철도차량 차축의 열전발전 모듈 적용에 대한 기초연구

초록

최근 대중교통 시스템의 안전 관리 문제가 사회적 이슈로 떠오르는 가운데, 대규모 승객을 고속으로 이동시키는 철도 시스템에의 신뢰성과 안정성의 향상은 시대적 요구 사항이라 할 수 있다. 또한, 시스템의 유지보수 비용의 절감을 위해서도 철도 차량을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 새로운 검측 시스템의 개발이 필요하다. 유지보수의 문제 및 철도차량 하부의 어려운 접근성을 해결하기 위한 무선 센서를 구동하기 위해서는 전원 문제가 해결되어 야 하는데, 일반적으로 사용될 수 있는 배터리의 경우에는 한정된 자원에서 지속적인 에너지 소모가 이루어져 비환경 친화적이며, 배터리 교환에 따라 발생되는 추가적인 유지보수 업무는 비효율적이라 할 수 있다. 따라서 철도시스템의 지능형 모니터링을 위해서는 철도차량 운행 시 발생하는 주변 에너지의 재활용을 통해 친환경적이며, 반영구적인 작동성능의 “자가발전” 구동 모니터링 기술이 필요하다. 이에 따라 본 연구에서는 고속으로 주행하는 철도차량과 같이 가혹한 무선 통신 환경에서 견딜 수 있으며, 주변 에너지를 통해 스스로 작동할 수 있는 자가발전 시스템으로 고속열차의 주행 중 차축 베어링에서 발생하는 열에너지를 사용하여 발전이 가능한 열전 모듈의 적용 가능성을 검토해 보았다.