[물리·과학·IT]

kipid 2011. 2. 11. 18:00

// 2013-08-17: 서울시 지하철 추진으로 이 글만 다시 공개로 바꿉니다. 아래 내글 링크들은 아직 비공개입니다. 추가 비용이 너무 많이 드는 방법들이고 당장은 쓰일 수 없는 특허들(제 특허는 등록되지는 않았음. 대만 특허는 등록 되었다고 들은듯.)일겁니다.


// 내글 링크: [대만 특허 펌] 멈추지 않고 승객을 태우고 내리는 열차(efficient non-stop train system)

// 내글 링크: [내 특허] 중간역 정차없는 대중교통 체계(Non-stop mass transit system)

 

아래와 같이 특허를 대충 냈더니 거절통보.

2007.07.02. 출원.

2007.08.06. 특허공개.

2008.01.09. 선행 기술 조사 의뢰서

2008.02.14. 선행 기술 조사 보고서

2008.04.28. 의견 제출 통지서

- 이 때 답변을 내가 안함. 귀찮아서 ㅡ,.ㅡ

2008.09.02. 거절 결정서

 

그냥 공개합니다. 아무나 특허를 내시던지. 지하철 공사에서는 이 방법을 이용해서 전철을 만들었으면 좋겠습니다.

괜히 땅바닥에 전기 버리지 말자구요.

 

요약
매 역에서 정차하는 철도(지하철) 시스템의 경우 감속, 가속을 하는데에 많은 에너지가 소비된다. 역의 높이를 역 사이의
구간보다 5~10m 정도만 올리게 되어도 이런 감속, 가속에 이용되는 에너지를 획기적으로 줄일 수 있게 된다. 본 발명은
이러한 정차역에서 소비되는 감속, 가속에 쓰이는 에너지를 절약하는 방법에 관한 것이다.

 

청구항 1.
매 역마다 정차하여 사람을 태우고 내리는 기차(전철, 지하철 등)의 특성을 이용, 역의 위치를 역 사이 열차가 운행되는 구
간보다 높이를 높게 함으로서 역에 가까워져 감속할 때 쓰이는 에너지와 역에서 출발, 가속할 때 쓰이는 에너지를 중력 에
너지를 이용하여 보충하는 방법 및 이에 낭비되는 에너지를 막는 시스템.
청구항 1은 역의 높이를 높이거나 역 사이 구간의 높이를 낮춤으로써 중력 위치 에너지를 이용한 방법에 관한 것만을 포함
한다.

 

 

 

발명의 상세한 설명


발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
현재 역들의 높이는 역 사이의 구간과 같은 높이에 설치되어 있는 것이 보통이다. 현재의 철도 및 전철(metro) 시스템상 열
차가 매 역마다 정차, 다시 가속하여 다음 역으로 이동해야 한다. 상당부분의 에너지가 이런 가속, 감속에 쓰이게 되는데,
이러한 에너지의 누수를 줄이고자 본 발명을 하였다.

 

 

발명이 이루고자 하는 기술적 과제
역의 높이를 역 사이의 구간보다 높이는 기술이 필요하며, 이는 고도의 기술을 필요로 하는 것이 아니므로 현재의 건축기
술로 충분히 이루어낼 수 있는 부분이다.

 

발명의 구성

발명의 구성은 간단히 역에 있는 기차 레일의 높이를 역 사이의 구간보다 높이는 것이다. 역과 역 사이의 거리는 대략
5~10km(지하철의 경우), 50~100km 정도 된다. 너무 급격한 각도로 경사를 만들면, 열차에 충격이 가해지므로 경사각을
각 역의 사정에 맞게 적절하게 정해야 한다. 역에 가까이 왔을 때, 4도 정도의 기울기로 높이를 올린다면, 100m에 7m의
높이를 올릴 수 있다. 이 정도 각도는 열차에 충격을 거의 주지 않을 것이고, 에너지 저장효과도 잘 발휘될 수 있을 것이다.
100~300m에 걸쳐 4도의 기울기로 높이를 올린다면, 7~21m의 높이차이를 만들 수 있다.


또한 이런 실제적 높이를 이용하지 않고, 부가적인 장치를 달아 역에 다가올 때, 기차의 운동에너지를 저장하였다가, 기차
가 출발할 때 이 에너지를 공급하는 방법도 가능하다. 기차의 운동에너지로 발전기를 돌려서, 기차의 운동에너지를 감소시
켜 기차를 정지시키는데 도움을 주는 동시에, 이 운동에너지는 발전기를 통해 전기에너지로 변환시켜 출발할 때 다시 쓸
수 있도록 한다.

 

 

발명의 효과
기차가 중간역 사이를 달리는 속도가 80~100km/h 라고 한다면, 약20~30m/s의 속도이다. 이 기차의 운동 에너지를 계산
해보면 1/2 * M * v^2 = 0.5 * M * (400~900)[kg m^2/s^2] = 200~450M[kg m^2/s^2]의 에너지를 가지게 되는데,
이는 중력에너지 mgh 로 환산하면, 20~45m(미터) 높이의 위치에너지에 해당한다. 즉, 역의 높이를 역 사이 구간보다
20~45m 높게 만든다면, 외부적인 에너지를 많이 들이지 않고, 기차를 80~100km/h로 운행할 수 있다는 뜻이다. 실제 역
의 높이를 20m 이상 높인다는 것은 거의 불가능하지만, 역 사이의 구간을 약간 낮추는 방법과 역의 높이를 높이는 방법을
이용 두 구간의 높이차이를 5~10m(미터)로 만드는 것은 쉽게 가능하다고 본다. 이러한 역의 건축을 통하여, 가속 감속에
들어가는 에너지를 최고 25~50% 절약할 수 있다는 뜻이다. 본 발명은 기차가 매 역마다 정차한다는 사실을 가지고 생각
하여 내놓은 것으로 에너지의 효율적인 소비를 가능케 하고, 불필요한 에너지 손실을 막는다.


또한 중력이란 것은 다른 힘과 달리 질량에 비례하여 작용하기 때문에, 가속 감속시 승객들이 느끼게 되는 관성력도 줄어
들게 되어, 가속 감속시 앞뒤로 쏠리는 정도가 줄어들게 된다. 따라서 승차감 또한 좋아질 것으로 생각된다.
중력 이외의 다른 포텐셜(전자기적인 포텐셜이나 기타 기계적인 장치를 이용한 포텐셜(스프링, 중력위치에너지 등))을 이
용하더라도 비슷한 에너지 절감 효과를 누릴 수 있다.


지하철의 경우 역의 높이가 올라감으로써 지하철 입출구까지의 통로를 만드는데 있어서의 비용절감도 기대할 수 있다. 지
상철의 경우 높이를 올리는데에 있어 비용이 더 들어갈 수는 있으나, 철도가 다른 지상교통의 통행을 방해가 많은 것을 생
각했을때, 역의 높이를 10~20m(미터)높여서 아래쪽으로 다른 교통의 흐름을 원활하게 만들 수 있다면, 일석이조(철도 운
행에 드는 에너지 절약과 철도가 막게되는 지상교통의 원활한 흐름)의 효과가 있을 것으로 생각한다.

 

 

이건 안될듯
지하철이 있는 이유가 지상공간의 부족 때문인데 부피도 큰 역사가 지상으로 올라가면 지하철을 까는 의미가 없죠
지하내에서 높이차이를 두어도 효과는 충분합니다.
아 그리고 지하철 모선자선 특허를 같이 적용시키면 역이 지금처럼 커질필요가 없어요.

자선이 주정차 할 수 있는 크기이면 되지요. 자선이 모선만큼 클 필요는 없습니다.
간혹 유동인구가 많은 역은 모선이 직접 섰다가면 되구요.

많은 추가 아이디어가 덧붙여질수 있지요. 모든 문제들은 풀라고 있는거라는게 제 철학?이죠.

많은 사람들이 이건 안된다고 할때 전 그 문제를 풀려고 노력합니다.

모든 문제는 어떻게든 풀리거든요. 가끔씩 그 누구도 상상못할 획기적인 방법이 사람들 머리 속에서 튀어나오거든요.

정보화시대에 이런 문제점들을 서로 공유하며 함께 풀어나간다면 급속도로 사회가 발전할 것이라고 생각합니다.

역사적으로 말도 안되게 획기적인 아이디어로 세상을 바꾼 분들이 여럿 있지요. 세종대왕도 그렇고. 아인슈타인도 그랬지요.
지나가다가 들립니다... 안될듯하내요...
문제점이.. pc게임의 하나인 심시티처럼 아무것도 없는상태에서 그냥 건설을 하는것도 아니고

1. 지상에 고층건문들이 엄청 들어서있는 상태에서 저게 과연 가능할지가 의문(지하까지 깊은 건물들도 있죠)
2. 역과의 높이차이를 둔다라.... 그정도 더 깊이파는데 천문학적인 비용이 듭니다.
3. 지하에 아무것도 없는게 아닙니다. 수도관, 지하 암반, 지하수, 지상의 건물등을 모두 고려해야 하지요..
지하라고 마음대로 팔수 있는게 아닙니다... 건물밑으로 지나가면 건물주와 협의해야하지요..
4. 지문중에 "100m에 7m의높이를 올릴 수 있다. 이 정도 각도는 열차에 충격을 거의 주지 않을 것이고"
라고 하셨는데 100m에 7m의 높이를 올리는건 엄청나게 높은겁니다...
우리나라 서울같은 곳은 당연히 힘들겠고, 땅덩어리 넓은 중국같은 곳은 가능할래나요?

어차피 멈춰서야 하는 역, 높이만 적절히 조절하면 에너지를 상당히 아낄 수 있을거라 생각한건데. 장애물로 작용하는게 많군요ㅋ.
hybrid 이용하면 효율 좀 떨어지더라도 공사새로하지않고 가능합니다. 회수성 에너지랑 지하철 인가? 여튼 도시철도공사에서 특허낸거있어염
새로 뚫는 지하철에 적용하고 싶었던 거라서요. 역에서는 어차피 지하철 다니는 깊이까지 뚫어야 하고 하니, 여러가지 면에서 돈을 아낄수 있지 않을까 하고 생각했었는데. 뭐 저만 괜찮을거라 생각하는 것일지도요ㅋ.
도시철도에서의 에너지 절감에 대하여 관심이 많으시군요. 귀하께서 제안하신 아이디어는 철도에서 hump라는 용어로 이미 적용되고 있는 기술입니다. 기회가 된다면 지상고가 구조로 건설된 김해경전철을 타보시면 hump를 적용한 것을 확인하실 수 있을 것입니다. 즉 정거장부분은 높고 본선부분은 낮게 건설된 것을 육안으로 확인이 가능할 것입니다.
아하 그렇군요.
지상고가가 아니더라도 지하철에서도 이용하면 좋을듯한데...
여러가지 방해요소가 많아서 못하는듯 하기도 하고...

김해시에서 부산가는 전철은 타본적이 있긴한데. 높이차이는 야주 약간이었던 기억이...
대충 눈대중으로 1~2m였던거 같긴한데. 전체적으로 내리막인부분도 있어서 적용하기 힘들기도 했다고 봐요. (뭐 이건 다른 지하철도 마찬가지이겠지만)
또한 지상 고가구조라서 절약되는 건설비용도 그리 크지 않았을거 같고. 지상 고가시설이라 배수시설 같은건 편했겠네요. 겨울철에 눈이 문제이긴 할테지만;;; 김해쪽은 눈이 많이오지는 않으니 괜찮은듯?
hump(과속 방지턱이란 뜻도 있네요.) 좀 검색해봐야 겠네요. 몰랐던 내용들 알려주셔서 감사합니다 ^^. 이미 어느정도는 쓰이고 있었군요.