RESEARCH OF HIGH-SPEED TRAIN PANTOGRAPH SHAPE DESIGN FOR NOISE AND DRAG REDUCTION THROUGH COMPUTATIONAL ANALYSIS

저감은 교통수단의 연구에 있어 큰 화두가 되고 있다. 그 중 고속열차는 친환경적이고 효율적인 운송수단으로 유럽, 중국, 일본 등에서 연구가 활발하게 진행되고 있는 편이다. 국내에서도 2004년에 운행을 시작한 KTX를 시작으로 현재까지 지속적으로 고속열차 분야가 발전해 왔으며 현재 상용화 예정중인 차세대 고속열차(HEMU-430X) 은 최고속도 430 km/h, 운행속도 350 km/h를 목표로 개발 중이며 최근 시험에서 최고속도에 근접한 421 km/h의 속도를 달성하였다.이렇게 열차의 주행속도가 증가할수록 다양한 요인들이 증속을 방해하게 되는데 그 중에서도 열차속도의 제곱에 비례하는 양력과 항력, 그리고 6 ~ 8승에 비례하는 공력소음은 열차의 주행속도가 300 km/h 이상이 되면서부터 전체 열차 성능에 지배적인 영향을 끼치게 된다[1].특히나 고속열차의 전력공급에 사용되는 상단부의 팬터그래프는 유선형의 고속열차형상으로부터 돌출된 형상이기 때문에 주요소음원이자 열차 주행저항의 주요 요소가 되어 연구필요성이 높아지고 있다. Cho et al.[2]의 연구에서는 팬터그래프 축소모델 실험을 통해서 팬터그래프의 주요 소음원이 암연결부와 팬헤드임을 알았으며 Ikeda and Takaishi[3]와 Kurita et al.[4]은 팬터그래프의 소음저감을 위한 형상개발에 대한 연구를 수행하였다. Holmes et al.[5]은 소음저감을 위한 커버형상에 관한 연구를 하였으며 Lee et al.[6,7]과 Kang et al.[8,9] 은 팬터그래프의 소음특성 및 커버 시스템에 대한 풍동시험을 수행하였다.선행연구들에서 팬터그래프의 주요 소음원이 팬헤드와 암 연결부임을 확인한 뒤 본 연구에서는 이 주요 소음원들의 소음저감을 위한 형상설계 연구를 수행하였다. 우선 암 연결부의 경우 유선형 커버를 설치한 모델의 전산해석을 수행하여