[표지] 1
제출문 3
보고서 요약서 4
요약문 5
SUMMARY 8
Contents 11
목차 12
제1장 연구 개발 과제의 개요 31
제1절 연구개발의 배경 31
1. 기술의 배경 31
2. 기술의 특징 32
3. 시스템 구성 34
제2절 연구의 필요성 36
1. 4차 산업혁명 시대의 신교통 수단 36
2. 고령화 시대 국토효율성 증대를 위한 신교통 시스템 37
3. First Mover로서 과학 기술을 선도하는 신교통 기술 38
4. 통일 한국을 대비하는 미래 교통 39
제3절 연차별 연구개발 목표 및 내용 40
1. 연구개발의 최종목표 40
제4절 당해 연도 연구개발 목표 및 내용 45
1. 연구목표 45
2. 연구내용 및 범위 45
제2장 분야별 국내외 기술개발 현황 48
제1절 캡슐차량 공력 기술 48
1. 연구개발 배경 48
제2절 냉동기 분리형 초전도 EDS부상/LSM 추진기술 57
1. 선형동기전동기(Linear Synchronous Motor, LSM) 기술 현황 57
2. 전력공급시스템 (Power Supply System, PSS) 기술 현황 65
3. 추진/자기부상 및 초전도 전자석 관련 국외 연구 동향 분석 71
제3절 캡슐차량 주행안정화 실험장치 제작 및 주행 가이드웨이 설계 79
1. 캡슐차량 기술 79
2. 캡슐차량 주행 안정화 기술 89
3. 가이드웨이 기술 93
제3장 연구개발 수행내용 및 결과 98
제1절 캡슐차량 공력 실험 장치 제작 및 HTX 안전·운영 연구 98
1. 캡슐차량 공력 상사성 실험장치 제작(장용준, 이택기) 98
2. 튜브 Crack 발생시 공력 해석 177
3. 시뮬레이션 검증용 고속 풍동 시험 방안검토 220
4. HTX 안전 Failsafe 연구 228
5. HTX 도입을 위한 사회·경제적·정책적 대내외 환경 분석 연구 255
6. HTX 경제적 정책적 사전타당성 분석 연구 281
7. HTX를 중심으로 한 신교통운영 시나리오 분석연구 301
제2절 냉동기분리형 초전도 EDS부상/LSM추진 시스템 실험모델 제작 및 단품 성능평가 312
1. 분리형 초전도 극저온 냉각시스템 제작 312
2. 초전도 전자석 시작품 부상성능 평가 324
3. 테스트베드용 추진 전자레일 시작품 제작 및 평가 345
4. 모듈러 기반 LSM 추진제어 및 축소형 시작품 성능평가 362
5. Test bed용 위치검지 시작품 제작 및 평가 373
6. 추진·부상 Fail을 고려한 비상 제동 연구 387
제3절 캡슐차량 주행안정화 실험장치 제작 및 주행 가이드웨이 설계 400
1. 축소형 주행안정성 평가 실험 장치 설계 및 제작 400
2. Full active 주행안정화장치 실험모델(HILS 시스템) 제작 및 성능 평가 433
3. 가이드웨이 인터페이스 기반 차량 불안정성 해석 487
4. 조합시험용 초전도 전자석 주행체 상세 설계 500
5. 캡슐차량 주행 가이드웨이 설계 521
제4장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 546
제5장 연구개발 결과의 활용 계획 568
1. 연구결과의 활용성 및 실용성 568
2. 파급 기대효과 569
참고문헌 570
판권기 574
표 1-2-1. 교통수단의 발전단계 37
표 2-3-1-1. 버진 하이퍼루프 원 시험선(DevLoop) 사양 80
표 2-3-1-2. HTT 차량 Quintero one 주요 사양 85
표 2-3-1-3. 트랜스포드 차량 및 추진/부상 방법 86
표 2-3-1-4. T-Flight 주요 사양 87
표 3-1-1-1. Parameters of Capsule train 99
표 3-1-1-2. Parameters of Capsule train (2) 110
표 3-1-1-3. Boundary conditions for simulation domain 115
표 3-1-1-4. Parameters of Capsule train (3) 128
표 3-1-1-5. Parameters of Capsule train (4) 132
표 3-1-1-6. 공력 상사 법칙을 적용한 실험 장치 설계 134
표 3-1-1-7. 공력실험장치 시스템 구성과 규격 142
표 3-1-1-8. 공력실험장치 시스템 구성과 규격 (2) 149
표 3-1-1-9. 속도/압력/온도 센서 세부 사양 162
표 3-1-1-10. 초고속 비젼시스템 사양 165
표 3-1-1-11. 조명 장치 사양 166
표 3-1-1-12. 분산 측정 계측 시스템 (메인모듈) 168
표 3-1-1-13. 분산 측정 모듈식 계측 시스템(아날로그 채널 : 온도, 압력 계측용) 169
표 3-1-1-14. 분산 측정 모듈식 계측 시스템(디지털 채널 : 온도, 압력 계측용) 170
표 3-1-1-15. 아날로그 모듈 171
표 3-1-1-16. 디지털 모듈 171
표 3-1-1-17. 분산 측정 모듈식 계측 시스템(디지털 채널 : 온도, 압력 계측용) 173
표 3-1-2-1. 해석을 위한 경계조건 179
표 3-1-4-1. 추진/부상구간의 임무/운영 시나리오 231
표 3-1-4-2. 관성구간의 임무/운영 시나리오 232
표 3-1-4-3. 운행제어의 임무/운영 시나리오 233
표 3-1-4-4. 기존 제기된 하이퍼튜브 시스템의 안전 위험요인 234
표 3-1-4-5. 하이퍼튜브 시스템의 추가 안전 위험요인 235
표 3-1-4-6. 고장 빈도 기준 237
표 3-1-4-7. 심각도 기준 237
표 3-1-4-8. 위험도 허용 범주 237
표 3-1-4-9. 위험도 매트릭스 237
표 3-1-4-10. 추진/부상 - 초전도 전자석(캡슐) FMECA 238
표 3-1-4-11. 추진/부상 - LSM 고정자 FMECA 239
표 3-1-4-12. 추진/부상 - 바퀴, 제어기 FMECA 239
표 3-1-4-13. 관성 - 압력유지 FMECA 240
표 3-1-4-14. 관성 - 지상전자레일 FMECA 240
표 3-1-4-15. 관성 - 서스펜션 FMECA 241
표 3-1-4-16. 관성 - 초전도자석 FMECA 241
표 3-1-4-17. 운행제어 - 통신 FMECA 242
표 3-1-4-18. 운행제어 - 차간거리유지 FMECA 242
표 3-1-4-19. 운행제어 - 튜브 인프라 FMECA 243
표 3-1-4-20. 운행제어 - 캡슐 내 사고 FMECA 244
표 3-1-4-21. 추진/부상구간 - 고 위험요인 248
표 3-1-4-22. 관성구간 - 고 위험요인 248
표 3-1-4-23. 운행제어 - 고 위험요인 249
표 3-1-5-1. 도로와 철도의 수송실적, 에너지 소비 및 온실가스 배출 비교 263
표 3-1-5-2. 국내 온실가스비용 264
표 3-1-5-3. 철도 수송분담율 증가에 따른 에너지 및 온실가스배출 저감 영향 264
표 3-1-5-4. 국가별 초고속 철도시스템 정책동향 265
표 3-1-5-5. 문재인 정부의 국정목표 269
표 3-1-5-6. 국가기간교통망계획 개요 274
표 3-1-5-7. 『국가기간교통망구축 추진전략 연구』의 6대 정책목표에 따른 추진전략 275
표 3-1-5-8. HTX 도입을 위한 사회·경제·정책적 환경분석 종합 및 시사점 도출 277
표 3-1-5-9. HTX 도입 관련 주요 이슈 도출 279
표 3-1-6-1. 분석 시나리오 281
표 3-1-6-2. 경부선 기종점간 초고속철도 이용객 예측 (2030년 기준) 281
표 3-1-6-3. 경부·호남선 기종점간 초고속철도 이용객 예측 (2030년 기준) 282
표 3-1-6-4. X자형 기종점간 초고속철도 이용객 예측 (2030년 기준) 282
표 3-1-6-5. 연도별 초고속철도 총 교통수요 예측 결과 282
표 3-1-6-6. 초고속 철도 시스템 건설비 283
표 3-1-6-7. 시나리오별 초고속 철도 시스템 운영비 추정 결과 285
표 3-1-6-8. 초고속 철도 시스템 vs 고속철도 주요 운영비 항목 비교 286
표 3-1-6-9. 사업화 부문 편익 원단위 286
표 3-1-6-10. 경부선 대상 경제성 분석 결과 286
표 3-1-6-11. 경부호남선 대상 경제성 분석 결과 287
표 3-1-6-12. X자형 대상 경제성 분석 결과 287
표 3-1-6-13. 초고속 철도 시스템의 파급효과 분석 결과 288
표 3-1-6-14. 통행수단별 응답자 통행목적 비교 290
표 3-1-7-1. experimental scenarios and results 310
표 3-2-1-1. 냉각시스템 주요 구성품 312
표 3-2-1-2. RSC40T(Ulvac 사)의 기본사양 316
표 3-2-1-3. Bise CryoFan의 기본사양 317
표 3-2-1-4. 극저온 용기 검사 및 시험 항목 320
표 3-2-1-5. 시험 성적서 320
표 3-2-1-6. 냉동기 분리형 고온 초전도 전자석 시작품 사양 321
표 3-2-2-1. 극피치 1/2 (405 mm) 설계 비교 333
표 3-2-2-2. 극피치 1/3 (270 mm) 설계 비교 333
표 3-2-2-3. 극피치 2/3 (540 mm) 설계 비교 333
표 3-2-2-4. 극피치 3/5 (486 mm) 설계 비교 334
표 3-2-2-5. 부상장치 설계 도출 결과 334
표 3-2-2-6. 설계모델과 수치해석 성능분석 결과 비교 337
표 3-2-2-7. 부상코일 시편 저항 및 인덕턴스 측정결과 340
표 3-2-2-8. 초전도 전자석 정적 부상력 측정 및 해석 값 비교 343
표 3-2-2-9. 초전도 전자석 정적 안내력 측정 및 해석 값 비교 343
표 3-2-3-1. 전자레일 제작품 검사 시험기준표 359
표 3-3-1-1. 축소모델의 동력학적 사양 402
표 3-3-1-2. DOF 스튜어트 플랫폼 주요 사양 412
표 3-3-1-3. 리니어 액추에이터 주요 사양 414
표 3-3-2-1. Parameter value for numerical simulation 444
표 3-3-2-2. Amplitude value for each control method lateral/roll motion experiment 446
표 3-3-2-3. Parameters for vertical/pitch motion model 454
표 3-3-2-4. Amplitude according to control method 456
표 3-3-2-5. Natural frequency of the capsule train model along with stiffness 465
표 3-3-2-6. Amplitude value for each control method vertical/pitch motion 1DOF HILS experiment, ν=1000km/h 466
표 3-3-2-7. Amplitude value for each control method vertical/pitch motion 2DOF HILS experiment, ν=1000km/h 477
표 3-3-3-1. 초전도 전자석 및 부상/안내 전자 레일 주요 사양 488
표 3-3-3-2. 부상 및 안내강성 해석 조건 490
표 3-3-3-3. 속도별 필요 곡선반경 495
표 3-3-4-1. 테스트 베드 개요 500
표 3-3-5-1. Mn 철근 물성치 521
표 3-3-5-2. 주행체 속도 및 부착물 중량 522
표 3-3-5-3. 시동, 수평 및 제동하중 522
표 3-3-5-4. 전선인입구 중심간격 및 거리 524
그림 1-1-1. 육상궤도교통수단의 속도 향상 변천사 31
그림 1-1-2. 아음속 캡슐트레인(하이퍼튜브) 개념도(1) 32
그림 1-1-3. 아음속 캡슐트레인(하이퍼튜브) 개념도(2) 32
그림 1-1-4. 아음속 캡슐트레인(하이퍼튜브) 차량 33
그림 1-1-5. 아음속 캡슐트레인(하이퍼튜브) 튜브 인프라 34
그림 1-1-6. 아음속 캡슐트레인(하이퍼튜브) 시스템 구성도 34
그림 1-2-1. 시간경과에 따른 교통수단별 성장률 37
그림 1-2-2. KTX 여객 수송 실적 및 여객 이용률 38
그림 1-2-3. 전국 30분 생활권역 구상 38
그림 1-2-4. 초고속 실크로드 익스프레스(동북아) 예상 노선 39
그림 2-1-1-1. HTT사의 캡슐차량 모델 시제품 49
그림 2-1-1-2. Hyperloop one사의 모델 차량 49
그림 2-1-1-3. 초고속 운행 캡슐트레인 튜브 공력 현상 50
그림 2-1-1-4. 하이퍼루프원 공력 시뮬레이션 및 wind tunnel 시험 51
그림 2-1-1-5. TransPod 하이퍼루프 차체 모형 51
그림 2-1-1-6. TransPod 하이퍼루프 공력 시뮬레이션 51
그림 2-1-1-7. 중국 서남교통대 원형 및 직선형 진공튜브 공력실험 및 결과 52
그림 2-1-1-8. 하이퍼루프 전두부 형상 연구 및 공력 시뮬레이션 52
그림 2-1-1-9. TU Delft 자체 차량 모델 53
그림 2-1-1-10. MIT 하이퍼루프 차량 모델 연구 및 공력 시뮬레이션 (M=0.7) 53
그림 2-1-1-11. 초고속 튜브트레인 공기역학 실험 장치(1:52) 53
그림 2-1-1-12. 초고속 튜브트레인 튜브 단면도 및 열차모형 54
그림 2-1-1-13. 공력 통합해석 S/W를 이용한 캡슐 모델 및 공력 통합해석 S/W GUI 54
그림 2-1-1-14. 0.001atm 튜브내부에서 속도증속에 따른 캡슐차량 공력 해석(속도분포) 54
그림 2-1-1-15. 0.001atm 튜브내부에서 속도증속에 따른 캡슐차량 공력 해석(압력분포) 55
그림 2-1-1-16. 튜브 내부 속도 증속에 따라 캡슐차량에 미치는 압력 분포 분석 55
그림 2-1-1-17. 아음속 캡슐트레인 튜브 공력 충격파 및 초음속 유동 현상 분석 55
그림 2-1-1-18. 아음속 캡슐트레인 튜브 공기저항력 분석 56
그림 2-1-1-19. 아음속 캡슐트레인 공력 현상 모델 56
그림 2-2-1-1. MLX의 PWM 인버터 제어 블록도 57
그림 2-2-1-2. MLX의 차량 위치 검지 시스템 구성 58
그림 2-2-1-3. 위치검출 방법과 각 전선의 유도전압 파형 58
그림 2-2-1-4. 새로운 위치 검지 시스템 59
그림 2-2-1-5. TR 구동 제어에 대한 블록도 60
그림 2-2-1-6. 위치 검지를 위한 라디오 통신시스템의 구성도 60
그림 2-2-1-7. 상대 위치검출 센서의 코일 구성 61
그림 2-2-1-8. 절대 위치검출 시스템의 구성 62
그림 2-2-1-9. 위치 신호에 대한 코드데이터 프레임 62
그림 2-2-1-10. Inductrack 방식의 추진제어 블록도 63
그림 2-2-1-11. 광학식 위치 검지시스템 구성 64
그림 2-2-1-12. 위상각 오차에 대한 전류 벡터도 및 추진전류의 변화 64
그림 2-2-2-1. 상하이 시범선 견인 전력공급 시스템의 전체 구조 65
그림 2-2-2-2. 고정자단의 섹션전환 방법 66
그림 2-2-2-3. 컨버터 power section 들에 대한 단선도 68
그림 2-2-2-4. Hyperloop One의 하이퍼루프 구동을 위한 전력 시스템 69
그림 2-2-2-5. HTT 사의 하이퍼루프 구동을 위한 전력 시스템 69
그림 2-2-3-1. ITER 코일의 Super-Conductor와 초전도 복합 도체 단면 71
그림 2-2-3-2. CORC 시작품 및 성능 72
그림 2-2-3-3. (왼쪽) 선박용 초전도 모터 (오른쪽) 소형 항공기 엔진 초전도 모터 73
그림 2-2-3-4. Development of non-insulated racetrack coils wound with 2nd generation HTS tapes for a stator system for wind generators 74
그림 2-2-3-5. Key Issues in HTS Magnet and Conductor Technology Toward Various Applications 75
그림 2-2-3-6. Comparison of Linear Superconducting Magnetic Bearings using Isotropic and Anisotropic Materials 76
그림 2-2-3-7. Comparison of Different Stator Winding Configurations of Fully High-... 77
그림 2-2-3-8. Superconducting Magnetic Bearings for a High-Speed Electric Aircraft Motor 78
그림 2-3-1-1. 버진 하이퍼루프 원 시험선(DevLoop) 80
그림 2-3-1-2. 버진 하이퍼루프 원 시험선 내부 및 차량 대차 80
그림 2-3-1-3. 버진 하이퍼루프 원 시험 차량 XP-1 81
그림 2-3-1-4. XP-1 차체 및 하부 샤시 구조 81
그림 2-3-1-5. 버진 하이퍼루프 원 시험 차량 추진 구성요소 82
그림 2-3-1-6. 버진 하이퍼루프 원 시험 차량 부상 및 안내 구성요소 82
그림 2-3-1-7. XP-1 및 테스트 베드 구축 사진 83
그림 2-3-1-8. HTT사 시스템 컨셉 84
그림 2-3-1-9. HTTF ull scale 규모 차량 Quintero one 85
그림 2-3-1-10. T-Flight 개념도 86
그림 2-3-1-11. T-Flight 가이드웨이 87
그림 2-3-1-12. 하이퍼루프 경진대회(I. 2017년 1월) 결승진출팀 차량 88
그림 2-3-1-13. 하이퍼루프 경진대회(II) 결승 우승팀(왼쪽) 및 준우승팀(오른쪽) 차량 88
그림 2-3-1-14. 하이퍼루프 경진대회(III) 결승 우승팀(왼쪽) 및 준우승팀(오른쪽) 차량 88
그림 2-3-1-15. 하이퍼루프 경진대회(IV) 결승 우승팀(왼쪽) 및 준우승팀(오른쪽) 차량 89
그림 2-3-2-1. 철도차량용 능동현가장치 – 한국철도기술연구원 90
그림 2-3-2-2. 중저속 자기부상열차 수동형 2차 현가장치 90
그림 2-3-2-3. 일본 가와사키의 횡방향 능동현가장치 적용 대차 91
그림 2-3-2-4. 일본의 1차(왼쪽) 및 2차(오른쪽) 수직방향 능동현가장치 92
그림 2-3-2-5. 일본 초고속 자기부상열차의 능동/반능동 현가장치 92
그림 2-3-2-6. MLX01 선형발전기와 현가장치 동작 93
그림 2-3-3-1. 상전도 자기부상용 단거리 시험선로 (오송 완성차 시험센터 내) 93
그림 2-3-3-2. 일본 초고속 자기부상철도용 비자성 궤도 형상 94
그림 2-3-3-3. 가이드 웨이 강재 자화의 모식도 95
그림 2-3-3-4. 가이드 웨이의 측벽 철근 예상 95
그림 3-1-1-1. 튜브 길이 (L) 및 튜브 직경 (D) 99
그림 3-1-1-2. 하이퍼튜브 캡슐 초고속 주행 공력 모델 99
그림 3-1-1-3. 전체 해석 길이 및 해석 영역 100
그림 3-1-1-4. 하이퍼튜브 차량의 3차원 형상 100
그림 3-1-1-5. Mach수 증가에 따른 튜브에서의 압력 분포 및 충격파 현상 100
그림 3-1-1-6. Mach수 증가에 따른 튜브에서의 속도 분포 및 충격파 현상 101
그림 3-1-1-7. 전체 해석 길이 및 해석 영역 101
그림 3-1-1-8. 튜브 내부 속도 분포 및 충격파 현상 102
그림 3-1-1-9. 튜브 내부 압력 분포 및 충격파 현상 102
그림 3-1-1-10. 전체 해석 길이 및 해석 영역 103
그림 3-1-1-11. Mach수 증가에 따른 속도분포 104
그림 3-1-1-12. 튜브 내부 압력 분포 및 충격파 현상 105
그림 3-1-1-13. 고속철도 모델 106
그림 3-1-1-14. 고속 풍동 실험 장치 107
그림 3-1-1-15. 국방과학연구소 초음속 풍동 109
그림 3-1-1-16. 서울대학교 초음속 풍동 109
그림 3-1-1-17. 항공우주연구원 초음속 풍동 109
그림 3-1-1-18. 전체 해석 길이 및 해석 영역 110
그림 3-1-1-19. POD 길이 변화에 따른 총 공기저항력 변화(붉은 점선:칸트로위쯔) 111
그림 3-1-1-20. POD 길이 변화에 따른 압력 저항 변화 111
그림 3-1-1-21. POD 길이 변화에 따른 마찰 저항 변화 112
그림 3-1-1-22. POD 길이 변화에 따른 압력저항/마찰저항 변화 112
그림 3-1-1-23. 2D grid structure for capsule train : entire grid(up) and magnified view of front & tail(down) 113
그림 3-1-1-24. Grid boundary interfaces for 2D-1D domain 113
그림 3-1-1-25. Velocity distribution around capsule train with increasing time 115
그림 3-1-1-26. Pressure distribution around capsule train with increasing time 116
그림 3-1-1-27. Velocity profiles along y=0.5 line with increasing time for final capsule train speed vt=300m/sec[이미지참조] 117
그림 3-1-1-28. Pressure profiles along y=0.5 line with increasing time for final capsule train speed vt=300m/sec[이미지참조] 118
그림 3-1-1-29. Velocity profiles along y=0.5 line with various final capsule train speeds 119
그림 3-1-1-30. Pressure profiles along y=0.5 line with various final capsule train speeds 120
그림 3-1-1-31. Drag forces on capsule train with increasing time for various final capsule train speeds 121
그림 3-1-1-32. Drag forces on capsule train with increasing capsule train speed 121
그림 3-1-1-33. 한국 레일건 123
그림 3-1-1-34. 레일건의 원리 124
그림 3-1-1-35. 레일건 발사 후 아크발생 – 전기연구원 실험 결과 125
그림 3-1-1-36. 유압실린더 발사장치 개념설계 127
그림 3-1-1-37. 산악용 자전거 충격흡수 스프링 : (k=62,000N/m, 길이=24cm, 직경=4.2cm) 127
그림 3-1-1-38. 교통대 시뮬레이션 결과(steady state) 128
그림 3-1-1-39. 중앙대 시뮬레이션 결과(steady state) 129
그림 3-1-1-40. 철도연 시뮬레이션 결과 (unsteady state) 129
그림 3-1-1-41. 공력시험 제동장치 및 압력파 흡수 탱크(compression wave reservoir) 130
그림 3-1-1-42. 초고속 공력시험 장치 개념도 (초안) 130
그림 3-1-1-43. 공력시험 제동장치 및 압력파 흡수 장치(compression wave reservoir) 확대도 (초안) 131
그림 3-1-1-44. 공력시험 제동 장치(안) 131
그림 3-1-1-45. 캡슐차량 축소모델 예시 131
그림 3-1-1-46. 전두부 및 후미부 압력장 회복거리 시뮬레이션(1,200km/h, 0.001atm) 132
그림 3-1-1-47. 속도 contour 및 압력 contour (1,200km/h) 133
그림 3-1-1-48. 초고속 공력시험 장치 전체 개념도(압축파 흡수 시스템 포함 + 스크린 3개) 133
그림 3-1-1-49. 초고속 공력시험 장치 발사부 및 제동부 시험자 안전 강화유리 133
그림 3-1-1-50. 공력실험장치 시험자 안전 돔(dome) 135
그림 3-1-1-51. 초고속 공력실험 : 캡슐차량 속도 그래프(예측) 136
그림 3-1-1-52. 마찰력 구성 : 정지마찰력 & 운동마찰력 136
그림 3-1-1-53. 정지 마찰계수 측정 방법 137
그림 3-1-1-54. 운동 마찰계수 측정 방법 137
그림 3-1-1-55. 하이퍼튜브 공력실험 장치 가이드선(wire) 마찰력 측정 및 데이터 처리 방법 (개념도) 138
그림 3-1-1-56. 가이드와이어 마찰력 계측 장비 구조 139
그림 3-1-1-57. 제어반 구조 140
그림 3-1-1-58. 아진공내부의 와이어텐셔너와 진공캠 구조 140
그림 3-1-1-59. 아음속 캡슐트레인 공력 실험 발사 및 가속장치 구조 개념도(정면도) 141
그림 3-1-1-60. 아음속 캡슐트레인 공력 실험 발사 및 가속장치 구조 개념도(정면도) 142
그림 3-1-1-61. 제어반 구성의 예 146
그림 3-1-1-62. 아음속 캡슐트레인 공력 실험 제동장치 외부구조(2단시) 개념도(정면도)의 예 147
그림 3-1-1-63. 아음속 캡슐트레인 공력 실험 제동장치 내부구조(2단시) 개념도(윗면도)의 예 147
그림 3-1-1-64. 아음속 캡슐트레인 공력 실험 튜브 진공 플렌지 연결 개념도(좌) 및 제동(감속)장치 연결 접속부 개념도(우) 예 148
그림 3-1-1-65. 아음속 캡슐트레인 공력 실험 제동장치 구조 개념도 (측면확대도)의 예 148
그림 3-1-1-66. 아음속 캡슐트레인 공력 실험 제동장치 외부구조(3단시) 개념도(정면도)의 예 148
그림 3-1-1-67. 아음속 캡슐트레인 공력 실험 제동장치 내부구조(3단시) 개념도(윗면도)의 예 149
그림 3-1-1-68. 제동의 원리 이해도 149
그림 3-1-1-69. 초정밀 속도/압력/온도 계측 및 초고속 비젼시스템 레이아웃(Layout) 154
그림 3-1-1-70. 초정밀 속도/압력/온도 계측 및 초고속 비젼시스템 개념도 155
그림 3-1-1-71. 속도/압력 센서 적용도 155
그림 3-1-1-72. 온도센서 적용도 156
그림 3-1-1-73. 레이저와 와전류 방식의 속도 센서 원리 156
그림 3-1-1-74. 레이저와 와전류 방식의 속도 센서 비교 157
그림 3-1-1-75. 센서의 반응 속도에 따른 검출 횟수 158
그림 3-1-1-76. 아진공 투명 튜브 내부 공력 현상 시뮬레이션 159
그림 3-1-1-77. 압력센서 사양 비교 160
그림 3-1-1-78. 진공 센서 사양 비교 160
그림 3-1-1-79. 반응 속도에 따른 검출 횟수와 측정 용도에 따른 계측 범위 161
그림 3-1-1-80. 온도센서 세부 사양 161
그림 3-1-1-81. 온도센서 실링 방안 162
그림 3-1-1-82. 비젼 시스템 개념도 및 캡슐차량 이동에 따른 fps 163
그림 3-1-1-83. 100fps의 초고속 이미지센서 영상 164
그림 3-1-1-84. 500fps의 초고속 이미지센서 영상 164
그림 3-1-1-85. 조명장치에 따른 화면 비교 166
그림 3-1-1-86. 조명장치에 따른 화면 비교 167
그림 3-1-1-87. 초기 DAQ 시스템 구성 168
그림 3-1-1-88. 초정밀 계측/비젼 시스템 채널 할당 172
그림 3-1-1-89. 공력실험장치 실시간 데이터 Display (1) 174
그림 3-1-1-90. 공력실험장치 실시간 데이터 Display (2) 175
그림 3-1-1-91. 스프링 발사시스템, 아진공(0.001atm) 튜브 및 제동장치 제작 176
그림 3-1-1-92. 캡슐트레인 공력 상사 시험장치 및 시험 결과(스프링식) 176
그림 3-1-1-93. 충돌식 실험장치 및 충돌 발사 실험 : 232km/h 176
그림 3-1-2-1. Parameter에 따른 Renolds number 178
그림 3-1-2-2. 경계조건 및 해석 형상 (단위 : m) (a) 튜브 크랙 발생시 (b) 고정된 pod (c) 이동하는 pod 180
그림 3-1-2-3. 해석을 위한 격자 생성 181
그림 3-1-2-4. 5mm 크랙 발생시 (a) 1초 및 (b) 2초 때의 튜브 내부 유동 10mm 크랙 발생시 (c) 1초 및 (d) 2초 때의 튜브 내부 유동 182
그림 3-1-2-5. Centerline of tube 183
그림 3-1-2-6. 튜브 크랙 발생 후 25m tube 속도 분포 : (a) 5mm 크기 크랙 (b) 10mm 크기 크랙포 183
그림 3-1-2-7. pod의 (0.6, 0.8, 1) 초 velocity contour : (a) 튜브 크랙 발생하지 않은 경우 (b) 튜브 크랙 발생시 185
그림 3-1-2-8. 튜브 크랙 발생시와 크랙이 발생하지 않은 경우의 (a) 항력 분포 (b) 양력 분포 186
그림 3-1-2-9. Pod의 주행 속도에 따른 시간 (0.3, 0.6, 0.9) 초의 pressure contour : (a) 50m/s (b) 150m/s (c)250m/s (d) 350m/s 189
그림 3-1-2-10. Data 추출을 위한 center line 190
그림 3-1-2-11. Pod 주행 속도에 따른 시간 별 압축파 분포 : (a) 50m/s (b) 150m/s (c) 250m/s (d) 350m/s 191
그림 3-1-2-12. Pod 주행 속도에 따른 시간 별 팽창파 분포 : (a) 50m/s (b) 150m/s (c) 250m/s (d) 350m/s 192
그림 3-1-2-13. 주행 속도에 따른 total drag, pressure drag, friction drag 194
그림 3-1-2-14. pod 주행 속도에 따른 시간 (0.3,0.6,0.9) 초의 pressure contour; (a) 50m/s (b) 100m/s (c) 150m/s (d) 200m/s (e) 250m/s (f) 300m (g) 350m/s 198
그림 3-1-2-15. 시간에 따른 pod (a) 전두부 및 (b) 후미부 data 추출선 200
그림 3-1-2-16. Pod 주행 속도에 따른 시간 별 압축파 분포; (a) 50m/s (b) 100m/s (c) 150m/s (d) 200m/s (e) 250m/s (f) 300m/s (g) 350m/s 201
그림 3-1-2-17. Pod 주행 속도에 따른 시간 별 팽창파 분포; (a) 50m/s (b) 100m/s (c) 150m/s (d) 200m/s (e) 250m/s (f) 300m/s (g) 350m/s 203
그림 3-1-2-18. Pod 주행 속도에 따른 total drag, friction drag, pressure drag 205
그림 3-1-2-19. 공력시험장비 설계도 208
그림 3-1-2-20. 해석모델 형상; (a) Tube only (b) Reservoir (c) 순환루프 209
그림 3-1-2-21. 해석 경계조건; (a) Tube only (b) Reservoir (c) 순환루프 210
그림 3-1-2-22. 공력시험장비 해석을 위한 길이 210
그림 3-1-2-23. Tube only - 주행 속도에 따른 압축파 및 팽창파의 분포;... 214
그림 3-1-2-24. Reservoir - 주행 속도에 따른 압축파 및 팽창파의 분포;... 215
그림 3-1-2-25. Reservoir의 영향으로 인한 압축파 및 팽창파의 전파 특성 216
그림 3-1-2-26. 순환루프의 압축파 및 팽창파의 분포;... 217
그림 3-1-2-27. Reservoir 출구를 통과하는 압축파의 전파 특성 218
그림 3-1-2-28. 항력 분포 비교; (a) Tube only (b) Reservoir (c) 순환루프 219
그림 3-1-2-29. 200m/s 주행 시 reservoir 입구와 출구로 인한 항력 분포 220
그림 3-1-3-1. Flow phenomena around capsule train inside partial vacuum(0.001atm) tube 223
그림 3-1-3-2. Velocity profiles around capsule with various capsule train speeds 226
그림 3-1-3-3. Pressure profiles around capsule with various capsule train speeds 226
그림 3-1-3-4. Pressure profiles around capsule(±2,000m) with 320m/sec capsule train speed 226
그림 3-1-3-5. 국방과학연구소 초음속 풍동 227
그림 3-1-3-6. 서울대학교 초음속 풍동 228
그림 3-1-3-7. 항공우주연구원 초음속 풍동 228
그림 3-1-4-1. 추진/부상구간의 임무형태 229
그림 3-1-4-2. 관성구간의 임무형태 230
그림 3-1-4-3. 운행제어의 임무형태 230
그림 3-1-4-4. 기존에 분석된 하이퍼튜브의 예비 위험요인 234
그림 3-1-4-5. 추진/부상 - 부상 불가능, 자력상실 FTA 245
그림 3-1-4-6. 추진/부상 - 외벽과 충돌, 추진불가능 FTA 246
그림 3-1-4-7. 관성 – 차량파손, 주행불가 FTA 247
그림 3-1-4-8. 운행제어-충돌, 정지 FTA 247
그림 3-1-4-9. 추진/부상구간 Fail-safe 방안 250
그림 3-1-4-10. 관성구간 Fail-safe 방안 251
그림 3-1-4-11. RAM 목표값 설정 프로세스 방안 252
그림 3-1-4-12. Nemosim4R 시뮬레이션 시스템 253
그림 3-1-4-13. Nemosim4R 개념도 253
그림 3-1-5-1. 생산연령・고령 인구 비중 추이 255
그림 3-1-5-2. 세계 도시인구의 변화추세 257
그림 3-1-5-3. 도시인구 집중화 예측 257
그림 3-1-5-4. 도시 간 통행패턴의 변화 258
그림 3-1-5-5. 연도별 교통혼잡비용 258
그림 3-1-5-6. 장래 글로벌 철도수요(인·km) 예측: 일반철도(좌) 및 고속철도(우) 259
그림 3-1-5-7. 글로벌 철도 시장 점유율(2013년~2017년): 고속열차(좌) 및 EMU 부문(우) 260
그림 3-1-5-8. 분야별 온실가스 배출량(좌), 에너지 분야 온실가스 배출량(우) 262
그림 3-1-5-9. 수송수단별 온실가스 배출량 262
그림 3-1-6-1. 운영비 추정 과정 285
그림 3-1-6-2. 과업의 공간적 범위 290
그림 3-1-6-3. 초고속철도로 인한 영향권 변화 293
그림 3-1-6-4. 초고속철도 영향 예측 294
그림 3-1-6-5. 부산 ~ 신의주 노선 예시 296
그림 3-1-6-6. Virgin Hyperloop One Global Challenge의 Winner 노선 예시 297
그림 3-1-6-7. 주요 분석대상 지역 후보 298
그림 3-1-6-8. 통행거리에 따른 수단간 경쟁력 분석 개념도 299
그림 3-1-6-9. 글로벌 시장 분석 방법론 299
그림 3-1-7-1. tube with solar panels 303
그림 3-1-7-2. capsule vehicle with air compressor 303
그림 3-1-7-3. battery-mounted capsule vehicle 303
그림 3-1-7-4. structure of main line and urban station 303
그림 3-1-7-5. loop-type station concept 304
그림 3-1-7-6. capsule door and vacuum docking 304
그림 3-1-7-7. basic concept of HTX system operations 305
그림 3-1-7-8. basic structure concept of operation support facilities for HTX system 306
그림 3-2-1-1. 하이퍼튜브용 초전도 전자석 및 냉각시스템 구성 313
그림 3-2-1-2. 분리형 초전도 극저온 냉각시스템 시작품 제작도 313
그림 3-2-1-3. 냉각시스템 Piping and instrumentation diagram 314
그림 3-2-1-4. 기체헬륨순환 장치 외관 및 주요부 치수 314
그림 3-2-1-5. 기체헬륨순환 장치의 헬륨 순환 계통 315
그림 3-2-1-6. RSC 40T(Ulvac사) 형상 및 냉각성능도 315
그림 3-2-1-7. 극저온 blower(Bise CryoFan) 외관 및 치수 316
그림 3-2-1-8. Bise CryoFan의 blower 성능곡선 317
그림 3-2-1-9. 극저온 헬륨배관 장치 개략도 318
그림 3-2-1-10. 완성된 분리형 초전도 극저온 냉각시스템 321
그림 3-2-1-11. 냉동기 분리형 고온 초전도 전자석 성능 평가 실험 322
그림 3-2-1-12. 냉동기 분리 운전 성능 시험 결과 323
그림 3-2-1-13. 냉동기 분리 후 초전도 전자석 온도 상승 시간 측정 323
그림 3-2-2-1. 부상용 지상전자레일 개발 및 초전도 EDS 부상 성능 검증 324
그림 3-2-2-2. 유도반발식(EDS) 자기부상 개념 325
그림 3-2-2-3. 초전도 전자석 EDS 부상 동작 개념 326
그림 3-2-2-4. 부상용 지상전자레일 설계 변수 326
그림 3-2-2-5. EDS 부상장치 수식모델의 형상 단순화 327
그림 3-2-2-6. 유도기전력 및 작용력의 선적분 계산 328
그림 3-2-2-7. 부상코일 전기저항 계산 328
그림 3-2-2-8. 부상코일 인덕턴스 근사식 329
그림 3-2-2-9. 널플럭스 부상장치 등가회로 330
그림 3-2-2-10. 널플럭스 부상장치의 작용력 330
그림 3-2-2-11. 극피치 1/2 (405 mm) 설계 성능 분석 331
그림 3-2-2-12. 극피치 1/3 (270 mm) 설계 성능 분석 332
그림 3-2-2-13. 극피치 2/3 (540 mm) 설계 성능 분석 332
그림 3-2-2-14. 극피치 3/5 (486 mm) 설계 성능 분석 332
그림 3-2-2-15. 부상장치 3가지 극피치 설계(안) 335
그림 3-2-2-16. 부상장치 설계(안)의 초전도 자기부상 성능 분석 335
그림 3-2-2-17. 자기부상 성능 분석 (1/3 극피치, 270 mm 설계) 336
그림 3-2-2-18. 자기부상 성능 분석 (1/2 극피치, 405 mm 설계) 336
그림 3-2-2-19. 자기부상 성능 분석 (2/3 극피치, 540 mm 설계) 337
그림 3-2-2-20. 부상코일 실험용 시편 설계도 (1/3 극피치, 270 mm 설계) 338
그림 3-2-2-21. 부상코일 실험용 시편 설계도 (1/2 극피치, 405 mm 설계) 338
그림 3-2-2-22. 부상코일 실험용 시편 설계도 (2/3 극피치, 540 mm 설계) 339
그림 3-2-2-23. 부상코일 시험용 시편 상하 배치 339
그림 3-2-2-24. 부상코일 시험용 시편의 측벽 설치 340
그림 3-2-2-25. 초전도 전자석 정적 부상력 측정 실험 341
그림 3-2-2-26. 초전도 전자석 정적 부상력 측정 값 342
그림 3-2-2-27. 초전도 전자석 정적 안내력 측정 값 342
그림 3-2-2-28. 유도전류 반영시 부상코일 시편에 의한 부상력 344
그림 3-2-2-29. 초전도 전자석 동적 부상력 345
그림 3-2-3-1. 축소형 추진 및 부상 테스트베드 개요도 345
그림 3-2-3-2. 초전도전자석 사용 시 거리에 따른 대차 속력 프로파일 346
그림 3-2-3-3. 상전도전자석 사용 시 거리에 따른 대차 속력 프로파일 346
그림 3-2-3-4. 초전도전자석 주행체 개념도 347
그림 3-2-3-5. 상전도전자석 주행체 개념도 347
그림 3-2-3-6. 추진 및 부상테스트 베드용 (왼) 초전도 전자석 형상 및 사이즈 (오) 초전도 전자석과 전자레일 사이의 물리적, 자기적 공극 348
그림 3-2-3-7. 하이퍼루프용 긴-전기자 타입 아음속 선형동기전동기 추진시스템 구성도 349
그림 3-2-3-8. 제안하는 하이퍼루프용 4극 1모듈 초전도-선형동기전동기 우측면(Right-sided) 구성도 350
그림 3-2-3-9. 제안하는 초전도전자석 선형동기전동기 수치 정의 351
그림 3-2-3-10. gc=0인 경우, Power Angle에 따른 추진 및 안내력 3D 시뮬레이션 결과 (왼쪽) Normalized Thrust Force (오른쪽) Normalized Guidance Force[이미지참조] 352
그림 3-2-3-11. Power Angle=90°일 때, 각 상에서 발생하는 추진력 및 안내력에 대한 3D 시뮬레이션 결과 [Infolytica Magnet 3D] (왼쪽) 추진력 (오른쪽) 안내력 353
그림 3-2-3-12. 간략화된 상(Phase) 등가회로 및 상전압 특성 354
그림 3-2-3-13. 선형동기전동기의 상(Phase) 개략도 355
그림 3-2-3-14. 추진용 전자레일 코일 시편 사이즈 357
그림 3-2-3-15. 추진용 모듈형 전자레일 사이즈 (1모듈/9코일) 357
그림 3-2-3-16. 추후 설치를 고려해야 하는 부상용 전자레일 코일 시편 사이즈 357
그림 3-2-3-17. 전자레일 코일 시편 사이즈 358
그림 3-2-3-18. 추진용 전자레일 모델링 최종본 360
그림 3-2-3-19. 전자레일용 코일 및 권선 모델링 최종본 360
그림 3-2-3-20. 전자레일 결합 모델링 361
그림 3-2-3-21. 전자레일 모듈 간 체결부 모델링 361
그림 3-2-4-1. SCHB VSI 회로 토플로지와 관련 출력파형 363
그림 3-2-4-2. 하이퍼튜브용 SCHB VSI 회로 363
그림 3-2-4-3. 하이퍼튜브용 추진전력시스템 구성도 364
그림 3-2-4-4. 5레벨 SCHB VSI 구성 365
그림 3-2-4-5. 2레벨 인버터 선간전압 및 FFT분석결과 366
그림 3-2-4-6. 3레벨 인버터 선간전압 및 FFT분석결과 367
그림 3-2-4-7. 5레벨 SCHB VSI의 선간전압 및 FFT분석결과 367
그림 3-2-4-8. MI에 변경시 각 인버터의 효율 368
그림 3-2-4-9. 축소형 축소형 하이퍼튜브 시험장치 구성 369
그림 3-2-4-10. 축소형 축소형 하이퍼튜브 시험장치 제어 블록도 369
그림 3-2-4-11. 리액터모드로 운전시 인버터 시험 결과 370
그림 3-2-4-12. 변압기 모드로 인버터 운전결과 371
그림 3-2-4-13. 변압기 모드로 운전시 인버터 출력전압에 대한 FFT 분석 결과 371
그림 3-2-4-14. 축소형 하이퍼튜브 시험장치 시험결과 372
그림 3-2-5-1. 캡슐차량 위치검지 상태1(검정타일에서 반사광이 약하게 검출) 374
그림 3-2-5-2. 캡슐차량 위치검지 상태2(반사광이 하양 타일에서부터 강하게 검출되기 시작) 375
그림 3-2-5-3. 캡슐차량 위치검지 상태3(반사광이 하양 타일에서 계속 강하게 검출됨) 375
그림 3-2-5-4. 반사율이 낮은 곳의 검출 376
그림 3-2-5-5. 반사율이 높은 곳의 검출 376
그림 3-2-5-6. 레이저 위치검지장치 기능시험 구성도 377
그림 3-2-5-7. 송신단 광학계 설계도 378
그림 3-2-5-8. 송신 광학 설계 378
그림 3-2-5-9. 수신 광학 설계 378
그림 3-2-5-10. 수신단 광학계 설계도 379
그림 3-2-5-11. 기본 전류원에 대한 증폭회로 380
그림 3-2-5-12. LIA 이용한 신호 측정 결과 381
그림 3-2-5-13. 마이크로 컨트롤러 보드 381
그림 3-2-5-14. 마이컴 회로도 382
그림 3-2-5-15. 아날로그 신호 보드 382
그림 3-2-5-16. 아날로그 신호 수신용 카드 2종 383
그림 3-2-5-17. 고속 시험기 구조 및 외형 384
그림 3-2-5-18. 위치검지장치 구성 385
그림 3-2-5-19. 위치검지장치 콘솔 385
그림 3-2-5-20. 검정타일에서 약한 반사광 385
그림 3-2-5-21. 하양타일에서 강한 반사광 385
그림 3-2-5-22. 반사광 아날로그 신호 386
그림 3-2-5-23. 고속시험기 내부 386
그림 3-2-5-24. 레이저 위치검지장치 예비시험 장치구성 386
그림 3-2-6-1. 초전도 전자석 리던던시 구성 389
그림 3-2-6-2. 속도별 기술요소의 제동가속도 391
그림 3-2-6-3. 비상 제동장치 개념도 392
그림 3-2-6-4. 비상 제동장치 동작 예시 392
그림 3-2-6-5. 튜브 재질별 영구자석의 저항력 특성 394
그림 3-2-6-6. 튜브 재질별 영구자석의 반발력 특성 394
그림 3-2-6-7. 튜브와 자석의 2D 전자기 제동력 및 반발력 해석 396
그림 3-2-6-8. 튜브와 자석의 2D 전자기 제동력 및 반발력 해석 결과 396
그림 3-2-6-9. 튜브와 자석의 3D 전자기 유도현상 해석 397
그림 3-2-6-10. 튜브와 자석의 2D 및 3D 해석결과의 비교 397
그림 3-2-6-11. 비상제동장치의 배치 398
그림 3-2-6-12. 비상제동장치의 속도구간별 제동력 및 반발력 특성 398
그림 3-2-6-13. 비상제동장치 조합 제동가속도 399
그림 3-2-6-14. 비상제동장치 제동성능 분석 399
그림 3-3-1-1. 축소형 캡슐차량 주행안정성 평가 실험장치 주요 치수 403
그림 3-3-1-2. 축소형 캡슐차량 주행안정성 평가 실험장치 개략도 403
그림 3-3-1-3. 6DOF Stewart Platform 시스템 장치 예상도 404
그림 3-3-1-4. z-방향 모션의 구현 404
그림 3-3-1-5. 가이드웨이의 불규칙 405
그림 3-3-1-6. 반능동 MR 댐퍼 및 리니어 샤프트 모터 405
그림 3-3-1-7. 차체와 대차 사이의 1차 현가장치의 개략도 406
그림 3-3-1-8. ADAMS/View 축소형 캡슐차량 주행안정성 시뮬레이션 모델 407
그림 3-3-1-9. 시뮬레이션에 의한 축소형 캡슐차량의 진동가속도 407
그림 3-3-1-10. 축소형 캡슐차량의 대차에 가해지는 부상력 408
그림 3-3-1-11. 축소형 캡슐차량 차체의 피칭 각속도 408
그림 3-3-1-12. 축소형 캡슐차량 차체의 변위 409
그림 3-3-1-13. 축소형 캡슐차량 차체 변위의 스펙트럼 409
그림 3-3-1-14. 제작된 축소형 주행안정성 평가 실험 장치 410
그림 3-3-1-15. DOF 스튜어트 플랫폼 411
그림 3-3-1-16. 상판 조인트 412
그림 3-3-1-17. 하판 조인트 412
그림 3-3-1-18. DOF 스튜어트 플랫폼 장치 도면 413
그림 3-3-1-19. 리니어 액추에이터 414
그림 3-3-1-20. 리니어 액추에이터의 상세 도면 415
그림 3-3-1-21. DOF 스튜어트 플랫폼 제어 box 416
그림 3-3-1-22. The 6-6 Stewart platform 417
그림 3-3-1-23. 위에서 바라본 base frame(좌) 과 mobile frame(우) 418
그림 3-3-1-24. 'Solve inverse problem' 의 상세과정 421
그림 3-3-1-25. 스튜어트 플랫폼 제어 개념도 422
그림 3-3-1-26. 스튜어트 플랫폼 상판 변위 측정 422
그림 3-3-1-27. 스튜어트 플랫폼 상판 변위 측정 결과 423
그림 3-3-1-28. 스튜어트 플랫폼 상판 대역폭 측정 결과 423
그림 3-3-1-29. 스튜어트 플랫폼 요구 추력 측정 424
그림 3-3-1-30. 요구 추력이 있는 상태에서의 구동 변위 424
그림 3-3-1-31. 개별 액추에이터의 추력 측정 결과 425
그림 3-3-1-32. 개별 액추에이터 구동 변위 측정 결과 425
그림 3-3-1-33. 개별 액추에이터 대역폭 측정 결과 426
그림 3-3-1-34. 수직방향 스튜어트 플랫폼-차체 연결부 427
그림 3-3-1-35. 스프링 사양 427
그림 3-3-1-36. 대차-차체간 발생 힘 측정용 로드셀 및 트랜스미터 428
그림 3-3-1-37. 대차-차체간 발생 힘 측정용 로드셀 사양 428
그림 3-3-1-38. 주행안정화 장치(NPM shaft motor SX100TPL-ST20) 429
그림 3-3-1-39. 리니어 스케일(renishaw Quantic series Q48CX15D20A) 429
그림 3-3-1-40. 리니어 스케일 상세 도면 430
그림 3-3-1-41. 주행안정화 장치 구동용 드라이버(파나소닉 社의 MADLT15SM) 430
그림 3-3-1-42. 주행안정화 장치 제어기(dSPACE DS1104) 431
그림 3-3-1-43. 수직/횡방향 구동 연결부 431
그림 3-3-1-44. 기본 차체 432
그림 3-3-1-45. 차체 모형 432
그림 3-3-2-1. Schematic diagram of HILS system 434
그림 3-3-2-2. Experimental setting of HILS system with MR damper 435
그림 3-3-2-3. Schematic diagram of HILS system with MR Damper 435
그림 3-3-2-4. MR damper 436
그림 3-3-2-5. Current driver for MR damper 436
그림 3-3-2-6. Velocity-Force Relationship of MR damper 437
그림 3-3-2-7. Simulink block diagram for HILS experiment with Sky-Hook algorithm 438
그림 3-3-2-8. Experimental setting of HILS system with LSM 439
그림 3-3-2-9. Schematic diagram of HILS system 439
그림 3-3-2-10. LSM (Capacity: 3kN) 439
그림 3-3-2-11. Motor driver and noise filter 440
그림 3-3-2-12. Simulink block diagram for HILS experiment with VTMD algorithm 441
그림 3-3-2-13. Detail contents of VTMD algorithm 441
그림 3-3-2-14. Schematic diagram for capsule train 442
그림 3-3-2-15. Disturbance for the horizontal direction 445
그림 3-3-2-16. Disturbance for the vertical direction 445
그림 3-3-2-17. Time-history of the lateral acceleration of the carbody by the experiment 446
그림 3-3-2-18. Power-spectrum of the lateral acceleration of the carbody by the experiment 417 446
그림 3-3-2-19. Time-history of the angular acceleration of the carbody by the experiment 447
그림 3-3-2-20. Power-spectrum of the angular acceleration of the carbody by the experiment 447
그림 3-3-2-21. Time-history of the lateral acceleration of the bogie by the experiment 448
그림 3-3-2-22. Time-history of the angular acceleration of the bogie by the experiment 448
그림 3-3-2-23. Time-history of control voltage for MR damper and LSM actuator 449
그림 3-3-2-24. Time-history for the lateral direction control force by the experiment 449
그림 3-3-2-25. Time-history of the loadcell data 450
그림 3-3-2-26. Schematic diagram of capsule train for vertical/pitch motion 450
그림 3-3-2-27. Disturbance data for vertical/pitch motion model 454
그림 3-3-2-28. Simulink block diagram for numerical simulation of vertical/pitch motion model 455
그림 3-3-2-29. Time history of klv₁ (Numerical simulation)[이미지참조] 456
그림 3-3-2-30. Time history of klv₂ (Numerical simulation)[이미지참조] 457
그림 3-3-2-31. Time history of klv₃ (Numerical simulation)[이미지참조] 457
그림 3-3-2-32. Time history of klv₄ (Numerical simulation)[이미지참조] 458
그림 3-3-2-33. Vertical acceleration of carbody (Numerical simulation) 458
그림 3-3-2-34. Spectrum of vertical acceleration of carbody (Numerical simulation) 459
그림 3-3-2-35. Angular acceleration of carbody (Numerical simulation) 459
그림 3-3-2-36. Spectrum of angular acceleration of carbody (Numerical simulation) 460
그림 3-3-2-37. Vertical acceleration of front bogie (Numerical simulation) 460
그림 3-3-2-38. Angular acceleration of front bogie (Numerical simulation) 461
그림 3-3-2-39. Vertical acceleration of rear bogie (Numerical simulation) 461
그림 3-3-2-40. Angular acceleration of rear bogie (Numerical simulation) 462
그림 3-3-2-41. Time-history of Fvaf (Numerical simulation)[이미지참조] 462
그림 3-3-2-42. Time-history of Fvbf (Numerical simulation)[이미지참조] 463
그림 3-3-2-43. Time-history of Fvar (Numerical simulation)[이미지참조] 463
그림 3-3-2-44. Time-history of Fvbr (Numerical simulation)[이미지참조] 464
그림 3-3-2-45. Schematic diagram of HILS experiment for vertical/pitch motion 464
그림 3-3-2-46. Simulink block diagram for HILS experiment using vertical/pitch motion 465
그림 3-3-2-47. Time-history of the Klv₁ (1DOF HILS experiment, v=1000km/h)[이미지참조] 467
그림 3-3-2-48. Time-history of the vertical acceleration of the carbody (1DOF HILS experiment, v=1000km/h) 467
그림 3-3-2-49. Amplitude spectrum of the vertical acceleration of the carbody (1DOF HILS experiment, v=1000km/h) 468
그림 3-3-2-50. Time-history of the angular acceleration of the carbody (1DOF HILS experiment, v=1000km/h) 468
그림 3-3-2-51. Amplitude spectrum of the angular acceleration of the carbody (1DOF HILS experiment, v=1000km/h) 469
그림 3-3-2-52. Time-history of the vertical acceleration of the front bogie (1DOF HILS experiment, v=1000km/h) 469
그림 3-3-2-53. Time-history of the angular acceleration of the front bogie (1DOF HILS experiment, v=1000km/h) 470
그림 3-3-2-54. Time-history of the vertical acceleration of the rear bogie (1DOF HILS experiment, v=1000km/h) 470
그림 3-3-2-55. Time-history of the angular acceleration of the rear bogie (1DOF HILS experiment, v=1000km/h) 471
그림 3-3-2-56. Time-history of the Fvaf (1DOF HILS experiment, v=1000km/h)[이미지참조] 471
그림 3-3-2-57. Time-history of the Fvbf (1DOF HILS experiment, v=1000km/h)[이미지참조] 472
그림 3-3-2-58. Time-history of the Fvar (1DOF HILS experiment, v=1000km/h)[이미지참조] 472
그림 3-3-2-59. Time-history of the Fvbr (1DOF HILS experiment, v=1000km/h)[이미지참조] 473
그림 3-3-2-60. Time-history of the loadcell data (1DOF HILS experiment, v=1000km/h) 473
그림 3-3-2-61. Time-history of the command voltage (1DOF HILS experiment, v=1000km/h) 474
그림 3-3-2-62. Experimental setting of the 2DOF HILS system. 474
그림 3-3-2-63. Schematic diagram of the 2DOF HILS system 475
그림 3-3-2-64. Simulink block diagram of the 2DOF HILS system 475
그림 3-3-2-65. Time-history of the Klv₁ (2DOF HILS experiment, v=1000km/h)[이미지참조] 477
그림 3-3-2-66. Time-history of the Klv₄ (2DOF HILS experiment, v=1000km/h)[이미지참조] 478
그림 3-3-2-67. Vertical acceleration of carbody (2DOF HILS experiment, v=1000km/h) 478
그림 3-3-2-68. Amplitude spectrum of the vertical acceleration of the carbody (2DOF HILS experiment, v=1000km/h) 479
그림 3-3-2-69. Time-history of the angular acceleration of the carbody (2DOF HILS experiment, v=1000km/h) 479
그림 3-3-2-70. Amplitude spectrum of the angular acceleration of the carbody (2DOF HILS experiment, v=1000km/h) 480
그림 3-3-2-71. Time-history of the vertical acceleration of the front bogie (2DOF HILS experiment, v=1000km/h) 480
그림 3-3-2-72. Time-history of the angular acceleration of the front bogie (2DOF HILS experiment, v=1000km/h) 481
그림 3-3-2-73. Time-history of the vertical acceleration of the rear bogie (2DOF HILS experiment, v=1000km/h) 481
그림 3-3-2-74. Time-history of the anular acceleration of the rear bogie (2DOF HILS experiment, v=1000km/h) 482
그림 3-3-2-75. Time-history of the Fvaf (2DOF HILS experiment, v=1000km/h)[이미지참조] 482
그림 3-3-2-76. Time-history of the Fvbf (2DOF HILS experiment, v=1000km/h)[이미지참조] 483
그림 3-3-2-77. Time-history of the Fvar (2DOF HILS experiment, v=1000km/h)[이미지참조] 483
그림 3-3-2-78. Time-history of the Fvbr (2DOF HILS experiment, v=1000km/h)[이미지참조] 484
그림 3-3-2-79. Time-history of the loadcell data at Fvaf (2DOF HILS experiment, v=1000km/h)[이미지참조] 484
그림 3-3-2-80. Time-history of the loadcell data at Fvbr (2DOF HILS experiment, v=1000km/h)[이미지참조] 485
그림 3-3-2-81. Time-history of the command voltage for 3kN LSM (2DOF HILS experiment, v=1000km/h) 485
그림 3-3-2-82. Time-history of the command voltage for 5kN LSM (2DOF HILS experiment, v=1000km/h) 486
그림 3-3-3-1. 하이퍼튜브 차량 및 대차 487
그림 3-3-3-2. 하이퍼튜브 가이드웨이 및 전자레일 488
그림 3-3-3-3. 초전도 전자석 및 부상/안내 전자 레일 488
그림 3-3-3-4. 안내력과 부상력 489
그림 3-3-3-5. 안내강성과 부상강성 489
그림 3-3-3-6. 커브피팅된 부상강성과 안내강성 490
그림 3-3-3-7. 캡슐차량 3D 동역학 해석 모델 491
그림 3-3-3-8. 캡슐차량에 작용하는 추진력 및 저항력 491
그림 3-3-3-9. 가이드웨이 불규칙도 492
그림 3-3-3-10. 시뮬레이션 결과 492
그림 3-3-3-11. 수평 방향 차체 가속도(600km/h 운행시) 493
그림 3-3-3-12. 수직 방향 차체 가속도(600km/h 운행시) 493
그림 3-3-3-13. 속도별 수평 방향 차체 가속도 494
그림 3-3-3-14. 속도별 수직 방향 차체 가속도 494
그림 3-3-3-15. 곡선 주행시 원심력에 의한 수평방향 변위 495
그림 3-3-3-16. 추력-저항력 곡선 495
그림 3-3-3-17. 속도 profile 496
그림 3-3-3-18. 최고 가속도 발생구간(270km/h)에서의 수평방향 차체 가속도 496
그림 3-3-3-19. 교각과 교각 사이의 거더 처짐 496
그림 3-3-3-20. 교각 주행에 따른 수직방향 대차 변위 497
그림 3-3-3-21. 교각 주행에 따른 수직방향 차체 가속도 497
그림 3-3-3-22. 튜브 및 가이드웨이 단차 497
그림 3-3-3-23. 단차 통과에 따른 수직방향 대차 변위 498
그림 3-3-3-24. 단차 통과에 따른 수직방향 차체 가속도 498
그림 3-3-3-25. 특정 코일의 고장에 따른 부상 및 안내력 불균형 498
그림 3-3-3-26. 부상 및 안내력 불균형에 따른 roll 방향 대차 변위 499
그림 3-3-3-27. 부상 및 안내력 불균형에 따른 roll 방향 차체 가속도 499
그림 3-3-4-1. 테스트 베드 차량 2D Outline (측면) 500
그림 3-3-4-2. 테스트 베드 차량 2D Outline (상부) 501
그림 3-3-4-3. 테스트 베드 차량 2D Outline (정면) 501
그림 3-3-4-4. 대차 설계도(상부) 502
그림 3-3-4-5. 대차 설계도(측면도) 502
그림 3-3-4-6. 대차 설계도(정면도) 503
그림 3-3-4-7. 테스트 베드 대차 3D 모델링 503
그림 3-3-4-8. 초전도 전자석 주행체 모식도 504
그림 3-3-4-9. 래더 프레임 구조 예시 505
그림 3-3-4-10. 스페이스 프레임 구조 예시 506
그림 3-3-4-11. 모노코크 구조 예시 506
그림 3-3-4-12. 3차년도 테스트 베드 차량 대차 설계안 507
그림 3-3-4-13. 4차년도 주행체 프레임 구조 설계안 508
그림 3-3-4-14. Topology optimization 해석 모델 및 경계 조건 509
그림 3-3-4-15. Topology optimation 결과 (Case 2) 510
그림 3-3-4-16. 프레임 설계 초안(1) 510
그림 3-3-4-17. 프레임 설계 초안(2) - 정면도 511
그림 3-3-4-18. 프레임 설계 초안(2) - 측면도 511
그림 3-3-4-19. 프레임 설계 초안(2) - 평면도 512
그림 3-3-4-20. 프레임 구조해석 모델 513
그림 3-3-4-21. 해석 경계조건(전자석 하중만 적용) 514
그림 3-3-4-22. 해석 경계조건(전자석 하중, 추진력, 유도력 모두 적용) 514
그림 3-3-4-23. 해석 결과(전자석 하중만 적용) 515
그림 3-3-4-24. 해석 결과(전자석 하중, 추진력, 유도력 적용) 516
그림 3-3-4-25. 주행체 평면도 517
그림 3-3-4-26. 주행체 3D 도면(초전도 전자석 제외) 517
그림 3-3-4-27. 주행체 3D 도면(초전도 전자석 포함) 517
그림 3-3-4-28. 주행체 2D 도면 518
그림 3-3-4-29. 주행체 3D 렌더링 결과물 519
그림 3-3-4-30. 주행체 3D 렌더링 결과물(탄소섬유 복합재 커버 적용) 520
그림 3-3-5-1. Guideway 제원 521
그림 3-3-5-2. 시‧제동하중 및 수평하중 적용방향 (투영도) 522
그림 3-3-5-3. 시‧제동하중 및 수평하중 적용방향 (횡단면) 523
그림 3-3-5-4. Guideway Hunch 크기 523
그림 3-3-5-5. Guideway 받침대 및 전선인입구 설치 524
그림 3-3-5-6. Guideway 설계 평면도 543
그림 3-3-5-7. Guideway 배근도 544
그림 5-1-1-1. 아음속 캡슐 트레인 테스트 배드 개념도 568
그림 5-1-1-2. 화물 운송 시스템 개념도 568