[논문]고속열차 팬터그래프 동특성 측정 및 동역학 해석을 통한 최적 전차선 장력 예측

오혁근; 유근준; 박태원

doi:10.5762/kais.2018.19.11.350

고속열차 팬터그래프 동특성 측정 및 동역학 해석을 통한 최적 전차선 장력 예측
Prediction of Optimal Catenary Tension by Dynamic Characteristic Measurement and Dynamic Analysis of Pantograph in High-Speed Train 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.19 no.11, 2018년, pp.350 - 356

오혁근 (한국철도기술연구원 고속철도연구팀) , 유근준 (이에이트 주식회사 솔루션 연구팀) , 박태원 (아주대학교 기계공학과)

초록
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팬터그래프(Pantograph)와 전차선간의 동적 상호작용인 접촉력(contact force)은 차량에 대한 안정적 전원공급 특성인 집전성능을 평가하는 중요한 지표이다. 본 연구에서는 동력분산형 고속열차 시험차량인 HEMU-430X(High-speed Electric Multiple Unit - 430km/h eXperiment) 차량의 팬터그래프 동적 접촉력 특성을 전차선 장력에 따라 분석하였고, 이를 팬터그래프-전차선 동적 상호작용 모델을 이용한 해석결과와 비교하였다. 시험결과와 해석결과를 비교한 결과, 주요 동적접촉력 특성인 평균접촉력 및 접촉력 표준편차가 비교적 잘 일치하는 것을 확인하였다. 또한 해석모델을 이용하여 전차선 장력과 접촉력과의 상관관계를 차량 운행속도에 따라 제시하였으며, 이를 이용하여 각 운영속도별 최적 전차선 장력을 제시하였고 이를 국제규격과 비교하였다. 그 결과 해석을 통해 도출된 결과와 국제 규격에서 권장하는 전차선 장력이 비교적 잘 일치하는 것을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The contact force, which is the dynamic interaction between the pantograph and the catenary, is an important indicator for evaluating the current collecting quality, which is a stable power supply characteristic to the vehicle. In this study, dynamic contact force characteristics of pantograph of HEMU-430X vehicle, which is a power-distributed high-speed train test vehicle, were analyzed according to the catenary tension and compared with the analytical results using the pantograph-catenary interaction model. As a result of comparing the test results with the analytical results, it was confirmed that the average contact force and the standard deviation of the contact force, which are the main dynamic contact force characteristics, coincide relatively well. Using the analytical model, the relationship between the catenary tension and the contact force is presented according to the vehicle speed, and the optimal catenary tension for each operation speed is presented and compared with the international standard. As a result, it was found that the results obtained from the analysis are comparable to those recommended by international standards.

주제어

표/그림 (14)

그림 Fig. 1. Installation of Load cell and Accelerometer
그림 Fig. 2. The locations of sensor installation
그림 Fig. 3. Contact Force Measurement results of full operation region
표 Table 1. Test Condition
그림 Fig. 4. Data extraction for Contact force analysis
그림 Fig. 5. experimental results : the mean contact force depending on the train speed
그림 Fig. 6. experimental results : the standard deviation of contact force depending on the train speed
그림 Fig. 7. Dynamic interaction model for the catenary and pantograph
그림 Fig. 8. Two D.O.F model of HEMU Pantograph
그림 Fig. 9. Comparison between test results and dynamic analysis for standard deviation of contact force
표 Table 2. Mechanical Properties of HEMU Pantograph
그림 Fig. 10. Analytical prediction depending on the tension of the catenary (Span length : 50m)
그림 Fig. 11. Analytical prediction depending on the tension of the catenary (Span length : 60m)
표 Table 3. Optimal Tension of Catenary

AI 본문요약
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문제 정의

특히 전차선 시스템의 설계변수 중 열차의 운행속도와 관계된 집전성능에 큰 영향을 주는 요소는 전차선 장력특성으로 알려져 있다[1,2]. 따라서 본 연구에서는 동력분산형 고속열차 시험차량인 HEMU-430X 차량의 판토그래프 동적접촉력 특성을 3가지 전차선 장력에 따라 측정하였고 이를 분석하여 전차선 장력에 따른 속도별 집전성능 특성을 분석하였다. 또한 판토그래프-전차선 동적 상호작용 모델을 이용한 해석결과와 측정결과를 비교하여 해석모델의 적정성을 다양한 전차선 장력에 대하여 검증하였으며, 이 해석모델을 이용하여 전차선 장력과 접촉력과의 상관관계를 정량적으로 제시하였다.

가설 설정

동적 상호작용을 예측에 있어 가장 중요한 부분이 접촉선과 팬터그래프 집전판의 접촉현상이다. 본 해석모델에서는 접촉점 탐색을 위하여 접촉점이 항상 집전판과 동일한 진행 방향에 위치해 있다는 가정 하에 해당지점의 대변형체 수직 변위를 접촉점으로 간주하였다. 접촉력 산출은 강체-대변형 체 간의 접촉 요소와 페널티 방법(penalty method)을 적용하여 각각 구현하였다.

제안 방법

곡선지지금구의 경우 실제 선로에서 가선의 편위(stagger)를 주는 역할을 하여 수직 방향으로는 저항력이 작기 때문에 강성이 상대적으로 작은 스프링으로 모델링할 수 있으며, 가동 브라켓의 경우 가선 전체를 지지하는 역할을 하기 때문에 강성이 매우 큰 요소로 고려할 수 있다. 가선은 절대절점좌표 기반의 빔 요소를 이용하여 구현하였으며, 본 연구에서는 해석의 용이성을 위하여 가선의 편위, 팬터그래프의 집전판 roll motion 등의 횡방향 거동을 제외하고 종 방향(주행 방향)과 수직 방향(중력 방향)의 거동만 고려한 2차원 요소를 사용하였다. 전체 동적 상호작용 해석 모델에서 탄성 대변형 요소는 접촉선과 조가선으로 나눠지는데 접촉선은 각 행거선 사이마다 3개의 유한요소를 사용하였고, 조가선은 해석의 효율성을 감안하여 2개의 요소를 사용하여 모델링 하였다.
해당 연구에서는 집전성능에 영향을 미치는 인자를 설계변수로 설정하고 200km/h 및 300km/h 속도에서 해석을 수행하였다. 그 결과 전차선 장력 등 설계변수 변경에 따라 이선발생 등 집전성능에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. 그러나 이 역시 400km/h까지의 고속영역에 대한 현차 시험결과 등은 반영되어 있지 못한 한계가 있다.
한편 측정방법은 차량 주행 전 팬터그래프에 공기압을 투입하여 상승시킨 뒤 전차선과 최초 접촉을 통해 측 정된 접촉력이 정상적인 압상력 범위인 95N 이상 100N 이하 인지 확인 후 주행하였다. 다음은 차량 주행과 함께 접촉력을 측정하는데 이때 팬터그래프의 동적접촉력을 차량 주행속도와 KP(Kilo Post)가 실시간 측정 및 데이 터 동기화 되도록 저장을 하였다. 마지막으로 전체 주행 구간에서 분석할 데이터를 선정하여 임베디드 컨트롤 장 비에서 20Hz 저역필터(Low Pass Filter)를 적용하여 측 정된 접촉력 값과 공력계수를 합산하여 최종 접촉력을 도출하였다[1].
기존 연구결과[1]에 따르면 팬터그래프 집전판 질량감소보다는 상대적으로 장력 증가로 인한 접촉력 표준편차의 감소가 크다고 제시하고 있다. 따라서 기존 연구보다 속도대역 및 다양한 전차선 장력별로 상세히 분류하고 정량적으로 분석하기 위해 실제 주행시험 조건에서 배제되었던 23kN과 30kN을 추가하여 동일한 경간 길이 50m 및 60m에 대하여 해석을 진행하였다.
팬터그래프의 집전성능은 전차선시스템(가선계)와 팬터그래프 사이의 동적 상호작용의 결과물이다. 따라서 본 연구에서는 팬터그래프의 동특성을 예측하기 위하여 Fig. 7의 가선계-팬터그래프의 동적 상호작용 모델[6]을 이용하여 해석을 수행하였으며, 가선계는 대변형 탄성 다물체시스템 동력학이 적용되어 해석의 신뢰성을 확보하였다. Fig.
2km) 최고속도 400km/h로 주행하였고 Test Bed구간을 제외한 나머지 구간은 26kN의 전차선 장력이 설계되어 최고속도 350km/h이내에서 시험을 실시하였다. 또한 경부고속선의 경우는 전차선 장력 20kN으로서 최대속도 300km/h까지 주행시험을 실시하였다.
또한 상기의 가속도 센서 및 로드셀은 팬터그래프 집전판에 가해지는 접촉력을 측정하기 위하여, Fig. 2와 같이 집전판을 지지하는 4곳의 지점에 설치되었으며, 국제규격인 EN 50317에 따라 0.5~20Hz 범위에 대하여 정현파 가진 시험을 통한 동적보정을 실시하였고, 그 결과는 EN50137에서 요구하는 정밀도를 만족하도록 하였다. 이에 대한 상세한 내용은 참고문헌[1]을 참고한다.
또한 실내 계측시스템으로 무선으로 계측신호를 송신하여야 하므로 무선 송수신 장치가 설치되어 있다. 또한 실내 계측 시스템은 실외 팬터그래프 측정 신호와 시운전 상황을 동기화하는데 필요한 차량 속도, 견인 상태 등을 차량 배전반으로부터 인출하여 실내 계측 시스템에 연결하여 통합 계측토록 하였다. 전원은 실외의 경우 12V 배터리를 별도로 설치하여 공급하고, 실내는 차량 공급 220V전원을 UPS를 통하여 사용토록 하였다.
또한 판토그래프-전차선 동적 상호작용 모델을 이용한 해석결과와 측정결과를 비교하여 해석모델의 적정성을 다양한 전차선 장력에 대하여 검증하였으며, 이 해석모델을 이용하여 전차선 장력과 접촉력과의 상관관계를 정량적으로 제시하였다. 또한 이를 이용하여 각 운영속도별 최적 전차선 장력을 제시하였고, 이를 국제규격과 비교하였다.
따라서 본 연구에서는 동력분산형 고속열차 시험차량인 HEMU-430X 차량의 판토그래프 동적접촉력 특성을 3가지 전차선 장력에 따라 측정하였고 이를 분석하여 전차선 장력에 따른 속도별 집전성능 특성을 분석하였다. 또한 판토그래프-전차선 동적 상호작용 모델을 이용한 해석결과와 측정결과를 비교하여 해석모델의 적정성을 다양한 전차선 장력에 대하여 검증하였으며, 이 해석모델을 이용하여 전차선 장력과 접촉력과의 상관관계를 정량적으로 제시하였다. 또한 이를 이용하여 각 운영속도별 최적 전차선 장력을 제시하였고, 이를 국제규격과 비교하였다.
다음은 차량 주행과 함께 접촉력을 측정하는데 이때 팬터그래프의 동적접촉력을 차량 주행속도와 KP(Kilo Post)가 실시간 측정 및 데이 터 동기화 되도록 저장을 하였다. 마지막으로 전체 주행 구간에서 분석할 데이터를 선정하여 임베디드 컨트롤 장 비에서 20Hz 저역필터(Low Pass Filter)를 적용하여 측 정된 접촉력 값과 공력계수를 합산하여 최종 접촉력을 도출하였다[1]. 또한 데이터 추출방법은 Fig.
본 연구에서는 국내 유일의 시험용 고속열차인 HEMU-430X에 탑재된 팬터그래프에 접촉력 시스템을 구성하여 본선 시운전 시험 및 접촉력 특성을 계측하였다.
본 연구에서는 다양한 속도대역 및 전차선 장력 상황에서 HEMU-430X 시험열차를 이용하여 동적 접촉력 시험을 수행하였으며, 이를 팬터그래프-전차선 동적 상호작용 모델을 이용한 해석결과와 비교하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.
가선은 절대절점좌표 기반의 빔 요소를 이용하여 구현하였으며, 본 연구에서는 해석의 용이성을 위하여 가선의 편위, 팬터그래프의 집전판 roll motion 등의 횡방향 거동을 제외하고 종 방향(주행 방향)과 수직 방향(중력 방향)의 거동만 고려한 2차원 요소를 사용하였다. 전체 동적 상호작용 해석 모델에서 탄성 대변형 요소는 접촉선과 조가선으로 나눠지는데 접촉선은 각 행거선 사이마다 3개의 유한요소를 사용하였고, 조가선은 해석의 효율성을 감안하여 2개의 요소를 사용하여 모델링 하였다. 동적 상호작용을 예측에 있어 가장 중요한 부분이 접촉선과 팬터그래프 집전판의 접촉현상이다.
Table 1은 본선시운전 시험을 수행한 구간의 전차선 장력 등을 요약하여 나타내는 시험조건이며, 총 3가지의 전차선 장력(20, 26, 34kN)에 따라 시험이 수행되었음을 알 수 있다. 특히 호남고속선 Test Bed 구간은 장력 34kN 구간으로서 (지점: KP 128.4~100.2 , 약 28.2km) 최고속도 400km/h로 주행하였고 Test Bed구간을 제외한 나머지 구간은 26kN의 전차선 장력이 설계되어 최고속도 350km/h이내에서 시험을 실시하였다. 또한 경부고속선의 경우는 전차선 장력 20kN으로서 최대속도 300km/h까지 주행시험을 실시하였다.
한편 측정방법은 차량 주행 전 팬터그래프에 공기압을 투입하여 상승시킨 뒤 전차선과 최초 접촉을 통해 측 정된 접촉력이 정상적인 압상력 범위인 95N 이상 100N 이하 인지 확인 후 주행하였다. 다음은 차량 주행과 함께 접촉력을 측정하는데 이때 팬터그래프의 동적접촉력을 차량 주행속도와 KP(Kilo Post)가 실시간 측정 및 데이 터 동기화 되도록 저장을 하였다.
또한 최근에는 집전 향상을 위해 해석적인 결과를 토대로 전차선과 팬터그래프의 주요 설계 인자들을 도출하고 분석하는 연구가 수행되었다[2]. 해당 연구에서는 집전성능에 영향을 미치는 인자를 설계변수로 설정하고 200km/h 및 300km/h 속도에서 해석을 수행하였다. 그 결과 전차선 장력 등 설계변수 변경에 따라 이선발생 등 집전성능에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다.

대상 데이터

국내에 부설된 경부고속선과 호남고속선에서 HEMU-430X 시험차량을 이용한 실차 주행시험을 수행하였으며, 이를 통해 계측된 팬터그래프의 접촉력 데이터를 수집하여 분석하였다. Table 1은 본선시운전 시험을 수행한 구간의 전차선 장력 등을 요약하여 나타내는 시험조건이며, 총 3가지의 전차선 장력(20, 26, 34kN)에 따라 시험이 수행되었음을 알 수 있다.

데이터처리

마지막으로 전체 주행 구간에서 분석할 데이터를 선정하여 임베디드 컨트롤 장 비에서 20Hz 저역필터(Low Pass Filter)를 적용하여 측 정된 접촉력 값과 공력계수를 합산하여 최종 접촉력을 도출하였다[1]. 또한 데이터 추출방법은 Fig. 3 의 전체 구간에서 속도대역 별로 구간을 선정하고, Fig. 4 와 같이 분석구간의 접촉력 측정결과를 바탕으로 평균접촉력 및 접촉력 표준편차를 도출하여 분석하였다.
주요 집전성능 지표 중 평균접촉력 특성은 시험결과를 해석모델의 입력값으로 사용하였고, 접촉력 표준편차 특성을 시험결과와 해석결과간 상호 비교를 수행하였다. Fig.

이론/모형

본 해석모델에서는 접촉점 탐색을 위하여 접촉점이 항상 집전판과 동일한 진행 방향에 위치해 있다는 가정 하에 해당지점의 대변형체 수직 변위를 접촉점으로 간주하였다. 접촉력 산출은 강체-대변형 체 간의 접촉 요소와 페널티 방법(penalty method)을 적용하여 각각 구현하였다. 또한 팬터그래프는 Fig.

성능/효과

1) 팬터그래프 동적 접촉력 특성에 대하여 시험결과와 해석결과를 비교한 결과, 접촉력 표준편차 특성이 다양한 속도대역 및 전차선 장력 상황에서 비교적 잘 일치하는 것을 확인하였고 이를 통하여 해석모델의 적절성을 검증하였다.
2) 해석결과를 통하여 접촉력 표준편차와 전차선 장력 간에는 반비례 관계가 있으며, 각 운영속도별 최적의 전차선 장력이 존재한다고 판단할 수 있다.
3) 해석결과를 이용하여 각 운영속도대역별 최적 전차선 장력을 제시하였으며 그 결과는 국제규격에서 권장하는 전차선 장력과 비교적 잘 일치하는 것을 확인하였다.
주요 집전성능 지표 중 평균접촉력 특성은 시험결과를 해석모델의 입력값으로 사용하였고, 접촉력 표준편차 특성을 시험결과와 해석결과간 상호 비교를 수행하였다. Fig. 9에서 보이는 바와 같이 전반적으로 각각의 속도별로 시험 결과와 해석 결과가 경향적으로 잘 일치하는 것을 알 수 있어 해석모델이 적정함을 확인하였으며, 또한 동일한 속도 영역에서 전차선 장력 값이 클수록 접촉력 표준편차가 감소하여 우수한 집전성능을 확보할 수 있음을 해석적으로 확인할 수 있다.
Table 3은 본 연구를 통하여 도출된 최적 전차선 장력과 EN50119에 의하여 계산된 전차선 장력을 비교한 결과이다. 결과에서 보이는 바와 같이 해석을 통해 도출된 결과와 EN50119에서 권장하는 전차선 장력이 비교적 잘 일치하는 것을 알 수 있다. 해석결과가 완벽한 팬터그래프-가선계 시스템의 모사를 하는 것은 무리가 있으나 전차선 장력에 따른 경향성을 파악하는 데 있어서 대략적인 가이드라인의 제시는 가능할 것으로 판단된다.
따라서 허용 가능한 접촉력 표준편차는 대략 55N이하여야 한다. 따라서 고속 전차선 경간 중 대표길이인 50m에 대한 해석결과인 Fig. 10을 이용하여 각 속도대역별 접촉력 표준편차가 55N이 되는 전차선 장력을 찾으면 그 값이 해당 운영속도에서의 최적 전차선 장력임을 알 수 있다. 또한 전차선 장력과 권장 운영속도에 관련된 규격인 EN50119[10]에 의해서도 각 운영속도별 최적 전차선 장력을 구할 수 있다.
또한 장력이 증가함에 따라 속도증가에 따른 접촉력 표준편차의 증가율도 감소함을 알 수 있다. 또한 일반적으로 접촉력의 표준편차가 작으면 작을수록 안정적인 집전성능을 확보할 수 있으며[1], 전차선의 장력이 증가함에 따라 차량의 운행속도 역시 증가시킬 수 있음도 확인할 수 있다.
시험 및 해석결과에 따라 전차선 장력이 증가할수록 접촉력 표준편차 값이 감소되는 것을 확인하였으며, 그 결과가 상호 잘 일치함을 알 수 있었다.
앞서 평균접촉력 결과와 같이 주행 속도가 증가하듯이 접촉력 표준편차도 속도에 대해 민감하게 반응하여 증가하는 경향을 보인다. 특히 동일한 속도대역인 250~300km/h구간에서 20, 26, 34kN의 장력에 따른 접촉력 표준편차를 비교해보면 장력이 클수록 더 작은 값을 나타내었고 반대로 장력이 작을수록 더 높은 접촉력 표준편차를 나타내고 있다. 이는 300~350km/h속도 구간에서 장력 26, 34kN의 결과를 비교해도 동일한 경향을 보여줌을 알 수 있다.

후속연구

기존 영업 고속선에서 속도에 따른 실차시험을 통한 집전성능을 계측하고, 이를 유연 다물체 동역학 해석결과와 비교하여, 해석모델의 적절성 검증 및 신규 건설 고속선에서의 집전성능을 예측한 연구가 최근에 수행되었다.[6] 그러나 이 연구에서는 현차시험 데이터는 오직 한가지 장력에 대해서만 측정을 수행하고, 그 측정결과를 바탕으로 해석모델을 검증하였다는 한계가 있다.
해석결과가 완벽한 팬터그래프-가선계 시스템의 모사를 하는 것은 무리가 있으나 전차선 장력에 따른 경향성을 파악하는 데 있어서 대략적인 가이드라인의 제시는 가능할 것으로 판단된다. 따라서 본 해석결과는 향후 신규 고속선 건설 시 최적 전차선 장력을 선정하는 데 활용이 될 수 있다고 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	집전성능 예측에 대한 과거의 연구들은 어떤 것들이 있었는가?	집전성능 예측에 대한 기존 연구 동향을 분석해보면 다음과 같다. 과거에는 전차선 시스템과 팬터그래프 결합시스템의 단일 자유도 운동방정식을 풀어 접촉력 변동이 전차선의 시변강성에 기여하는 사실을 나타낸 연구[3]와 가선을 스프링으로 가정하여 모델링하고 스프링의 거동변화를 분석함과 동시에 모델 안정성에 대한 전체적인 경향성을 제안한 연구[4], 유연 다 물체 동역학 해석기법을 적용하여 가선과 팬터그래프 사이의 상호작용을 절대 절점 좌표계를 이용한 유한요소 모델을 형성하여 해석하고 강체 동역학 시스템 모델을 제시한 연구[5] 등이 있다.
	전기철도차량의 전력 공급 원리는?	현재 전 세계적으로 고속열차는 대부분이 전기 철도 차량이며, 전기철도차량은 케이블로 이루어진 전차선과 차량 지붕에 장착된 팬터그래프(집전장치)의 상호 접촉을 통해 전력을 공급받는다. 그러므로 고속철도 차량의 운행 중 일정한 접촉력 특성(집전성능)을 유지하는 것이 매우 중요하며, 이는 전차선과 팬터그래프 사이에 작용하는 동적 접촉력 특성으로 평가된다[1].
	시속 300km/h 이상의 고속에서 집전성능의 선정이 중요한 이유는?	전차선과 팬터그래프의 상호 접촉 시 팬터그래프에 공급되는 압상력 외에도 가선의 진동, 공력 특성 등 각종 외력이 지속적으로 작용하여 이러한 외란에 강건한 집전성능을 유지하기 위해서는 팬터그래프의 설계뿐 아니라 전차선 시스템의 강건설계도 매우 중요하다[2]. 특히 시속 300km/h 이상의 고속에서는 전차선의 변형 및 이선을 야기할 수 있는 문제가 생길 수 있으며 이는 시스템에 매우 심각한 전기, 기계적, 손상을 입힐 수도 있기에 집전성능의 정확한 예측 및 적절한 전차선 시스템의 선정이 매우 중요하다.

참고문헌 (10)

Oh, H. K., Ji, H. M., Kim, Y. G. and Kim, S. ,Analysis of the Current Collection Quality for Next Generation High-Speed Trains with Measurements of the Dynamic Contact Force, Journal of the Korean Society for Railway, Vol. 17, No. 3, pp. 157-164, 2014.

원문보기 상세보기
Cho, Y. H., 2014, Analysis of the Major Design Parameters of a Pantograph-Railway Catenary System for Improving the Current Collection Quality, Journal of the Korean Society for Railway, Vol. 17, No. 1, pp. 7-13, 2014.

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A. A. Shabana. Computer Implementation of the Absolute Nodal Coordinate Formulation for Flexible Multibody Dynamics, Journal of the Nonlinear Dynamics, 16, pp.293-306, 1998.
Lee, J. H., Park, T. W., Oh, H. K. and Kim, Y. G., Analysis of dynamic interaction between catenary and pantograph with experimental verification and performance evaluation in new high speed line," Vehicle System Dynamics: International Journal of Vehicle Mechanics and Mobility , Vol. 53, No. 8, pp. 1117-1134, 2015.

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EN 50317:(2002) Railway applications - Current collection systems - Requirements for and validation of measurements of the dynamic interaction between pantograph and overhead contact line.
Oh, H. K., Kim, S., Cho, Y-h., Kwak, M. and Kwon, S. Y. ,Analysis of Effect of Pantograph Cover on the Current Collection Quality of High Speed Train using Real Train Experiment, Journal of the Korean Society for Railway, Vol. 19, No. 4, pp. 409-416, 2016.

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EN 50119:(2001) Railway application-Fixed installations-Electric traction overhead contact lines, September 2001.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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