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미니트램 차량의 주행 성능 분석을 통한 에너지 소모량 예측
Energy Requirement Estimation through the Performance Analysis of a Mini-Tram Vehicle 원문보기

대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회, 2015 July 15, 2015년, pp.1042 - 1043  

정락교 (한국철도기술연구원) ,  조일선 (한국철도기술연구원) ,  이광섭 ((주)우진산전 철도차량 기술연구소) ,  김찬수 ((주)우진산전 철도차량 기술연구소) ,  강석원 (한국철도기술연구원)

초록
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미니트램(Mini-Tram)은 승하차 시간 동안 정거장에서의 무선급전 방식에 의한 급속충전(약, 2분 30초 이내)을 통해 에너지를 공급받으며, 운행 시 차상에 설치된 에너지저장 매체(LIC: Lithium-Ion Capacitor)로부터 전기에너지를 공급받아서 운행된다. 차량에 요구되는 에너지 소모량을 분석하고 이에 맞춰서 저장 매체의 직-병렬 구성 및 전력 변환 장치(Regulator 및 DC-DC 컨버터 등)를 설계하는 것은 전기 구동 차량인 미니트램의 설계에서 매우 중요한 부분이다. 본 논문에서는 미니트램 시스템을 개발하는 과정에서 수행된 에너지공급시스템의 사양 선정을 위한 에너지 소모량 예측과 더불어 이와 관련된 주행저항 및 주행성능 분석에 대해서 다룬다.

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 현재 개발 중인 미니트램 차량의 주행저항 및 추진성능 분석을 통한 에너지 소모량 예측을 수행하였다. 이에 근거하여 실제 차량의 에너지저장 매체 구성을 설계하였으며, 금년도 하반기에 제작될 시제 2호 차량에 반영될 예정이다.
  • 이에 실제 차량의 주 에너지원인 LIC(Lithium-Ion Capacitor)를 차량에 적용했을 때 차량에 공급 가능한 총 에너지양에 대해서 과 같이 검토하였다.
  • 주행저항 외 차량의 주요 에너지 소모원은 추진모터이다. 이에 차량의 추진에 필요한 에너지양을 산정하여 적합한 (추진)모터의 용량을 계산함과 동시에 요구되는 에너지 소모량을 추정하고자 한다. 일반적으로 견인력(Traction Power)은 정지 상태에 있는 차량을 주행 저항력을 이겨내고 일정 속도까지 가속하기 위해 요구되는 힘을 의미한다.

가설 설정

  • 차량의 운행은 정지 상태에서 2.5[km/h/s](2-3구역만 3.125[km/h/s])로 가속하여 30[km/h]의 속도에 도달하면 정속 운행 후 감속도 5.0[km/h/s]으로 감속하여 정거장에 일시 정차한 후 다음 정거장까지 같은 운행패턴으로 반복하며 최초 출발지까지 운영되는 것으로 가정하였다. 또한, 가동률을 고려했을 때의 대략적인 서비스 기기의 소비전력량은 대략 3,333[kW] 정도인 것으로 조사되었다.
  • 특히, μ는 노면 및 타이어의 상태에 따라 영향을 받으며 시간이 흐를수록 변화되고 예측할 수 없으므로 본 연구에서는 미니트램이 운행되는 노면의 상태를 고려할 때 마멸된 콘크리트 포장도로(μ=0.012) 라 가정하여 계산한다[2].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
미니트램은 어떻게 운행되는가? 미니트램(Mini-Tram)은 승하차 시간 동안 정거장에서의 무선급전 방식에 의한 급속충전(약, 2분 30초 이내)을 통해 에너지를 공급받으며, 운행 시 차상에 설치된 에너지저장 매체(LIC: Lithium-Ion Capacitor)로부터 전기에너지를 공급받아서 운행된다. 차량에 요구되는 에너지 소모량을 분석하고 이에 맞춰서 저장 매체의 직-병렬 구성 및 전력 변환 장치(Regulator 및 DC-DC 컨버터 등)를 설계하는 것은 전기 구동 차량인 미니트램의 설계에서 매우 중요한 부분이다.
미니트램이 주목받는 이유는 무엇인가? 미니트램(PRT: Personal Rapid Transit)은 1∼6인승의 초소형 신교통 시스템으로 간선철도나 관련 유관 대중교통(예, 버스나 지하철 등)에서 담당할 수 없는 연계 교통시스템으로서의 역할을 수행하기에 적합한 시스템으로 주목받고 있다. 한국형 미니트램은 철도의 중앙 관제에 의한 운영 개념과 전기 구동 자동차 기반의 차량 시스템이 융합되어 개발되고 있다.
한국형 미니트램 차량은 어떤 특징을 가지는가? 미니트램(PRT: Personal Rapid Transit)은 1∼6인승의 초소형 신교통 시스템으로 간선철도나 관련 유관 대중교통(예, 버스나 지하철 등)에서 담당할 수 없는 연계 교통시스템으로서의 역할을 수행하기에 적합한 시스템으로 주목받고 있다. 한국형 미니트램은 철도의 중앙 관제에 의한 운영 개념과 전기 구동 자동차 기반의 차량 시스템이 융합되어 개발되고 있다. 특히, 운행 중 차상의 독립 전원에만 의존하여 운행되는 미니트램의 경우 향후 상업적인 면에서의 경쟁력을 갖추기 위해서는 시스템적으로 안정적인 에너지 공급에 대한 신뢰성을 확보하는 게 필수이다.
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