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2012 이노트랜스에서 본 복합소재 연구 경향

김정석 철도기술연구원 박사

김정석 | 기사입력 2012/11/14 [11:14]

2012 이노트랜스에서 본 복합소재 연구 경향

김정석 철도기술연구원 박사

김정석 | 입력 : 2012/11/14 [11:14]

   
 
2012년 독일 베를린에서 개최된 Innotrans 베를린에 참가했다. 여기에서 철도분야 최신 신소재 기술의 적용현황 및 향후 방향을 예측할 수 있었다. 특히, 최근에는 차량 경량화에 대한 관심이 증가하면서 항공분야에 주로 적용되던 복합소재 기술이 철도분야에서도 상당히 다양한 분야에서 적용되고 있음을 확인할 수 있었다. 독일 항공우주연구원(DLR)의 경우에는 탄소섬유 복합소재를 차체 전체에 적용하여 차량을 경량화할 수 있는 기술을 소개했다. 이 기술은 국내에서 한국형 틸팅열차의 차체에 적용된 적이 있다. DLR에서는 한국형 틸팅열차와 달리 탄소섬유 차체에 폼코어를 적용하여 단열 및 차음성능이 우수할 것으로 기대하고 있었다. 그러나, 화재안전성 측면에서는 추가 연구가 필요한 것으로 보였다. 내장재의 경우 국내에서는 화재 안전성과 경량화를 위해 유리섬유/페놀과 노멕스 허미콤을 적용한 소재가 적용되는데 이번 Innotrans에서는 마(flax)와 같은 천연 바이오 소재(natural bio-composites)를 적용한 복합소재 내장재가 소개되었다. 최근 복합소재 분야에서 기존 탄소섬유 및 유리섬유를 대체할 수 있는 천연 바이오 소재를 적용한 친환경 복합소재에 대한 연구 개발이 활발한데 이러한 연구 방향이 이제 철도분야에서도 도입되고 있음을 알 수 있었다. 천연 바이오 복합소재는 주로 대나무, 마, 갈대등의 천연소재를 사용하기 때문에 저가이며 생산단계에서 발생하는 이산화탄소 배출이 거의 없고, 폐기단계에서 자연분해가 되기 때문에 차세대 친환경적인 소재로 기대된다. 이외에도 독일의 Schunk 사의 경우에는 집전장치에 유리섬유 복합소재를 적용한 초경량 집전장치를 소재하였다. 일반적으로 집전장치는 140kg ~ 150kg의 무게를 갖는데 유리섬유 복합소재 적용을 통해 20~30% 정도 경량화가 가능할 것으로 기대된다. 또한, 독일 IFC composite사에서는 복합소재 판스프링기술을 소개하였다. 복합소재 판스프링의 경우 기존 화차에 적용되는 금속재 겹판스프링을 대체할 수 있는 기술로 복합소재 판 스프링의 경우 금속재 대비 50%이상 경량화가 가능하고 우수한 성능을 보유하고 있었다. 이번 Innotrans를 통해 기존 내장재에 주로 적용되던 복합소재가 최근에는 차체, 집전장치 및 서스펜션 등 다양한 부품에 확대 적용되고 있음을 확인할 수 있었다. 상당히 보수적인 유럽의 경우에도 복합소재 철도부품을 관련 기술을 선점하고 있는 상황에서 국내에서도 이러한 신소재를 응용한 철도부품개발에 대한 연구가 더욱 활발하게 진행되어야 할 것으로 판단된다. 특히, 이번 Innotrns에서는 독일에서 개최된 이유도 있겠지만 다양한 분야에서 독일기업들의 우수한 기술을 확인할 수 있었고, 중국의 성장을 한눈에 확인할 수 있는 기회였다. 중국의 경우 최신 500km/h급 고속열차 개발과 관련된 내용을 소개하고 500km/h주행에 이용된 주행장치도 전시했다.

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