In the present paper, the natural fiber materials that can be replaced to reduce the weight of the vehicle are analyzed by bubble charts of - and - , and the possibility of alternative application of materials is investigated. For this purpose, the driving energy and fuel efficiency of the vehicle using the data of K model analyzed. In addition, the effect of vehicle weight on fuel efficiency was analyzed through the dynamic analysis approach of the vehicle. From the research results, the following results were obtained. Most of natural fibers have lower density and equal tensile strength and strain than metal materials. Therefore, the application rate of natural fiber materials should be increased in consideration of the application purpose and material characteristics of the vehicle. The major variables that greatly influence driving energy and fuel efficiency were fuel efficiency improvement of about 10% in order of speed, rolling resistance and mass. In addition, when steel is lightened by 10%, fuel efficiency improvement of up to maximum 4.5% is shown in the order of CFRP, Al, Ti.

본 연구에서는 기존의 철도차량구조에 경량소재를 적용하여 설계를 검토할 때, 각 소재의 성질이 차체구조의 경량화에 미치는 영향과 그 정도를 정량적으로 분석하여 개념설계단계에서 소재대체 설계 효과를 예측하는 방법을 개발한다. 전체 차체구조에 대해서는 굽힘변형, 압축변형, 비틀림 변형을 고려하여 소재를 변경할 때, 또 주요 골조 구조 부재에 대해서는 굽힘변형, 압축변형, 좌굴붕괴를 고려하여 소재와 단면형상을 변경할 때 경량화 특성을 분석할 수 있는 방법을 체계화였다. 차체구조 또는 골조부재의 변형 양상에 대한 강성 및 강도 조건을 경량화 지수와 연계하여 표현함으로써 각 재료와 부재의 형상이 가지는 기계적 특성과 장단점을 용이하게 분석할 수 있도록 하였다.

폐기물은 발생원을 기준으로 생활폐기물, 사업장폐기물 및 건설폐기물로 구분된다. 폐기물 처리는 재활용을 우선적으로 정책이 이루어지고 있다. 그러나 폐기물을 재활용하기 위해서는 기술적인 한계성과 경제성 등이 해결되어야 하며 이러한 이슈가 극복되지 않으면 재활용에는 한계가 따른다. 국내에서 도입된 네가티브 재활용 제도가 다양한 기술을 재활용로서 적용될 수 있도록 하였으며, 그 중 폐기물 에너지화 기술로써만 인식되어온 폐기물 가스화 기술은 에너지회수 기술 뿐 만 아니라 원료를 대체할 수 있는 재활용 기술로도 적용될 수 있게 되었다. 폐기물의 재활용은 물질재활용 기술로서 3R기술 위주로 재활용되어 왔으나 화학전환 기술에 의한 재활용을 위해서는 가스화 기술이 많은 기여를 할 것으로 기대된다. 또한 폐기물의 에너지 회수기술은 소각에 의한 에너지회수 또는 고형연료를 생산하여 연소보일러에 의한 에너지회수 방법이 주로 이용되어 왔으며 이러한 기술은 열에너지를 회수하는 기술에 국한되어 있다. 그러나 폐기물 가스화 기술은 열에너지와 화학에너지의 생산이 가능하므로 다양한 에너지로의 회수 기술과 고효율 에너지 이용기술의 적용이 가능한 기술이다. 따라서 본 연구에서는 폐기물 가스화를 통한 에너지회수 기술과 화학전환 기술로서 원료대체를 통한 재활용 기술로서의 특성을 고찰하였다. 폐기물 가스화 기술은 가연성물질이 함유된 폐기물의 대부분을 대상으로 적용이 가능하지만 합성가스를 이용하는 기술에 따라서 합성가스의 생산품질을 만족하기 위해서는 폐기물의 적정 발열량이 확보되어야 된다. 폐기물의 종류에 따라 기준은 달리 적용되겠지만 저위발열량 기준으로 3,200 kcal/kg이상인 경우 안정적인 합성가스를 생산할 수 있다고 판단되며, 폐기물종류 및 이용기술에 따라서는 3,000 kcal/kg이상인 경우 합성가스 생산품질을 유지할 수 있다. 폐기물 가스화를 통해 생산된 합성가스를 에너지회수 기술로서는 스팀터빈, 가스터빈, 가스엔진, 연료전지 등의 기술을 적용할 수 있고, LNG, 경우, 석탄, LPG 등 화석연료를 대체하는 가스연료로 적용할 수도 있다. 또한 합성가스의 주요성분인 일산화탄소와 수소는 고순도 수소 및 고순도 일산화탄소 자체로도 원료대체가 가능하며, 화학촉매 또는 미생물촉매 전환 공정을 통해 다양한 화학원료로 대체하는 재활용기술로서의 적용이 가능한 특성을 가지고 있다.

지구 온난화, 오존층의 파괴, 기상이변 등 환경문제와 더불어 환경호르몬은 생체의 발육과 성장 및 각종 기능에 중대한 영향을 미치기 때문에 최근에 심각한 문제가 되고 있다. 환경호르몬은 플라스틱과 각종 산업폐기물로 인하여 발생되기 때문에 가정에서 버려지는 쓰레기를 줄이고 이러한 환경문제의 주범이 되는 소재의 대체 소재 개발이 절실히 필요하다고 볼 수 있다. 동일한 기능을 가진 상품이라면 환경오염 부하가 적은 상품, 예를 들면, 에너지효율이 높거나 폐기물 발생이 적은 소재를 선택하는 것이 최선의 방법이다. 일상생활에서 사용되는 석유기반 플라스틱이 분해되는데 필요한 기간은 최소 450년이 걸리며 원재료 가공부터 생산과 판매까지 환경오염을 일으키고 플라스틱의 원재료인 석유는 계속 고갈되고 있으므로 새로운 대체 원재료를 개발할 필요가 있다고 판단하며 본 연구에서는 대체소재 중 식물성 옥수수 소재 PLA보다 우수한 사탕수수 기반 레진으로 이루어진 Bio-PET에 대한 연구를 하고자 한다. 환경 보호 측면이나 기술적 편리성을 가진 Bio-PET는 불필요한 조정 없이 기존 PET의 완벽한 대체 원료가 되며 사탕수수라는 친환경 소재의 장점을 지니고 있고 바이오 에탄올로 만들어져 기존 PET와 같은 투명감과 기능성을 가지고 있기에 내열성, 내구성, 성형성면에서 기존 플라스틱보다 품질이 높기 때문에 차세대 친환경 소재로 사용이 적합하다. 향후에는 이 소재를 이용한 환경 조형물이나 인테리어 벽면 소재로도 응용할 필요가 있다고 판단되며 Bio-PET의 지속적인 연구를 통해 친환경 상품의 대표적 소재로의 역할을 찾고자 한다.