철도차량의 현가장치로서 에너지 재생 댐퍼 이용에 대한 고찰

초록

철도 차량의 진동 문제는 안정성, 안전성, 승차감 등에 영향을 끼칠 뿐만 아니라 소음 발생등의 원인도 될 수 있다. 종래에는 스프링, 감쇠기등의 수동적인 요소를 사용한 여러 장치가 고안되어 철도 차량의 현가장치로 이용되어 왔다. 하지만 근래 기기에 수반되는 고정밀도, 고성능화가 요구됨에 따라서, 엄격한 요구사항이 필요하게 되었다. 이러한 요구에 대해 액추에이터를 사용, 외부로부터 에너지를 공급하여 피드백 제어를 사용, 능동적으로 제어하는 능동형 진동 제어를 사용하는 방안이 제시되어지고 있다. 능동형 진동 제어는 외부 상황에 능동적으로 대처, 성능을 향상 시킬 수 있지만, 성능을 향상시킬수록 외부로부터의 에너지 공급량문제는 커지게 된다. 본 논문에서는 진동에너지를 흡수하여 사용 가능한 에너지의 형태로 변환, 진동을 제어하는 동시에 에너지 공급원으로 사용하는 감쇠기를 에너지 재생댐퍼로 명명하여, 그 특성을 소개한다. 에너지 재생 댐퍼는 외부로부터 에너지를 최소화하며, 아울러 능동형 진동제어가 가능하기에, 고성능 진동제어 능력 및 에너지 공급 문제를 해결할 수 있다. 그러나 에너지 재생댐퍼는 그 구조상 적은 속도에서는 에너지 재생이 되지 않는 불감대가 존재한다. 이에 따라 에니지 재생 댐퍼에 초퍼 회로를 삽입, 펄스 폭 제어를 하여, 불감대를 최소화하며 댐퍼의 감쇠 특성을 자유롭게 변화 시킬 수 있는 제어법을 제안하다. 그리고 에너지 재생 댐퍼가 동흡수기, 자동차 서스편션에 적용된 사례를 소개한다. 아울러 철도 차량의 현가장치에 응용, 그 가능성을 검토한다."