현장 안전설비 및 운영데이터 기반의 실시간 철도 안전관제시스템 개발

김상암,신덕호 한국방재학회 2014 한국방재학회지 Vol.14 No.6

안전한 철도는 사고의 원인이 되는 위험원(Hazard)의 발생빈도와 심각도 조합인 위험도(Risk) 평가결과가 허용할 수 있는 수준으로 제어 및 유지된 상태이다. 이를 위해 국제 표준 IEC 62278(철도응용-철도시스템 RAMS)에서는 시스템의 개념설계부터 폐기까지의 수명주기를 14단계로 구분하여 각각의 신뢰성 및 안전성 평가와 유지관련 요구사항을 단계별로 제시하고 있다. 우리나라의 철도안전은 1990년대 후반부터 열차충돌 및 탈선 등의 중대 사고관련 위험원을 구분하여 해당 기능을 구현하는 장치에 대해서는 위험측 고장(Dangerous Failure)을 방지하기 위해 고장진단 및 안전측(Fail-Safe)기능을 포함하도록 KRS와 발주자 사양 등에 포함시켜 안전향상을 위한 노력을 지속하고 있다. 고속철도를 중심으로 구축된 위험감지 시스템은 사고의 원인이 되는 위험측고장을 검지하고, 위험정보 발생 시 해당 구간의 열차를 감속 또는 정지토록 구성하여 안전을 확보하고 있으나, 구성된 안전정보가 통합 관리되지 않아 사고발생 시의 대응시간이 늦어지는 문제가 발생하고 있으며, 철도의 ICT중심 첨단장치 활용 증가에 따라 우발고장(Random Failure)으로 인한 사고예방과 사고로 인한 피해저감을 위한 노력에 한계를 보이고 있다. 따라서, 기존 철도안전관련 정보를 통합관리하여 사고발생 시 대응시간 단축을 통해 피해를 저감하고, 상시 진단정보를 바탕으로 허용위험도를 벗어나는 주요장치의 위험도를 평가하여 대형 사고를 사전에 예방하기 위한 연구가 진행 중에 있다.

실시간 철도안전 통합 감시제어시스템 개발

김상암 한국구조물진단유지관리학회 2014 한국구조물진단유지관리공학회지 Vol.18 No.4

실시간 철도안전 통합 감시제어시스템의 데이터 분산 서비스 품질 적합성 분석

김상암,김선우 한국도시철도학회 2018 한국도시철도학회논문집 Vol.6 No.4

In this paper, we analyse DDS(Data Distribution Service) QoSs(Quality of Services) with experiments, which can control the network transmission quality provided by‘Object Management Group’DDS standard to satisfy the data transmission quality requirements of‘Real-time integrated railway safety monitoring and control system(RIRSMCS)’.‘RIRSMCS’is a system for collecting and analyzing data from various sensors at a railway field to predict and prevent the risk of potential railway accidents. Data transmission quality should be ensured for transmitting the collected data in real-time, accurately and stably for this system. Experimental results show that it is possible to ensure real-time, accurate and stable data transmission for monitoring and control of railway safety using DDS QoS. 본 논문에서는 실시간 통합 철도 안전 감시 시스템의 데이터 전송 품질 요구 사항을 만족시키기 위해 OMG DDS 표준에서 제공하는 네트워크 전송 품질을 제어 할 수 있는 DDS(Data Distribution Service) QoS(Quality of Service)에 관한 실험을 통한 분석을 진행하였다.‘실시간 통합 철도 안전 감시제어 시스템’은 철도 분야에서 다양한 센서의 데이터를 수집 및 분석하여 잠재적인 철도사고 위험을 예측하고 방지하는 시스템이다. 이 시스템에서 수집된 데이터를 정확하고 안정적으로 실시간으로 전송하려면 데이터 전송 품질을 보장해야 한다. 실험 결과에 따르면 DDS QoS를 사용하여 철도 안전을 모니터링하고 제어하기 위해 실시간으로 정확하고 안정적인 데이터 전송을 보장할 수 있다.

철도종합안전기술개발사업의 추진과 안전관리체계(SMS) 구축 방안

김상암,조연옥 한국철도학회 2009 철도저널 Vol.12 No.6

CPP 추진 선박의 운전 모드에 따른 기관성능 및 배기배출물 특성에 관한 연구

김상암,왕우경 한국동력기계공학회 2022 동력시스템공학회지 Vol.26 No.6

The engine performance and exhaust gas emissions of a ship equipped with a controllable pitch propeller and a medium-sized medium-speed diesel engine were compared according to the engine load in constant and combined mode. The cylinder pressure diagram, indicated mean effective pressure, specific fuel consumption, navigation distance to unit fuel consumption and air ratio were used to evaluate the engine performance and the emission rates of carbon dioxide, carbon monoxide, nitrogen oxides and smoke concentration were used to evaluate the exhaust gas emissions. According to the results, the engine performance and exhaust emission characteristics under a high load were similar in constant mode and combined mode. In the case of operating an engine under medium load, it was possible to reduce the fuel consumption and carbon dioxide emission rate by setting the operation mode of a controllable pitch propeller to the combined mode, but the emission rate of nitrogen oxides was slightly increased. It is thought that results of this study can provide the reference data that can reduce the carbon dioxide emission to prevent global warming and that can also improve the engine performance when selecting the operating mode of a controllable pitch propeller on the ship with a controllable pitch propeller equipment.

공압 시스템을 이용한 바이패스형 매연여과장치의 실험적 연구

김상암 한국수산해양기술학회 2018 수산해양기술연구 Vol.54 No.1

Intermittent duty of emergency generator has problems emitting large quantities of PM and NOx in exhaust gas. The aim of this study is to propose DPF system which can be applied to medium-large emergency generators. The system is composed of soot dust collector, silencer and filter trap, which is designed to reduce PM emissions at the emergency generator start-up. The pneumatic system controls a flow direction of exhaust gas to pass through the soot collector and filter trap until the engine reaches complete combustion condition. An experiment is performed to measure PM content and concentration to analyze the performance and characteristics of the proposed system. 중대형 디젤발전기에서 배출되는 배기가스는 pm과 nox를 다량으로 배출하는 문제점을 갖고 있다. 이 연구는 중대형기관용 그으름집진기, 소음기 및 필터 트랩을 포함하는 DFP 장치를 개발하고 제안하는 것을 목적으로 한다. 디젤엔진의 배가가스로 부터 배출되는 PM을 최소화 하기위해서 공압시스템을 사용한다. PM과 같은 유해한 그을음을 포함한 배기가스가 시동초기에 집진 장치로 통과하며, 일정한 시간 후 완전연소범위에 진입하면 원래의 배기계통으로 배출되는 바이패스형 매연저감장치를 제안하고 성능실험과 특성을 비교 분석한다

시스템 엔지니지어링 프로세스를 적용한 철도종합안전관리시스템의 구축

김상암,조연옥 한국방재학회 2006 한국방재학회지 Vol.6 No.3

디젤기관에서 경유/부탄올 혼합연료의 기관성능 및 연소특성 해석

김상암,왕우경 한국수산해양기술학회 2019 수산해양기술연구 Vol.55 No.4

In this study, to investigate the effect of physical and chemical properties of butanol on the engine performance and combustion characteristics, the coefficient of variations of IMEP (indicated mean effective pressure) and fuel conversion efficiency were obtained by measuring the combustion pressure and the fuel consumption quantity according to the engine load and the mixing ratio of diesel oil and butanol. In addition, the combustion pressure was analyzed to obtain the pressure increasing rate and heat release rate, and then the combustion temperature was calculated using a single zone combustion model. The experimental and analysis results of butanol blending oil were compared with the those of diesel oil under the similar operation conditions to determine the performance of the engine and combustion characteristics. As a result, the combustion stabilities of D.O. and butanol blending oil were good in this experimental range, and the indicated fuel conversion efficiency of butanol blending oil was slightly higher at low load but that of D.O. was higher above medium load. The premixed combustion period of D.O. was almost constant regardless of the load. As the load was lower and the butanol blending ratio was higher, the premixed combustion period of butanol blending oil was longer and the premixed combustion period was almost constant at high load regardless of butanol blending ratio. The average heat release rate was higher with increasing loads; especially as butanol blending ratio was increased at high load, the average heat release rate of butanol blending oil was higher than that of D.O. In addition, the calculated maximum. combustion temperature of butanol blending oil was higher than that of D.O. at all loads. 본 연구에서는 다른 알코올계 연료에 비해 부탄올이 가지고 있는 물리적‧화학적 특성이 기관성능 및 연소특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 기관의 부하와 경유와 부탄올의 혼합비율에 따라 연소압력, 배기가스온도 및 연료소비량을 측정하여 연소최고압력 및 도시평균유효압력의 변동계수와 도시연료변환효율 등의 기관성능을 구하였다. 또한 연소특성으로는 연소압력을 분석하여 압력상승률과 열발생율을 구하고, 이들 자료들을 이용하여 연소온도를 계산하고, 거의 비슷한 운전조건에서 부탄올 혼합비율에 따른 기관성능 및 연소특성의 자료들을 경유의 자료와 비교하였다. 연구 결과로는, 실험범위에서 경유와 부탄올 혼합유의 COVIMEP는 3% 미만으로 나타났으므로 경유와 부탄올 혼합유의 연소안정성은 양호하였으며, 저부하에서는 부탄올의 도시연료전환효율이 약간 높았으나 고부하에서는 경유의 도시연료전환효율이 높았다. 그리고 경유의 경우에는 기관부하에 관계없이 예혼합연소기간이 거의 일정하였고 부탄올 혼합유는 부하가 낮고 혼합비가 증가할수록 이 기간이 길어졌으며, 고부하에서는 부탄올 혼합비에 관계없이 예혼합연소기간이 거의 일정하였다. 예혼합연소기간 중의 평균 열발생률은 부하가 증가할수록 높았으며, 특히 고부하에서는 경유에 비해 부탄올 혼합비가 증가할수록 평균 열발생률이 높았다. 또한 경유는 부하에 따른 계산된 착화온도의 변화가 작았고, 부하가 증가할수록 부탄올 혼합유의 착화온도가 경유에 비해 약간 낮아지는 경향을 보였으며, 10% 및 20% 부탄올 혼합유의 경향은 비슷하였으며, 동일한 부하에서 계산된 연소최고온도는 경유에 비해 부탄올 혼합유가 높게 나타났다.

디젤기관에서의 경유-메탄올 혼합유의 연소 안전성과 연소특성에관한 연구

김상암,왕우경 한국동력기계공학회 2018 동력시스템공학회지 Vol.22 No.1

최근에 이중연료엔진(duel fuel engine, ME-LGI engine)을 탑재한 석유화학제품 운반선의 연료로 메탄올이 사용되어 선박 엔진에서 배출되는 이산화탄소, 질소산화물 및 황산화물을 획기적으로 줄이고 있다고 보도되었다. 그러므로 기존의 디젤기관에 메탄올을 연료로 사용한다면 대기오염을 크게 줄일 수 있을 것이다. 디젤기관의 연료로 메탄올을 사용하려면 이중연료 공급장치 및 착화보조장치 등이 필요하므로 기관 자체의 개조가 불가피하다. 한편, 연료유 공급라인에 혼합장치를 설치하면 경유-메탄올 혼합유를 기존 상용 디젤기관의 연료유로 사용할 수 있으나, 혼합 후에 상분리가 문제가 된다. 따라서 본 연구에서는 기관의 구조변경 없이 소형 직분식 4행정 디젤기관의 연료공급계통에 교반기와 연료가압펌프를 장치하여 메탄올을 경유와 강제 혼합하여 기관에 공급함으로써 상분리 문제를 해결하였다. 그리고 메탄올의 증발잠열이 연소안정성 및 연소특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 기관의 부하와 경유와 메탄올의 혼합비율에 따라 측정된 연소압력으로부터 연소최고압력, 연소최고압력의 크랭크각도, 도시평균유효압력, 압력상승률 및 열발생율 등을 각각 분석하였다. 그리고 연소압력과 열발생율을 입력으로 한 단일영역연소모델을 이용하여 연소온도를 구하였으며, 동일한 운전조건에서 메탄올 혼합비율에 따른 분석결과들을 경유의 자료와 비교하여 연소안정성 및 연소특성을 판단하였다. 그 결과 메탄올 10% 혼합유의 실험결과들이 경유의 결과와 가장 근접하였으며, 기관성능 및 연소특성을 악화시키지 않고 현존하는 디젤기관의 연료유로 사용 할 수 있다고 판단된다.

분위기압력에 따른 CRDI 분사계의 분무특성 연구

김상암(Sang-Am Kim),왕우경(Woo-Gyeong Wang) 한국동력기계공학회 2014 동력시스템공학회지 Vol.18 No.6