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srt는 어떻게 빠르게 갈수있는것인가요?

안녕하세요. 김상규 전문가입니다.우선 대한민국 고속철도는KTX 와 SRT 로 나뉘는데크게 다른건 없습니다.최초 KTX 는 프랑스 고속철도 떼제베 기술력을 바탕으로 제작된 고속철이고그 이후 KTX-산천 모델부터 SRT 는 모두 현대 로템의 기술력으로 제작되었습니다.둘다 최고속도는 시속 300 km 동일 합니다.그럼 SRT에만 집중해서 보겠습니다.▶ 동력 전달 방식 제일 앞 칸이 다른 칸을 끌어가는 형태로맨 앞칸에만 동력이 집중된 방식▶ 동력 추진 성능고속철의 추진성능은 견인 전동기에서 나오는데견인 전동기에서 발생하는 회전력을 차축에 전달하여견인력에 의해 열차가 달리는 방식이므로견인전동기 와 견인전동기 제어를 위한 전력변환장치의 동작원리를 알아야 함▶ 추진 시스템전차선에서 전류를 공급받아 고성능 견인전동기를 회전시켜 나오는 힘을차륜에 전달하여, 필요한 견인력으로 고속의 추진력을 얻는 원리로 동작합니다.현재 고속열차에 주로 사용되는 견인 전동기는유도전동기 와 영구자석형 동기전동기 입니다.▶ 유도전동기의 구조고정자 권선에 3상 교류전원을 인가하여 회전 자계(磁界)를 형성하면 회전자에 전류가 유기되고,유기된 전류에 따라 자계가 형성되어 고정자의 회전자계에 따라 전원이 없는 회전자에도회전력이 발생하는 원리로 동작합니다.동기전동기의 고정자는 유도전동기와 동일하지만회전자가 영구자석으로 구성되어 유도전동기의 경우와 같이 자석화가 필요 없어고정자의 회전자계에 따라 회전하는 구조로 되어 있는데요.일반적으로 유도전동기는 내구성이 우수하고, 제작비용이 저렴하며, 유지·보수비도 적습니다만.반면에 영구자석 동기전동기에 비해 무게와 부피가 크고 효율이 낮습니다.영구자석 동기전동기는 제작비용이 많이 소요되며 유도전동기에 비해 내구성이 떨어지지만효율이 높은 장점을 가지고 있습니다.전차선에서 공급받는 전원은 단상 25kV이며, 대부분의 고성능 견인전동기는 3상의 전압을 입력받아야동작이 가능하기 때문에, 단상 전압원을 3상 전압원으로 변경하기 위한 장치가 필요한데,이를 전력변환장치라 합니다.주변압기는 팬터그래프에서 받은 단상 교류 25kV의 전원을 입력받아전력변환장치의 입력 전원에 맞도록 단상 교류1400V(1.4kV)로 전압을 낮추어 주는 기능을 합니다컨버터는 일반적으로 교류를 직류로 변환하는 장치이며, 인버터는 직류를 교류로 변환하는 장치입니다.전력변환장치는 입력받은 단상 교류를 컨버터를 통해 직류 2800V 전압으로 평활하며,평활된 직류전압은 인버터를 통해 견인전동기에 입력이 되는 3상 교류전원을 생성합니다.이러한 과정을 통해 단상 교류전원은 원하는 크기의 3상 교류전원으로 변환하게 됩니다.▶ 높은 전압과 전류를 효과적으로 제어하기 위해서IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)라는 전력소자와PWM(Pulse Width Modulation) 제어가 사용되고 있습니다.PWM 제어는 일정한 신호 주기 내에서 Duty 비(일정한 주파수를 가진 어떤 신호가 존재할 때 그 신호가 한 주기당 어느 정도 ON 상태가 되는지를 나타내는 비율)를 변화시켜 평균전압을 제어하는 방법이며,IGBT는 PWM 제어를 통해 높은 전력을 제어할 수 있는 기능을 갖춘 스위칭 소자입니다.전력변환장치는 상기의 원리를 이용하여 견인전동기를 제어하며열차를 추진하는 역할도 수행하지만 제동 기능도 가지고 있습니다.전력변환장치가 가진 제동 기능은 ‘전기제동’ 인데요, 전기제동은 다시 회생제동과 저항제동으로 구분됩니다.회생제동은 열차의 운동에너지를 전기에너지로 전환하여 제동력을 발생시키고,발생한 전기는 전력공급선을 통해 되돌려 다른 차량에서 다시 한 번 사용할 수 있도록 하는 방법입니다.저항제동은 회생제동을 사용하지 못하는 경우 발생한 전기를 저항기를 통해 열로 변환시켜 발산시키는 방법입니다.▶ SRT 이후 적용될 것으로 제시된 기술(참고사항)SRT 방식 외 더 빠른 속도를 위해 차후 고속철도 방식에 상용화 목적으로연구실증 단계에 있는 고속철 방식으로는현재 최고 시속 300km 보다 높은2012년 공개된 HEMU-430 으로최대속도 430km 의 동력분산식 기술 적용 고속철 방식이 있습니다.기존 ktx, srt 처럼 앞 칸에만 동력이 집중된 방식이 아닌모든 칸에 동력을 분산하여 열차의 힘을 더욱 강력하게 하는'동력분산식' 추진방식 입니다.▶ 자기부상철도(참고사항) 기존 철로 방식을 벗어나 철도의 자력으로 공중부양 상태로 운행되는 방식으로 우리나라에서는 인천국제공항에서 운행되고 있긴합니다 다만 고속철도급은 아니고 자기부상열차의 상용화 가능성을 보여줬다 정도로 보시면 되겠습니다.▶ 하이퍼루프(참고사항)자기부상도 뛰어넘는 혁신사항으로, 진공상태의 튜브 속을 달리는 열차입니다.공기저항 / 마찰저항이 없는 상태에서 발사되는 듯 달리는 열차로우리나라 철도기술원에서 시속 1200 km 급 연구개발이 진행되는 중입니다.2020년에 1/17 크기 모형으로 아진공 상태에서 시속 1000 km 돌파 기록이 있습니다.가능성을 보여줬고 , 개발사업이 지속적 진행 될 것으로 보입니다.이상으로 참고사항까지 첨부하여간략하게 설명드렸습니다.

학문 / 기계공학

24.08.01

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