자동차의 제동은 디스크와 패드를 사용하는데..

Question

자동차보다 수십,수백배 무거운 기차의 제동은 어떤 원리로 이뤄지나요?

물론 바퀴가 많아서 제동되는 힘은 더 많이 가해지겠지만 바퀴가 고무가 아니라 쇳덩이인데..

또한, 바닥면도 마찰이 거의 없는 같은 밋밋한 철 로 인데..어찌 제동을 하는지 궁금하네요.ㅎ

Answer 1

안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 제동장치는 기차가 멈추거나, 속도를 줄이기 위해 필요한 것으로,

자동차에서는 브레이크에 해당하는 장치입니다.

열차에서 가장 기본적인 제동방법은 공기의 압력을 이용하는 방법으로,

모든 차량에 연결 된 공기 관을 통해 열차가 안전하게 정지할 수 있도록 하는 장치입니다.

기관차에서부터 맨 끝에 연결된 차량까지 공기 호스가 연결되어

기관사가 열차를 멈추기 위해 제동 장치를 조작하면

공기가 빠져나가 속도가 줄면서 멈추게 되고,

다시 출발하기 위해 제동장치를 풀면 공기가 다시 충전되는 원리입니다.

전시되어있는 차량의 부품 중 삼동변이 있는데요,

삼동변은 공기의 압력을 이용한 제동을 할 때

모여 있는 공기를 이동시켜 열차의 속도를 줄이거나 멈추게 하고,

남은 공기는 대기 중으로 배출시키는 기능을 하는 부품입니다.

출처 : 철도산업정보센터 - 객화차 제동의 원리

Answer 2

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

기차의 제동 원리는 마찰과 공기 저항에 기반합니다.

먼저, 기차가 이동하면서 발생하는 운동 에너지가 브레이크 패드나 브레이크 신호를 통해 열 에너지로 변환됩니다. 이 열 에너지는 브레이크 패드와 바퀴, 그리고 레일의 마찰로 인해 발생합니다.

또한, 기차가 이동하면서 공기 저항이 발생합니다. 이 공기 저항은 기차의 이동 속도가 높을수록 증가하며, 제동 시에는 이 공기 저항을 이용하여 기차의 속도를 감속시킵니다.

마찰과 공기 저항을 이용하여 기차를 제동하는 방식은 일반적으로 기차의 뒷부분에서부터 점차적으로 제동력을 높여 나가는 방식을 사용합니다. 이는 전체 기차의 질량이 크기 때문에, 갑작스런 제동으로 인한 충격과 궤도의 손상을 방지하기 위함입니다.

Answer 3

기차가 이동하면서 전면에 부딪치는 공기는 저항을 일으키게 됩니다. 이 저항은 기차의 움직임을 저해하고 속도를 감속시키는 역할을 합니다. 공기 저항은 기차의 속도가 높을수록 커지며, 속도를 줄이는 데에 기여합니다.

기차 중 일부는 전동 엔진이 탑재된 동력차입니다. 동력차는 엔진을 통해 발생하는 힘을 이용하여 기차를 앞으로 밀어 나갑니다. 제동 시에는 동력차의 모터가 발전기로 전환되어 작용하며, 기차의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환합니다. 이로 인해 동력차의 역진행이 발생하고, 이는 전체 기차의 속도를 감속시킵니다.

기차에는 브레이크 시스템이 장착되어 있습니다. 일반적으로 기차는 공기 브레이크 또는 직접 브레이크와 같은 다양한 형태의 브레이크를 사용합니다. 브레이크 시스템은 바퀴나 기차의 일부에 마찰을 가하는 방식으로 작동합니다. 브레이크 패드 또는 브레이크 실린더가 바퀴 또는 기차의 부분에 압력을 가해 마찰을 일으키면, 마찰력이 기차의 운동 에너지를 소모하여 속도를 줄이고 기차를 멈추게 됩니다.