초록 ▼

Ⅱ. 목표 대비 달성도
1. 최종목표
○ 무인경량전철기술을 더욱 발전시켜 경량전철건설을 계획하고 있는 지자체의 기술 활용을 촉진하고 국내 산업발전과 해외수출에 기여
○ 기 건설된 경량전철시험선을 활용하여 지방자치단체 및 국내기업에 대해 경량전철 시스템 기술지원 및 유지보수 기준 마련

2. 당해연도 연구개발 목표의 달성도
□ 연구목표
․ 무인경량전철시스템에 대한 신뢰성 및 안전성 및 유지보수 평가 연구
․ 경량전철시스템 주행신뢰성 평가(누적주행거리 11만 km)
․ 시험선 운영 계획

Ⅱ. 목표 대비 달성도
1. 최종목표
○ 무인경량전철기술을 더욱 발전시켜 경량전철건설을 계획하고 있는 지자체의 기술 활용을 촉진하고 국내 산업발전과 해외수출에 기여
○ 기 건설된 경량전철시험선을 활용하여 지방자치단체 및 국내기업에 대해 경량전철 시스템 기술지원 및 유지보수 기준 마련

2. 당해연도 연구개발 목표의 달성도
□ 연구목표
․ 무인경량전철시스템에 대한 신뢰성 및 안전성 및 유지보수 평가 연구
․ 경량전철시스템 주행신뢰성 평가(누적주행거리 11만 km)
․ 시험선 운영 계획 수립 및 안전 운행

□ 연구결과
○ 경량전철시스템 성능개선
- 차량시스템 유지보수기능 및 성능개선
- 전력시스템 전기설비관리시스템 점검
- 선로구축물 미관개선 및 승차감 개선
- 신호시스템 운행제어 관리시스템 개선
○ 경량전철시스템 주행 신뢰성 평가 연구
- 경량전철시스템 신뢰성 향상 평가(11.2만 km 이상 무사고 주행시험)
- 부산 3호선 실용화차량시스템 성능평가(5,500km)
- K-AGT II 시험운행 및 성능평가(3,500km)
- 경량전철 차량시스템 안전성 평가(주요 장치별 유지보수 및 안전성평가)
- 전력시스템 전자계 안전성시험 평가(K-AGT, K-AGT II, 실용화차량)

3. 연차별 연구목표 및 내용
2 (‘07)년도
․ 웹기반의 경량전철 예방보전 및 전문가 시스템 개발
․ 차량 및 인프라시스템 RAMS 향상 방안 연구
․ 경량전철시스템 주행신뢰성 평가

3 (‘08)년도
․ 시스템 수명평가 분석을 통한 유지보수기준 연구
․ 무인경량전철시스템에 대한 신뢰성 및 안전성 평가 기준연구
․ 경량전철시스템 주행신뢰성 평가
․ 검수주기에 따른 중정비

4 (‘09)년도
․ 무인경량전철시스템에 대한 신뢰성 및 안전성 평가
․ 다중편성 주행신뢰성 평가 및 안정화 연구
- K-AGT I 누적주행거리 11만km
- K-AGT II 누적주행거리 1만km
- 성능개선 및 신뢰성/안전성 향상 연구
․ 경량전철 차량시스템 화재위험도 평가 연구

5 (‘10)년도
․ 시스템 수명평가 분석을 통한 유지보수 기준 연구
․ 무인경량전철시스템 LCC(Life Cycle Cost) 분석
․ K-AGT I 및 K-AGT II 다중편성 주행신뢰성 평가
․ 경량전철 시설물 화재위험도 평가 연구

4. 국내외 연구/사업의 동향 및 수준 파악
연구/사업 동향
국내
◦경량철도 도입 지자체들은 대부분 민자사업으로 사업을 추진코자 하는 바 이 경우에 운영의 효율성을 위하여 상업운전 실적이 있는 무인차량을 요구함
◦경량전철은 국제적으로 볼 때 차량회사 별로 다양한 시스템을 보유하고 있음.
◦신뢰성과 안전성을 객관적으로 입증할 수 있도록 지속적인 연구가 필요함.

국외
◦프랑스 MATRA, 일본의 KOBELCO 등은 안전성과 신뢰성이 입증된 시스템 기술을 보유
◦일본 NTSEL, Kobelco는 다수의 영업노선에 대한 검증된 기술과 경험 보유

연구/사업수준
국내
◦고무차륜 AGT 시스템에 대한 신뢰성 평가 시험선은 전무함
◦철도 차량에 대한 구성품 시험, 차량 시운전 등의 시험평가 기술은 보유하고 있으나, 통합시스템(차량, 전력, 신호, 선로구축물)에 대한 종합시험평가 기술은 보유하지 못함

국외
◦프랑스, 일본 등은 운영노선에서 안전성과 신뢰성 기술을 보유

Ⅲ. 연구개발 필요성
1) 기술적 측면
철도 선진국인 프랑스, 독일, 일본 등에서는 각기 고유한 철도 시스템을 설계 및 제작하는 과정에서 오랜 세월동안 나름대로의 시스템 기술을 축적해왔다. 고무차륜 AGT 시험선은 철도 106년 역사상 처음으로 확보한 종합시험선으로 이를 이용하여 기술을 고도화 선진화하고 지자체에 대한 기술지원을 목적으로 국내에서 1999년부터 2005년까지 7년동안 개발하였다. 최근 국제 입찰의 경우 시스템의 신뢰성을 중요시하여 제작사양서에 신뢰성의 조건(요구사항)을 충족시키도록 요구하고 있으므로 해외 수출시의 필수 요건을 충족해야하지만 무인운전 고무차륜 AGT 시스템 시험선이외에는 운행한 실적이 없다. 특히 무선통신을 기반으로 한 세계 최초의 무인운전 시스템을 개발하였으므로 신뢰성 평가시험으로 실제 경량전철 운영에 필요한 유지보수 기준 자료 확보 필요가 필요하며, 무인운전경량전철 유지보수 예방보전 및 전문가시스템 프로그램개발로 운영상에 필요한 유지보수 작업 효율 향상을 위한 목적으로 RAMS 향상 연구의 추진이 필요하다.

2) 경제·산업적 측면
현재 서울, 부산, 대구, 광주 등에서 운영하고 있는 지하철은 중량전철로서 수송력에서는 경량전철의 2배 이상을 수송할 수 있으나, 이러한 수송수요를 확보하지 못한 곳에서는 그 건설비와 유지보수비 등이 과다한 결점이 있다. 이러한 결점을 보완하기 위해서 여러 지방자치단체에서는 경량전철 건설계획을 발표하였으며 앞으로도 지속적으로 건설될 것으로 보인다. 그러나 경량전철은 그 RAMS 향상 기술과 같은 시스템 기술을 보유하지 못했을 경우 시스템 구축비용이 과다해지며, 이는 지하철 운영사례에서 나타난 만성적자를 해결하지 못하는 원인이 될 수 있으므로, 이에 대한 기술을 국내에서 보유하는 것이 앞으로 경량전철 운영효율화의 핵심이 될 것이다.

3) 사회·문화적 측면
경량전철의 효율적인 건설과 운영, 이용 승객의 안전성 및 편의성 제고, 노선 주변에서의 환경문제(대기오염, 소음, 진동 등) 저감 및 에너지 절감효과를 극대화시키기 위해 경량전철에 대한 시스템기술 확보가 필수적이다. 또한 이러한 시스템 기술의 확보는 경량전철의 국내 건설을 촉진시켜 지역의 균형적인 발전과 국민복지 향상을 통한 삶의 질을 높을 것이므로 RAMS 향상 기술과 같은 시스템엔지니어링 기술개발은 반드시 수행되어야 한다.

Ⅳ. 결과의 활용가능성 및 파급효과
1. 활용방안
○ 경량전철을 건설 계획중인 지방자치단체에 경량전철기술개발사업의 신뢰성 평가결과를 적극 활용
○ 신뢰성 향상으로 국가 정책방행에 복합한 건설 및 운영으로 비용 절감 및 대국민 서비스 향상에 기여
○ 신뢰성 평가기술 확산
․ 경량전철 건설계획 추진중인 운영기관 및 지방자치단체에 신뢰성 관련 기술전파
․ 경량전철 핵심기술을 국내 차량 제작업체와 관련 부품업체, 수송기계 산업, 엔지니어링 업계 등에 기술 보급
○ 기 건설된 경량전철시험선을 활용하여 지방자치단체에 대해 경량기술을 지원 및 국산화 개발품의 품질인증, 성능시험 등을 수행
○ 최근 국제 입찰의 경우 시스템의 신뢰성을 중요시함으로 신뢰성의 조건(요구사항)을 충족시켜 해외 수출시장 개척

2. 기대성과 및 예상파급효과
< 기술적 측면 >
○ 경량전철시스템의 신뢰성분석을 통해 고장자료의 면밀한 검토 및 개선을 수행하여 신뢰성향상
○ 유지보수 과정의 고장자료를 이용하여 신뢰성(고장률 등)을 추정할 수 있는 기술 통계적 근거를 확립할 수 있으며 신뢰성 성장시험을 병행하여 수행함으로써 AGT 신뢰성보증에 기여
○ 고장자료 DB 시스템과 연계한 신뢰성 분석 모듈 개발로 효과적인 신뢰성 분석 환경을 마련할 수 있음.

< 경제·산업적 측면 >
○ 건설 계획노선의 승객수요와 지자체의 재정 상황에 따라 기 개발된 고무차륜 AGT을 선택할 수 있게 함으로서 국내 도시철도운영기관의 경영개선에 기여 (건설 및 운영, 유지보수비용 절감)
○ 국내 실적을 기반으로 해외 수출이 용이해 짐
○ 경량전철시스템의 최적화된 유지보수 기준연구로 운영효율화 기술을 보유함으로써 유지보수 비용절감

< 사회적 측면 >
○ 신뢰성 향상으로써 이용승객의 안전 및 편의성 제고와 환경문제 감소와 에너지 절감효과
○ 경량전철시스템 종합성능평가기술 및 신뢰성 평가기술을 보유함으로써 국가의 효율적인 대중교통체계 수립 가능
○ 교통혼잡 완화로 물류비용 및 교통혼잡비용 절감과 대국민 교통서비스 향상
○ 기술성과 발표회 및 지자체 지원 등을 통해 경량전철 신뢰성 방향 및 기준제시

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 참 여 연 구 진 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 8
• 제1장 서 론 ... 13
• 1.1 개 요 ... 15
• 1.2 국내 및 국외의 관련기술 기술동향 ... 17
• 1.2.1 국내기술 동향 ... 17
• 1.2.2 선진국 동향 ... 18
• 1.2.3 국내외 신뢰성 관련 규격 기술개발 환경 ... 19
• 1.3 기술개발 목표 및 내용 ... 20
• 1.3.1 기술개발의 최종목표 ... 20
• 1.3.2 연차별 기술개발 세부목표 및 내용 ... 22
• 1.4 연구평가의 착안점 및 척도 ... 23
• 1.4.1 신뢰성 관리 및 시험평가 체계 ... 23
• 1.4.2 추진 방법 ... 27
• 1.4.3 추진 전략 ... 28
• 1.4.4 기술개발 추진체계 ... 29
• 1.5 기대성과 ... 29
• 1.6 활용방안 ... 30
• 제2장 차량시스템 유지보수 및 성능향상 ... 31
• 2.1 유지보수 이력에 대한 평가 ... 33
• 2.1.1 차량시스템 성능개선 사항 ... 33
• 2.1.2 FMEA ... 38
• 2.1.3 고장수리 이력 ... 46
• 2.1.4 고장수리 보고서 ... 49
• 2.2 성능향상을 위한 대차설계 및 해석 ... 68
• 2.2.1 연구개발의 필요성 ... 68
• 2.2.2. 기술연구 현황 ... 69
• 2.2.3 관련이론 ... 93
• 2.2.4 진동평가 기술 ... 100
• 2.2.5 임계속도 이론 ... 105
• 2.2.6 운동방정식 ... 112
• 2.2.7 주행시험평가 ... 114
• 2.2.8 개선형 가이드부의 최적화 ... 125
• 2.2.9 시뮬레이션을 통한 해석 ... 134
• 2.2.10 최적화 결과를 반영한 주행시험 ... 139
• 2.2.11 종합 결과 및 고찰 ... 140
• 제3장 신호시스템 성능 및 신뢰성 평가 ... 143
• 3.1 B역사 ATO 지상장치 인터페이스부 교체 ... 145
• 3.1.1. ATO 지상장치 개요 ... 145
• 3.1.2. ATO지상장치와 종합운행제어관리장치 인터페이스 ... 146
• 3.1.3. 고장 원인 규명 ... 147
• 3.1.4. 조치사항 ... 151
• 3.2 열차무선설비 재허가 및 성능 점검 ... 152
• 3.2.1 열차무선설비 개요 ... 152
• 3.2.2 열차무선설비 재허가증 및 검사 증명서 ... 154
• 3.3 통합무선전송장치 성능 평가 ... 157
• 3.3.1. 통합무선설비의 개요 ... 157
• 3.3.2 통합무선설비의 성능 평가 ... 159
• 3.4 결론 ... 165
• 제4장 선로구축물 유지보수 및 성능향상 ... 167
• 4.1 경량전철 시험선 경관개선사업 ... 169
• 4.2 연구의 개요 ... 170
• 4.2.1 연구의 목적 ... 170
• 4.2.2 연구의 개요 ... 170
• 4.2.3 현지 현황 ... 170
• 4.3 경관 개선 설계 ... 171
• 4.3.1 설계개요 ... 171
• 4.3.2 설계기준 ... 171
• 4.3.3 측벽부 설계 현황 ... 174
• 4.3.4. 차단벽의 재질 ... 178
• 4.4 외장재, 차단벽 설계 ... 179
• 4.4.1 외장재 설계 ... 179
• 4.5 유지관리 계획 ... 184
• 4.5.1 고소차를 이용한 육안 외관조사 ... 184
• 4.5.2 자동화 로봇을 이용한 외관조사 ... 185
• 4.5.3 유지관리방안 ... 191
• 4.6 펜스 교채작업 ... 192
• 4.6.1 목적 ... 192
• 4.6.2 제작 사양서 ... 192
• 4.6.3 작업사진 ... 194
• 4.6.4 작업전후사진 ... 195
• 4.7 결론 ... 196
• 제5장 전력시스템 유지보수 및 성능향샹 ... 197
• 5.1 서론 ... 199
• 5.1.1 시험선 전기설비 안전진단 총괄 ... 199
• 5.1.2 점검내역 ... 199
• 5.1.3 중점 점검사항 ... 200
• 5.2 전기설비 안전진단 점검기록 ... 202
• 5.2.1 전기설비 점검기록 ... 202
• 5.2.2 변압기 점검 측정기록 ... 204
• 5.2.3 접지저항 측정기록 ... 205
• 5.2.4 전선로 및 고압모선 절연 측정기록 ... 206
• 5.2.5 계전기 및 차단기 동작시험기록 ... 207
• 5.2.6 DC고전압 절연진단 기록표 ... 213
• 5.2.7 절연 및 접지저항 측정기록 ... 218
• 5.3 전기안전진단 결과 ... 224
• 5.3.1 전기설비 관리 시스템 ... 224
• 5.4 소결론 ... 224
• 제6장 K-AGT RAMS 분석 ... 225
• 6.1 차량시스템 화재 안전성 평가 ... 227
• 6.1.1 철도차량 화재위험도 평가 방법론 분석 ... 227
• 6.1.2 경량철도 차량 화재 위험 시나리오 분석 ... 236
• 6.1.3 화재해석 및 피난해석 시나리오 분석 ... 249
• 6.1.4 경량철도차량 화재/피난 시뮬레이션 ... 251
• 6.1.5 KAGT 화재 위험도 평가 결과 ... 285
• 6.1.6 차량단위에서의 위험도 경감 대책 : 차량간 연기차단막 설치 방안 ... 290
• 6.2 고장이력에 대한 RAMS 분석 ... 342
• 6.2.1. 고장 확률 ... 342
• 6.2.2. 지속적 고장율 모델 ... 351
• 6.3 신뢰성 분석 결과 ... 361
• 6.3.1 각 단계별 신뢰성 분석 ... 361
• 제7장 광명전철 제안을위한 RAMS분석 보고서 ... 371
• 7.1 K-AGT 차량시스템의 신뢰성 ... 373
• 7.1.1. K-AGTⅠ 개발차량 ... 373
• 7.1.2. K-AGTⅡ 차량 ... 376
• 7.1.3. 부산지하철 3호선 2단계 경량전철 차량 ... 378
• 7.2 K-AGT 차량시스템의 안전성(Fail-Safe) ... 379
• 7.2.1. 무인운전시스템 적용성 향상 ... 379
• 7.2.2. 무인운전시스템 운용을 위한 안전설비(Fail-Safe) ... 382
• 7.2.3. 차량 이상발생 시 비상운전모드의 차량운용 ... 383
• 7.2.4. 완전무인 자동운전 시스템 구성도 ... 384
• 7.3 K-AGT 차량시스템의 유지보수성 ... 385
• 7.3.1. 유지관리를 고려한 설계 적용 ... 385
• 7.3.2. 주요기기의 유지보수 편의성 ... 385
• 7.4 K-AGT 차량시스템의 국내환경 적합성(성능시험 기준 및 안전기준 만족) ... 388
• 7.4.1. 표준화 차량 K-AGT는 국가정책 및 국내법에 적합 ... 388
• 7.4.2. K-AGT의 시험선 운행을 통한 국내 환경여건의 적합성 검증 완료 ... 389
• 7.4.3. 「도시철도차량안전기준에 관한 규칙」 준수 ... 389
• 7.4.4. 「도시철도차량성능시험에관한기준」적용 실적 ... 403
• 7.4.5. 성능시험 실시 현황 ... 408
• 7.5. 한국형경량전철 vs MHI 차량의 사양 및 성능 비교 ... 413
• 7.6. 결 론 ... 421
• 첨부 자료 ... 422
• 제8장 시험선 유지보수 운영에 대한 사항 ... 485
• 8.1. 연구 수행 내용 및 범위 ... 487
• 8.1.1 준거기준 ... 487
• 8.1.2 연구의 범위 ... 487
• 8.1.3 연구의 일반내용 ... 487
• 8.2 본론 ... 488
• 8.2.1 고무차륜 AGT 시험선의 안전운영규정보완 및 기타 제 규정 ... 488
• 8.2.2 시험선 운영 ... 527
• 8.2.3 시험선 운영 평가 ... 535
• 8.3 성 과 품 ... 585
• 8.3.1 운영 및 유지보수업무 ... 585
• 8.3.2 설비에 대한 일상점검결과 기록 ... 585
• 8.3.3 제반시험설비 고장 시 고장발생 및 복구관련기록 ... 586
• 8.3.4 변전실 운영 및 유지 보수 ... 586
• 8.4 결 론 ... 586
• 8.4.1 시험선 운영 ... 586
• 8.4.2 신뢰성 평가 ... 586
• 8.4.3 차량주행 시험 ... 586
• 8.4.4 시험선 방문자 ... 587
• 8.4.5 종합평가 ... 587
• 첨 부 ... 588
• 제9장 결 론 ... 725
• 부 록 ... 729
• 끝페이지 ... 932