홈이 있는 압축형 에너지흡수튜브 연구

초록

철도차량용 에너지흡수장치는 장착 위치에 따라 연결기(coupler) 장착형과 차체(car-body) 부착형으로 나눌 수 있다. 에너지흡수형태로 나누면 가역적(reversible)인 것과 비가역(irreversible)적인 것으로 나눌 수 있다. 연결기 장착형은 철도차량과 차량 사이를 연결하는 연결기에 장착되는 것으로 철도차량 진행방향, 즉 축방향의 충격을 흡수하는 특징을 가지고 있으며 주로 연결기 전방 또는 후방에 위치한다. 차체 부착형은 주로 타고오름방지장치(anti-climber)가 대표적이며 주로 전두부 또는 차량간에 장착된다. 가역적 에너지흡수장치는 크게 고무(rubber)를 이용하는 것과 유압(hydraulic)을 이용하는 것으로 나뉜다. 본 연구에서는 비가역적 에너지흡수메커니즘 중 홈이 있는 압축형 에너지흡수튜브에 대해 고찰한다. 일반적으로 압축공정을 통한 에너지흡수장치는 하중 특성은 높은 피크하중이 주기적으로 나타나는 형태를 가진다. 홈이 있는 에너지흡수튜브는 튜브의 홈부분에 소성변형이 집중되며 피크하중의 발생 직후 순차적인 피크하중이 연속적으로 발생하여 피크하중의 크기가 평균하중 대비 높지 않도록 설계하였다. 이러한 특징은 에너지흡수장치의 근본적인 목적인 에너지흡수를 보다 효율적으로 할 수 있도록 한다. 특히 반복적으로 나타나는 피크하중은 감가속도의 진동과 맞물려 탑승객의 충돌에 의한 상해에 악영향을 미칠 가능성이 크다. 홈이 있는 에너지흡수튜브는 기존 에너지흡수장치에 비해 부품의 개수가 적고 가공이 쉬워 보다 경제적이며 취급이 용이하여 새로운 에너지흡수개념으로 활용이 가능할 것으로 예상된다.