2013 년도한국철도학회추계학술대회논문집 KSR2013A153 유럽표준형연결기와호환가능한연결기시스템개발의필요성 Necessity about the development compatible with the european standard automatic coupler system 김기남 Kinam, Kim Abstract Recently, rail vehicles operating efficiency of the connection between the optimal operating efficiency through a variety of ways are being considered. In order to efficient operation of these trains on the smart train connection & separation system should be considered European standard automatic coupler system. In this paper, described about the develop European standard automatic coupler system and will be introduced. Keywords : European standard automatic coupler system, Tight lock coupler, EN1619, Energy absorption device, Smart train connection & separation. 초록최근국내외철도차량은운영의효율화를위한가변편성및편성간연결분리를통한최적의운영효율을위하여다양한방법이고려되거나적용되고있다. 이러한열차의운영효율화를위해서는기본적으로연결기시스템에대한성능이검토되어야하며, 기획연구로진행된스마트열차결합분리를위하여유럽표준형자동복합연결기시스템에대한개발이검토되고있다. 본논문에서는스마트열차결합분리를위해서검토되고있는유럽표준형자동복합연결기시스템에대한설명과개발의필요성및향후적용방안에대하여소개하고자한다. 주요어 : 유럽표준형자동복합연결기, 밀착연결기, EN16019, 에너지흡수장치, 스마트열차결합분리 1. 서론 국내에서사용하고있는철도차량용밀착연결기의경우적용되는시장이제한적이고해외진출에제한적요소가많으며, 전기연결기및시스템설계의공간적제한요소가있으나, 유럽표준형자동복합연결기의경우고객의요구사항에따라다양하게대응할수있으며, 최근국내에서운용되고있는 KTX-산천에도유럽표준형자동복합연결기가적용되고있다. 유럽표준형자동복합연결기시스템은일반전동차및중고속열차등에다양하게적용되고있는모델로철도차량연결기분야의표준모델로다루어지고있으며, 최근국내차량제작사의적극적인해외시장공략에따라수요가증가하고있으나외국시행청에서요구하는연결기모델이유럽표준형자동복합연결기와호환성을요구하고있으므로국내업체에서는제안자체가불가능한상황이다. 교신저자 : 유진기공사업 ( 주 ) 철도차량부품기술연구소 (knkim@yujinltd.co.kr)
2. 본론 2.1 국내외연결기적용현황최근철도차량은단독편성으로의운행보다는승객수요에따라서유연하게대응할수있는가변편성시스템에대한요구가증가하고있다. 차량의가변편성운행조건에대응하기위해서는필수적으로연결기의기능보완이필요하며, 일반적으로국내외에서사용되는가변편성차량에적용되는전두연결기모델을비교하면 Fig. 1 과같다. Fig. 1 Comparison with domestic coupler model and european standard coupler model Fig. 1 에서와같이국내에적용되는모델은밀착식연결기 (Tight lock coupler) 이며, 국외 ( 유럽 ) 의경우콘방식 (Corn type) 연결기를적용하고있다. 국내에서적용되는밀착식연결기는주로일본에서사용되는모델로 1974년서울지하철 1호선에적용되면서국내에서사용하기시작하였으며, 콘방식연결기는 EN16019 및 TSI 에서유럽표준형연결기로규정되어있어유럽의경우나라간운행시요구조건을명기한규정에따라연결기의호환성을확보하여야한다. 따라서, 유럽에서연결기를제작및납품하기위해서는 EN16019 에부합되도록제작하여야한다. 현재철도차량용연결기시장을선점하고있는독일의 Schaku, 스웨덴의 Dellner, 프랑스의 Faiveley 에서는 EN16019 및 TSI 요구조건에따라서로호환이가능한연결기를제작및납품하고있다. 2.2 기술개발방향 2.2.1 유럽표준형연결기와호환이가능한연결기헤드연결기헤드의형상은국내외적으로몇가지의형상이사용되나가장대표적인모델이키블럭을이용한밀착식과캠을이용한콘방식이라할수있다. 캠을이용한연결방식이차량을손쉽게연결및분리할수있으며, 연결범위도상하좌우방향으로키블럭을사용하는방식에
비하여넓게확보할수있다. 또한, 전기연결기의설치도상하좌우에제한없이설치할수있다는장점이있다. Table 1 Comparison with domestic coupler head and european standard coupler head 2.2.2 대용량에너지흡수장치철도차량의충돌요구조건에따라최근다양한형태와용량의에너지흡수장치가적용되고있다. 일반적으로연결기에적용되는대용량에너지흡수장치는유압완충기와변형튜브가있으며, 전두연결기에는주로유압완충기를적용하고있다. 국내에서도 10 km/h 충돌요구조건에부합되도록연결기시스템을적용하고있으며, 대부부의경우전두연결기에는유압완충기를적용하게된다. 전두연결기에적용되는대용량에너지흡수장치는 Table 2 와같으며, 현재까지전량외국의제품을수입하여적용하고있다. 따라서, 본장치에대한국산화개발및다단계충돌해석에대한기술개발이필요한상황이다. Table 2 Comparison with energy absorption device for the front coupler system
2.2.3 전기연결기전기연결기는최근유사한국산개발모델이간선형에적용되기시작하였다. 그러나, 국내개발모델은접촉자가단순한신호전달목적으로구성되어있다. 해외의경우다양한형태의신호전달뿐만아니라통신및동영상을전달할수있는형태로진보하고있으므로, 이러한부분에대한기술개발이필요한상황이다. Table 3 Comparison with electrical coupler system 2.2.4 인터페이스를고려한 Adapter 연결기개발동일노선에서서로다른연결기를사용하는차량이운행될경우상호연결을위한 Adapter 연결기가필요하게되며, 유럽표준형연결기를적용할경우 Table 4 와같은 Adapter 연결기가필요하게된다. Adapter 연결기는전기기관차등에사용되는 AAR 연결기와콘방식연결기를연결할수있는구조가적용되어야한다. Table 4 Comparison with adapter coupler
2.3 실용화적용방안최근국내차량제작사가수주한해외프로젝트는 Fig. 2 에서와같이인도하이드라바드 171 량, 이집트카이로 180량, 인도델리메트로 636량, 홍콩 MTRC 333량, 터키이즈미르 120량, 우크라이나 90량등이있으며모든프로젝트에콘방식연결기를요구하고있다. 따라서국내에서는연결기에대한제안자체가불가능한상황이다. 따라서, 해외표준규격에부합될수있는장치나시스템을개발하는것은반드시필요한상황이며자동복합연결기의경우도 EN16019 에서요구하는사항을준수할수있도록관련규정및제반여건이고려되어야한다. Fig. 2 Status of domestic and international projects related to domestic car builder 연결기시스템의설계가차량시스템에서차지하는중요도와가격도점점증가하고있으며, 국외의연결기회사들도 KTX-산천이후국내시장에진출하기위하여적극적으로노력하고있는상황이다. 따라서, 유럽표준형자동복합연결기와호환이가능한연결기시스템을개발할경우, 2015년이후계획중인 6대간선망및 GTX 열차운영계획에사용되는차량에적용가능하며, 국내뿐만아니라해외에도경쟁력있는유럽표준형연결기와호환이가능한자동복합연결기시스템을제안할수있을것이다. 3. 결론최근산업표준의중요성이대두되고있으며, 산업표준이되지못하면시장에서퇴출되는경우를쉽게볼수있다. 이는철도산업에서도동일하게적용되고있는상황으로일본의차량제작사가 UIC 또는 EN 요구사항을준수하기어려운부분때문에해외진출에어려움을겪고있는것이사실이다. 따라서, 해외표준규격에부합될수있는장치나시스템을개발하는것은반드시필요한상황이며자동복합연결기의경우도 EN16019 또는 TSI 에서요구하는사항을준수할수있도록개발될경우, 해외프로젝트에동등하게참여할수있는기회가주어질것이며, 지속적으로시장확대를위한노력을기울일수있을것이다.
참고문헌 [1] EN16019, (2009) Railway applications - Automatic coupler - Performance requirements, specific interface geometry and test method [2] C. Lee, H. Hur, (1999) Automatic Multi-coupler Performance Evaluation for the PMC Rolling Stock. [3] H. Jang, K. Kim, Y. Park, (2010) Comparison of Impact Simulation Result for Rolling Stock Vehicle Coupler System, The Spring Conference Korean Society for Railway, 13(3), pp. 251-256. [4] J. Kim, C. Lee, J. Seo, S. Kwon, The Conformity of Korean Railway Standards with International Standards Automatic Coupler. [5] C. Lee, H. Hur, A Study on the KS Standardization of Automatic Complex Coupler for Railway Rolling Stock.