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요약문
목차
제1장 연구과제 개요 38
제1절 추진배경 및 방향 38
1. 추진배경 38
2. 추진방향 38
제2절 필요성 및 기술정의 39
1. 기획연구 필요성 39
2. 기술의 정의 및 연구범위 설정 44
제2장 국내외 시장 및 기술동향 분석 46
제1절 시장동향 분석 46
1. 국외동향 46
2. 국내동향 50
3. 종합 및 시사점 53
제2절 국외 기술동향 분석 54
1. 국외 고속철도 기술개발 현황 54
2. 국외 자기부상철도 기술개발현황 56
3. 국외 도시철도 기술개발 현황 57
제3절 국내 기술 동향 59
1. 국내 고속철도 기술개발 동향 59
2. 국내 자기부상철도 기술개발동향 61
3. 국외 도시철도 기술개발동향 62
제3장 국내외 정책동향 분석 65
제1절 철도산업의 환경 변화 65
1. 미래사회변화 65
2. 철도산업의 환경변화 69
제2절 국내외 철도산업동향 71
1. 세계 철도산업 시장규모 71
2. 세계 철도산업 전망 74
3. 세계 철도산업체 동향 76
4. 국내 철도산업의 시장동향 77
제3절 철도 차량 및 부품 산업 79
1. 철도차량산업의 특성 79
2. 철도차량산업 발전과정 및 현황 79
제4절 국내외 철도차량산업 동향 81
1. 국내 철도차량산업 동향 81
2. 국내 철도차량 부품산업 동향 84
3. 국내 철도차량산업의 문제점 86
4. 국외 철도차량산업 동향 87
제5절 국외 정책동향 93
1. 일본 93
2. 중국 94
3. 프랑스 94
4. 영국 95
5. 독일 95
6. 미국 96
제6절 국내 정책동향 97
1. 기본 방향 97
2. 철도관련 국가계획의 주요 내용 97
3. 철도부문 정부 투자현황 111
4. 국내 철도 R&D 투자현황 및 성과 112
5. 국내 철도 R&D의 문제점 및 패러다임의 전환 122
6. 철도차량산업의 발전방향 123
제7절 철도차량 부품의 국산화 126
1. 상위 계획과의 연관성 분석 128
2. 정부 지원의 필요성 140
제8절 정책적 타당성 분석 145
1. 의미 145
2. 항목구성 146
3. 상위 계획과의 부합성 149
4. 사업추진의지 및 선호도 156
5. 사업추진상의 위험요인 분석 체계 160
6. 재원조달 가능성 162
7. 법·제도적 위험요인 166
8. 사업 특수 평가항목 172
제4장 특허동향 분석 175
제1절 개요 175
1. 분석배경 175
2. 분석목적 175
제2절 분석기술관련 시장분석 175
1. 국내 산업현황 175
2. 해외 산업현황 180
제3절 철도차량 부품별 산업현황 183
1. 변압기 기술 183
2. 견인전동기 기술 184
3. 감속기 기술 185
4. 차륜 기술 185
5. 전력변환장치 기술 186
6. IGBT 기술 188
7. 열차제어 기술 189
8. 주접촉기 기술 191
9. 축전지 기술 192
10. 공기조화장치 및 냉각시스템 기술 192
11. 준고속 전기철도(EMU) 기술 193
제4절 특허분석 195
1. 기술의 정의 195
2. 기술의 구성 196
3. 기술의 분류 197
4. 특허기술 동향 209
6. 특허분석 결론 247
제5장 기술예측조사 및 미래사회 전망 248
제1절 기술예측조사 248
1. 조사방법 248
2. 설문결과 250
제2절 미래사회 전망과 니즈, 소요기술예측 257
1. 미래사회 전망과 니즈 257
2. 소요기술예측 260
제3절 철도차량 기술분류 체계도 및 철도기술수준 261
1. 철도차량 기술분류 체계도 261
2. 철도기술수준 264
3. 국내외 철도기관 및 기업현황 분석 267
4. 국내 철도부품 강소기업 육성전략 286
5. 해외 철도부품 기업 벤치마킹 결과 287
제6장 연구개발과제 구성 및 추진전략 290
제1절 SWOT분석 290
1. 환경분석 290
2. 환경분석 결과 290
3. 시사점 291
제2절 비전 및 목표설정 292
1. 설정방향 292
2. 비전 및 목표설정 293
제3절 기존 국가R&D 검토결과 294
1. 현황 종합 294
2. 조사결과 종합 295
제4절 연구과제 도출 및 추진체계 296
1. 연구과제 도출 296
2. 기존연구와의 중복성 검토 298
3. 핵심 후보과제별 세부과제 구성안 299
4. 기대효과 분석 331
제7장 기술로드맵 및 연도별 예산현황 333
제1절 기술로드맵 333
제2절 연도별 예산현황 335
제8장 과제 제안요구서(RFP) 337
1. 일반/고속철도용 차축베어링 설계 및 요소기술 개발 337
2. 일반·고속철도용 댐퍼류 설계 및 요소기술 개발 342
3. 고속열차용 고출력 1C1M 추진제어장치 기술 개발 347
4. 교류철도 급전용 보호계전기 설계 기술 개발 352
5. 모듈형 IGBT를 이용한 전동차 주전력변환장치 개발 357
6. 도시철도용 차축베어링 기술개발 361
7. 고속차량 안전성 향상을 위한 신호장치 기술개발 368
8. 전기기관차 냉각시스템 기술 개발 373
9. 고속차량 중정비 고도화 기술개발 376
10. 철도차량용 차륜 성능향상 기술 개발 381
11. 선로유지보수 효율성 향상을 위한 기술 개발 386
12. 철도 전기설비 성능향상 및 고도화 기술 개발 392
13. 차세대 지능형 철도시스템 핵심기술 연구 개발 409
14. 준고속 철도차량용 견인전동기 기술 개발 417
15. 동력분산식 철도차량 동력전달 시스템 개발 421
16. 차세대 열차진단 제어시스템(ATDCS) 개발 426
17. 철도차량용 포켓 슬라이딩 승강문 시스템 개발 430
18. 신개념 고속화차 시스템 기술 개발 434
19. 고휘도(100만 칸델라급) LED 전조등 기술 개발 439
20. 전기기관차 주요시스템 부품 국산화 444
21. 철도차량용 초절전 친환경 냉방장치 기술 개발 450
참고문헌 458
부록 459
[부록 1] 국내외 철도기관 및 산업체현황 459
[부록 2] 철도분야 전문업체 육성전략 575
[부록 3] 철도차량 주요부품 현황 627
[부록 4] 현장시험 활용방안 고시(안) 632
[부록 5] 국내 기술 인프라 현황 636
[부록 6] 자동차 분야 기업 현황 637
그림 2-1-1. 주요 철도 선진국 철도부품회사 보호 노력 46
그림 2-1-2. 세계철도시장 점유율 47
그림 2-1-3. 해외 철도 시장 분석 47
그림 2-1-4. 국내 철도차량 부품산업 현황 51
그림 2-1-5. 철도차량 부품회사 및 임직원 수별 현황 51
그림 2-1-6. KTX 가격상승율과 KTX-산천 단종가능 부품 수 52
그림 2-1-7. KTX 연도별 고장발생 및 운용부품 부족 현황 52
그림 2-1-8. 수출입대비 철도선진국이 차지하는 부품비율 현황 53
그림 2-3-1. 국내 고속철도 기술개발 현황 59
그림 2-3-2. 도시철도 개발 현황 63
그림 3-1-1. 선진국과 개도국의 인구구조 비교 65
그림 3-1-2. 에너지원별 채굴 가능 기간 66
그림 3-1-3. 신흥국-선진국의 세계 GDP 비중 변화전망 67
그림 3-1-4. 정부 R&D 투자 현황 (2003~2010년) 68
그림 3-2-1. 분야별 전세계 철도시장 규모 71
그림 3-2-2. 분야별 전세계 철도시장 규모 72
그림 3-2-3. 분야별 전세계 철도시장 증가 규모 72
그림 3-2-4. 도시철도차량 증가 73
그림 3-2-5. 전세계 철도공급시장 전망 74
그림 3-2-6. 지역별 성장전망 75
그림 3-2-7. 세계 철도차량시장 전망 75
그림 3-2-8. 세계 철도차량시장 전망 76
그림 3-2-9. 철도차량 제작사별 시장점유율 현황(2010) 77
그림 3-2-10. 국내도시철도 차량 현황 77
그림 3-4-1. 종사자/임직원 수별 철도차량용 부품회사 현황 84
그림 3-4-2. 철도차량의 세계시장 점유율과 최근 10년간 교통시설 투자현황 85
그림 3-4-3. 2010-2020년 사이 유럽에서의 고속철도차량 전망(2010년 기준) 89
그림 3-4-4. 2010-2020년 사이 아시아-태평양 지역에서의 고속철도차량 전망(2010년 기준) 89
그림 3-4-5. 2010-2020년 사이 신규 여객철도차량 수요(2010년 기준) 90
그림 3-4-6. 경량전철 차량 제작사별 시장점유율(2006~2010, Number of Units) 91
그림 3-6-1. 국가 개발계획 로드맵 98
그림 3-6-2. 제 4차 국토종합계획 비전 및 목표 100
그림 3-6-3. 제 2차 국가기간교통망 계획의 비전 및 목표 102
그림 3-6-4. 제 2차 국가교통기술개발 계획 109
그림 3-6-5. 제 2차 국가교통기술개발 계획에 따른 철도교통 변화 111
그림 3-6-6. 철도 SOC 투자현황 112
그림 3-6-7. 총 과제수(331과제, 예산지원 284+비예산과제 47) 113
그림 3-6-8. 연도별 R&D 비용(정부지원+기업분담금) 114
그림 3-6-9. 주요 연구과제 추진 현황 114
그림 3-6-10. 분야별 정부(국토교통부) R&D 투자현황 및 계획 115
그림 3-6-11. 철도차량 유형별 정부(국토교통부) R&D 투자현황 및 계획 115
그림 3-6-12. 철도차량 개발에 따른 경제적 효과 116
그림 3-6-13. 철도차량부품 개발에 따른 경제적 효과 116
그림 3-6-14. 세계 최고 수준의 철도차량 개발 117
그림 3-6-15. 세계 4위 고속열차 기술 확보 117
그림 3-6-16. 세계 최고 수준의 철도용품 개발 118
그림 3-6-17. 철도 R&D를 통한 시장창출 및 고용효과 118
그림 3-6-18. 기술 국산화에 따른 가격 인하효과 119
그림 3-6-19. 고속철도 기술자립효과 119
그림 3-6-20. 도시철도 기술자립효과 120
그림 3-6-21. 철도 차량 및 부품 수출/수입 동향 120
그림 3-6-22. IT 융합을 통한 기술선점효과 121
그림 3-6-23. 철도 R&D 패러다임 전환 122
그림 3-7-1. 상위 계획과의 연관성 128
그림 3-7-2. 박근혜 정부의 국정 비전 129
그림 3-7-3. 창조경제의 개념 130
그림 3-7-4. 박근혜 정부의 연구개발투자 기본 방향 131
그림 3-7-5. 2014년도 정부연구개발투자 중점 추진분야 131
그림 3-7-6. 국토교통관련 법체계 133
그림 3-7-7. 창조경제 실천을 위한 철도 R&D 추진방향 133
그림 3-7-8. 국토교통부 R&D 패키지 지원 전략 134
그림 3-7-9. 철도분야 강소기업 육성 135
그림 3-7-10. 철도 R&D 생태계 조성 135
그림 3-7-11. 국토교통부 철도 R&D 비전 및 목표 136
그림 3-7-12. 국가상위계획과의 부합성 136
그림 3-7-13. 건설교통 R&D 중장기 계획과 상위계획과의 연계성 137
그림 3-7-14. 건설교통 R&D 중장기계획 비전 및 목표 137
그림 3-7-15. 철도핵심 부품 및 장치개발 중점과제 138
그림 3-7-16. 강소기업 육성 비전 및 목표 138
그림 3-7-17. 신시장창출-세계시장 진출이 가능한 Killer Item 발굴 139
그림 3-7-18. 철도 R&D 생태계 조성 140
그림 3-7-19. 철도기술연구개발의 필요성 및 특성 140
그림 3-7-20. 2013년 중점추진 분야 142
그림 3-7-21. 철도시스템 성능 및 수송력 향상 분야 142
그림 3-7-22. 기술분야 연구개발 로드맵 143
그림 3-7-23. 예산 지원을 통한 기술개발 효과 144
그림 3-7-24. 정부 지원의 지연에 따른 문제점 144
그림 3-8-1. 철도차량 완성차/부품 공급업체 현황 147
그림 3-8-2. 2013~2017 건설교통 R&D 중장기 계획의 철도기술연구 개요 및 주요추진성과 152
그림 3-8-3. 2013~2017 건설교통 R&D 중장기 계획의 철도기술연구 이슈트리 153
그림 3-8-4. KTX 고장률(차종별) 157
그림 4-2-1. 국내 철도차량 부품 생산규모 추이 176
그림 4-2-2. 종사자/임직원 수별 철도차량용 부품회사 현황 177
그림 4-2-3. 국내 철도 부품별 참여기업 현황 179
그림 4-2-4. Share of transport markets in the total after sales market 2011 181
그림 4-2-5. Market volume of after-sales Top-10 countries 2011 181
그림 4-2-6. 전세계 판매 후(After-sales service) 시장 점유율 (지역별) - 2011년 기준 181
그림 4-2-7. 전세계 매 후(After-sales service) 시장 성장률 (지역별) - 2011~2016년 기준 182
그림 4-3-1. ABB's Traction Transfomer for Siemens's High-speed train 184
그림 4-3-2. ABB's Traction Transfomer for in Velaro 380(China) 184
그림 4-3-3. ABB's Traction Transfomer for Bombardier TALENT 2(Germany) 184
그림 4-3-4. ABB's Traction Transfomer in Alstom Coradia (Germany) 184
그림 4-3-5. ABB's Modular traction motors 184
그림 4-3-6. ABB's frameless induction traction motor 184
그림 4-3-7. Voith's Gear Units for High-Speed Trains 185
그림 4-3-8. Voith's Gear Units for Electrically Powered Railcars 185
그림 4-3-9. Voith's Gear Units for Light Rail Vehicles 185
그림 4-3-10. Voith's Gear Units for Metro 185
그림 4-3-11. Hydraulic press for forging railway wheels 186
그림 4-3-12. The new Schuler wheel rolling machine MHRV-180/80 186
그림 4-3-13. Forging and rolling railway wheels in a complete system 186
그림 4-3-14. 전세계 Inverter 시장 증가율 - (2010~2020년) 186
그림 4-3-15. 철도전력공급 관련 신규/개량분야의 전세계 시장 점유율(업체별) - 2011년 기준 187
그림 4-3-16. 철도전력공급 관련 유지보수 및 교체분야 전세계 시장 점유율 (지역별) - 2011년 기준 187
그림 4-3-17. 철도전력공급 관련 유지보수 및 교체분야 전세계 시장 성장률 (지역별) - 2011~2016년 기준 188
그림 4-3-18. Martek Power's 800W DC-DC Converter 188
그림 4-3-19. Martek Power's 750W DC-AC Converter 188
그림 4-3-20. Global market for active electronic components 189
그림 4-3-21. Global MMC market outlook 189
그림 4-3-22. 신호/제어 관련 신규/개량분야의 전세계 시장 점유율(업체별) - 2011년 기준 189
그림 4-3-23. 신호/제어 관련 유지보수 및 교체분야 전세계 시장 점유율 (지역별) - 2011년 기준 190
그림 4-3-24. 신호/제어 관련 유지보수 및 교체분야 전세계 시장 성장률 (지역별) - 2011~2016년 기준 190
그림 4-3-25. 수동 및 기타 상호 전자부품 전세계 시장 성장률 (지역별) - 2010~2017년 기준 191
그림 4-3-26. Global market for Battery control – 2006~2016년 기준 192
그림 4-3-27. Share of battery control technology – 2011 192
그림 4-3-28. 환경분야 센서 및 모니터링 전세계 시장 성장률 - 2009~2016년 기준 192
그림 4-3-29. 다양한 종류의 공기조화 시스템 193
그림 4-3-30. 준고속 전기철도(EMU) 전세계 시장 점유율(업체별) - 2007~2011년 기준 193
그림 4-3-31. 준고속 전기철도(EMU) 판매 후 분야 전세계 시장 점유율 (지역별) - 2011년 기준 194
그림 4-3-32. 준고속 전기철도(EMU) 판매 후 분야 전세계 시장 성장률 (지역별) - 2011~2016년 기준 194
그림 4-4-1. 출원년도 및 국가별 출원추이 209
그림 4-4-2. 세부기술별 특허출원동향 210
그림 4-4-3. 주요 출원인 동향 210
그림 4-4-4. 연도별 주요 출원인 동향 211
그림 4-4-5. 국가별 기술분포(방사형) 212
그림 4-4-6. 기술별/국가별 기술분포(버블형) 212
그림 4-4-7. 특허 등고선 맵 213
그림 4-4-8. 세부기술별 특허 등고선 맵 213
그림 4-4-9. 핵심특허 도면 215
그림 4-4-10. 특허기술 연계 기술발전 추이 216
그림 4-4-11. 출원년도 및 국가별 출원추이 217
그림 4-4-12. 세부기술별 특허출원동향 218
그림 4-4-13. 주요 출원인 동향 218
그림 4-4-14. 연도별 주요 출원인 동향 219
그림 4-4-15. 국가별 기술분포(방사형) 219
그림 4-4-16. 기술별/국가별 기술분포(버블형) 220
그림 4-4-17. 특허 등고선 맵 221
그림 4-4-18. 세부기술별 특허 등고선 맵 221
그림 4-4-19. 핵심특허 도면 224
그림 4-4-20. 특허기술 연계 기술발전 추이 224
그림 4-4-21. 출원년도 및 국가별 출원추이 225
그림 4-4-22. 세부기술별 특허출원동향 226
그림 4-4-23. 주요 출원인 동향 227
그림 4-4-24. 연도별 주요 출원인 동향 227
그림 4-4-25. 국가별 기술분포(방사형) 228
그림 4-4-26. 기술별/국가별 기술분포(버블형) 228
그림 4-4-27. 특허 등고선 맵 229
그림 4-4-28. 세부기술별 특허 등고선 맵 230
그림 4-4-29. 핵심특허 도면 231
그림 4-4-30. 특허기술 연계 기술발전 추이 232
그림 4-4-31. 출원년도 및 국가별 출원추이 233
그림 4-4-32. 세부기술별 특허출원동향 234
그림 4-4-33. 주요 출원인 동향 234
그림 4-4-34. 연도별 주요 출원인 동향 235
그림 4-4-35. 기술별/국가별 기술분포(버블형) 235
그림 4-4-36. 특허 등고선 맵 236
그림 4-4-37. 세부기술별 특허 등고선 맵 237
그림 4-4-38. 핵심특허 도면 238
그림 4-4-39. 특허기술 연계 기술발전 추이 239
그림 4-4-40. 출원년도 및 국가별 출원추이 240
그림 4-4-41. 세부기술별 특허출원동향 241
그림 4-4-42. 주요 출원인 동향 241
그림 4-4-43. 연도별 주요 출원인 동향 242
그림 4-4-44. 기술별/국가별 기술분포(버블형) 242
그림 4-4-45. 특허 등고선 맵 243
그림 4-4-46. 세부기술별 특허 등고선 맵 244
그림 4-4-47. 핵심특허 도면 245
그림 4-4-48. 특허기술 연계 기술발전 추이 246
그림 5-1-1. 주요장치 기술트리 및 기술 정의 249
그림 5-2-1. 미래사회의 전망과 니즈 259
그림 5-3-1. 차종/장치별 분류체계 263
그림 5-3-2. 선진국 대비 한국철도의 분야별 기준수준(2009년 기준) 266
그림 6-2-1. 철도 R&D 중점 추진분야 연도별 투자현황 293
그림 6-2-2. 비전 및 목표설정 293
그림 6-4-1. 비전 및 목표 299
그림 6-4-2. 댐퍼 및 수리 Kit 302
그림 6-4-3. IT기반 교류철도급전용 보호계전시스템 설계 306
그림 6-4-4. 소자개발 추이 및 IGBT 보조인버터 309
그림 6-4-5. 차축베어링 구성 부품 311
그림 6-4-6. KTX-산천 신호장치 및 MVB박스 313
그림 6-4-7. 전기기관차 냉각 시스템 314
그림 6-4-8. 프랑스 SNCF PCB 정비센터 316
그림 6-4-9. 차륜 답면 결함 317
그림 6-4-10. AC Traction System구성 319
그림 6-4-11. 무선통신기반 시스템 개념 및 운용방안 321
그림 6-4-12. 견인전동기 디자인 322
그림 6-4-13. 준 고속차량용 구동시스템 323
그림 6-4-14. 전조등용 컨버터 및 완제품 디자인 328
그림 6-4-15. 추진제어장치 시스템 디자인 329
그림 6-4-16. 고속철도차량 공기조화 유니트 330
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