도시철도시스템의 에너지 저장방식에 관한 연구

초록

전 세계적으로 에너지의 보전과 재활용의 방안 및 새로운 에너지의 개발을 위한 여러 가지의 연구들 가운데 제3의 에너지원의 개발과 에너지의 소모를 줄이는 전력변환장치 및 시스템의 효율증설을 위한 노력과 더불어 에너지의 재활용을 위한 각종 방안들이 고려되고 있으며, 에너지 재활용의 방안 중에서 소모성의 에너지를 저장하는 기술의 발전이 가장 눈부시다고 할 수 있다. 그중에서 철도시스템의 경우는 에너지의 종류에서도 디젤, 석탄, 가스, 전기 등 다양한 에너지를 활용하고 있는데, 그중에서 가장 많이 활용되는 에너지는 전기에너지를 사용하는 전동차가 주류를 이루고 있는 실정이다. 도시간을 잇는 고속전철과 도심의 교통을 해소하는 통근형 전동차 지역의 연계를 위한 경량 전철 등이 그 주류를 이루는 시스템이다. 철도 시스템은 에너지의 소모를 통해 추진력을 얻고 이를 기반으로 차량의 동력을 사용하는 시스템으로 제동시에 가선으로의 회귀하는 회생의 에너지를 발전함으로 제동력과 회생전기에너지를 생산하는 특징이 있다. 따라서 이미 여러해 전부터 국외의 선진국에서는 회생에너지의 활용을 위한 여러 가지의 방법들을 연구하였고 그중에서 차량 및 변전소와 역사내부와 역과 역 사이에서 차량의 회생에 의한 전기에너지를 저항에 의한 소모를 배재하고 재활용하기 위하한 에너지 저장방식의 연구로 플라이휠방식(Flywheel)과 이차전지를 이용한 방식( Lithium-ion Battery ), 슈퍼캐패시터( EDLC : Electric Double Layer Capacitor )를 이용한 방식, 그리고 초전도 에너지저장장치( SMES : Superconducting Magnetic Energy Storage )를 이용한 저장방식이 각국에서 검토 및 연구 개발 중에 있다. 아직까지는 기초적인 연구와 적용을 위한 단계에 불과 하지만 반도체 기술의 진보와 마이크로프로세서의 기술 및 화학기술의 진보에 힘입어 점차적으로 개발의 속도가 빨라지고 있는 실정이다. 현재까지는 그 주력에 에너지의 밀도 및 충&#8228