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초고속 자기부상열차 기술개발 동향과 시사점 원문보기

철도저널 = Railway journal, v.17 no.5, 2014년, pp.36 - 40  

한형석 (한국기계연구원 도시철도차량시험인증센터)

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문제 정의

  • 첫째, 10년간의 성공적 상업운행을 통하여 자기부상열차 기술이 안전한 철도교통 방식의 하나임을 증명했다는 것이다. 둘째, Transrapid 기술개발 방향의 핵심은 시장에서 구매할 수 있는 타 산업 분야 즉 전기자동차와 자동화 시스템의 최신 구성품들을 채택하여 제조원가와 유지보수 비용을 절감하고자 하는 것이다. 셋째, 상용화 확산을 위하여 스페인 Tenerife 섬에 추진 중인 노선 건설을 적극적으로 지원하는 것이다.
  • 첫째, 초고속 자기부상열차 기술은 이미 충분히 성숙되었다는 것이다. 둘째, 초고속 자기부상열차를 교통수요 충족과 신산업 창출에 의한 경제활성화의 한 대안으로 삼고자 한다는 것이다. 셋째, 연구개발에서 상용화에 이르기 위한 성공의 핵심 요인 중 하나는 운영사의 주도적 역할이라는 것이다.
  • 유도급전 의 원리를 <그림 8> 에서 보여주고 있는데 선로에는 급전용 코일을 깔고 차상에는 집전장치를 설치하는 것이다. 마지막으로 고온 초전 도체를 이용하고자 하는 것이다. 현재 사용 중인 NbTi 코일을 고온 초전도체인 Bi2223, YBCO을 적용하는 것이다.
  • Transrapid의 최근 기술개발 전략의 핵심은 제조원가, 유비보수비용을 낮추기 위하여 자기부상열차용으로 주문 생산해야 하는 부품을 시장에서 저가로 구매할 수 있는 부품으로 대체한다는 것이다. 소량 생산에 따른 비싼 가 격과 생산 중단을 피하면서도 향상된 성능을 얻는 것이다. 한 예로, 전기자동차에서 개발된 고용량 배터리나 연료전 지기술을 Transrapid 차상 배터리에 적용하여 현재 일부 구 간에서 열차에 전력을 공급하는 접촉 또는 비접촉 전력 공 급장치를 제거하는 것이다.
  • 넷째, 자동차와 같이 선행기술을 수용하여 원가 절감과 신뢰성을 용이하게 확보하는 전략이다. 이러한 해외 사례에 의한 시사점을 바탕으로 국내의 초고속 자기부상열차 기술개발 방향에 의견을 제시하고자 한다. 국내의 경우 국토교통과학기술진흥원에서 2012년부터 초고속 자기부상열차 핵심기술 개발을 지원하고 있다.
  • 다른 예로, 현재 여러 개의 부상용 자석(10여개의 pole)을 하나의 제어기로 제어하기 때문에 주문 제작된 최대 440V, 80A 용량의 전력증폭기가 사용된다. 이를 개선하기 위한 개념으로 제어기를 전자석 각 폴(pole)에 분산시켜서 전력증폭기 용량을 줄여 자동차에서 표준으로 사용되는 전력증폭기를 사용할 수 있도록 하는 것이다. 이러한 개념을 “mechatromic magnet poles”이 라고 한다.

가설 설정

  • 카나리아제도에 있는 Tenerife 섬은 화산섬으로 최대 고도는 3,718m, 넓이는 2000m2 , 상주인구는 100만명이고 년 방문객은 500만명인 섬이다.[3] 현재의 교통수단은 승용차와 버스이며 하나의 트램이 운행되고 있다. 인구의 약 45%는 북쪽에 살고 있는데 관광객이 주로 찾는 남쪽에는 전체 인구의 15%만 살고 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
초고속 자기부상열차란 무엇인가? 초고속 자기부상열차란 바퀴 대신에 자석과 선형전동기를 이용하여 선로로부터 부상하여 400∼500km/h 로 빠르게 달리는 열차를 말한다. 바퀴와 선로 사이에 접촉이 없어 진동과 소음이 낮고 전동기가 지상에 설치돼 있어서 초고속주행이 가능하면서도 추진에너지효율이 높은 장점을 갖는다.
Transrapid의 기술적 특징은 무엇인가? 독일은 전자석(EMS)과 선형동기전동기(LSM)를 이용하는 Transrapid를 1960년대 후반부터 개발하여 2004년에 상하이에서 상업운행을 시작해 이제 10년이 경과했다.[1, 2] Transrapid의 기술적 특징은 선로와 열차의 간격을 10mm로 유지하는 정밀제어기술을 적용한다는 것이다. 정밀 위치제어 덕분에 위치제어가 없는 방식에 비하여 승차감이 좋고 선로의 곡선반경을 상대적으로 작게 건설할 수있는 장점을 갖는다.
초고속 자기부상열차의 장점은 무엇인가? 초고속 자기부상열차란 바퀴 대신에 자석과 선형전동기를 이용하여 선로로부터 부상하여 400∼500km/h 로 빠르게 달리는 열차를 말한다. 바퀴와 선로 사이에 접촉이 없어 진동과 소음이 낮고 전동기가 지상에 설치돼 있어서 초고속주행이 가능하면서도 추진에너지효율이 높은 장점을 갖는다. 이러한 친환경적 장점들 때문에 미래 고속철도의 한 방식이 될 것으로 전망되고 있다.
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참고문헌 (4)

  1. Peter Becker, Juergen Frantzheld, Friedrich Loeser and Qinghua Zheng(2014), "Transrapid - Proven Solution Meeting Current and Future Transport Needs," Proceedings of Maglev 2014. 

  2. E. Fritz and Prof. P. Mnich(2014), "Maglev railway connecting airport and seaport infrastructure in Tenerife," Proceedings of Maglev 2014. 

  3. Lin Guobin and Sheng Xiongwei(2014), "Application and Development of Maglev Transportation in China," Proceedings of Maglev 2014. 

  4. Hiroyuki Ohsaki(2014), "Japanese Superconducting Maglev - Development and Commercial Service Plan -," Proceedings of Maglev 2014. 

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