부산-김해 경량전철에서 초전도 자기부상열차까지.

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1 부산-김해 경량전철에서 초전도 자기부상열차까지

2 목차 1. 프로젝트동기 ＆ 목적 2. 프로젝트 개발 일정 3. 부산-김해 경전철 4. (1)자기부상 열차
1. 프로젝트동기 ＆ 목적 2. 프로젝트 개발 일정 3. 부산-김해 경전철 4. (1)자기부상 열차 4. (2)초전도 자기부상 5. 시연 6. 동영상 7. 결론

3 동기 목적 프로젝트 동기＆목적 경전철의 원리 현재 7월에 개통예정인 김해-부산간 경전철에 관심을 가지고 자기부상 열차
경전철의 원리 자기부상 열차 초전도체 원리 현재 7월에 개통예정인 김해-부산간 경전철에 관심을 가지고 인제대생의 통학과 김해시민들의 교통에 관심을 가지게 되어 프로젝트를 만들게 되었습니다.

4 프로젝트 개발 일정 2월 (1주~ 2주) (3주~ 4주) 3월 4월 5월 경전철 자료조사 자료정리 및 PPT 최종정리 초전도
재료 구입 필요재료 조사 예비실험 실험실패 자기부상열차 기간 과제

5 ■ 기존의 지하철도와 같은 중전철(重電鐵)과 반대되는 가벼운 전기철도
경전철이란? ■ 기존의 지하철도와 같은 중전철(重電鐵)과 반대되는 가벼운 전기철도 ■ 범주에는 소형전철·모노레일·궤도버스·자기부상열차 등이 포함 참고사이트 : 적절한 사이트 :

6 경전철의 이점 ■ 적은 사업비. ■ 자동화된 무인 운전으로 운영되어 운영비 절감. ■ 부산-김해 간의 균형발전에 기여.
■ 자동화된 무인 운전으로 운영되어 운영비 절감.   ■ 부산-김해 간의 균형발전에 기여. ■ 동력원으로 환경친화적인 전기를 사용. 

7 차량의 주요사항 인센티브제도

8 제3궤조 방식 접전방식 전기를 측면으로부터 공급을 받아서 알루미늄 등 도체를 레일형식으로 시설하여 전기를 흘려주면 전차측면의 집전자로 알루미늄 도체에 접촉하여 전기를 차체에 공급하여 전차가 진행 하는 방식  참고사이트 : 적절한 사이트 :

9 제3궤조 방식의 장, 단점 장점 단점 1) 전류용량을 크게 할 수 있다.
2) 지지 구조가 간단해 터널 등의 높이가 낮아져서 경제적 (특히 전기차 상부에 전차선로를 가설하지 않고 전기차의 집전 장치등이 없기 때문에 터널 높이를 대폭 낮출수 있다) 단점 1) 감전의 위험이 있어 전압을 높게 할수없다, 2) 궤도의 교차 분기개소 등에서는 전력이 중단된다. 3) 보수작업이 불편하다. 4) 집전장치가 비교적 복잡 5) 전압이 낮아 전류가 크므로 변전소 간격이 짧다. 참고사이트 : 적절한 사이트 :

10 속도제어 방식 v v v F VVVF 제어방식(가변 전압 가변 주파수 제어) VVVF 제어방식을 쓰는이유
교류모터를 제어하는 인버터 방식 중 하나 유도형 교류모터의 경우 주파수에 따라 회전속도를 조절 할수 있고, 전압에 따라 힘을 조절. 최근에는 에어컨, 세탁기 같은 가정용전기제품에도 사용. VVVF 제어방식을 쓰는이유 우리가 사용하는 일반교류전기는 60hz로 회전속도는 일정. 여기에서 교류를 직류로 직류를 다시 교류로 변화시키는 이유가 있다. 즉 우리가 필요로 하는 주파수(회전수)를 만들어내기 위한것. v v v F

11 VVVF 인버터의 효과 1.에너지 절감 필요한 만큼의 회전수를 만들어내 전철을 이동시키는 것 이기때문에
필요이상의 회전의 낭비를 막기 위해서 입니다. 2. 기동전류의 감소로 전동기 수명연장 전동기가 열충격을 받는 것은 기동시 정격전류의 약 6배(전동기 특성 및 사용하는 기계설비에 따라 다름) 정도인데 이 기동전류를 전동기가 시정수(63%)를 구동할 만큼의 전류만 흘려주어 부드럽게 기동하여 전동기의 충격을 줄여주는 역할을 합니다.

12 제동장치 회생제동 만약 회생제동의 효율을 100%로 가정하면, 가속시 열차의 운동에너지는 다른 열차의
제동의 2% 부족한 점이라면 생성된 전기를 재활용하지 못하고 저항기로 아깝게 태워버린다는 점이었는데 이를 극복, 생성된 전기를 팬터그래프로 통해 다시 변전소로 돌려보내거나, 다른 차량의 에너지원으로 활용하는 제동이 회생제동 입니다. 만약 회생제동의 효율을 100%로 가정하면, 가속시 열차의 운동에너지는 다른 열차의 회생제동 에너지로부터 모두 얻을 수 있으므로, 전체적으로 소요되는 에너지는 마찰로 손실되는 에너지 뿐이다. 마찰에너지가 극한으로 작아진다면 자기부상열차

13 자기부상원리 열차에 달려있는 자석의 N극과 S극이 레일에 달려있는 자석의 N극과 S극이 동기가 되면 자석의 특성에 따라 척력이 생긴다. 열차가 출발을 하면 레일에 달려있는 수 많은 자석과 열차의 자석이 인력과 척력을 차의 위치에 따라서 바뀌게 되어 달릴 수 있는 것이다. 참고사이트 : 적절한 사이트 :

14 자기부상방식 1)상전도흡입식 상해자기부상열차
보통의 전자석을 사용하고 있다. 전류를 흘리면 전자석이 레일에 붙으려는 힘을 이용해 자체를 띄우는 것이다. 레일과 전자석 사이(공극)을 항상 일정하게 유지시켜주기 위한 제어기술 중요 상해자기부상열차 독일 Transrapid사의 기술 사용 (상전도흡인식 선형유도전동기 방식) (HSST/리니모) 최근에 반발식과 영구자석을 결합한 하이브리드부상방식 개발

15 자기부상방식 2)초전도 반발식 일본자기부상열차
초전도 발반식은 열차가 달리기 시작하면 지상코일에 유도전류가 발생하고 그 전류로 형성된 자기장과 차량의 자석의 자기장이 서로 반발하면서 부상하게 됩니다. 일본자기부상열차 초전도반발식, 선형동기전동기 방식 (MLX-01)

16 자기부상열차 초전도 반발식 상세도 1. 철로에는 전자석이 설치돼 있고, 열차 바닥에는 초전도 코일이 들어 있다.
2. 지름 4cm인 코일에 15테슬라의 자기장을 만들려면 약 5천kw의 엄청난 전력이 필요하지만, 초전도체 자석을 쓰면 4.2kw의 전력으로도 충분하다 약 1000배의 효과 참고사이트 : 적절한 사이트 :

17 초전도란? 금속이나 합금을 절대영 도( 0 K : -273.16℃ ) 어떤 종류의
가까이 냉각 하였을 때 전기 저항이 갑자기 소멸하여 전류가 아무런 장애 없이 흐르는 현상.

18 초전도현상 완전 도전성 : 전기저항이 0이 된다. 완전 반자성 : 전이온도 이하에서 초전도체의 내부자속이 0 이 된다.
초전류는 감쇠하지 않고 영원히 흐른다. 완전 반자성 : 전이온도 이하에서 초전도체의 내부자속이 0 이 된다. (자기장을 배척) < 초전도 상태의 T-H-J임계면, 내면은 초전도, 외면은 정상상태 >

19 마이스너 효과 도체 위에 간격을 유지한 상태로 자석을 두면 자석에서 발생되는 자기장이 도체에
도달하고 도체 내부에 자기장이 침투한다. 그런데 어떤 특정온도(임계온도) 이하가 되어 시료에 초전도전이가 일어난 경우(초전도 상태가 된 경우), 보통물질과 달리 자기장을 밖으로 밀어내는 성질(차폐전류가 발생)이 있는데 이는 초전도체가 매우 강한 반자성을 띠기 때문입니다.

20 시연

21 동영상

22 결론 참고자료 현재는 독일 일본 중국에서만 자기부상열차를 운행 중에 있고
우리나라도 2012년 인천국제공항과 국제업무단지 간의 자기부상열차를 개통할 예정입니다. 현재로써는 적은 비용과 규모로 기술 개발하고 있지만 미래에 한 걸음더 나아가 서울과 부산간 약 한시간 소요되는 초전도 자기부상열차 시대가 곧 열릴 것입니다. 참고자료 NAVER 카페 초전도, 꿈의 세계 한국 철도 연구원 부산 김해 경전철 초전도의 이해와 응용: 에드텍, 문병무, 이춘흥 공저 포항산업과학연구원

23 감사합니다