| 초록 |
□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ 동절기 강설, 결빙에 의한 피해가 없는 고신뢰성, 고효율 분기부 장애예방 기술개발 - 분기부 융설 성능 : 적설량 20cm/day 수준(대설경보)에 대응 - 저온 동작 성능 : 레일 표면 온도 –40 ℃ 까지 동작 양호 ◼ 전체 내용 ○ 분기부 Anti-icing 시스템 개발 - 동절기 분기부 장애원인분석을 통한 적정 Anti-icing 방안 검토 - 분기부 히팅시스템 설계(안) 수립 - 분기부 히팅시스템 개발 및 시제품 제작 - 설계시스템의 실현을 위한 필요 요소기술 도출 및 개발 - 다양한 적설조건 시험방법 구현 및 융설제어 최적화 기술 개발 - 환경챔버를 이용한 적설조건/주변온도 변화에 따른 anti-icing 효과 검증 - 분기부 히팅시스템 시제품에 대한 성능평가 * 성능목표 : 적설량 20cm/day 수준 대응 및 레일표면온도 –40℃까지 동작 ○ 철도인프라 Anti-icing 시스템 개발 - 노후 철도 터널 해빙·유도배수 시스템 개발 - 노후 철도 터널 해빙·유도배수 시스템 시제품 현장 검증 - 내열콘크리트 개발 - 내열콘크리트 구조물 성능 검증 ◼ 1단계(1차년도) ❏ 목표 ○ 기존 히팅시스템 분석 및 간접(순간표면)발열방식 히팅시스템 적용 가능성 검토 ○ 순간표면발열방식 히팅시스템 시작품 개념설계 ○ 기존 히팅시스템 분석 및 간접(유도)발열방식 히팅시스템 적용 가능성 검토 ○ 유도발열방식 히팅시스템용 구성품 개념설계 ❏ 내용 ○ 기존 히팅시스템 기술동향 및 자료조사, 특성 및 문제점 분석 - 설치조건 - 취부요구조건(철도진동 등) - 발열성능 및 소모전력 ○ 순간표면발열방식 히팅시스템 기술동향 및 자료 조사 ○ 순간표면발열방식 히팅시스템의 에너지 효율성 분석을 통한 적용성 검토 - BMT(benchmarking test)를 통한 순간표면발열방식의 에너지 효율 측정방법 도출 - CAE를 통한 기존/순간표면발열방식의 효율검토와 구조(안) - 최적효율 방안 도출 및 적용(안) ○ 순간표면발열방식 히팅시스템 시작품 개념설계 - 순간표면발열부 에너지 분산 설계(전력밀도 분산) - 순간표면발열부 최대 전력밀도 설계 ○ Anti-icing시스템과 분기부 인터페이스 검토 및 요구사항 분석 ○ 유도발열방식의 기술 동향 및 자료 조사 ○ 철도 분기부용 히팅시스템의 요구사항 도출 ○ 기존 히팅시스템 분석 및 간접(유도)발열방식 히팅시스템 적용 가능성 검토 ○ 유도발열방식 히팅시스템용 구성품의 개념설계 ○ 유도발열방식 히팅시스템의 성능평가 기술 연구 ○ 열유동 방안의 에너지 효율성 분석을 통한 적절성 검토 ○ 분기부 열유동 제어기술 조사 및 요구사항 분석 ◼ 2단계(2차년도) ❏ 목표 ○ 분기부 Anti-icing 실현을 위한 순간표면발열방식 히팅시스템 핵심/요소기술 개발 ○ 분기부 Anti-icing 실현을 위한 유도발열방식 히팅시스템 핵심/요소 기술 개발 ❏ 내용 ○ 순간표면발열방식 히팅시스템 시작품 제작 ○ 순간표면발열방식 히팅시스템 시작품 발열성능(효율) 평가 ○ 순간표면발열방식 히팅시스템 기본 설계(안) 도출 - 최단 Recovery Time(정전 또는 이상 상태 후 복귀시간) 구현 - 방습/방진/단열 구조설계 - 순간표면발열부와 단자대 일체 및 Bonding(Epoxy Molding) 구조설계 - 온도센서 일체형 적용성 설계 ○ 순간표면발열방식 히팅시스템 융설성능 열해석 기법 도출 - 융설해석 정확도 향상을 위한 눈 및 얼음의 열물성치 연구 ○ 설계결과에 대한 고속/일반/도시철도 및 경전철 분기부 인터페이스 검토 및 요구조건 검증/피드백 ○ 동절기 철도 노후 콘크리트 시설물(터널) 장애사례 분석 및 대책방안 검토 ○ 유도발열방식 히팅시스템 적용 가능성 검토 - 유도발열방식 히팅시스템의 분기부 최적 배선 방안 검토 - 분기부 오동작 방지를 위한 유도발열방식 히팅시스템의 유도 장애 최적화 방안 검토 - 유도발열방식 히팅시스템에 의한 분기부의 유기기전력 최소화 방안 검토 ○ 유도발열방식 히팅시스템용 전력부 코일 및 커패시터 기본 설계(안) 도출 ○ 유도발열방식 히팅시스템용 전력부 코일 및 커패시터 시작품 제작 ○ 전류제어 알고리즘 및 제어기 연구 ○ 유도발열방식 히팅시스템용 공진인버터 기본 설계 ○ 전력코일의 파라메터 선정 및 전원회로(컨버터/인버터) 및 보호회로 기본 설계 ○ 전력코일의 세그먼트 길이, 동작 및 용량특성에 따른 인버터 설계 ○ 유도발열방식 히팅시스템용 공진인버터 시작품 제작 ○ 분기부 열유동 제어시스템 주요 파라메타 연구 및 기본 설계(안) 도출 ◼ 3단계(3차년도) ❏ 목표 ○ 순간표면발열방식 히팅시스템 성능 검증 및 최적화 ○ 유도발열방식 히팅시스템 성능 검증 및 최적화 ❏ 내용 ○ 순간표면발열방식 히팅시스템 현장 최적화 설계 및 시제품 제작 - 순간표면발열방식 히팅시스템(전원,온도센서) 일체형 Bonding품 제작 - 기존 제어부와의 호환 및 균일한 열분포가 가능한 저전력(300W/m)의 시제품 제작 - 순간표면발열방식 히팅시스템 체결부, Connector제작 ○ 순간표면발열방식 히팅시스템의 현장적용을 위한 최적화 방안 도출 - 개발 히팅시스템 성능평가를 위한 현장시험조건 도출 - 환경챔버(Lab) 시험을 통한 Anti-icing효과 검증 - 순간표면발열방식 히팅시스템 개선사항 도출 및 반영 ○ 순간표면발열방식 히팅시스템 적용 분기부 열해석 모델링 - Lab Test(환경챔버) 비교를 통한 열해석모델의 적정성 검증 ○ 분기부 인터페이스 요구조건 검증/피드백 ○ 철도인프라 Anti-icing 시스템 개발 - 노후 철도 터널 해빙·유도배수 시스템 시제품 설계 및 제작 - 노후 철도 터널 해빙·유도배수 시스템 현장적용 및 성능평가 - 내열콘크리트 성능평가 - 콘크리트 매립형 히터설계 및 시작품 제작 ○ 유도발열방식 히팅시스템용 전력부 및 공진인버터의 단품 성능 시험 및 평가 ○ 유도발열방식 히팅시스템 조합 성능시험 및 평가 ○ 유도발열방식 히팅시스템용 전력부의 설계 변수 최적화 ○ 유도발열방식 히팅시스템용 공진인버터의 제어 변수 최적화 ○ 공진인버터의 전력변환 제어 및 운영 최적화 연구 ○ 유도발열방식 히팅시스템용 전력부/공진인버터 최적 설계 모델 도출 ○ 분기부 열유동 제어시스템 상세 설계 및 최적화 ◼ 4단계(4차년도) ❏ 목표 ○ 순간표면발열 히팅시스템 최적설계 성능시험 및 유효성 검증 ○ 유도발열방식 히팅시스템 최적설계 성능시험 및 유효성 검증 ❏ 내용 ○ 순간표면발열방식 히팅시스템 현장시범구축용 시제품 제작 - 순간표면발열방식 히팅시스템 최적화 구현 - 순간표면발열방식 히팅시스템 과열방지 및 안전장치 구현 - 현장설치·유지보수성을 고려한 설계/제작 - 환경챔버(Lab) 및 특동선(현장) 시험/성능검증 - 방수,내전압 등 분기기 히팅장치 규격에 따른 설계/제작 ○ 운영선로를 대상으로 한 개발 시스템 시범구축 방안 수립 ○ 순간표면발열방식 히팅시스템 융설성능 열해석 및 융설범위/온도 특성 예측 ○ 분기부 인터페이스 요구조건 검증을 통한 철도용품 공사규격서 개정(안) 도출 ○ 철도인프라 Anti-icing 시스템 개발 - 노후 철도 터널 해빙·유도배수 시스템 현장시험구축용 시제품 설계 및 제작 - 노후 철도 터널 해빙·유도배수 시스템 운영선 현장적용 및 현장 성능평가 - 내열콘크리트 현장배합설계 - 내열콘크리트 구조물 시작품 제작 및 (내구)성능평가 ○ 유도발열방식 히팅시스템용 전원부 최적설계 시제품 제작 - 현장설치·유지보수성을 고려한 설계/제작 - 누설전류·절연을 고려한 설계/제작 ○ 유도발열방식 히팅시스템용 히팅부 최적설계 시제품 제작 - 현장설치·내구성·유지보수성을 고려한 설계/제작 - 누설전류·절연을 고려한 설계/제작 - 방진, 방수 등 분기기 히팅장치 규격에 따른 설계/제작 - 모듈화를 고려한 PCB코일 패턴 및 연결부 설계/제작 - 제작성 및 상용화를 고려한 설계/제작 ○ 유도발열방식 히팅시스템용 전원부 최적설계 시제품의 단품 성능 시험 및 평가 ○ 유도발열방식 히팅시스템용 히팅부 최적설계 시제품의 단품 성능 시험 및 평가 ○ 유도발열방식 히팅시스템 최적설계 시제품 |
