초록 ▼

Ⅰ. 연구과제명
차량시스템 엔지니어링기술 개발
Ⅱ. 연구개발 목표
1. 최종목표 :
한국형 고속전철 차량시스템의 독자적인 설계를 위한 차량시스템 개념설계, 차량시스템 엔지니어링기술, 차량구성간 통합/인터페이스기술 개발 및 편성차량의 시험/평가기술 개발
2. 2단계 연차별 목표
- 1차년도 목표
시제차량 상세설계 통합성 분석 및 시험평가계획 확정
- 2차년도 목표
시제차량 제작 및 서브시스템 시험평가 총괄
- 3차년도 목표
시제차량 편성조립 및 차량개발 시

Ⅰ. 연구과제명
차량시스템 엔지니어링기술 개발
Ⅱ. 연구개발 목표
1. 최종목표 :
한국형 고속전철 차량시스템의 독자적인 설계를 위한 차량시스템 개념설계, 차량시스템 엔지니어링기술, 차량구성간 통합/인터페이스기술 개발 및 편성차량의 시험/평가기술 개발
2. 2단계 연차별 목표
- 1차년도 목표
시제차량 상세설계 통합성 분석 및 시험평가계획 확정
- 2차년도 목표
시제차량 제작 및 서브시스템 시험평가 총괄
- 3차년도 목표
시제차량 편성조립 및 차량개발 시험평가 총괄
Ⅲ. 기술개발의 목적 및 중요성
차량시스템 엔지니어링기술 역시 본 과제를 통하여 고속전철의 개념설계와 설계분석 및 통합 등 인터페이스 기술 부문에 대해서는 관련기술을 확보하였으나, 체계적인 시스템 엔지니어링기술의 확보와 시험평가 기술에 대해서는 여전히 미흡한 실정이다.
독일, 프랑스 및 일본과 같은 철도선진국에서는 운행속도 향상 등 차량자체의 기술적인 성능보다는 경제적인 측면과 승객편의를 고려한 환경 친화적인 기술개발에 대한 연구를 중점적으로 수행하고 있으나, 국내의 기술수준은 경부 고속철도사업에서 이전 받은 기술자료만을 유일하게 의지하고 있는 여건과 본 과제를 통하여 추진하고 있는 해외기술협력을 통하여 부분적인 핵심 기술을 획득하고 있지만 가급적 빠른 시일 내에 국내의 모든 역량을 총 동원하여 이와 같은 기술격차를 좁히는 노력이 절실히 요구된다.
또한 시험평가기술 및 관련 규정은 차량 및 부품이 설계되는 과정부터 시작하여 최종적으로 인증과정에 이르기까지 매우 중요한 수단과 지침이 되고 있고, 최종적인 기술수준을 의미하게 되므로 차량시스템 기술의 궁극적인 분야가 시험/평가 분야로서 자체적으로 차량성능평가 기술을 확보함으로써 국내 기술 수준을 세계적으로 인정받을 수 있고, 이때 비로소 기술 자립이 가능해 진다. 그러나 국내의 시험평가기술은 경부고속철도의 시험에서 수행되고 있는 공장내시험 및 시운전시험기술에 전적으로 의존하고 있는 실정으로서 개발품에 대한 개발시험 및 전기분야의 추진/제어 통합시험 등에 대한 시험의 계획, 절차, 항목 및 결과의 판단기준 등에 대한 기술적 노하우는 전무한 실정으로서 체계적인 시험평가기술이 확보될 수 있도록 치밀하게 전략을 수립하여 체계적으로 추진해야 할 필요가 있다.
Ⅳ. 기술개발 내용
가. 차량제작 총괄 및 설계검증
차량제작 총괄 및 설계검증 분야에서는 차량의 상세설계 및 제작공정 분석과 통합성 점검을 비롯하여 대차 및 제동 분야 등 부품별 상세설계 분석 및 통합성 점검이 이루어졌다. 또한 차량 디자인 통합과 더불어 시제차량의 회의실에 대한 기본설계 분석 및 통합성 점검이 수행되었다.
(1) 차량분야 상세설계 분석 및 통합성 점검
동력차, 동력객차 및 객차의 상세설계 결과에 대하여 각 분야별 인터페이스 검토 내역을 중심으로한 도면 검토내역 및 차량제작성 검토가 수행되었다.
또한 해외기술협력과 연계된 알루미늄 차체에 대한 설계검토 내용을 정리하였다.
(2) 대차분야 상세설계 분석 및 통합성 점검
대차분야를 중심으로 제동, 현가 및 감속구동장치와의 상세설계분석 결과와 해외기술협력을 통한 수행결과를 정리하였다
(3) 제동분야 상세설계 분석 및 통합성 점검
제동분야의 와전류제동장치의 상세설계 검토를 중심으로 대차와의 설계검토 결과 및 와전류제동장치의 제작성 검토에 대한 지원이 수행되었다.
(4) 시제차량 회의실 기본설계 분석 및 통합성 점검
시제차량의 회의실에 대한 기본설계에 대한 디자인측면에서의 설계분석과 통합성 점검이 수행되었다.
(5) 차량디자인 통합
차량의 객실을 중심으로 전년도에 제안된 통합디자인과의 비교 검토와 차량외형에 대한 디자인 통합을 수행하였다.
(6) 부품별 상세설계 분석 및 통합성 점검
주요 부품별 상세설계에 대한 검토와 함께 설계의 타당성 검증을 주요 해석자료 및 시험결과를 기초로 하여 수행하였다.
나. 시제차량 성능 검증
당해연도에는 차량 및 서브시스템을 포함한 부품의 상세설계가 완료되어 상세설계의 결과에 따른 시제차량의 성능을 시제차량의 축중해석 및 관리, 시제차량 제동성능 점검, 주행성능 및 안정성 해석과 차량의 실내소음 측면에서 점검하였다.
다. 차량분야 시험평가 총괄 및 시험평가 결과 점검
(1) 시험평가 관리체계의 구축
부품단위의 개발시험평가와 관련하여 시험계획서 및 절차서와 시험결과에 대한 체계적인 관리를 위하여 시험평가관리 시스템을 구축하였음
(2) 차량기계 및 전기분야의 시험평가 계획 통합
차량기계분야의 경우 개발시험평가 계획안을 마련하여 각 단위 과제별로 수행되는 시험평가와 관련한 업무를 추진하였다. 주요 수행내역은 개발품별 시험계획서 및 절차서의 검토와 수정·보완이 수행되었으며, 시험평가 기준에 대한 검토가 수행되었다.
(3) 차량 공장내시험 평가 계획 통합
차량 공장내시험 평가 계획에 대한 각 연구기관별 주요 업무에 대한 정의와 공장내시험 절차서에 대한 검토가 수행되었다.
(4) 시험평가 체계 점검 및 기술자문
차량기계분야의 개발시험평가 계획에 시험평가 체계의 점검과 각 개발품별 시험평가 기준의 타당성에 검증을 독일의 DE-Consult를 중심으로 하여 수행하였다.
(5) 부품별 시험평가 결과 점검
차량기계분야에서 수행된 각 개발부품별 시험평가 결과의 점검이 수행되었다.
라. 차량시스템 설계체계 전산화시스템 보완
전년도에는 모델링과정에 중점을 두었으나 당해년도에는 성능해석을 위한 모듈통합을 위주로 하였으며, 다양한 조건을 통하여 최적의 구성요건을 파악해 보고자 하였다. 또한 전산화시스템의 개념설계단계에서 미처 고려되지 못한 요소들을 연구의 수행과정 중에 드러난 문제점을 토대로 체계적으로 재접근해 보기 위해 차량 모델링과정에서부터 이를 근거로 하는 차량 및 편성별 성능해석을 재검토하였다.
Ⅴ. 기술개발결과물 및 목표달성도
가. 특허 출원 현황
해당사항 없음
나. 논문 발표 현황
(1) 국내전문학술지
1. 정경렬, 박수홍, 김휘준, 배정찬, "싱글암형 팬터그라프 구조설계을 위한 기구해석기법
개발", 2001, 대한기계학회논문집 A권, 제25권 제4호, pp.610-618
(2) 국내학술회의
1. 백진성, 정경렬, J. Picht, "한국형 고속전철 시제차량 설계검증을 위한 동특성 해석" 한국소음진동공학회 춘계학술대회 논문집, 2001, pp1232-1240
2. 정경렬, 김상헌, 백진성, T.Schwiegel, "한국형 고속전철 차량시스템의 동특성 해석", 한국소음진동공학회 10주년 기념 소음진동학술대회 논문집, 2000, pp900-910
(3) 국제학술회의
1. 정경렬, 백진성, Johannes Picht, "A Study on the prediction of dynamic behavior of suspension design for Korean High Speed Train System", WCRR2001, 2001, 11
2. 정경렬, 김경택, 이병현, 백진성, "The Basic Design of Korean High Speed Train System", WCRR2001 Conference, 2001, 11
다. 기술개발 목표 달성도
당해연도의 주요 연구범위에 따른 주요 연구결과의 목표 대비 달성도는 아래의 표와 같다.
Ⅵ. 기대효과 및 활용방안
○ 차량시스템 엔지니어링기술 확보 및 성능분석 소프트웨어 확보
○ 차량시스템의 개념설계에서부터 Layout까지의 설계 전산화 구축을 통한 시스템의 종합적 성능 검증 및 향후 설계변경상황에 대한 신속한 대처 가능
○ 해외기술협력을 통한 선진기술 동향, 설계기술 확보 및 차세대 차량의 핵심기술 확보
○ 부품개발시험, 공장내시험 및 본선시운전 기술확보에 따른 항공기 및 선박 등 대형·복합시스템에 대한 시험평가기술 확보
○ 차량시스템 디자인 통합기술 확보에 따른 차세대 차량시스템 디자인 개??
○ 자체 기술활용에 따른 개발기간 단축 및 생산성 향상
○ 철도차량 제작에 있어서 산업전반의 기반기술 확보에 따른 비용절감, 수입대체 및 수출 성과 기대
○ 현재 사회적으로 문제로 부각되고 있는 환경 및 에너지보존 문제 등의 해결방안 제시
○ 국내외 여건의 변화에 따른 시베리아철도(TSR) 및 한반도철도(TKR) 등 기술개발 참여 가능성 확대

목차 Contents

• 제 1장 2단계 1차년도 주요 실적
  제1절 2단계 1차년도 연구목표 및 내용
  제 2절 2단계 1차년도 주요 연구성과
  제 2장 서 론
  제 1절 고속전철 기술개발 동향
  제 2절 연구의 목적 및 연구범위
  제 3절 추진전략 및 방법
  제 4절 G7 고속전철 시제차량의 주요 성능
  제 3장 차량제작 총괄 및 설계검증
  제 1절 차량분야 상세설계 분석 및 통합성 점검
  제2절 대차분야 상세설계 분석 및 통합성 검증
  제 3절 제동분야 상세설계 분석 및 통합성 점검
  제4절 시제차량 회의실 기본설계 분석 및 검증
  제 5절 차량 디자인 통합
  제 6절 부품별 상세설계 분석 및 통합성 점검
  제 4장 시제차량 성능검증
  제 1절 시제차량 축중해석 및 중량관리
  제 2절 시제차량 제동성능 점검
  제 3절 시제차량 주행성능 해석
  제 4절 시제차량 주행안정성 해석
  제 5절 차량 실내소음 관리
  제 5장 차량분야 시험평가 총괄및 시험평가 결과 점검
  제 1절 시험평가 관리 개념
  제 2절 차량기계 및 전기분야 시험평가 총괄
  제 3절 차량 공장내시험평가 계획 통합
  제 4절 시험평가 체계 점검 및 기술자문
  제5절 부품별 시험평가 결과점검
  제6장 차량시스템 설계체계 전산화시스템 보완
  제1절 차량시스템 개념설계 모듈 완