휠-레일 접촉에서 발생하는 미세먼지 연구 - 속도 영향

초록

철도차량 시스템은 일반적으로 친환경이라고 여겨진다. 하지만, 실제적으로는 철도차량 브레이크 시스템과 휠/레일 접촉에서 다양한 입자크기의 마모가 발생되고 있다. 특히 미세마모 입자들은 호흡기를 통해 흡입되어 건강에 악영향을 미친다. 현재까지 휠/레일 접촉에서 발생하는 마모 입자에 대한 연구는 거의 없었다. 따라서, 본 연구의 목적은 휠/레일 접촉에서 발생하는 마모 입자 발생에 대한 속도의 영향을 연구하고자 한다. 본 연구를 위해서 Twin-disc rig 를 사용하여 구름접촉과 미끄럼접촉에서의 미세먼지 발생 경향을 시험하였다. 100mm 지름의 휠/레일에 해당하는 시편을 이용하여 500, 800, 1600 rpm 3가지의 속도조건에서 미세먼지 발생 경향을 시험하였다. 하중 조건은 12 kN이다. 미세먼지 입자는 두 가지의 입자 측정기, 즉 fast mobility particle sizer(FMPS)와 optical particle sizer(OPS)를 이용하여 측정하였다. FMPS는 5.6에서 560 나노미터의 입자를 측정한다. 그리고 OPS는 0.3에서 10 마이크로미터 크기의 입자를 측정한다. 본 연구에서는 입자의 수농도를 측정하여 슬립율의 함수로 분석하였다. 분석을 위해서 최대 수농도와 전체 수농도를 계산하였다. 분석 결과 위 두가지 모두 속도가 증가할수록 증가하였다. 본 연구의 결과 속도는 휠/레일 접촉에서의 미세먼지 발생에 상당한 영향을 주었다.