권호 표지

Journal of the Korean Society for Railway (한국철도학회논문집)

The Korean Society for Railway

  • Monthly
  • /
  • 1738-6225(pISSN)
  • /
  • 2288-2235(eISSN)

Domain

  • Machinery ＞ Vehicle/Rolling Stock
  • Construction/Transportation ＞ Railway Transportation Technology

Aim & Scope

한국철도학회논문집은 철도 분야의 종합적인 연구정보 교류의 장을 제공하면서 철도 관련 학문과 기술을 정착시키고 선도하며 실용적이고 독창적인 연구결과를 제공함을 목적으로 한다. 본 논문집은 철도 교통정책 및 운영과 철도 시설, 차량 기계, 전기 신호, 궤도 토목과 같이 철도 공학기술과 관련된 철도 전반의 주제에 대하여 이론 및 실험을 바탕으로 하는 연구결과를 게재한다. 철도기술 발전에 직접 기여할 수 있는 연구 성과뿐만 아니라 철도에 응용 가능한 기계, 전기, 토목, 물류, 경영 등의 기초학문에 대한 독창적 연구 결과도 게재한다. 본 논문집이 다루는 주제는 다음의 내용을 포함한다: 차량기계 분야(재료/파괴 및 비파괴검사, 재료역학/구조역학/설계, 동역학/제어, 소음/진동,열/유체공학, 에너지/동력공학, 시스템엔지니어링, 신뢰성/유지보수/안전, 기타), 전기신호 분야(전력공학 및 시스템, 전기기기, 회로 및 시스템, 재료/소자, 제어계측/자동화, 신호처리, 전기통신/정보통신, 신뢰성/유지보수/안전, 기타); 궤도토목 분야(구조공학, 재료공학, 동력학/내진공학, 지반공학, 측량/측지/지도/GIS, 시공학, 건축공학/환경, 교통공학), 정책운영 분야(철도교통계획 및 공학, 철도경영정책, 철도기술정책, 철도물류, 철도운영, 철도정보화, 철도안전, 철도문화, 기타).

http://journal.railway.or.kr KSCI KCI SCOPUS

Volume 11 Issue 3

  1. Kim, Yong-Ki;Lee, Jae-Young;Lee, Cheul-Kyu;Eun, Jong-Hwan 211
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    전동차는 다양한 물질로 제작된 부품들을 조립하여 완성한다. 긴 내구연한과 다량의 부품 사용은 전동차의 전과정에 걸쳐 많은 환경부하를 야기한다. 따라서 전동차의 원료취득부터 폐기단계까지의 환경부하를 정량적으로 평가할 수 있는 새로운 툴을 개발하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 전동차의 환경부하와 에코효율성을 산출할 수 있는 소프트웨어인 RACE를 개발하였다. RACE는 일반 전과정평가 소프트웨어와는 달리 전동차의 주요 부품 및 물질에 대한 전과정 목록 데이터베이스를 내장하고 있다. 향후 철도분야에서 제조자와 운영자간의 환경적인 의사소통의 도구로써 RACE가 활용될 수 있다. 또한 전동차뿐만 아니라 철도차량의 환경성을 보다 쉽게 평가하기 위해서는 지속작인 RACE의 개선이 이루어져야 할 것이다.
  2. Kim, Tae-Ho;Lee, Yong- Taeck;Hwang, E-Pyo;Won, Jai-Mu 216
    PDF KSCI
    본 연구는 합리적인 역세권 범위를 설정하고 이에 미치는 요인을 규명하기 위해 CART(Categorical Analysis Regression Tree) 분석을 이용하여 4대 신도시(분당, 평촌, 일산, 산본)에 대해 SIA 모형을 개발하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 지하철 역세권에 영향을 마치는 변수를 중심으로 상관관계를 분석한 결과, 역세권 지가에 영향을 미치는 주요요인이 도보거리로 나타났으며, 두 관계를 이용하여 SIA 모형을 개발하였다. 둘째, SIA모형식(선형식, 다항식)을 비교분석한 결과, 신도시별 역세권의 범위는 철도역사로부터 도보거리기준으로 분당 신도시가 856m, 일산 산본 신도시가 508m, 평촌신도시가 495m로 각각 다르게 나타났다. 셋째, SIA 모형간 계수를 비교분석한 결과, 철도역사로부터 도보거리가 가까울수록 지가에 대한 영향이 커지는 것으로 나타났다. 또한 신도시별로는, 분당 평촌신도시가 일산 산본 선도시 보다 도보거리에 대한 지가의 영향이 크고 지가 또한 높은 것으로 나타났다. 따라서 현행 도시철도법상 역세권 범위인 반경 500m 이내로 획일적으로 정한 역세권 범위기준은 불합리하며 신도시지역의 토지이용 및 보행접근성(도보거리) 특성을 반영하여 재설정하는 것이 바람직하다고 판단된다.
  3. Moon, Kyeong-Ho;Lee, Soo-Ho;Mok, Jai-Kyun;Park, Tae-Won 225
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    축간거리가 긴 트럭이나 굴절차량과 같이 차량이 길이가 길고 2량 이상 편성된 차량은 회전반경을 줄여 원활하게 곡선을 주행할 수 있도록 전 차륜 조향방식(AWS)을 적용한다. 굴절차량에 도입된 방법은 네덜란드 APTS사의 Phileas 차량이 유일하며 자동으로 운전하기 위한 제어방법에 대한 논문은 발표되었지만 수동으로 조향되어 운전되는 경우에 대한 알고리즘은 소개되거나 공개되어지지 않았다. 따라서 본 연구에서 네덜란드의 APTS사의 차량에 대한 수동운전시의 조향장치 특성을 분석하고 새로운 알고리즘을 제안하였다. 또한 개발된 알고리즘을 상용 동역학 프로그램인 ADAMS를 이용하여 적용성을 알아보았다.
  4. Chung, In-Soo;Kim, Jong-Woon;Lee, Kang-Won 233
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    철도차량을 구매하는 데 있어서 신뢰성 목표값을 설정하고 차량 납품 시 이 목표값을 달성하였는지 확인하는 것은 전체 차량의 안전성과 가용성 그리고 전수명주기 측면에서 매우 중요하다. 신뢰성을 검증하는 방법은 여러 가지가 있으나 철도차량 자체의 특성과 운영환경 등을 고려하여 가장 적합한 시험방법을 적용할 필요가 있다. 최근 들어 국내에서도 차량 구입시 정량적 신뢰성 요구사항이 일반화되고 있으나 철도차량에 대한 각종 표준이나 지침에서는 정량적 신뢰성 입증에 대한 구체적 방법에 대한 내용은 없다. 본 연구에서는 다른 산업분야에서 활용되는 신뢰성 검증방법에 대해서 기술하고, 이 방법들을 철도차량에 적용할 수 있는 지 평가하였다. 그리고 이중 세 가지 방법을 철도차량의 실제 운영데이터에 적용해 보았다.
  5. Lee, Duk-Gyu;Kim, Jong-Woon;Lee, Hi-Sung 240
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    최근 들어 각 철도 운영기관들은 유지보수 정보 시스템을 구축하여 고장 및 유지보수 데이터를 수집하고 있다. 그 한 예로서 서울특별시도시철도공사(SMRT)에서는 전동차정보시스템(EMU-IS) 을 국내 최초로 개발하여 2000년 8월부터 본격적으로 사용을 시작하였다. 본 논문에서는 SMRT 전동차량 운영으로 EMU-IS에 모아진 운행, 정비, 고장 데이터를 분석하여 신뢰도를 평가하고 유지보수주기를 결정하는 사례를 다루었다. 그 사례로서 도어시스템의 주요 아이템에 대해 신뢰성을 시간 빛 거리 기준으로 평가하고 오버홀 주기를 결정하는 문제를 다루었다.
  6. Yeo, Sang-Kun;Park, Chan-Won;Kim, Chong-Tae 248
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    본 논문은 고속철도 주변 통신회선에 발생되는 잡음전압의 실체 파악을 통해 전력유도잡음전압이 발생하지 않는 것을 증명하였으며, 국내통신회사 및 전파연구소에서 사용하고 있는 평형도 측정에서의 문제점과 계측 오류를 규명하며 표준 측정회로와 측정 조건을 ITU-T 국제 기준에 맞도록 개정할 것을 제안한다.
  7. SaGong, Myung;Kim, Dae-Hyeon 257
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    반복하중을 받는 도로 노반체의 경우 회복탄성계수를 이용한 해석 및 설계 방법이 이루어지고 있는데 유사한 형태의 하중조건인 철도 노반체의 경우에도 그 거동은 크게 다르지 않을 것으로 판단된다. 이러한 현상적인 특성을 감안하여 본 논문에서는 회복탄성계수를 기반으로 하는 구성방정식을 상용 유한요소 해석 프로그램에 적용하였다. 일반적으로 K-${\theta}$ 혹은 Uzan 모델을 기반으로 수치해석 프로그램과의 접목이 이루어져 왔다. 이러한 모델의 기본 가정은 반복하중으로 인하여 재료의 상태는 비선형탄성 상태까지 도달한 조건으로 보고 있으므로 추가적인 반복하중으로 인한 재료의 거동은 탄성구간 내에서만 발생하는 것으로 가정하고 있다. 그러나 점성토에 대한 회복탄성실험 결과를 보면 하중의 재하 횟수 증가에 따라 영구변형이 발생하는 상황이므로 기존의 모델을 사용한다면 발생하는 영구변형을 충분히 모델링 할 수 없게 된다. 따라서 본 논문에서는 실험결과로부터 도출된 소성특성과 간단한 파괴기준을 적용하여 영구변형이 발생하는 조건에서 구성모델을 개발하였으며 개발된 모델의 적용결과는 실험 결과값과 잘 일치하는 것으로 확인되었다.
  8. Lim, Chai-Sung 263
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    본고는 철도선진국의 선로사용료가 어떻게 징수되고 있는가를 보고 한국철도에 대한 정책적 임플리케이션을 도출하는 것이다. 북미, 일본의 경우, 거액의 인프라스트럭처 정비비용의 일부를 회수하기 위해 선로사용료의 징수가 채산성의 관점에 징수된다. 반면, 유럽에서는 운행주체와 인프라스트럭처주체가 회계상 완전히 분리되어 한계비용 + 적정이윤 (MC+) 원칙에 따라 선로사용료가 책정된다 이에 대해, 한국에서는 Korail이 유지보수뿐만 아니라 고속철도 건설비 상환을 담당하고 있다. 이러한 점에서 상하분리방식을 포함한 철도개혁에 대한 재고가 필요하다.
  9. Kim, Man-Cheol;Kang, Tae-Ku 272
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    레일 표면 결함에 대한 유지보수의 중요성이 KTX의 운행에 따라 더욱 증대되고 있다. 이는 고속 운행시 레일 표면 결함은 레일의 피로수명 단축과 궤도의 열화 증속 및 승차감 저하를 유발하기 때문이다. 본 연구는 KTX의 운행현황을 고려하여 경부 고속선의 레일 연마 기준을 제안하였다. 이를 위해서 경부 고속선에서 UIC 60 레일 시편을 체취하여, 현미경에 의한 미세 조직을 조사하고 경도를 측정하였다. 레일 표면 결함을 유발하는 RCF에 영향을 미치는 인자들로 통과 톤수, 주행속도 및 궤도상태를 고려하였다.
  10. Yang, Seung-Yong;Kwon, Tae-Su;Choi, Won-Mok 280
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    Gurson model과 shear failure model 두 가지 파괴모델을 이용하여 노치인장시험과 초기 균열을 가지는 파쇄튜브의 압축거동을 유한요소법으로 해석하였다. Shear failure model의 파라미터 값은 노치인장시편의 시험 및 해석을 통하여 결정하였다. 항복강도와 파괴전단변형률 등의 파라미터 값을 정한 후, Gurson model과 shear failure model을 파쇄튜브의 해석에 적용하였다. Gurson model과 shear failure model이 인장시편에 대하여는 비슷한 파괴 거동을 보여주지만 파쇄튜브의 압축력과 균열 성장 속도에서는 다른 결과를 보임을 확인하였다. 즉, shear failure model에서는 Gurson model에 비하여 균열이 전파되기 위해 더 큰 압축력이 요구되었다. 이러한 현상은 shear failure model 이 재질의 손상 과정에 대한 고려를 포함하고 있지 않기 때문인 것으로 생각된다. 어느 모델이 튜브의 해석에 적당한 지를 실험을 통하여 검증할 필요가 있다.
  11. Kang, Min-Soo;Son, Young-Il;Lee, Key-Seo 286
    PDF KSCI
    본 연구에서는 국내 실정에 적합한 표준 기반의 코드체계를 구현하기 위하여 u-FOS 시스템을 적용하고 물류정보를 인식하기 위하여 900MHz 대역의 수동형과 2.45GHz 대역의 능동형 RFID 시스템을 이용하였다. RFID 정보를 획득하기 위하여 철도차량과 화물차량의 이동속도 및 최적으로 인식이 가능한 부착위치를 현장 테스트를 통해 확보하였다. 인식된 RFID 정보는 u-FOS 시스템으로 전달할 수 있도록 하고, RFID ODS 네트워크 상에서 육송 물류 관리를 하기 위하여 표준코드체계를 KKR코드체계로 제시함으로써 연관기관 및 기업이 쉽고 빠르게 도입한 수 있도록 가이드라인을 제시하였다.
  12. Jang, Won-Cheol;Kim, Dong-Woon;Lee, Seong-Hyuk;Ryou, Hong-Sun 294
    PDF KSCI
    본 연구는 구난역을 갖는 철도 터널 내에서 화재가 발생하였을 때 연기 전파 특성에 미치는 배연효과를 다루고 있다. 터널 화재 실험은 4cm의 정사각형 형태의 n-heptane$(C_7H_{16})$ 풀화재(pool fires)에 대해서 수행되었고 다양한 화재 발생위치에 따른 발열량을 측정하였다. 또한, 본 연구에서는 상용코드인 Fluent(Ver.6.3)를 사용하여 구난역을 갖는 철도 터널 내의 연층 전파 특성을 분석하였으며, MVHS(Modified Volumetric Heat Source) 모델을 사용하여 화재에 의한 연소생성물의 농도 및 거동을 예측하였다. 해석 조건은 다양한 화재 발생 위치에 따라서 측정 된 발열량을 이용하였다. 본 연구를 통해 교행로 내에 위치한 방화문에 의해 비사고터널로의 확산을 막을 수 있음을 보였고 특히, 배연시스템의 가동을 통해 유동방향을 변화시킴으로써 사고터널내의 연기 확산을 제어할 수 있음을 확인하였다.
  13. Kim, Geo-Young;Cho, Hyun-Jik;Koo, Jeong-Seo 300
    PDF KSCI
    본 논문에서는 국내철도차량안전기준의 충돌안전 요구사항을 만족하는 동력 분산형 고속전철의 충돌안전도 개념설계에 대하여 연구하였다. 국내안전기준에는 36km/h 열차 대 열차 충돌, 15ton 변형체 장애물과 110km/h 충돌 등 2가지 중충돌 사고에 대한 충돌안전성능을 요구한다. 한국형 분산형 차세대고속열차는 17ton 축중의 동력집중형 KTX와 달리 13ton 축중을 가지는 2TC-6M로 구성된다. 이론적 수치적 해석을 통하여 주요 압괴구조 및 부품의 평균압괴하중과 변형량을 에너지 흡수 관점에서 충돌안전도 개념설계안으로 도출하였다. 도출된 개념 설계안은 1차원 막대-스프링-댐퍼-질량 동역학 시뮬레이션 결과로부터 국내 충돌안전기준을 잘 만족시킬 수 있음을 보였다.
  14. Goo, Byeong-Choon 311
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    일정한 크기의 응력이 반복적으로 작용할 때 매 사이클마다 변형이 증가하는 현상을 라체팅이라고 한다. 라체팅은 레일이나 차륜의 균열발생 기구의 하나이지만 실험적, 이론적 측면에서 아직 많은 연구를 필요로 하는 분야이다. 레일의 경우 접선력 방향으로 소성변형이 축적되는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 차륜-레일의 구름 접촉에서 발생하는 응력의 이론해에 대해 살펴보고, 라체팅을 모델링 할 수 있는 비선형 이동 경화법칙을 사용하는 탄소성 구성방정식을 적용하여 라체팅 현상을 모델링 하였다. 일정 크기의 접촉력이 반복적으로 작용할 때 매 사이클마다 일정 크기의 소성변형이 발생하였다.
  15. Park, Yong-Gul;Sung, Deok-Yong;Park, Hong-Kee;Kong, Sun-Yong 317
    PDF KSCI
    최근 연구결과 레일연마 및 장대레일화로 누적통과톤수에 의한 레일교체기준의 연장이 가능한 것으로 보고되었다. 본 연구에서는 현재 도시철도에서 사용 중인 대표 궤도구조에 대해 실운행 열차하중에 의한 궤도의 동적 응답을 분석하여 현 궤도의 상태평가를 하였으며 궤도의 상태 변화에 따른 레일의 부담력을 검토하였다. 또한, 측정된 응력파형을 Rainflow Count Method를 이용하여 응력히스토그램을 작성하고 등가응력을 상정하여 신규 레일 용접부의 S-N 선도에 적용함으로써 노후레일의 누적피로손상도 및 휨 피로수명을 산정하였다. 최종적으로 본 연구에서는 궤도구조 및 상태를 고려한 레일교체기준의 개정을 제안하고자 하였다.
  16. Park, Yong-Gul;Suh, Sang-Kyo;Choi, Jung-Youl 326
    PDF KSCI
    본 논문은 누적통과톤수에 의한 레일교체기준 개정을 위한 기초 데이터를 제시하는데 목적이 있다. 본 연구에서는 국외의 누적통과톤수에 의한 레일교체기준의 산정근거를 조사하였으며, 일본에서 조사된 레일용접부 결합유형 및 원인과 국내 철도운영기관인 서울메트로의 궤도유지관리이력을 조사하여 실제 레일절손과 누적통과톤수의 상관관계를 분석하였다. 또한, 누적통과톤수 기준치에 도래한 노후레일 용접부를 현장에서 발췌하여 레일용접부 휨시험을 수행하였다. 그 결과, 누적통과톤수와 레일절손간의 상관관계는 뚜렷하지 않았으며 레일용접부의 시공불량에 의한 절손사례가 많은 것으로 분석되었다. 또한, 노후레일휨시험 결과 신규레일용접부에 비해 파괴강도가 $17{\sim}18%$만이 저하된 것으로 나타나 레안교체기준에 도래한 노후레일은 사용성 측면에서 충분한 내구성 및 내하력을 확보하고 있는 것으로 분석되었다.
  17. Kim, Dae-Sang;Kwon, Soon-Sup;Lee, Su-Hyung;Hwang, Seon-Keun;Park, Tae-Soon 334
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    자갈궤도는 압축성 재료인 자갈과 흙을 기초로 하여 건설되므로 공용 기간 중 승차감을 확보하고 수명연장을 위해서는 유지보수작업이 필수적이다. 현재 수행되고 있는 자갈궤도에 대한 유지보수 작업은 EM120 검측차를 이용한 궤도틀림 측정 결과로부터 결정된다. 궤도틀림은 궤도에 변형이 발생된 결과를 측정하는 것으로, 궤도틀림을 유발시키는 근본적인 원인을 평가해 볼 필요가 있다. 본 연구에서는 궤도틀림의 원인이 궤도를 지지하는 도상과 노반에 있다고 판단하고, 도상 및 노반의 싱태를 평가할 수 있는 비파괴탐사법 (GPR4과 PFWD)을 개발하고 이를 경부선 500m구간에 적용하였다. 개발 작용된 방법은 층 두께 평가법과 궤도수직강성 평가법 및 도상 노반 시추법이다. 도상 및 노반 상태평가 결과를 기 수행된 궤도틀림 검측결과 및 유지보수작업과 비교함으로서 불필요한 유지보수작업 구간을 평가하였다.
  18. Oh, In-Tack;Paeng, Jung-Goang;Jang, Seong-Yong 342
    PDF KSCI
    본 논문에서는 철도안전법에 근거한 철도안전관리체계를 정의하고 영국의 철도안전관리체계, 국제항공안전관리체계, 보건안전경영체계 등을 조사하였다. 국내 철도운영자들의 안전관리규정과 철도종합안전심사결과 분석을 통하여 국내 철도운영기관들의 안전관리체계 현황과 문제점을 조사하고 국내 철도안전관리체계의 개선방안을 도출하였다. 먼저 안전관리체계의 지속 개선체계 수립을 위하여 최고경영자의 경영검토 등 안전관리체계 각 단계별 구체적 지속개선방안을 명시한 지침을 수립하여야 한다. 두 번째는 위험도관리 기반 SMS를 정착시키기 위하여 철도운영자들의 인식 전환, 위험도 분석 및 안전성 평가에 필요한 안전위험운영모델과 기본정보 공급체계 구축, 그리고 위험도관리에 필요한 구체적인 요구사항의 관련지침화가 시행되어야 한다.