100km/h 미만의 속도에서 발생하는 휠/레일 접촉 미세마모먼지 발생 경향 연구

초록

지하철은 100km/h 이하의 속도로 지하 터널을 빠르게 이동하고 교통 체증이 없기때문에 대중 교통 수단으로 각광받고 있다. 하지만, 다양한 접촉면에서 마찰에 의해 다양한 크기의 미세마모먼지들이 발생하고 있다. 특히 휠/레일은 항상 접촉하고 있고 휠/레일 동역학적 특성상 항상 접촉면에서 슬립이 발생하기 때문에 마모가 많이 발생한다. 현재까지 휠/레일 접촉에서 발생하는 미세마모입자에 대한 연구는 초기단계이다. 본 연구에서는 지하철 주행 속도 영역에서 발생하는 미세마모입자의 발생 경향을 twin-disc rig 를 활용하여 실험을 통해 확인해보았다. 다섯 가지의 다른 속도 영역(28, 45, 73, 90, 그리고 100km/h)에서 슬립율을 0~3%까지 지속적으로 변화시키며 실험을 진행하였다. 시험 결과 초미세마모입자, 미세마모입자, 그리고 조대마모입자까지 다양한 크기의 마모입자들이 구름 접촉 및 미끄럼 접촉에서 발생하는 것을 확인하였다. 또한 상대적으로 고속 영역(90 그리고 100 km/h)에서는 마모입자 수농도 피크가 구름접촉에서 미끄럼접촉으로 변하는 변곡 영역 (약 슬립율 1%)에서 발생하는 것을 확인하였다.