 인력과 산업의 발전에 필요한 전문적 인력 수급이 이루어지지 않고 있다. 이와 같은 상황을 타개하기 위하여 다이아몬드 전문가를 교육하는 교과과정을 구성하여 해당 교육을 이수하고 다이아몬드 산업에 종사할 D.D.를 육성하는 교육과정에 대하여 연구하였다. D.D. 교육은 국내 2~4년제 대학의 주얼리 전공학과의 우수 졸업생을 추천 선발하여 학기 정원 20명으로 2년간 4학기제로 운영하도록 하였다. 교육과정은 연간 400시간 이상의 실기 및 실습교육, 500시간(총 900시간) 이상의 경영 및 국제무역 이론 15개 과목을 개설하여 1학기는 D.D.1, 2학기 D.D.2, 3학기 D.D.3, 4학기 D.D.4로 구분하고 각 학기 별 실기와 이론 과목을 배분하였다. 교육과정 간 리더십 교육을 실시하여 21세기형 다이아몬드 산업에 필요한 전문가를 육성하는 D.D. 실무교육제도의 체계화를 제안하였다. 아직까지 다이아몬드 산업은 현장에서 다이아몬드 관련 지식과 경험을 가진 전문가가 필요한 상황임에도 필요성에 부응하는 전문인의 육성에 어려움이 있었다. 본 연구에서 제안한 D.D. 교육과정의 해당 과정을 이수하고 다이아몬드 산업 현장에 진입하는 숙련된 전문가들이 500인 이상 배출되었을 때 다이아몬드 산업 전반에서 활약할 인재의 집단이 형성될 것으로 기대한다.

우리나라 철도종합안전심사 제도 개선에 관한 연구

윤경철 서울과학기술대학교 철도전문대학원 2012 국내석사

철도산업구조개혁의 시대적 배경에 따라 철도산업발전기본법이 2003년 7월 29일에 제정되어 철도산업이 철도시설부문과 운영부문으로 분리됨에 따라, 체계적인 철도안전관리체계를 확립하고 안전관리수준을 향상시키기 위해 철도안전법이 2004년 10월 22일에 제정되었다. 이러한 변화에 효과적으로 대응하면서 철도안전을 확보하기 위해 제정된 철도안전법에 따라서 교통안전공단은 철도종합안전심사 업무를 국가로부터 위탁받아 시행하고 있다. 철도종합안전심사는 한국철도공사 및 도시철도운영기관, 시설관리기관인 한국철도시설공단을 대상으로 철도운영자 등이 철도안전법에 따라 철도안전에 관한 업무를 성실하게 수행하고 있는지에 대하여 종합적으로 심사·평가하고 그 결과 필요하다고 인정하는 때에는 철도시설물의 개선, 철도차량의 수선, 운영방법의 개선 등을 국토해양부장관에게 보고하는 제도로서 해당기관에 대하여 2006년부터 시행하고 있다. 2년 주기로 시행하는 철도종합안전심사는 2006년 이래 세 번째 주기의 심사를 시행하고 있는데 철도종합안전심사를 통해 철도운영기관 등의 철도안전관리수준이 상당 수준 향상된 것으로 나타났다. 본 논문에서는 2006년∼2010년까지의 종합안전심사결과를 비교분석 후 심사제도의 문제점을 제시하고, 더욱 안전한 철도환경을 구축하여 사고 감소 및 시스템 측면의 안전관리에 역점을 두고 있는 안전관리체계(SMS : Safety Management System) 등 해외 선진철도 안전심사제도를 검토하였다. 검토결과를 바탕으로 우리나라 SMS기반의 심사규격 및 심사항목을 개발하였으며, 개발한 SMS 심사항목의 적용가능성을 확인하기 위하여 2010년 시행한 철도안전심사 대상기관 중 3개 기관에 대하여 시범적용을 하였다. 그 결과 현재 시행하고 있는 철도종합안전심사 개선 필요사항이 철도SMS 심사항목에 적용 가능함을 확인하였다. 결과를 바탕으로 개정추진 중에 있는 철도안전법의 안전승인제도와 연관하여 심사(안전승인)항목 및 규격 등을 지속적으로 개발 추진하고자 한다. According to Railway Safety Act, Korea Transportation Safety Authority (KOTSA) has been entrusted with 'Integrated Railway Safety Audit (IRSA) and has implemented the safety audit to the Railway operation agencies such as Korea Railway (KORAIL) and the Railway facility management organization such as the Korea Rail Network Authority (KR Network). The target of IRSA is to establish the effective rail safety management system and to raise the safety level of the Railway operation and facility agencies by checking synthetically their performance of safety duties with sincerity according to the Railway Safety Act. Even though newly introduced IRSA is conducted smoothly, it is necessary to study the methodology and criteria of the state's safety audit system. The purpose of this paper is to improve the efficiency of IRSA by the comparative research between IRSA and other similar safety audit system and to establish the consecutive improvement concept of IRSA. Second purpose is to confirm the effectiveness of IRSA by the analysis of the relationship between audit results and the safety level of the rail operation agencies.

철도차량에서 방사되는 음향파워 추정

이영엽 서울과학기술대학교 철도전문대학원 2011 국내박사

Sound power is one of the most important elements to predict and evaluate the noise emitted from the noise sources. But it has been used developing the indirect method to calculate the sound power by using the sound pressure levels measured by lots of researchers because it is impossible to measure the sound power directly during the running of rolling stock. This method, however, is not considered the emission characteristics for each type of noise sources so, it should calculated the sound power considering the emission characteristics for each type of noise sources in order to calculate the precise value of the sound power emitted from the noise sources. This thesis measured the running noise of EMU, Mugunghwa, KTX trains operating domestically, selected the propulsion noise and rolling noise among the main noises in the whole noises emitted from rolling stocks, suggested the way to assume the sound power reflecting the emission characteristics and modelling suitable for each rolling stock characteristics, checked out the validity through the comparison of the assumption method, and concluded the following results next below. Rolling noise depending on the contact between wheel and rail modeling as the form of point source listed continuously noise source for rolling stock and the propulsion noise depending on the propulsion equipment such as engines & motors are separated and then we suggested the way to assume the sound power about each type of noise source considering the emission characteristics for each noise source. As a result of the calculation of the sound power about the domestic rolling stocks using the assumption method of sound power suggested by this study, we figured it out that the sound power was ranked by Mugunghwa, EMU, KTX in sequence in the range of the same speed. The reason why was the sound power of diesel engine was bigger than electric propulsion equipment like motor block and the rolling stock structure & design difference just like the main cause of the rolling noise such as the number of bogies and difference of suspension was analyzed. As a result of the sound power, Mugunghwa train has big propulsion noise emitted from diesel engine compared to rolling noise, KTX train has the big propulsion noise since the sound power of motor block compared with diesel engine is low relatively and has a number of noise sources of propulsion. We checked it out that the sound power considering the moving effect of noise sources while high speed rolling stock like KTX was running at the rate of 300km/h should be calculated and then the results are united. Using the noise measurement of domestic rolling stocks & analysis result, this study showed the validity of the assumption method of the sound power showing the identical result after reviewing the calculation method of sound power according to the assumption method of the sound power suggested and foreign experience. 음향파워는 소음원으로부터 방사되는 소음의 예측 및 평가를 위한 가장 중요한 요소 중에 하나이다. 그러나 철도차량이 주행할 때 음향파워를 직접 측정하는 것은 불가능하기 때문에 많은 연구자가 측정된 음압레벨을 이용해서 음향파워를 계산하는 간접적인 방법을 개발하여 사용하였다. 그러나 이 방법은 소음원별 방사특성이 고려되지 않은 것으로 음원으로부터 방사되는 음향파워의 정확한 값을 계산하기 위해서는 소음원별 방사특성을 고려하여 음향파워를 계산하여야 한다. 이 논문은 국내에서 운행하고 있는 전기동차(EMU), 무궁화열차, KTX열차의 주행소음을 측정하고, 철도차량에서 방사되는 소음원 중 주소음원을 동력소음과 전동소음으로 선정하고 각각의 차량특성에 맞는 모델링과 방사특성을 반영하여 음향파워를 추정하는 방법을 제안하고 추정방법에 대한 비교를 통해 타당성을 확인하였으며 다음과 같은 결론을 얻었다. 철도차량을 음원이 연속적으로 나열되어있는 점음원 형태로 모델링하여 차륜과 레일의 접촉에 의한 전동소음과 엔진 및 모터 등 동력장치에 의한 동력소음으로 분리하고 소음원별 방사특성을 고려하여 각각의 소음원에 대한 음향파워를 추정하는 방법을 제시하였다. 본 연구에서 제시한 음향파워 추정방법을 이용하여 국내 철도차량에 대한 음향파워를 계산한 결과 동일한 속도영역에서는 무궁화열차, 전기동차, KTX열차 순으로 음향파워가 작은 것을 알 수 있었다. 그 이유는 디젤엔진이 모터블럭 등 전기동력장치보다 음향파워가 크고 전동소음의 주 소음원인 대차의 수와 현가장치의 차이 등 차량구조 및 설계 차이에 인한 것으로 분석 되었다. 음향파워를 분석한 결과, 무궁화열차는 전동소음에 비해서 디젤엔진에서 방사되는 동력소음의 기여도가 크게 나타나고 있으며, KTX열차는 동력소음에 비해서 전동소음의 기여도가 크게 나타난 것은 디젤엔진에 비해 모터블럭 등 전기동력장치의 음향파워가 상대적으로 작고 차륜과 레일의 접촉에 의한 전동소음의 소음원 개수가 많기 때문인 것으로 분석되었다. KTX와 같은 고속열차가 300㎞/h 이상으로 주행할 때에는 소음원의 이동 효과를 고려하여 음향파워를 계산하여야 측정결과와 일치되는 것을 확인하였다. 국내 철도차량의 소음 측정 및 분석결과를 이용하여 본 연구에서 제시한 음향파워의 추정방법과 국외의 경험에 의한 음향파워 계산방법을 비교 검토한 결과 거의 동일한 결과를 나타내어 본 음향파워 추정방법의 타당성을 확인하였다.

전기철도 시스템의 9kHz ~ 150kHz 대역에서의 전파잡음의 마그네틱 커플링에 관한 연구

강용삼 서울과학기술대학교 철도전문대학원 2014 국내박사

전기철도 시스템에서 발생되는 전자파 잡음에 대한 발생원, 전달경로 및 결합 메커니즘에 대한 조사∙분석을 시행하여 전도성, 용량성 및 유도성 전자파 잡음의 결합모드에 대한 메카니즘을 규명하고 유도성 전자파의 크기를 산출하였다. 또한, Biot-Savart 법칙과 Maxwell 방정식 등을 적용하여 유도성 전자파에 대한 자기 및 상호 인덕턴스를 계산하였다. 9kHz ~ 150kHz 주파수대역에서 RFI 노이즈 원인분석을 위해 전기철도 시스템에서 발생되는 주파수별 전자파 잡음 강도를 측정하여 변전설비 ~ 가선 시스템 ~ 전기철도 차량 ~ 레일로 이루어진 폐회로를 통하여 상대적으로 과도한 기준치를 초과하는 전자파 잡음을 확인하였다. 이는 전기철도 내부의 신호 및 열차 운행용 무선기기와 외부의 소출력 무선기기에 간섭을 일으키게 된다. 따라서 9kHz ~ 150kHz 주파수대역에서 전자파 잡음은 RC 뱅크의 캐페시터 용량을 추가함으로서 차단시킬 수 있음을 시뮬레이션을 통해 확인하였다. 본 논문은 전기철도 시스템으로부터 발생하는 RFI 노이즈 저감방안 마련을 위한 연구결과로서 캐패시터 용량에 추가에 따른 다른 시스템에 미치는 영향, 유지관리 및 경제적인 측면을 등을 종합적으로 고려하여 판단하여야 할 것이다. Investigation and analysis have been conducted on the noise source, transfer path and union mechanism of RFI noises generated in electric railway systems. The mechanism of binding mode has been identified among conductive, capacitive and inductive electromagnetic noises and the size of inductive electromagnetic wave has been calculated. Moreover, self and mutual inductances for the inductive electromagnetic wave have determined using Biot-Savart Law and Maxwell Equation. For the cause analysis of RFI noise in the frequency range from 9 to 150 kHz, relatively excessive electromagnetic noises over the reference value have been determined by measuring the noise intensities in the closed circuit formed by substation, catenary wires, rail vehicle, and rails in the electric railway system. The generated noise interferes with the wireless devices for the signaling and train operation systems in the trains and the low power wireless devices outside. RFI noise in the frequency range from 9 to 150 kHz can be eliminated by increasing the capacity of RC bank capacitor and it has been verified through simulations. This paper shows the research result on the reduction of RFI noise generated in the electric railway systems. In order to increase the capacitor capacity, a number of factors should be considered comprehensively including the effects on the other systems, the maintenance control, and the economic aspect.

수도권 고속철도 노선선정 연구 : 설계4공구를 중심으로

김종석 서울과학기술대학교 철도전문대학원 2012 국내석사

본 논문은 수도권의 철도 선로용량 확충과 교통 혼잡을 완화하기 위해 계획된 수도권 고속철도의 노선선정에 관한 것으로 철도사업의 이론적 내용인 철도건설사업의 절차를 알아보고 노선선정시 고려사항과 설계발주방법, 설계기간 등 관련 내용을 검토하고 의사결정기법중 하나인 AHP(Analytical Hierarchy Process)이론에 대한 내용을 파악하여 연구의 적용방향을 검토하였으며 선행 설계용역 사례를 검토하여 추진배경과 노선의 선정배경 등을 알 수 있도록 하였다. 정량적 평가기법은 노선선정시 객관적이고 신뢰할 수 있는 합리적인 방안으로 비교노선에 대하여 정량적 평가를 하기위해 평가항목의 가중치와 상위계층 5개항목, 하위계층의 세부평가항목 20개로 구성된 계층도를 작성하였으며 검증대상으로 수도권 고속철도 설계4공구 노선을 비교 할 수 있도록 자료를 제공하고 엔지니어를 대상으로 설문조사를 실시하였으며 AHP 기법 전용프로그램인 Expert choice 11.5 프로그램을 이용하여 가중치와 설문 결과를 도출하였다. 일반적인 정성적방법의 선정기준 외에 정량적 평가기법의 적용으로 기존 선정 노선에 대하여 객관적이고 합리적인 선정방법으로 노선을 검증할 수 있었으며 설계과정에서 도출된 문제점인 기술제안서의 적용과 설계기간의 합리적인 준수를 통한 고품질의 설계를 수행할 수 있도록 개선방안을 마련하였으며 기본계획과 기본설계 단계에서도 정량적 평가를 위한 기법이 도입되어야 함을 주장 하였다. 급격한 환경의 변화로 SOC예산의 축소와 발주계획이 줄어들어 건설엔지니어의 일자리가 없어지므로 해결방안으로 국제기준에 맞는 설계프로세스를 구축하여 해외건설의 설계분야 진출을 확대해야 할 것을 제언하였다. 본 연구는 기존노선에 대한 정량적 평가방법을 도입해 노선의 객관성을 확인하였고 정성적인 방법 외에 정량적인 평가방법을 통해 합리적인 평가모형을 도출하여 노선선정이 가능함을 확인하였다는 것에 의의가 있다. This thesis is a study on the route selection of the Capital-Region Highspeed Railway which is planned to secure the capacity of the railway track and attempt to relieve traffic congestion. In this thesis, an analytic hierachy Process(AHP) model is developed to evaluate alternatives on the metropolitan highspeed railway route selection. In the AHP model, a hierarchical structure was established, which had 5 evaluation factors : economic feasibility, construction feasibility, maintenance, civil complaint, and environment. By applying this AHP model to the metropolitan highspeed railway route selection, it is shown that this model can be applied to real-world route selection problem. Second, the existing route was approved also in this theis some inprovement schemes ware proposed for the design process for metropolitan highspeed railway route selection. The budget and schedule for the SOC has decreased and it causes an increase in the unemployment rate for Engineers. So This thesis suggests that it is necessary to follow the global standard for design process to inprove own skill to go to global engineering marketplace. In conclusion, an AHP model for metropolitan highspeed railway route selection was developed and some inprovement schemes ware proposed for metropolitan highspeed railway design process.

교류전기철도 AT급전시스템에서 능동전력필터를 이용한 불평형, 역율 보상에 관한 연구

손국현 서울과학기술대학교 철도전문대학원 2012 국내석사

전기철도 부하는 이동하는 대용량 단상부하로서 전원측 PCC (point of common coupling)에는 불평형이 발생한다. 국내에서는 스코트 변압기를 사용하여 단상 전원을 공급하므로 전원측 불평형을 개선하고 있으나 급변하는 대용량 차량부하의 불균형한 분포로 인해 그 효과는 완전하지 않다. 본 연구에서는 스코트 변압기 결선방식에서 각 상의 부하조건에 따른 불평형 발생을 수식으로 정의하고 운행선로에서 발생하는 전압 불평형의 이론적 근거를 제시한다. 또한, 각 국의 전압 불평형 제한기준과 전기철도 선진국에서 사용하고 있는 불평형 개선을 위한 결선 방식의 특징을 조사하였으며, 운행 중인 전철변전소에서 측정한 실측 데이터를 이용하여 불평형 크기와 특징을 분석하였다. 한편, 부하 불평형을 모델링하기 위해 차량부하의 불균형한 분포를 각 CASE별로 구분하였고 능동전력필터(Shunt Active Power Filter)를 적용하여 전력시스템 해석 도구인 Matlab/ SimPowerSystem으로 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 불평형, 역율 보상 효과를 확인하고 제안한 제어알고리즘의 유효성을 검증할 수 있었다. 또한, 시뮬레이션을 통해 발생하는 불평형을 출력된 전압, 전류 파형으로 나타내어 분석하였고, 스코트변압기 각상에 유사한 크기의 부하가 위치한 CASE 2조건에서 불평형 발생이 낮게 나타나 결과값이 이론과 같음을 알 수 있었다. CASE 5는 연장급전으로 인해 부하의 불균형이 가장 큰 경우로 전압 불평형이 가장 크게 나타남을 확인할 수 있었다. 시뮬레이션 결과 제안한 제어알고리즘의 유효성을 확인하고, 능동전력필터 투입에 따른 역율 보상과 불평형 개선 효과를 정량적으로 나타 낼 수 있었다. This study has investigated the standards for limiting voltage unbalance applied by each country and the type and characteristics of transformer wiring method for improving unbalance used in countries advanced in electric railways. Then, the size and characteristic of imbalance was analyzed using actual data measured from the electric railway substation under operation. In addition, the unbalance distribution of traction load was classified by each case in order to perform modeling of the traction load unbalance. And a simulation was conducted with Matlab/SimPowerSystem, a power system interpretation tool, using Shunt Active Power Filter to compensate the unbalance. The unbalance occurring through the simulation was analyzed by representing it as generated voltage and current wave patterns. Case 2 condition is a case where a traction load with a similar size to the M phase and T phase of Scott transformer is located, and unbalance occurrence appeared low, and simulation results identical to Scott transformer theory was able to be obtained. As a result, the compensation effect of unbalance and power factor could be confirmed, and the effectiveness of the proposed control algorithm could be validated.

건널목 사고 저감을 위한 레이저 레이더 센서 적용기술에 관한 연구 : 건널목 사고 저감을 위한 레이저 레이더 센서 적용기술에 관한 연구

김영준 서울과학기술대학교 철도전문대학원 2014 국내박사