진공-튜브 내 초 고속열차의 공력성능 향상을 위한 디자인 선행분석 연구

최용혁; 송상민

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자료유형: 학술저널

저자정보: 최용혁 (유한대학교) 송상민 (홍익대학교)

저널정보: 인제대학교 디자인연구소 Journal of Integrated Design Research Journal of Integrated Design Research Vol.17 No.1(Wn.41)

발행연도: 2018.3

수록면: 55 - 64 (10page)

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연구배경: 아진공 튜브 내 주행을 통해 기존 바퀴식 열차의 점착력 구동 한계를 극복할 수 있는 진공 튜브 열차는 미래 초고속 교통수단의 대안으로 평가받고 있다. 진공 튜브 열차에 대한 관심이 높아지고 있으나 국내에서 진공 튜브 열차 디자인에 대한 연구는 부족하다. 따라서 이에 대한 선행 연구를 검토해 보고 이를 정리하여 분석하는 것은 시의적절할 뿐 아니라 연구의 활성화를 위해서도 꼭 필요하다.
연구방법: 진공 튜브 열차 디자인 연구에 기초지식을 제공하기 위해 첫째, 문헌 조사 및 진공 튜브 열차 개발 자료를 수집, 분석하여 진공 튜브 열차에 대한 기술적, 역사적 배경을 조사한다. 둘째, 환경에 따른 형태와 공기저항에 대한 상관관계 선행 연구 조사 분석을 통하여 아진공 상태에서 공기저항 저감을 위한 최적 형상 고찰을 해본다. 마지막으로 아진공이라는 새로운 환경에 효율적인 진공튜브 열차의 형태 개념에 대한 기초지식을 제시한다.
연구결과: 진공 튜브 열차의 가장 큰 과제는 열차의 이동시 발생하는 마찰과 튜브 내 공기의 저항을 줄이는 것이다. 이를 위해 ① 일반고속열차에서 많이 사용하는 Trapezoid 형태보다는 Parallelogram 형태가 더 유리하다. ② Hexagon 형태가 포드를 띄우기 위한 양력을 얻기 위해서는 Parallelogram 형태보다 유리하다. ③ 최신 해외 차량을 분석한 결과 전두부와 후두부의 형상이 같은 경우 와류에 의한 견인력이 발생하므로 후두부의 와류를 최소화하기 위해 변형 Hexagon형태가 유리하다.
결론: 진공 튜브 디자인의 방향은 첫째, 공기 역학 디자인을 넘어선 아진공 상태의 튜브라는 환경에 맞는 디자인을 통한 다양한 환경변수를 적용하여 최적화된 외형을 구축한다. 둘째, 튜브와 포드와의 공간을 확보하여 적합한 속도와 경량화를 동시에 연구하는 것이 공기역학적으로 중요함을 확인할 수 있었다. 마지막으로 진공 튜브 열차는 아직 기술적으로 해결이 안 된 부분이 많다. 따라서 최신 기술 트랜드를 복합적으로 고려해야 한다.

Background: Evacuated tube trains that can overcome the driving limit of conventional wheeled trains and reduce driving resistance through running in Evacuated tubes are evaluated as an alternative to future high-speed transportation. There is a lack of research on the design of Evacuated tube trains in Korea. Therefore, Evacuated tube trains research on understanding, analyzing will not only be timely, but will also be necessary for the activation of research.
Methods: Evacuated tube train design to provide basic knowledge in research First, we collect and analyze the data of the Evacuated tube train and investigate the technical and historical background. Secondly, we investigate the optimum shape for air resistance reduction in Evacuated state by studying the relationship between shape and air resistance. Finally, we compare the characteristics of existing high-speed trains and Evacuated tube trains in terms of driving stability and provide basic knowledge on the concept of efficient.
Result: The biggest challenge for Evacuated tube vehicles is to reduce the friction between trains and the resistance of air in the tubes. So the aerodynamic form of the pod is very important. ① Parallelogram shape is more advantageous than general trapezoid shape in high speed train. ② Hexagon shape is more advantageous than parallelogram shape to gain lift for pod. ③ When the shapes of the frontal and occipital regions are the same, the shape of the occipital region is advantageous for the shape of the occipital region.
Conclusion: The direction of the Evacuated tube design is as follows. First, the Evacuated tube design is optimized for the environment. Second, it was confirmed that it is aerodynamically important to establish a space between the tube and the pod to study the proper speed and light weight at the same time. Finally, Evacuated tube trains have not yet been technically solved. Therefore, the latest technology trends must be considered in a complex way.

#진공 튜브 #하이퍼루프 #공력학적 디자인 #초고속 열차 #Evacuated Tube #Hyperloop #Aerodynamic Design #High-speed Train

참고문헌 (11)

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[학술지(정기간행물)] - 권혁빈 / 2010 / 진공튜브 내 초고속열차의 공기저항 파라메타 연구 - 1 / 한국철도학회논문집 13 (1) : 44 ~ 50

[학술지(정기간행물)] - 권혁빈 / 2010 / 진공튜브 내 초고속열차의 공기저항 파라메타 연구 - 2 / 한국철도학회논문집 13 (1) : 51 ~ 57

[학술대회논문] - 이재선 / 2016 / Research Capability in UNIST for Next Generation High Speed Transportation / 제1회 Hyperloop 국제 심포지엄

[단행본] - 주창원 / 2014 / 진공이야기 / 한국진공학회

[보고서] - MIT Hyperloop Team / 2017 / MIT HYPERLOOP FINAL REPORT

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