철도차량 주행성능 향상을 위한 자기유변탄성체 소재의 철도차량 적용성 검토

초록

철도차량의 대차는 고속주행 시의 주행 안정성을 확보하기 위해 윤축과 대차프레임을 연결하는 일차 현가장치의 전후방향 강성을 높이는 것이 효과적이다. 그러나 이 강성을 크게 하면 할수록 곡선을 유연하게 통과하는 곡선주행성능이 저하된다. 그래서 대차 설계 시 일반적으로 주행구간의 최고속도와 곡선반경 등의 주행환경 등을 고려하여 설계목적에 맞춰 물성치를 결정하게 된다. 그러나 아무리 최적설계를 잘한다고 하더라도 한가지의 물성치만으로는 다양한 주행 조건을 만족하기 어려우며 이를 극복하기 위하여 가변형 댐퍼, 능동 액추에이터 등과 같은 장치들이 연구 개발되어 적용되고 있다. 최근에는 다양한 운용조건을 고려하여 대차를 개발할 때 기계적인 요소 위주의 기존 철도차량에 추가적으로 제어장치를 적용하는 방법보다 스마트 재료를 이용한 지능형 차량 제어기술에 대한 연구가 활발하게 이뤄지고 있다. 따라서 본 연구에서는 스마트 재료중에 하나인 자기유변탄성체(Magneto-rheological elastomer) 소재에 대한 기술동향 및 특성을 조사하고 철도차량의 주행성능 향상을 위한 현가장치 적용에 대하여 검토하고자 한다.