Transcript 4. 철도차량 시스템 기술 [홍용기 박사]

철도의 역사
철도기술동향
철도의 미래 발전전망
철도차량기술사 개관
철도의 역사
1. 철도차량의 탄생
1.1 세계 최초의 증기기관차
Penydaren호(1804. 2. 21)
-영국의 Richard Trevithick이
만든 세계 최초의 증기기관차 .
- 기관차+화차 5량에 철재 50톤
+70명을 태우고 16km 거리를
8km/h로 시험하였으나 궤도가
파손되어 실용화되지 못함.
1.2 세계 최초로 실용화 된 증기기관차
Locomotion호(1825년)
- 영국의 George Stephenson이 만든
세계 최초로 실용화된 증기기관차 임.
- 기관차+90톤 무게를 16km/h로 주행
하여 스톡톤~달링톤 구간에서 개업함.
- 표준궤간 1,435mm의 창시자.
Rocket호(1829년)
- 영국의 Robert Stephenson 이 만든
증기기관차.
-리버플~맨체스터 구간(2.4km)에서
속도 24km/h로 주행(경주에서 우승)
-1930년 개통된 리버플~맨체스터 사용
1.3 세계 최고(最古), 최고속도 증기기관차
세계 최고(最古)의 증기기관차(1813년)
-“Puffing Billy호”(런던과학박물관)
영국의 William Hedley가 제작
-차량무게: 8ton, 50톤 광석을 적재하고
8km/h 속도로 주행
-현존하는 가장 오래된 증기기관차
세계 최초 200km/h 주행 증기기관차(1938년) (영국 York 국립철도박물관)
“MALLARD호” 202.7km/h 기록(영국의 “나이젤 그래이스”가 설계)
-이 증기기관차는 객차 7량을 견인하고 202.7km/h로 주행
1.4 세계 최초의 전기기관차, 디젤전기기관차
세계 최초 전기기관차(1879년)
- 독일 지멘스사에서 제작
- 20명을 태우고 차량을 끌 수 있음.
- 베를린 박람회에 출품되어 운행된
세계최초의 전기기관차 임.
세계 최초의 디젤전기기관차(1912년)
- 스위스의 Sulzer사에서 80톤 기관차 제작. 시험운행, 영업운행은 못함.
- 최초 영업 기관차(60마력)는 스웨덴의 ASEA사에서 1913년에 제작운행
- 디젤기관차보다 전기기관차가 먼저 개발됨.
- 전기기관차보다 디젤기관차가 많이 사용하게 된 주요 원인은 낮은 석유가격
1.5 세계 국가별 철도 도입시기와 속도 변천
철도의 속도 발달 역사
프랑스 차륜식 최고속도 574.8km(2007년 4월 3일)
2. 한국 철도차량의 발달
2.1 한국철도의 탄생
인천-노량진 간
철도기공식(1897. 3. 22)
- 1897년 3월 22일 인천 우각리(牛角里)에서 경인선 착공
- 1899년 9월 18일 인천~노량진 구간이 개통된 후
- 이어 1905년 경부선 영등포~초량(부산) 구간이 개통
- 경의선, 경원선, 호남선, 함경선이 차례로 건설 됨.
2.2 철도차량의 변천
한국철도차량
증기기관차
증기기관차(1899. 9. 18 - 1967. 8. 31)
- 미국제 푸러형(허용속도 75km/h) 운행시작
디젤전기기관차
디젤전기기관차(1960. 2. 21 - 현재)
-1951년부터 운행시작(입환용)
-1960년부터 본격 운행(500여량 보유)
모두 20종의 디젤기관차가 운행됨(EMD & 국산)
디젤동차
디젤동차(1962. 5. 15 - 현재)
-1962년 재건호 운행시작
-1987.7.6 새마을동차 운행
전기차
전기기관차, 전기동차(1973. 6. 20 - 현재)
- 1973. 6. 20 전기기관차(중앙선, 화물수송용)
- 1974. 8. 15 전기동차(서울지하철과 전철)
경량전철
경량전철(2000. 1. 1 - 현재)
-2000년부터 개발연구 시작(고무 바퀴식)
-현재 시운전 중(경산 시험선), 부산에서 건설 추진 중
고속철도차량
고속철도(2004.4.1 – 현재)
-2004. 4. 1 고속철도(KTX, 300km/h)
-2004.11.26 한국형 고속철도(350km/h 돌파)
-2005년 국가 연구개발 실용화 사업으로 추진
Maglev Train
철도 기술 동향
3. 철도의 특징
3.1 신 속 성
서울~부산 구간
1
2
고속버스
비행기
고속철도
고속철도
3
4
4시간 20분
수속
1시간 55분
2시간 10분
1시간 56분
수속 1시간+ 운항 55분
현재
전구간 개통 시
명절 연휴 때 승용차가 부산까지 7~8시간 걸림
중국 고속철도 표정속도 260km/h, 한국 215km/h(1시간 56분)
3.2 편 리 성
 철도는 거의 예정된 시간에 목적지에 도착
 승차감이 좋고, 넓은 객실내의 공간과 안락의자 배치
3.3 안 전 성
 열차 자동운전, 탈선예방경고장치 등 보안장치 구비
 100만km당 교통사고 도로 0.6건, 철도 0.02건
철도가 도로보다 30배 이상 안전 함
3.4 환 경 성
교통부문 온실가스 배출량 : 1억 98만톤(2007년 기준, 전체 CO2의 20%)
-수송수단별 : 도로 77.7%, 해운 12.7%, 항공 8.9%, 철도 0.7%
-육상수송수단 CO2 총 배출량의 90%이상을 자동차가 차지(승용차 70%)
지구온난화 주범 CO2 배출량
CO2 1kg = 509L
성인 1명이 호흡에 의해
배출되는 년간 CO2 배출량
320kg
삼나무(50년생)
23그루
자가용승용차 1대가
배출되는 년간 CO2 배출량
2,300kg
삼나무(50년생)
164그루
CO2 배출량
 자동차와 항공기는 철도 보다 CO2배출량이 많다.
 항공기는 소음이 심하다.
 CO2배출량 비율은 전철이 1일 때 버스 3.5, 승용차 8.4배 배출.
1인을 1km 수송할 때 CO2 배출량의 비교
17.9g
전 철 1
34.6g
일반철도 1.9
3.5
버 스
비행기
62.2g
6.2
승용차
2005년, 한국교통연구원 자료, 2007년 일본 국토교통성 자료
110.7g
8.4
150.7g
3.5 에너지 효율성
 대량수송으로 1인당 수송에너지 소모가 적다
 1명을 1km 수송에 드는 에너지
비행기가 철도의 3.5배, 승용차가 철도의 5.8배
1인을 1km 수송할 때 에너지 소비량의 비교
(일본 국토교통성, 2006)
철 도
1
111kcal
버 스
1.7
비행기
승용차
186kcal
3.5
386kcal
5.8
627kcal
3.6 시사점
 대량 수송성이 철도의 장점이지만 운행 시격이 중요함.
 쾌적성 개선으로 스마트 정보이용 환경에 관심.
 도로교통보다 2배 이상 빠른 속도의 철도시스템 도입.
 표정속도 향상필요. (중국 260km/h)
 문전수송(Door to Door)을 도로교통이 담당토록
연계수송체계가 절실.
4. 도시철도
4.1 도시철도 시스템 개요
대도시
개인교통수단의 급격한 증가
도시철도
안전, 신속, 정확, 대량수송
친환경성의 장점
도로 교통 포화 및 속도 저하
인명사고 / 주차문제
도심과 부도심 및 교외간의
승객 수송
도시의 생산성 저하
공해 등 환경문제 대두
도시의 교통문제를 근본적으로 해결할 수 있는 기능
도시철도의 용량에 따른 구분
구
분
중량(重量)전철
(MRT : Mass Rapid Transit)
중(中)전철
(MCT : Medium Capacit Transit)
경량(輕量)전철
(LRT : Light Rapid Transit)
용량
수송능력
(PPHPD)
대형
4만 ~9만명
6~10량
서울시 지하철
1~7, 9호선
중형
2만~4만명
6~10량
대전, 대구,
인천지하철
소형
5천~3만명
2~6량
부산반송선,
용인선, 의정부
편성량수
사용예
4.2 경량전철 K-AGT
차량시스템
 주요사양(2.4ⅹ9.1ⅹ3.5)
- 알루미늄차체 및 고무차륜형식 1축대차
-구
- 설계최고속도 : 70 km/h
- 최소곡선반경 : 40m (측선 30m)
- 승차정원 : 57명/량
- 제 어 방 식 : 무인자동운전
- 최대승차인원 : 100명/량
- 편 성 단 위 : 2량, 3량, 4량, 6량
배 : 58 ‰
4.3 바이모달 트램
항목
사양
좌석
29
입석 + 좌석
93
편성 (량)
2
전폭 (m)
2.5
전고 (m)
3.4
지상고 (m)
0.34
전장(m)
18
승객정원
차량구조
조향
All-wheel
steering
추진
Hybrid
안내방식
Magnetic track
guidance
최소회전반경 (m)
12
자동운전 및 정밀정차
가능
4.4 무가선 트램
2차전지(LPB)를 주동력으로 사용하여 무가선 및
유가선 하이브리드 방식으로 운행 가능하며 기존
선도 호환 가능한 저상형 경전철 시스템.
 시스템 목표사양 정의
 기술목표 사양 정의(기술목표사양서 참조)
• 2차 전지를 이용한 100% 저상형 도시교통수단
• 저상 350mm, 측선 25mR, 최대구배 60‰
• 무가선/유가선 혼용 및 도로교통수단 혼합 운행
• 공차하중 43톤/편성, 만차하중 55.6톤/편성
• 25년 이상 내구성 확보
• 성능최고속도 : 70km/h
• 1회 충전시 25km 주행가능 : 베터리 용량 설계
• 5모듈 /1편성 : 200명(3명/m2 기준)
• 표정속도 25km/h 이상, 75,000 명/시간 방향
• 최대가속도 : 3.5 km/h/s 이상
• 신뢰성 160,000km/car km(5분 이상 지연)
• 최대감속도 : 3.9 km/h/s 이상
• 가선 구간 :기존 도로교통과 간섭 없이 설계
• 승차감 2.5이하, 75dB(A)이하, 구원 비상운전
무가선 트램 운행시나리오
유가선 구간
무가선 구간
Driving
Motor
M
HVAC &
Auxiliaries
LiPolymer
Battery
LiPolymer
Battery
LiPolymer
Battery
M
제동 시
Driving
Motor
M
HVAC &
Auxiliaries
Driving
Motor
HVAC &
Auxiliaries
4.5 모노레일 시스템
두바이 모노레일
○ 차량
- 편성 : 3량 고정편성
- 편성수 : 4 편성 (최종 : 9편성 예정)
- 제어 : VVVF인버터
- 운전방식 본선 : ATO 무인운전(첨승원 승차)
차고 : ATP 수동운전
○ 신호보안 : 폐색식 (루프식)
○ 운행 소요시간 약25분 (왕복)
○ 최대 승차인원 : 361명
모노레일 : 대차
4.6 차세대 전동차
수송능력 향상
 차량속도 및 가속도 향상
 개별제어 및 무선통신
신호방식 적용
환경친화성 향상
 공기제동 최소화로
분진발생 감소
신뢰성 향상
 추진시스템 분산방식 적용
 예방진단기술
에너지 절감
 DDM 적용으로
전동기 효율향상
유지보수성 향상
 직접구동 견인전동기(DDM)
 완전전기제동
승객편의성 향상
 IT기술을 이용한
승객 정보서비스 제공
 실내공간 확대
직접구동형모터(DDM)
반력부
대차틀
전동기
기어박스
[기존 카르단 방식 견인 전동기]
중공축
회전자
고정자
커플링
완충스프링
이음매
주 전동기
베어링
직접구동형 견인 전동기
DDM 모터 비교
항목
직접구동전동기(DDM)
유도전동기(IM)
형식
직접구동형 영구자석전동기
유도전동기
정격출력
200kw
200kw
회전수
885rpm
5780rpm
최대 토크
12,359Nm (0~320rpm)
1670Nm (1429rpm)
냉각방식
전폐자기냉각
외부공기흡입방식
속도검출방식
레졸버
엔코더
효율
97%
92%
유지보수
9년 무유지보수
3년 단위 중정비
소음
80dB
95dB 이상
5. 틸팅 및 고속철도
5.1 틸팅차량
1
곡선 주행속도 향상
운행시간 단축
2
곡선 통과시 감속 불필요
에너지 효율 증대 및 유지보수 비용 절감
3
기존선 인프라 사용
속도향상을 위해
새로운 인프라 건설비용 절감
5.2 차세대 고속철도 차량
< KTX >
ㆍ프랑스에서 도입 및 국내운행(2004~ )
<한국형 고속열차 개발 및 성능입증>
ㆍ고속전철 기술개발(1996~2002)
ㆍ고속철도 기술개발(2002~2007)
◐ 차세대 고속철도
신뢰성 확보 및 상용화
<KTX-산천>
ㆍ한국형 고속열차
상용화 적용
(2009~ )
`
KTX 대체, 고속철도
수출
및 GTX등에 활용 가능
(2012~ )
< 차세대 고속철도 개발>
ㆍ동력분산식 기술개발(2007~2012)
② 차세대 고속철도 차량 특징
최고시험속도 430km/h 동력분산형
고속열차(HEMU-400X)시스템 및 핵심기술 개발
◐ 수송수요에 따른 편성
ㆍ동력분산형(EMU), 독립대차
`
ㆍ고속선과 기존선에서
운영
◐ 다양한 설계 대안 시험
ㆍ객실 디자인 복수 추진
ㆍ능동형 및 `반능동형 현가장치
시범 적용
◐ 추진시스템 독자 개발
◐ 승객 편의성 및 쾌적성 향상
ㆍ자기진단형 전자식 대용량 차단기
ㆍIGBT를 이용한 고효율 주전력 변환장치
`
ㆍOne Box형 보조전원장치
ㆍ유도전동기와 영구자석 동기전동기 병행
ㆍ IT기반 승객 편의장치 장착
(개인모니터, 무선인터넷 등)
ㆍ 인간공학적 공간 `디자인 및 기존
고속차량 대비 실내공간 증대
5.3 고속자기부상열차
고속형자기부상철도는 운행속도 400km/h 이상이며, 자력에 의한
반발력 또는 흡인력을 이용해서 차체를 궤도로부터 부상시켜 주행
하는 철도시스템이다. 영어로는 마그레브(Maglev)라고 한다. 자석
또는 코일의 설치방법에 따라 반발부상방식, 측면부상방식, 흡인방
식의 3종류로 나눈다. 자기부상열차는 기존 차륜주행방식에 비해
소음이나 진동이 적고, 유지보수가 대폭적으로 개선되었다.
철도의 미래 발전전망
6. 미래 교통 시스템
6.1 배터리 하이브리드 공공교통 시스템
배터리-엔진 하이브리드 버스
배터리 하이브리드 전차 LRV
① 하이브리드 버스 특징
 하네다 공항 터미널간의 무료 연락 버스에 도입(2008.2.15)
 전기로 주행하고 전기가 소모되면 영업소로 돌아와 충전을 실시
 배터리는 정격 전압 51.8 V, 리튬 이온 배터리팩 20개 탑재
 정격 전압 518 V, 정격 용량 80 Ah, 정격 에너지 용량 41.4 kWh의
대용량 배터리를 사용
일본 북해도
G8 정상회담
셔틀버스 사용
② 하이브리드 전차
③ 하이브리드 전차 주행특성
급속충전 배터리 전력량과 주행거리
배터리 충전전류와
계속시간
배터리 단자에서의 충
전전력량
1회 급속충전 때
주행거리
(공조미사용)
1회 급속충전 때
주행거리
(공조최대부하시)
1000A×61초
35.6MJ
(배터리용량의 13.7%)
7.9km 상당
4.0km이상
500A×3분16초
56.9MJ
(배터리용량의 21.9%)
12.7km 상당
6.4km이상
6.2 공중을 나는 에어카(Air Car)
50년 후에는 상온에서도 초전도 상태를 유지하는 상온 초전도 소재가 개발
돼 주차 중에서도 최소한의 전력으로 부상 상태의 유지가 가능하게 된다. '에
어 카'의 등장으로 도로나 주차장을 아스팔트, 콘크리트로 만들 필요가 없게
된다. 노면이나 옥외의 주차장에 잔디를 심어도 된다. 다만, 차체를 부상, 추
진시키는 리니어 모터용 코일은 잔디 속에 설치할 필요가 있다.
6.3 초고속 자기부상 진공열차
자기부상열차는 지상을 주행하는 교통수단 중 가장 빠르다고 알려져 있다. 현재
최고속도는 시속 약 580km가 기록되고 있지만 50년 후에는 초전도의 기술이 더
욱 발달, 시속 1,000km 운전이 가능하게 될 것이다.
이 같은 초고속 자기부상열차가 실현되면 중거리 구간(50~800km)을 고속으로
이동할 수 있다. 예를 들면 서울~부산 간 400km의 거리가 지금은 KTX로 약 2시
간이 걸리지만 초고속 자기부상 진공열차를 이용하면 약 25분에 이동할 수 있게
된다.
① 자기부상/ 추진시스템 변천
구분
1960년대 1970년대 1980년대 1990년대 2000년대 2010년 이후
* 상전도 흡인식 : 기존 전자석을 이용한 흡인식 부상 (가장 먼저 상용화) ► 기술선도국: 독일, 일본, 한국
* 초전도 반발식 : 초전도자석을 이용한 반발식 부상 (상용화 준비단계) ► 기술선도국: 일본
* 영구자석 반발식 : 영구자석을 이용한 반발식 부상 (연구개발 진행 단계) ► 기술선도국: 미국
<자기부상열차의 개발 역사>
<자기부상열차의 태동/연구개발/상용화 추세>
② 스위스 메트로 초고속 자기부상 구상
③ 초고속 자기부상열차 개발 필요성
 온실가스 배출 규제 및 원유자원의 고갈에 따른 국가적 교통 대응
능력 확보
 고유가 및 저탄소 교통 체계 전환 대비 교통체계의 적응력 강화
 차세대 친환경 에너지를 이용한 저비용 고효율 초고속 교통 체
계 구축
 동북아 일일 생활권 형성, 물동량 및 인구 이동량 증가 대응
 초고속 교통망에 의한 물동 및 인구이동이 더욱 가속화 시키고
동북아 지역의 경제 중심권을 형성함
 미래 철도 원천 기술로서 국가 신성장 동력 확보
 초고속 자기부상열차 시스템을 미래 신성장 사업으로 육성
 한일 및 한중 해저 터널의 건설 대비한 표준 및 기술 주도권을
확보함
6.4 궤도 엘리베이터
정지 궤도상에 있는 물체로부터 지면으로 향해 충분히 강한 로프가 수직으로 연
결되어 있어 그 로프를 타고 엘리베이터와 같이 위로 오르는 것이 가능할까? 이
것이 가능하다면 로켓과 같이 연료를 사용하지 않고도 우주공간으로 가는 것이
가능할 것이다. 이러한 꿈같은 우주수송시스템이 '궤도 엘리베이터'인 것이다.
궤도 엘리베이터 필요기술
① 소재 : 궤도 엘리베이터를 실현하기 위해 빠뜨릴 수 없는 기술은 충분한 인장 강도
를 갖는 로프의 개발이다. 정지궤도로부터 길이 3만 6,000킬로의 로프를 늘어뜨리게 되
므로 일반 로프로는 자중만으로도 끊어져 버린다. 최근 새로운 소재인 '카본 나노 튜브'
가 발명돼 실현 가능성이 더욱 높아지고 있다.
② 에너지 : 엘리베이터를 지상에서 궤도위 까지 쏘아 올리는 에너지공급 문제다. 전
선으로서는 자중에서 견딜 수 없기 때문에 우주공간에 체재하는 정지 궤도 스테이션으
로부터 레이저로 보내는 것이 유력하다. 레이저 송전은 이미 미국을 중심으로 연구가 진
행되고 있다. 특히 우주로부터 지상 간 태양발전 위성의 에너지 전송기술로 가까운 장래
에 경쟁적으로 연구가 진행할 것으로 생각된다.
③ 궤도엘리베이터의 무게 중심고 : 궤도 엘리베이터 시스템 전체의 무게 중심 높
이를 고도 3만6,000km 위치에 두는 것이다. 3만6,000km로 상공에서 아래로 내리는 것
만으로는 전체의 중심은 내려 가 버린다. 아래로 내려진 정도만큼 위로도 늘어나야만 한
다. 결국, 궤도 엘리베이터는 3만6,000km를 중간역으로 하여 아래는 지상으로부터 위
는 고도 수만 킬로 까지 계속하는 시스템으로 되는 것이다.
④ 지상역의 설치 장소 : 궤도 엘리베이터의 지상역은 어디에 설치하면 좋을까? 적도
위라는 것은 확실하다. 그렇다면 그 경도는 어디가 좋을까? 정지 궤도에 놓여졌다 해도
지구로부터 받는 중력의 약간의 변형의 영향으로 천천히 이동하고 있다. 궤도 엘리베이
터의 위치를 고정(keep) 해야 한다.
6.5 스페이스 초고속 여객기
'스페이스 플레인(초고속여객기)'은 주로 대륙 간 장거리 이동에 이용되는 여행
용 고속 제트기다. 대기권을 탈출, 우주권의 경계를 비행한다. 스크램 제트 엔
진을 사용하여 시속 1만km로 비행한다.
스페이스 플레인의 스피드는 도대체 어느 정
도일까? 미국 NASA의 무인극초음속 실험기
X-43이 마하 9(시속 약 1만 km)를 달성하고
있으나 이 값이 대기권 내 최고속도로 기록돼
있다. 50년 후에는 우주공간도 포함 마하수
12에 달하는 것이 가능할 전망이다.
한국에서 하와이는 약 50분, 파리는 약 70분,
뉴욕은 약 80분이면 O.K.! 이처럼 미래 해외여
행은 우리의 상상을 초월한 훨씬 빠르고 환상
적인 교통수단들이 등장할 전망이다.
6.6 새로운 아이디어의 여러 가지 방식 열차 구상
진공 튜브 열차
 진공상태의 튜브 내를 차량이 흡입되어
움직이는 열차
중력열차시스템
 에너지를 중력으로 사용하는 열차
(지구 지름 : 12,756km)
40분 소요
진공튜브열차(Vacuum Tube Train)
- 진공열차 : 진공으로 감압한 터널 내를 자기부상철도로 이동하는 교통
- 속도 : 6,400km/h
중력가속도를 이용한 교통시스템의 구상
중력가속도를 이용한 교통시스템의 구상
속도 28,440km
42분 12초
(지구 지름 : 12,756km)
중력가속도를 이용한 교통시스템의 구상
에너지 절약형 철도 건설 사례
A역
B역
A역
B역
7. 철도중심 교통정책
7.1 도로위주의 교통정책
▶ 자동차 등장 100년(1908~2008년)
- 도로망의 건설, 자동차 산업을 중심으로 한 경제성장, 석유의 대량 소비
▶ 자동차의 대량생산 보급은 거대한 산업으로 성장
- 매출액 2007년에 도요타 263조원, GM 212조원, 현대차그룹 103조원
- 국가예산 : 2007년도 239조원, 2010년 291조
▶ 이 자동차들은 이산화탄소(CO2)를 배출
- 배출가스는 사람들의 건강을 해치고, 100년 동안 대기 중의 온실효과가스 농도 높임.
▶ 자동차가 탄생된 지난 100년간 평균기온이 도쿄는 3℃가 상승.
- 기온이 1.5~2.5 ℃상승으로「20~30%의 생물 멸종위험 가능성」
▶ 향후 100년은 인간 중심의 지속가능한 환경교통 실현 사회로의
전환 모색
7.2 도로위주 교통정책으로 교통혼잡비용 급증
▶ 도로 중심의 교통정책으로 1990년 이후
- 고속도로 통행량은 매년 14.4%, 화물수송량은 6.4% 증가
▶ 교통혼잡비용 : 16조원(1996년)
24조원(2006년) 급증
- 도로상에서 발생하고 있는 교통혼잡으로 인하여 추가적으로 발생하는 사회적 비용(social cost)
- 교통혼잡비용 미국의 5배(GDP 대비 한국 2.9%, 미국 0.57%, 일본 2.3%)
▶ 국가교통시설투자현황
- 도로 : 4만km(1970년)
10.4만km(2008년)
- 철도 : 3천km(1962년)
3.4천km(2008년)
160% 증가
13% 증가
▶ 도로중심 교통정책을 통해서는 혼잡비용, 물류 및 환경비용 등의 문제를
해결할 수 없다.
7.3 철도중심 교통체계 구축
▶ 고속도로가 철도보다 평균 2.2배의 용지면적이 더 소요
- 도로 : 차선폭 30.6m(6차선), 수송량 21,495인/시간
- 철도 : 궤도폭 13.7m(복선,2차선), 수송량 21,000인/시간
▶ 주요 도시 및 거점간을 연결하는 지역간 교통수단 철도위주로 재정비
▶ 도시내 교통체계도 도로중심에서 탈피, 철도중심 교통체계 구축 필요
- 철도수단의 기능적 고려를 통한 노선계획과 투자가 지속적으로 이루어져야 함.
- 철도 및 타 교통 수단과의 연계가 인터모달체계이어야 함.
▶ 2020년까지 교통시설예산 중 50%까지 철도에 투자할 계획
- 지난 투자실적(2000~2006년) 철도 21.8%, 도로 61.5%
2020년 철도 50%, 도로 40%
7.4 국내철도 네트워크 구축 방향
전국 주요 도시를 1시간대로 접근할 수 있는
철도망 구축 필요
「日자형」고속철도 간선망구축
▶ 속도가 400, 300, 200, 100km/h인 노선 필요
▶ 기존선은 200km/h로 선로 개량(여객+화물)
▶ 목포~제주 고속선로 건설할 경우
-서울~제주 간 KTX로 2시간 20분(표정속도 215km/h)
-표정속도를 260km/h로 높이면 1시간 58분
-부산~제주 간 KTX로 2시간
▶ 고속신선 추가 노선 915km, 건설비 41조원
▶ 3선 구축하는 가변차선 운행도 고려
-철도3선의 수송량(31,000인/h)은 고속도로 9차선과 동일
전국 1시간대 고속철도망 구상
7.5 전국토가 하나의 도시생활권
▶ 전국토를 글로벌 경쟁력이 강한 하나의 도시화 구축
- 300~400km/h 고속철도망과 200km/h 준고속철도망 구축으로 하나의 도시생활권화
- 서울 외곽에 가는 것 보다 지방에 가는 것이 더 빠를 수도 있음.
- 교통카드 하나로 전국의 대중교통수단을 이용할 수 있도록 추진 중.
▶ John Quigly UC버클리대 교수는 한국은 결국 하나의 도시로 될 것.
▶ 전국을 1시간대 KTX고속철도망을 구축할 경우
- 전국토가 하나의 도시, 생활권이 만들어지고
- 나라 전체가 하나의 거대한 수출산업단지화 되고
- 서울과 지방간의 생활 격차가 없어질 것임.
▶ 한국은 전국토가 하나의 도시로써 KTX경제권 성장 촉진 가속화될 전망
미래 요구 기술
▶ 철도성장기 시대를 이끌어갈 기술개발항목
 공공교통체계 확충
- 고속철도망 구축, 기존선과 고속선의 고속화, LRT개발
 환경부하가 낮은 철도개발
- 모달시프트, 초절전모터, 100%자연에너지에 의한 배터리열차,
연료전지차량의 개발.
 여객수송의 고품위화
- 기존선 고속화, 선형개량 저비용화, 승차감 양호 철도개발,
도시철도의 표정속도 80km/h화
64
8. 철도 발전방향
전국 1시간대 고속철도 네트워크 구축
시속 400km 고속철도 개발
전국이 하나의 도시화 및 생활권 촉진, 국토 균형발전
저탄소 녹색성장 그린철도의 활성화(친환경철도 구현)
철도중심 교통체계 정착, 연계교통수단 인터모달체계로 발전
세계 1일 생활권 철도 네트워크 구축
1000km/h 이상의 초고속철도기술 개발 요구 됨
고속철도 이외에도 신 철도교통시스템은 경전철, 연료전지를 이용하는
바이모달차량, 모노레일, 트램, PRT(소형궤도열차), 리니어추진전철,
무가선 전철시스템, 하이브리드차량, 배터리 추진차량, 자기부상열차,
튜브열차 등이 개발돼 등장할 것으로 예상 됨.
기 술 사
技術士
P.E.
1. 국가기술자격제도
1.1 국가기술자격 개요
국가기술자격증
국가기술자격 검정에 합격한 자에 대하여 교부한 국가기술자격증
국가기술자격 취득자 우대
국가기술자격법
제14조 (국가기술자격 취득자에 대한 우대) ①국가 및 지방자치단체는 국가기술자격의
직무분야에 관한 영업의 허가·인가·등록 또는 면허를 하거나 그 밖의 이익을 부여하는 경
우에는 다른 법령에 어긋나지 아니하는 범위안에서 그 직무분야의 국가기술자격 취득자
를 우대하여야 한다.
국가기술자격 검정방법
검정방법
자격등급
필기시험
기술사
단답형, 주관식 논문형
면접시험 또는 실기시험
구술형 면접시험
기능장
객관식
작업형 실기시험
기사
객관식
작업형 실기시험
산업기사
객관식
작업형 실기시험
기능사
객관식
작업형 실기시험
1.2 기술사의 기술종목 및 직무범위
기술사의 정의
기술사법에 의하면 기술사는 해당 기술 분야에 관한 고도의 전문 지식과 실
무 경험에 입각한 응용능력을 보유한 자로 국가 기술사 자격법 제10조의 규
정에 의하여 기술사 자격을 취득한 자로 정의한다.
기술사법에 의한 기술범위
종
류
기계분야
기
술
범
위
1. 기계제작 2. 산업기계설비 3. 공조냉동기계 4. 건설기계
5. 차량
6. 기계공정설계 7. 용접 8. 금형 9. 정밀측정
10. 철도차량
국가기술자격 검정방법
응시하고자 하는 직무분야
직무분야에 응시할 수 있는
유사직무분야 및 관련학과
1. 기 계
기계제작기술사
공조냉동기계기술사
철도차량기술사
차량기술사,
건설기계기술사,
기계공정설계기술사,
용접기술사, 금형기술사,
산업기계설비기술사
기계, 금속, 화공및세라믹, 전기, 조선, 항공,
토목, 건축, 에너지, 안전관리직무분야 및 산업
응용직무분야 중 공장관리, 품질경영 , 품질관
리, 포장, 광학업무 학과
2. 철도차량기술사의 직무와 능력
2.1 철도분야 기술사
철도관련 기술사 종목 및 직무범위
철도차량기술사
철도차량에 관한 고도의 전문지식 및 실무경험을 바탕으로 철도 혹은 고속전
철차량을 제조하기 위한 구조, 배관, 의장, 대차, 전장 등의 기본 및 생산도면
을 설계하며, 전력공급설비, 진단설비, 수배전설비, 제어설비 등을 연구, 개발,
운용과 평가업무를 수행하고 이에 관한 지도, 감리 등의 기술업무를 수행.
철도신호기술사
철도신호장치에 관한 오랜 실무경험과 고도의 이론적 전문지식을 바탕으로 철도신호전기설비의 계획과 설계, 시공,
감리를 하고 기타 철도신호보안전기설비에 관한 기술자문 및 기술지도를 수행.
전기철도기술사
전기철도설비에 대한 고도의 전문지식과 실무경험을 바탕으로 전기철도를 운행하는데 필요한 전기설비의 계획, 설계,
시공, 감리, 평가 등 전동차와 관련된 제반업무를 총괄, 대부분 관리직에 종사하면서 기술자문 및 기술지도 담당.
철도기술사
철도분야의 토목기술에 관한 고도의 전문 지식과 실무경험에 입각한 계획, 연구, 설계, 분석, 시험, 운영, 시공, 평가
또는 이에 관한 지도, 감리 등의 기술 업무수행
2.2 철도차량기술사의 직무
계획
철도시스템 계획, 차량선정, 제작, 유지관리 컨설팅 업무
연구
철도차량, 기계분야의 학계와 산업계의 중계자 역할 수행
설계
철도차량시스템 설계기준 설정, 설계 및 설계서 검토
조사,분석
시험
차량 기술이나 제품을 분석 조사하여 조언 또는 과제참여
차량성능시험 계획 및 결과 검토, 제작 및 운영에 대한 조언
감리,평가
사업관리
차량 제작 시의 감리와 평가
철도차량의 제작 및 유지보수시스템 프로젝트관리
기술평가(판단)
신기술 적용시 적합성 및 타당성 분석에 의한 기술판단
기술중재, 자문, 지도
기술도입 및 결정에 중추적인 역할 수행
2.3 기술사의 능력 조건
기술사는 창조화, 개방화, 국제화 등의 미래 사회의 주역
1) 자격분야에 대한 고도의 전문지식과 관련 분야에 대한 이해능력을 갖추어야 한다.
2) 고객이 이해 가능한 언어로 설명할 수 있는 의사소통 능력이 필수적이다.
3) 전문가로서의 품위를 지키며 겸손하게 상대방을 대하는 태도가 필요하다.
4) 문제에 대한 해결방안을 제시하고 이를 고객에게 설득할 수 있는 능력이 필요하다.
5) 짧은 시간 내에 문제의 본질을 파악하고 해결할 수 있는 능력이 필요하다.
6) 고객을 전문가의 입장에서 설득하고 대화로써 해결하는 인내력이 요구된다.
7) 전문가로 성공할 수 있는 개인의 비전이 명확해야 한다.
8) 전문적인 지식을 고객의 가치 상승으로 변환하는 능력이 있어야 한다.
3. 철도차량기술사 시험전략
3.1 기술사 시험 개요
철도차량기술사(Professional Engineer Railroad Rolling Stock)
기술사 응시자격
기술사 시험 수수료
○ 기술사 필기검정수수료
: 65,800원(2012. 1. 1)
○ 기술사 면접수수료
: 82,200원(2012. 2. 1)
○ 기술사 자격증교부수수료
: 7,500원
3.2 기술사 응시 절차
3.3 철도차량기술사 검정 현황
종목명
연도
필기
실기
응시
합격
합격률(%)
응시
합격
합격률(%)
2011
43
2
4.7%
2
2
100%
2010
24
0
0%
3
1
33.3%
2009
25
1
4%
6
2
33.3%
2008
23
4
17.4%
10
5
50%
2007
20
2
10%
3
2
66.7%
2006
8
4
50%
5
4
80%
2005
20
2
10%
6
5
83.3%
2004
19
7
36.8%
10
6
60%
2003
17
3
17.6%
3
0
0%
2002
19
1
5.3%
2
2
100%
2001
21
2
9.5%
4
3
75%
1999-20
00
42
6
14.3%
6
4
66.7%
281
34
12.1
60
36
60%
철도차량
기술사
소 계
※철도차량기술사 2012. 1. 1 기준 총 36명
3.4 철도관련 기술사 시험과목
자격종목
검정방법
시험과목
철도차량
기술사
필기시험 및
시스템으로서의 철도, 철도차량과 디젤동력차량, 전
면접시험
기동력차량, 객·화차, 고속전철 및 자기부상열차 등
여러가지 형태의 철도차량 설계, 운용 및 유지보수에
관한 사항
철도신호
기술사
필기시험 및
철도신호전기설비의 계획과 설계, 시공, 감리 및 기
면접시험
타 철도신호보안 전기설비에 관한 사항
전기철도
기술사
필기시험 및
전기철도설비의 계획과 설계, 시공, 감리, 기술지도,
면접시험
유지관리, 안전진단 및 기타 전기철도 설비에 관한 사
항
철도기술사
필기시험 및 철도계획, 선로, 철도구조물, 정차장, 보안장치 및 운
면접시험
전계획 기타 철도에 관한 사항
3.5 철도차량 기술사 출제영역
1. 철도시스템
1.
2.
3.
4.
철도차량 구조 및 원리
철도차량 시스템 일반
철도차량 인프라스트럭쳐
철도차량과의 인터페이스 기술(선로, 전차선, 신호보안 등)
2. 철도차량설계
1.
2.
3.
4.
철도차량 공학
철도차량 설계
철도차량 재료
철도차량 제조기술 등
3. 철도차량운용
실무
1. 철도차량 종류별 운용실무(고속철도차량, 디젤차량, 전기차량,
객화차, 자기부상열차 및 신교통시스템)
2. 철도차량 각 장치별 운용실무(철도차량의 동력발생장치,
동력전달장치, 전기장치, 제동장치, 주행장치, 부수장치, 보안장치
등)
4. 철도차량
유지보수
1.
2.
3.
4.
5.
철도차량 유지보수 기술
철도차량 고장 및 처치
철도차량 유지보수 설비의 설계 및 운용 등
철도차량검수설비 분야
철도차량 자동화 검사장치
3.6 철도차량 기술사 시험의 특징
 기술사 시험은 ① 실무 경험 ② 학술 능력 ③ 품위 및 기술사로서의 자질을
보는 것이다. 그러므로 넓고 깊게 공부하여 준비해야 한다.
 모든 문제가 논술식 이므로 객관식처럼 정확한 정답이 없다. 기술사 시험에 응
시하는 능력이면 어떤 내용이라도 기록하기 때문에 영점은 없다.
 1교시는 13문제 중 쉬운 문제를 10개, 2~4교시는 6개 문제 중 4문제를 선택하
여 답을 기록하므로 자신 있고 점수를 높게 받을 수 있는 문제를 선택하여 풀 수
있다.
3.7 철도차량 기술사 시험 준비
① 자료수집 : 필기시험 준비하기 위해 자료를 수집하는 단계이다. 철도차량종류별 매뉴얼
및 기술서, 철도차량관련 법과 규정을 수집한다. 물론 추가적인 자료는 공부하면서 필요한
것을 수집한다.
② 기술학습 : 처음에 수집된 자료를 소설 읽듯이 빠르게 전체를 1~2번 읽고, 그 다음 기술
사 문제에 나올 만한 내용을 노트에 기록하면서 공부한다.
③ 문제풀이 : 기록한 것을 위주로 기술사 필기시험 유형대로 문제를 만들고 문제 풀이를 하
여 암기한다.
④ 암기 : 문제풀이 내용을 암기한다. 최소 3회 이상은 반복한다.
⑤ 실전연습단계 : 스스로 문제를 작성하거나 과년도 문제를 임의로 선택하여 모의 필기시
험을 치른다. 실제 필기시험과 똑같이 100분씩 4교시를 치르기 위해서는 휴일을 택하여 독
서실 등에서 실시한다.
3.8 철도차량 기술사 합격 전략
기술사자격검정시험은 제한된 시간과 공간에서 알고 있는 지식을 적절히 표현해야 좋은 점수를 얻어 합
격할 수 있는 시험이다. 시험장에서 답안지와 문제지가 교부되어 시험이 시작될 경우 바로 답안작성에 들
어가지 말고 문제 전체를 파악하는 것이 중요하다.
① 득점은 전 문항에서 골고루 나올 수 있도록 한다. 배점이 25점이면 3 PAGE 정도(최소 2 Page 이상)
논리성 있게 서술하고, 5점이면 1/2 Page 정도 설명하며 전체적으로 최소한 10 Page는 쓸려고 노력한다.
그리고 답안지 2 Page이상 작성하는데 20분정도에 쓸 수 있도록 평소반복 연습을 한다.
② 문제당 답안작성 배정시간 시간을 지켜가며 작성해야 전반적으로 고른 점수를 얻을 수 있다. 한 문제
에 대하여 10Page를 쓴 다고 배점된 점수를 다 받기 어렵다.
③ 최선을 다한다는 생각으로 임하고 빨리 포기하지 않는다. 내가 쉬우면 남들도 쉽다는 것을 명심하여
한줄 더 쓰고 그린다는 각오로 써 끝까지 최선을 다한다.
④ 도저히 좋은 답안이 작성되지 않을 때, 또는 공식 등이 생각나지 않을 때는 보편타당한 경험으로 작성
한다. 당신이 전문가이기 때문에 관련된 현장 실무사항을 보편타당하게 작성한다면, 그것이 핵심 답일 수
도 있다.
⑤ 글씨는 깨끗하고 문장은 간결하며, 문법이나 맞춤법에 주의한다. 전문적인 용어는 영문이나 한문으로
표기하면 좋다. 기술사의 출제위원은 적어도 그 분야의 최고 권위자이므로 무관한 내용을 불필요하게 작
성 하지 않도록 주의하여야 한다.
3.9 철도차량 기술사 합격 전략
필기시험답안지 구성 및 작성
○ 문제지는 매 교시마다 배부되고, 1교시는 13문제 중 10문제, 2～4교시 6문제 중 4문제를
자기가 선택해서 쓰도록 되어 있다.
○ 문제지의 수량은 A4 용지 1권임.
○ 답안지는 한 페이지당 22칸이고 양면이며 12페이지로 구성, 여기에 연습, 메모용 답안지
1페이지가 마지막장에 있음. 그리고 상단이 묶어져 있음 (종이 질이 매우 좋고, 시험지가 부
족한 일은 없으니 걱정 말 것)
○ 총 400점 중 240점(즉 평균 60점)이상이면 합격, 교시 당 40점 이하가 있으면 불합격
필기시험 시간
○
○
○
○
1교시
2교시
3교시
4교시
9:00~10:40 (100분): 용어설명 위주의 단답형 (간단설명)
11:00~12:40 (100분): 논술형(철도차량 전 분야)
13:40~15:20 (100분): 논술형(철도차량 전 분야)
15:40~17:20 (100분): 논술형(철도차량 전 분야)
필기시험답안지 작성 요령
문제
1.
모노레일에 대해서 설명하시오.
답)
1. 언제, 어디서, 누가,
1.
모노레일의 정의 : 모노레일은 “1개의 안내레일에 의해 유도되는 전기철도”라고
정의한다. ………
무엇을, 어떻게, 왜
2.
모노레일의 종류 : 모노레일은 차량의 지지방식에 따라 레일 위를 타고 달리는
과좌식과 매달려 달리는 현수식 모노레일이 있다.
2. 서론, 본론, 결론
(1)
과좌식 모노레일시스템
1)
3. 깨끗하게 쓸 것.
(2)
4. 핵심을 쓸 것.
과좌식모노레일 차량은 알웨그식, 로키드식, 도시바식 등 ………
현수식 모노레일시스템
3.
특징
(1)
5. 분량을 많이 쓰도록 할 것.
장점
1)
용지의 점유면적 및 도입 공간 구조물의 폭이 적다.
………
(2)
단점
1)
지하철에 비해 고속성능이 좋지 않다.
………
10)
대피선 배치가 곤란하다.
끝.
문제
답)
2.
안티스키드장치에 대해서 논하시오.
4. 철도차량기술사 기출문제
1) 철도차량기술사 9년간 총 출제된 문제 수 : 279문제
○ 2001년 ~ 2009년 까지 9년간 매년 31문제 출제
○ 1교시 : 13문제, 2교시~4교시 : 6문제씩 18문제
2) 철도차량별 출제 문제 수
차량별
문제 수
차량별
문제수
차량시스템
141
자기부상열차
8
전동차
33
전기기관차
8
디젤차
20
객화차
8
고속철도
15
경전철
5
인터페이스
12
안전
5
※ 디젤기관차 출제빈도가 낮아지고, 고속철도가 높아지는 추세 임.
기출문제 출제경향 분석(279문제)
부품별
문제 수
부품별
문제수
제동
32
스크린도어
4
대차
17
인버터
4
탈선, 축중
14
궤도
4
속도, 주행저항
12
팬터그래프
4
기밀, 냉방, 환기
11
수명
3
제어
11
기밀
3
전동기
10
충돌
3
윤축
10
소재
3
시험
10
출입문
3
견인력
9
제륜자
3
안전, 화재
8
급전
2
소음진동
8
전철화
2
유지관리
7
정보
2
차체
6
열
2
레일, 궤간, 곡선, 캔트
6
곡선
2
동력장치
6
동역학
2
냉방
5
기타
46
사행동
5
계
279
5. 결 론
철도차량기술사시험 합격은
 차량시스템 및 규정에 대해서 광범위하게 공부?
 철도차량관련 용어 및 법 공부?
 시험에 합격할 때 까지 계속해서 시험에 도전?
 시간이 지날수록 점점 광범위해져 어려워 질 것?