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친환경 산악철도 매립형 궤도의 선로전환기 및 히팅장치 개발 (Development of Switching and Heating Devices in Embedded Rack Track for Environmental-friendly Mountain Railway)

  • 서승일
    • 한국산학기술학회논문지
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    • v.21 no.2
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    • pp.503-510
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    • 2020
  • 친환경 산악철도는 산악지역 환경보전을 위해 기존 급곡선·급경사 도로 위에 매립된 콘크리트 톱니 궤도에서 운행하게 된다. 폭이 좁은 도로 특성상 단선 구간이 많아지고, 교행에 따른 분기부가 많이 존재한다. 분기부에서 기존 선로전환기와 히팅장치는 중앙 톱니 궤도의 이동 공간 확보, 두터운 결빙의 신속히 제거 등이 불가하여 산악철도에 적용하기 곤란하다. 이런 문제 해결을 위해 궤도 블록 이동 선로전환기와 고주파유도 히팅장치를 개발하였다. 개발 선로전환기는 콘크리트 톱니궤도 블록을 유압 액튜에이터를 이용하여 이동시킴으로 선로를 전환할 수 있고, 크로싱의 결선부가 없어져서 탈선의 위험이 감소되며, 쇄정도 간편해진다. 히팅장치는 고주파 유도가열을 이용하여 발열 효율을 높임으로 톱니궤도의 두터운 결빙을 신속히 제거할 수 있다. 선로전환기와 히팅장치의 시작품을 제작하여 동작시험을 실시함으로 성능을 입증하였다. 히팅장치는 기존 방식에 비해 10배 이상 발열 효율이 있음을 확인하였다. 개발된 선로전환기와 히팅장치는 동절기 산악트램의 운행을 위한 필수 핵심기술로서, 산악철도의 안전성 및 효율을 높임으로 국내외 산악관광지의 산악철도 도입 확산에 기여할 수 있다. 또한 산악철도는 동절기 교통이 두절되는 지역주민들에게 교통기본권을 제공하고, 관광 활성화와 지역경제 발전 효과를 가져올 수 있다.

레이저 3D 프린팅 기법으로 제작한 열교환기 성능시험 분석 연구 (Experimental analysis of heat exchanger performance produced by laser 3D printing technique)

  • 김무선
    • 한국산학기술학회논문지
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    • v.21 no.7
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    • pp.270-276
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    • 2020
  • 3D 프린팅은 고분자, 세라믹, 금속 등 다양한 소재를 대상으로 복합적인 형상을 한 번의 공정으로 제작할 수 있는 적층 기반 제작 기술이다. 최근의 3D 프린팅 기술은 프린팅 속도의 향상과 적용 가능 소재의 지속적인 개발에 의해 양산형 제품 생산이 가능한 수준으로 발전하였다. 본 연구에서는 레이저를 활용한 3D 프린팅 기술을 적용하여 철도 차량용 공기 압축기에 쓰이는 열교환기 제작을 진행하였다. 먼저 3D 프린팅에 적합한 형상으로 경량화 및 컴팩트화를 주안점으로 열교환기의 최적 설계를 진행하였다. 그로부터 도출된 설계안을 기반으로 SLM 기법을 적용하여 AlSi10Mg 합금 소재로 열교환기 시작품을 제작하였다. 다음으로, 제작된 시작품을 기존 공기 압축기에 부착하여, 압축공기의 열교환 성능을 시험하였다. 3D 프린팅 시작품의 시험 결과는 기존 열교환기 대비하여 저압부와 고압부에서 열교환 성능은 각각 약 80% 및 85% 수준을 보였다, 하지만 외부 냉각공기 조건을 기존 열교환기와 유사한 조건으로 가정하였을 때 ��-NTU 법을 활용하여 계산한 열전달량은 기존 열교환기 대비하여 유사한 성능을 보여 주었다. 결과적으로, 3D 프린팅 제작 열교환기의 성능 효과 및 경량화 등의 장점을 확인할 수 있었다.

궤도시스템의 횡탄성에 따른 곡선부 레일의 동적거동평가 (A Dynamic Behavior Evaluation of the Curved Rail according to Lateral Spring Stiffness of Track System)

  • 김박진;최정열;천대성;엄맥;강윤석;박용걸
    • 한국철도학회:학술대회논문집
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    • pp.517-528
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    • 2007
  • 곡선부 열차주행시 궤도에 작용하는 횡압은 궤도 변형과 차량손상 및 유지보수 비용 증가를 초래하며 특히 곡선부 레일의 편마모 및 열화손상에 직접적인 영향을 미친다. 그러나 국내외적으로 이러한 레일손상에 미치는 여러요인에 대한 기존의 연구는 선형, 차량조건, 운전속도 및 운전습관 등에 집중되어 있으며 궤도구조의 특성(탄성력, 유지관리 등)에 관한 것은 간과하고 있는 실정이다. 또한 자갈도상 궤도구조에서 도상 횡저항력이라 부르는 궤도의 횡탄성이 콘크리트 궤도에서는 특별히 없기 때문에 일반적으로 콘크리트 궤도구조가 자갈도상 궤도보다 마모로 인한 레일 교체주기가 약 2배 짧은 것으로 기존의 연구결과 나타났으며, 국내 콘크리트 궤도 설계 및 운영 실적 검토결과 콘크리트 궤도의 궤도탄성력이 자갈도상보다 부족하여 레일 및 궤도손상을 가중 시키고 있는 것으로 나타났다. 일반적으로 콘크리트 궤도는 자갈도상 궤도에 비해 궤도의 탄성조정이 유리하며 유럽의 경우 콘크리트 궤도 설계 시 자갈도상의 수직 탄성력 범위와 동등이상의 성능확보를 권고하고 있으나 국내외적으로 궤도의 횡탄성에 대한 검토는 미약한 수준이다. 따라서 본 연구에서는 운행선 궤도에서의 현장측정 및 유지관리실적 분석을 통해 공용중인 자갈도상 및 콘크리트 궤도의 동적거동 특성을 파악하여 운행선 궤도의 탄성력을 유추하고 궤도시스템별 궤도 탄성력과 레일 손상과의 상관관계 및 곡선부 레일 손상에 미치는 궤도 횡탄성의 영향을 실험적으로 입증하여 콘크리트 궤도의 적정 탄성 수준 및 자갈도상 궤도의 도상탄성 확보의 중요성을 제시하고자 한다.고리즘 보다 DNA 염기 서열 배치에 있어서 효율적임을 확인하였다.첨의 폐쇄를 유도할 수 있었고 이런 점을 이용 외과적 술식을 피할 수 있었다. 2군 사이에는 통계학적 차이가 없었다(p>0.05). 4. 치은면에서 $Oraseal^{(R)}$을 이용하여 수복한 3군이 1, 2군보다 통계학적으로 더 낮은 미세누출 정도를 보였다(p<0.05).하였다. 생징후의 경우 각 군 모두 정상범위 내에서 안정된 양상을 보였으나, 개구기 삽입이나 국소마취 단계에서 발생하는 자극에 대한 말초 동맥혈 산소포화도와 심박수의 반응정도가 I군에 비해 II군에서 낮게 나타났다(p<0.05). 임상적으로 바람직한 행동양상(Q : Quiet)의 비율이 III군에 비해 II군에서 높게 나타났으며(p<0.05), II군과 I군간에는 유의한 차이를 보이지 않았다 (p>0.05). 본 실험에서 시도한 두 가지 진정요법이 비교적 높은 임상적 치료 성공률(II군 : 97.14%, III군 : 88.57%)을 보여 만족할 만한 결과를 나타낸 것으로 평가되었다.tosan film보다 큰 수증기 투과도를 보였다.적으로 유의한 차이를 보이지 않았다.y tissue layer thinning은 3 군모두에서 관찰되었고 항암 3 일군이 가장 심하게 나타났다. 이상의 실험결과를 보면 술전 항암제투여가 초기에 시행한 경우에는 조직의 치유에 초기 5 일정도까지는 영향을 미치나 7 일이 지나면 정상범주로 회복함을 알수 있었고 실험결과 항암제 투여후 3 일째 피판 형성한 군에서 피판치유가 늦어진 것으로 관찰되어 인체에서

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사례기반추론과 텍스트마이닝 기법을 활용한 KTX 차량고장 지능형 조치지원시스템 연구 (An Intelligence Support System Research on KTX Rolling Stock Failure Using Case-based Reasoning and Text Mining)

  • 이형일;김종우
    • 지능정보연구
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    • v.26 no.1
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    • pp.47-73
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    • 2020
  • KTX 차량은 수많은 기계, 전기 장치 및 부품들로 구성되어 있는 하나의 시스템으로 차량의 유지보수에는 상당히 많은 전문성과 유지보수 작업자들의 경험을 필요로 한다. 차량 고장발생 시 유지보수자의 지식과 경험에 따라 문제 해결의 시간과 작업의 질적 차이가 발생하며 그에 따른 차량의 가용율이 달라진다. 일반적으로 문제해결은 고장 매뉴얼을 기반으로 하지만 경험이 많고 능숙한 전문가의 경우는 이와 더불어 개인의 노하우를 접목하여 신속하게 진단하고 조치를 취한다. 이러한 지식은 암묵지 형태로 존재하기 때문에 후임자에게 완전히 전수되기 어려우며, 이를 위해 사례기반의 철도차량 전문가시스템을 개발하여 데이터화된 지식으로 바꾸려고 하는 연구들이 있어왔다. 하지만, 간선에 가장 많이 투입되고 있는 KTX 차량에 대한 연구나 텍스트의 특징을 추출하여 유사사례를 검색하는 시스템 개발은 아직 미비하다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 차량 유지보수 전문가들의 노하우를 통해 수행된 고장들에 대한 진단과 조치 이력을 문제 해결의 사례로 활용하여 새롭게 발생하는 고장에 대한 조치가이드를 제공하는 지능형 조치지원시스템을 제안하고자 한다. 이를 위하여, 2015년부터 2017년동안 생성된 차량고장 데이터를 수집하여 사례베이스를 구축하였고, 차원축소 기법인 비음수 행렬 인수분해(NMF), 잠재의미분석(LSA), Doc2Vec을 통해 고장의 특징을 추출하여 벡터 간의 코사인 거리를 측정하는 방식으로 유사 사례를 검색하였으며, 위의 알고리즘에 의해 제안된 조치내역들 간 성능을 비교하였다. 분석결과, 고장 내역의 키워드가 적은 경우의 유사 사례 검색과 조치 제안은 코사인 유사도를 직접 적용하는 경우에도 좋은 성능을 낸다는 것을 알 수 있었고 차원 축소 기법들의 성능 비교를 통해 문맥적 의미를 보존하는 차원 축소 방식 중 Doc2Vec을 적용하는 것이 가장 좋은 성능을 나타낸다는 것을 알 수 있었다. 텍스트 마이닝 기술은 여러 분야에서 활용을 위한 연구들이 이루어지고 있는 추세이나, 본 연구에서 활용하고자 하는 분야처럼 전문적인 용어들이 다수이고 데이터에 대한 접근이 제한적인 환경에서 이러한 텍스트 데이터를 활용한 연구는 아직 부족한 실정이다. 본 연구는 이러한 관점에서 키워드 기반의 사례 검색을 보완하고자 텍스트 마이닝 기법을 접목하여 고장의 특징을 추출하는 방식으로 사례를 검색해 조치를 제안하는 지능형 진단시스템을 제시하였다는 데에 의의가 있다. 이를 통해 현장에서 바로 사용 가능한 진단시스템을 단계적으로 개발하는데 기초자료로써 시사점을 제공할 수 있을 것으로 기대한다.