자기부상열차의 원리가 궁금합니다.

Question

지상철 자기부상열차를 처음봤는데 레일위에 붕떠서 가는게 신기해서 자기부상열차가 작동하는 원리가 궁금합니다. 어떤 과학적인 원리가 숨어있나요?

작은말벌290 · Accepted Answer

안녕하세요. 형성민 과학전문가입니다.자기부상열차는 전기적으로 충전된 금속판을 이용하여 자기장을 생성하고, 이 자기장을 이용하여 지면에서 발생하는 전자기파를 이용해 고도 10~20cm 상공을 맴돌며 이동하는 열차입니다. 열차 바닥에 설치된 자기장 감지센서가 지면과의 거리를 감지하고, 이 정보를 이용하여 자기장을 조절하여 지면과 일정한 간격을 유지합니다. 이는 자기장이 물체에 작용하여 반발력을 발생시키는 랜츠-데니슨 원리를 기반으로 하며, 지상과 닿지 않고 부상하므로 마찰이 줄어들어서 에너지 손실을 최소화하고, 더 빠르게 이동할 수 있는 이점이 있습니다.

박재민 전문가 · Answer

안녕하세요. 박재민 과학전문가입니다.자기부상열차는 전기로 발생된 자기력으로 레일에서 낮은 높이로 부상해서 바퀴를 사용하지 않고 직접 차량을 추진시켜 달리는 열차입니다. 유도전류에 의한 자장의 반발력에 의해 부상되는 열차를 유도반발식 자기부상열차라고 합니다.

하얀도화지113 · Answer

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다자기부상열차는 자석력을 이용하여 차량을 부상시키고 이동시키는 기술을 의미합니다. 자기 부상열차는 차량 하부에 설치된 전자기장과 차량 상부에 설치된 자석장 간의 상호작용을 이용하여 차량을 부상시키는 방식으로 동작합니다.자석력은 전기적으로 충전된 입자의 움직임에서 발생하는 힘입니다. 자기 부상열차에서는 차량 하부에 설치된 전자기장과 차량 상부에 설치된 자석장 간의 상호작용을 이용하여 차량을 부상시키는 방식으로 동작합니다.전자기장은 교류 전류를 이용하여 생성되며, 이 전자기장과 상호작용하는 자석 장치가 차량 상부에 장착되어 있습니다. 이 자석장치는 전자기장과 상호작용하여 차량을 부상시키고, 이동을 위한 힘을 제공합니다.

선한유목민 · Answer

안녕하세요. 정우재 과학전문가입니다.좋은 질문 감사합니다.자기부상열차는 전기 자기력에 의해 레일에서 일정한 높이로 차량이 떠서(부상하여) 달리는 열차를 말합니다. 자석의 원리가 숨겨져 있다고 말씀드릴 수 있겠네요.감사합니다.

흰검은꼬리63 · Answer

안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.바로 자석의 자기력인데요.자석의 같은 힘끼리 밀러내고(척력), 다른 극끼리는 잡아당기죠.(인력)이런 힘은 자선 주위의 보이지 않는 자기력 때문입니다.쇳가루 뿌리고 자석을 갖다 대면 볼 수 있지요.​이처럼 자식의 힘이 미치는 영역을 자기장이라고 하는데요.​이런 자기장은 전기가 흐르는 곳에서도 볼 수 있는데요.이점을 이용해서 자기장 흐름을 자석을 돌려서 변화시켜서 전기를 만들기도 합니다.그래서 도체에 전선을 감고 전류를 흘리면 전류의 세기에 따라 자기장이 발생합니다. 강한 전류가 흐르면 그만큼 강한 자석이 되는 것이죠.​자기부상열차는 이런 자식의 힘으로 열차를 들어 올리는 것입니다.이때 부상시키는 방식으로 인력을 이용한 흡인식, 척력을 이용한 반발식이 있는데요.강한 전류가 흐르면 그만큼 강한 자석이 되는 것이죠.​자기부상열차는 이런 자식의 힘으로 열차를 들어 올리는 것입니다.이때 부상시키는 방식으로 인력을 이용한 흡인식, 척력을 이용한 반발식이 있는데요.인력을 이용한 흡인식 자기부상열차는 선로 아래쪽을 감싼 형태로 되어 있는데요.이때 선로 밑쪽에 전자석이 위치하고 있는데, 전기를 흘리면 전자석과 위에 있는 레일이 붙으려고 하겠죠.이런 전기의 전압을 조절해서 열차와 레일 사이의 간격을 일정하게 유지하면 뜬 상태가 되는 것이죠.

느긋한칼새269 · Answer

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.자기부상열차는 열차 아래에 설치된 전자기 코일에 전류를 흐르게 하여 자기장을 만들어냅니다. 이 자기장이 레일과 상호작용하여 열차를 부상시키고, 지면과의 마찰을 최소화시켜주는 역할을 합니다.

김경렬 전문가 · Answer

안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.자기부상열차를 부상시키는 방식은 자석의 같은 극끼리 서로 잡아당기는 인력을 이용하는 흡인식과, 서로 밀어내는 척력을 이용하는 반발식이 있습니다.흡인식 자기부상열차는 주로 열차에 있는 전자석이 철제의 레일 아래에서 위쪽으로 달라붙는 구조를 가지고 있습니다. 여기서 전자석에 전류가 흐르면 철판에 붙으려는 힘, 즉 레일 쪽으로 흡인력이 발생하여 전자석과 함께 차체가 위쪽 방향으로 올라감으로써 부상되는 것입니다.이때 전자석에 전류가 계속 흐르면 흡인력이 계속 유지되고, 전자석은 결국 레일 아래에 붙게 되는데, 이렇게 되면 열차는 움직일 수 없게 됩니다.따라서 레일에 붙기 전에 전류를 끊으면 전자석의 흡인력이 없어지고 부상이 정지되어, 열차 무게 때문에 아래방향으로 내려가게 됩니다. 또한 전류가 계속 끊어져 있으면 흡인력이 없기 때문에 열차는 레일위에 닿아 올려 져 있는 모양이 되어 역시 움직일 수 없게 됩니다.따라서 열차가 완전히 레일위로 내려앉기 전에 다시 전류를 흘려 흡인력을 발생시키고, 열차가 부상되도록 합니다.이와 같은 전자석의 동작을 반복함으로써 열차가 레일과 일정간격을 유지하면서 부상되어 있도록 합니다.반발식자기부상열차는 보통열차에 장착한 강한자석과 궤도에 연속적으로 배치한 코일로 구성됩니다.궤도코일의 윗면을 열차의 자석이 이동하게 되면 전자기 유도원리에 의해 코일의 자기극은 이동하는 자석과 같은 극이 되어, 두 극 사이에 반발력이 발생하게 됩니다.열차의 자석이 N극일 때 레일의 전자석(코일)도 같은N극 이어서 서로 밀어내게 되고, 이때 그 앞의 전자석은 S극이므로 열차가 앞으로 가는 동안 전자석의 전류방향을 반대로 하여 N극으로 바꾸게 되면 열차의 부상은 계속 유지되게 됩니다.이와 같이 반발식자기부상열차는 열차와 레일간격이 작아지면 자동적으로 반발력이 증대하여 부상하게 되므로 별도의 자기력 제어는 하지 않기도 합니다.

젊은매미372 · Answer

안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.자기부상열차의 부상 방식자기부상열차를 부상시키는 방식은 자석의 다른 극끼리 서로 잡아당기는 인력을 이용하는 흡인식과 같은 극끼리 서로 밀어내는 척력을 이용하는 반발식이 있습니다.흡인식 자기부상열차는 주로 열차에 있는 전자석이 철제의 레일 아래에서 위쪽으로 달라붙는 구조를 가지고 있습니다. 여기서 전자석에 전류가 흐르면 철판에 붙으려는 힘, 즉 레일 쪽으로 흡인력이 발생하여 전자석과 함께 차체가 위쪽 방향으로 올라감으로써 부상되는 것입니다. 이때 전자석에 전류가 계속 흐르면 흡인력이 계속 유지되고, 전자석은 결국 레일 아래에 붙게 되는데, 이렇게 되면 열차는 움직일 수 없게 됩니다. 따라서 레일에 붙기 전에 전류를 끊으면 전자석의 흡인력이 없어지고 부상이 정지되어, 열차 무게 때문에 아래 방향으로 내려가게 되죠. 또한 전류가 계속 끊어져 있으면 흡인력이 없기 때문에 열차는 레일 위에 닿아 올려져 있는 모양이 되어 역시 움직일 수 없게 됩니다. 따라서 열차가 완전히 레일 위로 내려앉기 전에 다시 전류를 흘려 흡인력을 발생시키고, 열차가 부상되도록 합니다.이와 같은 전자석의 동작을 반복함으로써 열차가 레일과 일정간격을 유지하면서 부상되어 있도록 할 수 있어요.반발식자기부상열차는 보통 열차에 장착한 강한자석과 궤도에 연속저긍로 배치한 코일로 구성됩니다. 궤도코일의 윗면을 열차의 자석이 이동하게 되면 전자기유도원리에 의해 코일의 자기극은 이동하는 자석과 같은 극이 되어, 두 극 사이에 반발력이 발생하게 됩니다. 열차의 자석이 N극일 때 레일의 전자석(코일)도 같은 N극이어서 서로 밀어내게 되고, 이때 그 앞의 전자석은 S극이므로 열차가 앞으로 가는 동안 전자석의 전류방향을 반대로 하여 N극으로 바꾸게 되면 열차의 부상은 계속 유지되게 됩니다.이와 같이 반발식자기부상열차는 열차와 레일간격이 작아지면 자동적으로 반발력이 증대하여 부상하게 되므로 별도의 자기력 제어는 하지 않기도 합니다. 자기부상열차의 이동 차량에는 전기자(1차측)를, 궤도에는 도체판(2차측)을 설치하여 전기자와 도체판의 기전력에 의해 추진력을 발생시키게 됩니다.

똑똑한칠팔매132 · Answer

안녕하세요. 박병윤 과학전문가입니다.자기부상열차의 원리는 다음과 같습니다.자력 양극의 흡인력과 반발력을 이용 → 열차를 궤도에서띄운 상태에서 궤도의 리액션 플레이트와 리니어모터에 자력을 발생시켜 추진력을 생성시켜 달리게 하는 원리입니다.주요방식으로 두가지가 있는데요 1) 초전도반발식열차가 달리기 시작하면 지상코일에 유도전류가 발생하고 그 전류로 형성된 자석과 차량의 자석이 서로 반발하면서 부상하게 된다.  2) 상전도흡인식상전도흡인식 자기부상열차는 보통의 전자석을 사용하고 있다. 자석이 열차를 레일면으로 끌어 당겨 1센터미터 정도의 틈을 유지하면서 달린다. → 가까운 거리의 운송에 적합.감사합니다.

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