일반기술

전동차의 유도급전 설비시스템

□ 기술개요현재 국내에는 공공수송부분인 철도 시스템에 이용한 유도급전방식의 채용은 적용 사례가 없음. 군집 운행이 가능한 소형 자동차 시스템(골프카트 규모)에 적용한 사례가 있으나, 교통 단위시스템(철도 차량 등)의 에너지 소비 유형에 따른 Energy Management Application에 관한 직접적 연구는 이루어 지지 않은 상태임. - 해당 기술은 전력을 동력원으로 하는 전동차의 유도전력전송 급전 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력충전을 필요로 하는 전동차가 정차 시 또는 주행 중에 각 역사와 주행선로 상에 구비된 충전베이와 충전섹션에서 물리적 접촉 없이 급속 충전을 수행하는 전동차의 유도 급전 설비 시스템에 관한 것이다.- 전동차의 유도 급전 설비 시스템은 유도 작용에 의해 전동차에 전력을 전달하는 급전 시스템에 있어서, 전동차가 정차하는 역사에 급전을 위한 역사충전베이를 설치하고, 주행선로의 일부 구간에 급전을 수행하는 충전섹션을 구비하되, 복수의 역사충전 베이와 충전섹션을 연결하여 이루어진 하나의 유닛에 전력 공급을 제어하는 전력제어장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.□ 기술의 특/장점-해당 기술의 경우 지정된 괘도를 운행하는 산업용 이송장치에 한정하여 설명하였지만, 해당 기술의 기술적 사상은 노면을 주행하는 전기 자동차 및 그 밖의 비접촉 급전시스템을 이용한 운송장치에 다양하게 적용할 수 있다.- 전동차가 정차하는 역사에 급전을 위한 역사충전베이를 설치하고, 주행선로의 일부 구간에 급전을 수행하는 충전섹션을 구비하되, 복수의 역사충전 베이와 충전섹션을 연결하여 이루어진 하나의 유닛에 전력 공급을 제어하는 전력제어장치를 포함하여 구성되었다.- 전력제어장치와 연동하면서 각 역사충전베이와 충전섹션에서 자동적으로 위치를 감지하여 전동차의 진입여부를 판단하는 차량감지수단과, 진입한 전동차의 요구에 따라 전력급전을 선택적으로 제어하는 전력공급제어수단을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 선로를 따라 주행하는 전동차의 내부에는 역사 충전베이나 충전섹션에 흐르는 고주파 교류전압과의 전자기 유도 작용에 의해 발생된 교류전압을 발생시키는 전력집전부, 전력집전부로부터 발생된 교류전압을 직류전압으로 정류시키고 평활시켜 공급하는 정류 평활부, 직류전압을 저장하였다가 전동차가 작동하는데 있어 전력을 공급하는 충전부 및 공급되는 직류전압을 부하의 동작전압에 맞게 변환하여 전동기에 공급하는 전력변환부를 더 포함하여 이루어졌다. 충전부는 전력을 저장하는 배터리, 충전시간과 방전시간을 단축하는 버퍼용 캐패시터 및 충전부의 안정된 동작을 수행하는 EMS 컨트롤러를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.- 충전부는 배터리와 버퍼용 캐패시터 간에 양방향으로 에너지를 전달하는 DC/DC 컨버터를 더 포함하여 이루어졌으며, 버퍼용 캐패시터는 울트라 캐패시터이다. 하나의 유닛은 8개의 역사충전 베이와 8개의 충전섹션을 연결한다.□ 기술시장동향- 독일, 프랑스, 영국 등을 포함하는 유럽연합에서는 2002년도부터 EVIAC (Electric Vehicle Inductive Automatic Charging)를 구성하여 전기자동차 및 경량전철에 활용할 수 있는 유도 급전기술을 공동 개발하고 있음.- 유도 급전기술을 수송시스템에 적용한 사례로는 미국 라스베가스 관광객 수송을 위한 환경 친화적인 궤도전용 유도 급전 경량전철 상용화.- 뉴질랜드의 경우 오크랜드 대학에서 연구를 수행하여, 환경 친화적인 도로전용 유도급전 소형자동차시험선을 구축하여 상용화 검증시험이 진행 중임.