초록 ▼

최종목표
350km/h급 중국고속철도용으로 제동디스크와 마찰재의 접촉효율을 향상시키는 패드 구조와 마찰재 개발

개발내용 및 결과
< 1 차년도〉
ΔT향상을 위한 접촉향상을 위한 소결마찰재 개발 및 구조설계
○ 해외선진업체 350km/h급 소결마찰재 벤치마킹
： CRH3 차량에 적용되고 있는 크노르(Knorr)제품의 마찰재의 조성비(Formulation)와 입자 형상과 크기, 물성 등을 분석하여 벤치마킹실시
○ 소결마찰재 조성 개발 및 공정기술 개발
： 금속 소결 마찰재는 조성비과

최종목표
350km/h급 중국고속철도용으로 제동디스크와 마찰재의 접촉효율을 향상시키는 패드 구조와 마찰재 개발

개발내용 및 결과
< 1 차년도〉
ΔT향상을 위한 접촉향상을 위한 소결마찰재 개발 및 구조설계
○ 해외선진업체 350km/h급 소결마찰재 벤치마킹
： CRH3 차량에 적용되고 있는 크노르(Knorr)제품의 마찰재의 조성비(Formulation)와 입자 형상과 크기, 물성 등을 분석하여 벤치마킹실시
○ 소결마찰재 조성 개발 및 공정기술 개발
： 금속 소결 마찰재는 조성비과 제조시 열처리조건에 따라 재료의 탄성력이 결정됨, 제동압부력에 대해 탄성력을 크게 하여 균일한 접촉면을 갖도록 조성비 및 제조공정 기술개발
○ 열해석 및 구조 설계
： 제동시스템의 독자적인 해석과 설계기술 확보차원에서 CRH3에 적용되고 있는 선진제품에 대해 접촉해석 및 열해석를 실시하였고 엔지니어링 접근과 이해, 기초적인 연구개발실시.
○ 1차 시제품 시제작 및 공인시험 ： 시제품을 제작하여 마찰재의 물성 및 마찰특성을 평가실시
： 정량적 평가항목(밀도, 경도, 전단강도, 접합강도, 화학성분) 에 대해 공인기관 시험평가 실시

< 2차년도〉
제동디스크의 온도비(ΔT=T_MAX/T_AVG)를 분석하고 개선연구진행 및 최종시험평가
○ 마찰성능 시험평가-Screen test
: 실험계획법에 의거, 마찰재 조성비 및 공정조건을 변경하면서 30여종의 시제품을 제작, 마찰성능을 시험평가실시.
○ 소결마찰재 및 구조의 최적화
： 마찰성능 시험평가를 통해서 최종 선정된 제품에 대해 공인입회시험을 위해 완성품을 제작.
○ 최종 완제품 및 공인시험
： 정량적 평가항목 (순간/평균마찰계수, 마모량, 온도비(ΔT=T_MAX/T_AVG), 디스크열크랙정도, 진동충격시험) 에 대해 공인기관 시험평가 실시

기술개발 배경
○ 철도차량의 고속화에 따라 제동디스크가 분담해야 하는 제동에너지는 KTX-13.9MJ, 산천-20.8MJ, 400km/h급 차세대-46.3MJ로 갈수록 증폭되고 있는 실정으로 제동디스크의 열적부담은 가혹해지고 있다.

○ 제동패드의 개발은 제동성능향상 위주로 진행되어 왔으나, 최근 해외선진업체를 필두로 제동디스크의 열크랙을 최소화 하기 위해 최적화 설계에 기초한 엔지니어링 및 시스템적 접근이 이루어지고 있다.

○ 공기제동은 제동디스크와 제동패드간 접촉압력에 의해 이루어진다. 마찰재와 디스크가 접촉시 발생한 마찰열은 디스크에 유입되어 디스크의 변형을 유발하며 이에따라 마찰재와 디스크의 접촉도 불균일하게 되어 디스크에 국부적인 열집중과 함께 마찰표면 직하에 열크랙이 발생한다.

○ 이러한 제동디스크의 열크랙을 최소화하기 위해 제동디스크와 제동패드간 압력분포 최적화, 접촉향상이 핵심기술이다. 제동디스크와 제동패드의 접촉향상 구현기술이 절대적으로 필요하게 되었다.

핵심개발 기술의 의의
○ 350km/h급 고속철도용 제동패드 개발
○ 연질(Soft) 소결 마찰재 개발
○ 균일접촉 패드구조 설계기술 엔지니어링 접근

적용 분야
고속철도용 브레이크 시스템

(출처 : 초록 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1제 출 문 ... 2최종보고서 초록 ... 3기술개발사업 주요 연구성과 ... 7목차 ... 10제 1 장 서론 ... 12 제 1 절 과제의 개요 ... 12 1. 기술개발 개요 ... 12 2. 기술개발의 중요성 ... 13 제 2 절 국내·외 관련 기술의 현황 ... 17 1. 국내 기술 현황 ... 17 2. 국외 기술 현황 ... 18 3. 특허 현황 ... 18 4. 현 기술 상태의 취약성 ... 20 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적 경제적 파급효과 ... 20 1. 기술적 측면 ... 20 2. 산업·경제적 측면 ... 21 3. 사회적 측면 ... 22 4. 연구개발의 SWOT 분석 ... 22제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과 ... 23 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 23 1. 최종 목표 ... 23 2. 개발기술의 평가항목 및 평가방법 ... 23 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 27 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 30 1. 1차년도 ... 30 2. 2차년도 ... 60 제 4 절 수행결과의 보안등급 ... 79 제 5 절 유형적 발생품 구입 및 관리현황 ... 80제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 81 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 81 1. 연구개발 추진 일정 ... 81 2 . 연구개발 추진 실적 ... 82 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형의 성과 ... 82 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 83 1. 각 기관/기업별 역할 및 추진 내역 ... 83 2. 연구개발 추진체계 ... 84 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 85 1. 국내외 시장 현황 및 분석 ... 85 2. 사업화 전망 ... 86 제 4 절 고용창출 효과 ... 87 제 5 절 자체보안관리 진단표 ... 88끝페이지 ... 88