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이은비 (Hanbat National University) 김남훈 (Hanbat National University) 안효훈 (Hanbat National University) 강승구 (Hanbat National University) 신광복 (Hanbat National University) 김광우 (Hyundai-rotem)
저널정보
한국철도학회 한국철도학회 논문집 한국철도학회 논문집 제24권 제7호(통권 제145호)
발행연도
2021.7
수록면
625 - 633 (9page)
DOI
10.7782/JKSR.2021.24.7.625

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본 논문에서는 전동차의 에너지 효율을 증가시키기 위하여 기존의 금속재 차체를 탄소섬유 적층 복합재와 샌드위치 복합재로 대체하는 경량 구조설계 기술에 대해 연구를 수행하였다. 탄소섬유 적층 복합재는 기존의 금속재 차체 대비 굽힘과 비틀림 강성 및 강도를 동등 수준 이상으로 유지해야 하므로 다양한 적층 패턴을 고려하여 설계를 수행하였다. 적층 패턴에 따른 물성 예측과 구조해석을 통해 [0°/45°/90°/-45°]<SUB>2s</SUB>의 적층패턴을 선정하였다. 선정된 복합재 적층 패턴은 기존의 금속재 차체 구조물 중에서 제작 공정이 단순하고 모듈화 설계가 가능한 지를 고려하여 루프, 켄트레일 및 캡 모듈에 적용되었다. 탄소섬유 적층 복합재와 샌드위치 복합재로 소재 대체가 이루어진 전동차 차체는 EN12663-1 규정에 의거하여 구조안전성 평가를 수행하여 기존의 금속재 차체 대비 동등 이상의 구조안전성을 확인하였다. 또한, 소재 대체에 의한 차체 경량화 설계에서는 루프와 켄트레일 구조물은 약 40.34% 그리고 캡 모듈 구조물은 약 64%의 무게 절감 효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.
#Electric multiple unit #Carbon/epoxy laminate composite #Sandwich composite #Lightweight design #전동차 #탄소섬유 적층 복합재 #샌드위치 복합재 #경량 설계

목차

Abstract
초록
1. 서론
2. 복합재 차체 프레임 설계
3. 복합재를 적용한 전동차 차체의 구조안전성 평가
4. 결론
References

참고문헌 (13)

참고문헌 신청
www.blog.hyundai-rotem.co.kr (Accessed 11 September 2020) google schola J. S. Kim (2011) A study on applications for railway of composite materials, Korea Railroad Research Institute. google schola S. G. Kang, K. B. Shin, K. J. Park, E. K. Lee, I. R. Yoon (2014) A Study on the Weight-Reduction Design of High-Speed Maglev Carbody made of Aluminum Extrusion and Sandwich Composite Roof, The Korean Society of Mechanical Engineers, 38(10), pp. 1093-1100. google schola H. Y. Ko, K. B. Shin, J. C. Jeong (2009) A Study on the Comparison of Structural Performance Test and Analysis for Design Verification of Bimodal Tram Vehicle Made of Sandwich Composites, The Korean Society For Railway, 12(4), pp. 518-525. google schola J. G. Cho, J. S. Koo, H. S. Jung (2013) Study on Weight Reduction of Urban Transit Carbody Based on Material Changes and Structural Optimization, The Korean Society of Mechanical Engineers, 37(9), pp. 1099-1107. google schola

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