회생실효방지 및 에너지절감을 위한 전동차 탑재용 에너지저장장치

초록

최근 세계적으로 에너지 소비량은 현저하게 증가하고 있으며 화석연료는 2020년~2040년사이를 피크로 고갈될 것으로 예상되고 있다. 또한 현재 막대한 에너지소비에의해 지구의 온난화로 21세기 환경재앙을 눈앞에 두고 있다. 따라서 온실가스 감축을 위해 각 분야에서 에너지 절감에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 도심에서 운행하는 전동차는 전기로 운행되고 있고, 제동시 최대 회생에너지가 전동차 소비에너지의 45%까지 발생하고 있는데 그중 30～35%는 전동차 저항기 또는 전차선의 저항으로 사라지고 있다. 따라서 회생에너지의 절감을 도모하는 것이 중요한 이슈가 되고 있다. 전동차가 정상적으로 회생제동을 하고 있어도 가선에 회생에너지를 되돌릴 수 없는 회생실효 현상이 발생하면 전기 제동력이 부족 또는 없어지게 되어 공기제동으로 백업하는 구조로 바뀌게 된다. 마찰 제동이 일어나게 되어 분진이 발생하므로 환경적으로 문제가 발생하고, 제륜자 마찰, 차륜 답면 마모의 증가, 때로는 열 균열이 발생하여, 차륜, 제륜자의 교체 주기가 짧아져 보수비용이 증가한다. 따라서 회생실효 방지 및 회생에너지를 재활용하고자 차량쪽 대응으로서 전동차에 에너지저장장치를 탑재하는 연구가 시작되고 있다. 현재 전동차의 98%가 회생 가능한 시스템이나 에너지저장장치가 탑재되어 있지 않아. 본 논문에서는 회생에너지 발생시 회생실효방지와 에너지절감을 위해 에너지저장장치 탑재필요성에 대해서 소개하고자 한다.