[자막] 
KIMM 레일 위를 떠서 가는 자기부상열차

안녕하세요. 저는 한국기계연구원
기계시스템안전연구본부 인공지능기계연구실에서 

(한국기계연구원 임재원 박사)

자기부상 기술을 연구하는 임재원이라고 합니다.

[대사]
안녕하세요. 저는 한국기계연구원 
기계시스템안전연구본부 인공지능기계연구실에서
자기부상 기술을 연구하는 임재원이라고 합니다. 

[자막]
한국기계연구원은 기계와 관련된 다양한 연구를 하고 있습니다.
저는 그중에서도 자기력과 관련된 자기부상 기술을 연구하고 있는데요.
자기부상은 모두가 아시다시피
서로 당기는 힘 혹은 서로 미는 힘을 활용해서 물체를 띄우는 기술입니다. 

(인력 : 당기는 힘) (척력 : 밀어내는 힘)

제가 자기부상과 관련된 두 가지의 모형을 들고 왔습니다.
하나는 당기는 힘을 이용해서 자기부상을 하는 지구본입니다.

[대사]
한국기계연구원은 기계와 관련된 다양한 연구를 하고 있습니다.
저는 그중에서도 자기력과 관련된 자기부상 기술을 연구하고 있는데요.
자기부상은 모두가 아시다시피
서로 당기는 힘 혹은 서로 미는 힘을 활용해서 물체를 띄우는 기술입니다.

제가 자기부상과 관련된 두 가지의 모형을 들고 왔습니다.
하나는 당기는 힘을 이용해서 자기부상을 하는 지구본입니다.

[자막]
보시는 바와 같이 자기부상 지구본은
상등 제어부와 하부의 지구본 간에 인력을 사용해서 자기부상을 시키는 방법입니다. 

(인력)

[대사]
보시는 바와 같이 자기부상 지구본은
상등 제어부와 하부의 지구본 간에 인력을 사용해서 자기부상을 시키는 방법입니다.

[자막]
두 번째 기술은 척력을 이용해서 자기부상을 시키는 기술입니다.
여기 보시면 아이언맨은
아이언맨의 하부와 제어부의 상부가 서로 척력을 이용해서 부상하게 됩니다. 

(척력) 

[대사]
두 번째 기술은 척력을 이용해서 자기부상을 시키는 기술입니다.
여기 보시면 아이언맨은
아이언맨의 하부와 이 제어부의 상부가 서로 척력을 이용해서 부상하게 됩니다.

[자막]
제가 또 하나 가지고 나온 물건은 자기부상기술 또 자력기술을 이용한
에디 커런트 브레이크입니다.
에디 커런트 브레이크는 자석과 도체 사이의 반응력을 이용해서
물체를 정지하게 하는 방법인데요.
이것을 똑같이 추진의 원리도 적용될 수 있습니다.
보시면 도체가 위에서 아래로 떨어질 때 중력의 힘을 받아서 떨어지게 됩니다.
하지만 자석 배열이 있는 곳에서 도체가 떨어지게 된다면
반력을 받아서 실제 중력일 때보다는 천천히 떨어지게 되는 반발력을 가지게 됩니다.

[대사]
제가 또 하나 가지고 나온 물건은 자기부상기술 또 자력기술을 이용한
에디 커런트 브레이크입니다.
에디 커런트 브레이크는 자석과 도체 사이의 반응력을 이용해서
물체를 정지하게 하는 방법인데요.
이것을 똑같이 추진의 원리도 적용될 수 있습니다.
보시면 도체가 위에서 아래로 떨어질 때 중력의 힘을 받아서 떨어지게 됩니다.
하지만 이렇게 자석의 어레이가, 자석 배열이 있는 곳에서 도체가 떨어지게 된다면
반력을 받아서 실제 중력일 때보다는 천천히 떨어지게 되는 반발력을 가지게 됩니다.

[자막]
에디 커런드 브레이크의 원리(맴돌이 전류)

전류가 흐르면 자기장 생성, 변화하는 자기장 주변 전류 생성

자기장의 세기가 변하면
도체는 저항하기 위해
반대 방향의 자기장을 만드는데

이 현상을 '렌츠의 법칙'이라고 하며

이 때 생성 된 전류를 '맴돌이 전류'라고 합니다.

자석과 도체를 부딪혀 볼까요?

(도체) (자석) (맴돌이 전류) (자기장)
자석의 자기장과 도체의 맴돌이 전류의
상호작용으로 인해 서로 부딪히지 않습니다.

자이로드롭을 통해서도
에디 커런드 브레이크의 원리를 알아볼 수 있는데요. 

자이로드롭은 높은 곳에서 자석과 함께 떨어지는데요.
중앙타워에 아래 쪽에 설치된 금속판을 지나면서 속도가 줄어들게 됩니다.

맴돌이 전류에 의한 감속.

한국기계연구원에서는 물체를 서로 당기는 힘인 인력을 사용하여
세계에서 두 번째로 도시형 자기부상열차를 상용화 시켰습니다. 

(세계에서 두 번째로 도시형 자기부상열차 상용화)

현재 자기부상열차는 인천공항, 자기부상선로 그리고 한국기계연구원에서 타보실 수 있습니다. 

(인천국제공항) (국립중앙과학관) (한국기계연구원)

[대사]
한국기계연구원에서는 물체를 서로 당기는 힘인 인력을 사용하여
세계에서 두 번째로 도시형 자기부상열차를 상용화 시켰습니다.

현재 자기부상열차는 인천공항, 자기부상선로 그리고 한국기계연구원에서 타보실 수 있습니다.

[자막]
보시다시피 자기 부상 기술은 물체와 물체가 서로 부딪히지 않고 

(레일) (전자석)

서로 띄워줘서 이동시킬 수 있는 운송 수단입니다.
그로 인해서 소음, 진동, 분진이 발생하지 않아 미래형 운송수단으로 활용될 수 있습니다.

그렇다고 자기부상 기술이 사람만 운용할 수 있는 것은 아닙니다.
반도체 장비와 같이 고청정, 고정밀을 만족시킬 수 있는 운송수단이 될 수도 있습니다. 

(증착공정(저속주행구간)) (세척공정(고속주행구간))

이와 관련된 내용은 김창현 박사님께서 설명해 주실 겁니다.

[대사]
보시다시피 자기 부상 기술은 물체와 물체가 서로 부딪히지 않고

서로 띄워줘서 이동시킬 수 있는 운송 수단입니다.
그로 인해서 소음, 진동, 분진이 발생하지 않아 미래형 운송수단으로 활용될 수 있습니다.

그렇다고 자기부상 기술이 사람만 운용할 수 있는 것은 아닙니다.
반도체 장비와 같이 고청정, 고정밀을 만족시킬 수 있는 운송수단이 될 수도 있습니다. 

이와 관련된 내용은 김창현 박사님께서 설명해 주실 겁니다.

[자막]
자기부상 공정 장비를 설명드릴 김창현입니다.

(한국기계연구원 김창현 박사) 

자기부상 공정 자비는 쉽게 말해 첨단부품을 만들 때 먼지, 분진이라고도 하죠.
먼지가 묻지 않도록 깔끔하게 운반해 주는 기술이라고 생각하시면 됩니다.
바퀴를 사용해서 물품을 옮기는 방법은 먼지가 엄청나게 발생합니다. 
바닥과 바퀴 부품끼리 서로 부딪히면서 먼지가 나오기도 하고
바퀴가 잘 굴러가도록 하는 기름 같은 것도 마찰로 인해 아주 미세한 먼지로 발생되기도 하거든요.
이러한 미세한 먼지들은 생각보다 반도체 같은 정밀한 전자 부품에 큰 영향을 미치게 됩니다

예를 들어 대형 TV처럼 큰 화면에 미세한 먼지가 들어가게 되면 그 부분이 검게 보이고
전체가 불량품이 되어 버립니다. 

(불량품)

하지만 자기부상 공정 장비는 마찰 없이 공중에 둥둥 띄워서 보내기 때문에
먼지가 발생하지 않고 불량품 TV가 생길 수가 없습니다.
그럼 자기부상 공정 장비에 대해 좀 알아볼까요.

[대사]
자기부상 공정 장비를 설명드릴 김창현입니다.

자기부상 공정 자비는 쉽게 말해 첨단부품을 만들 때 먼지, 분진이라고도 하죠
먼지가 묻지 않도록 깔끔하게 운반해 주는 기술이라고 생각하시면 됩니다.
바퀴를 사용해서 물품을 옮기는 방법은 먼지가 엄청나게 발생합니다. 
바닥과 바퀴 부품끼리 서로 부딪히면서 먼지가 나오기도 하고
바퀴가 잘 굴러가도록 하는 기름 같은 것도 마찰로 인해 아주 미세한 먼지로 발생되기도 하거든요.
이러한 미세한 먼지들은 생각보다 반도체 같은 정밀한 전자 부품에 큰 영향을 미치게 됩니다.

예를 들어 대형 TV처럼 큰 화면에 미세한 먼지가 들어가게 되면 그 부분이 검게 보이고
전체가 불량품이 되어 버립니다.

하지만 자기부상 공정 장비는 마찰 없이 공중에 둥둥 띄워서 보내기 때문에

먼지가 발생하지 않고 불량품 TV가 생길 수가 없습니다.
그럼 자기부상 공정 장비에 대해 좀 알아볼까요.

[자막]
자기 부상 공정 장비는 크게 받침대를 띄워주는 부상 전자석 

(부상전자석) (부상갭센서) (캐리어)

주변 물체와 부딪치지 않게 간격을 조절해 주는 센서 

(안내갭 센서) (캐리어)

그리고 받침대를 이동시키는 모터가 있습니다 

(추진전동기) (자기식 엔코더) (광학식 엔코더) (리니어스케일) (추진전동기 영구자석) 

이 세 가지 구성 요소를 통해 물체를 진동 없이, 마찰 없이, 소음 없이 안전하게 옮길 수 있습니다.

아무래도 물체를 옮기는 기술이다 보니 안전성에도 신경을 많이 썼는데요.
이 자기부상 공정 장비는 하루 종일 사용해도 오류가 없고
부상전자석이 몇 개 고장이 나도 부상을 유지할 수 있도록 설계했습니다. 
마지막으로 무엇보다도 가장 중요한 공기가 하나도 없는 진공환경에서도 완벽하게 작동합니다.

이렇게 자기부상 기술은 사람뿐 아니라 첨단 부품을 만드는 산업현장에서도
꼭 필요한 기술이라는 것을 알아두시면 좋을 것 같습니다.

[대사]
자기 부상 공정 장비는 크게 받침대를 띄워주는 부상 전자석 ,

주변 물체와 부딪치지 않게 간격을 조절해 주는 센서,

그리고 받침대를 이동시키는 모터가 있습니다.

이 세 가지 구성 요소를 통해 물체를 진동 없이, 마찰 없이, 소음 없이 안전하게 옮길 수 있습니다.

아무래도 물체를 옮기는 기술이다 보니 안전성에도 신경을 많이 썼는데요.
이 자기부상 공정 장비는 하루 종일 사용해도 오류가 없고
부상전자석이 몇 개 고장이 나도 부상을 유지할 수 있도록 설계했습니다. 
마지막으로 무엇보다도 가장 중요한 공기가 하나도 없는 진공환경에서도 완벽하게 작동합니다.

이렇게 자기부상 기술은 사람뿐 아니라 첨단 부품을 만드는 산업현장에서도
꼭 필요한 기술이라는 것을 알아두시면 좋을 것 같습니다.

[자막]
산업 현장에서 쓰이는 자기부상 기술에 대해서 설명 잘 들으셨나요?
지금부터는 도시형 자기부상열차를 타 보도록 하겠습니다.

아까 말씀드린 자기부상의 원리를 기억하시나요?
도시형 자기부상열차는 인력을 이용해서 자기부상을 시키는 기술입니다.
보시는 바와 같이
이 하부에 있는 전자석을 활용해서 자기부상열차는 부상하게 되고
이 위쪽에 있는 코일을 통해서 자기부상열차가 추진하게 됩니다.

[대사]
산업 현장에서 쓰이는 자기부상 기술에 대해서 설명 잘 들으셨나요?
지금부터는 도시형 자기부상열차를 타 보도록 하겠습니다.

아까 말씀드린 자기부상의 원리를 기억하시나요?
도시형 자기부상열차는 인력을 이용해서 자기부상을 시키는 기술입니다.
보시는 바와 같이 
이 하부에 있는 전자석을 활용해서 자기부상열차는 부상하게 되고
이 위쪽에 있는 코일을 통해서 자기부상열차가 추진하게 됩니다.

[자막]
도시형 자기부상열차는 8mm 공간을 유지하며 최대 속도 110km의 속력을 보입니다.
열차는 궤도를 감싸는 형태로 제작되어 탈선의 위험 없이 고속으로 주행이 가능합니다.
또한 선형전동기로 추진 하기 때문에 눈, 비와 같은 환경에 덜 영향을 받습니다.
바퀴로 주행하지 않는 자기부상열차는 여러 장점을 가지고 있는데요.
일반 열차가 갈 수 없는 급커브길을 쉽게 갈 수 있고 경사로를 쉽게 오를 수도 있습니다.
빠르게 방향을 바꾸고, 언덕도 쉽게 오를 수 있으니
유연한 노선을 가진 미래형 대중교통으로 활용될 수 있습니다.

[대사]
도시형 자기부상열차는 8mm 공간을 유지하며 최대 속도 110km의 속력을 보입니다.
열차는 궤도를 감싸는 형태로 제작되어 탈선의 위험 없이 고속으로 주행이 가능합니다.
또한 선형전동기로 추진 하기 때문에 눈, 비와 같은 환경에 덜 영향을 받습니다.
바퀴로 주행하지 않는 자기부상열차는 여러 장점을 가지고 있는데요.
일반 열차가 갈 수 없는 급커브길을 쉽게 갈 수 있고 경사로를 쉽게 오를 수도 있습니다.
빠르게 방향을 바꾸고, 언덕도 쉽게 오를 수 있으니
유연한 노선을 가진 미래형 대중교통으로 활용될 수 있습니다.

[자막]
어때요? 재미있었나요?

원래는 매주 자기부상열차 시승을 하는데
요즘 코로나19로 인해서 자기부상열차 시승이 없어져서 매우 아쉽습니다.
하지만 조만간 코로나19가 극복되면
한국기계연구원으로 꼭 방문해 주셨으면 좋겠습니다.

레일 위를 떠서 가는 자기부상열차

[대사]
어때요? 재미있었나요?

원래는 매주 자기부상열차 시승을 하는데
요즘 코로나19로 인해서 자기부상열차 시승이 없어져서 매우 아쉽습니다.
하지만 조만간 코로나19가 극복되면
한국기계연구원으로 꼭 방문해 주셨으면 좋겠습니다.