대전엑스포93 기념사업

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최첨단 과학기술/ 93년 대전 세계 엑스포 그 담동과 환희를 기억합니다.

자기부상열차

자기부상열차 모습
  • 총괄 개발기관 : 현대정공㈜
  • 사업기간 : 1991. 11∼ 1993. 11
  • 총사업비 : 약 200억원
  • 운행회수 : 2,696회
  • 탑승인원 : 11만 8,673명

대전엑스포´93에서 선보인 자기부상열차는 독일, 영국, 일본에 이어 세계에서 네번째로 개발된 것으로 외국인의 기술 지원없이 80% 이상 한국 기술로 만든 ‘꿈의 열차’이다. 자기부상열차는 두 개의 자석이 같은 극끼리 밀어내는 원리, 상전도 흡인 방식을 이용한 것으로 기존 바퀴식 대중 교통수단에 비해 안락성, 경제성, 고속성, 환경 영향성 등 여러 가지 측면에서 혁신적인 교통수단이다. 여기에다 회전 반경이 좁으며 등판 능력이 뛰어나 노선 선정의 제약이 크지 않기 때문에 도시의 주요 교통수단으로 부각될 가능성이 큰 것으로 전망되고 있다.

자기부상열차의 차체 구조물은 알루미늄 합금과 특수 강화 플라스틱을 사용하였고, 그 구조는 부상안내 시스템, 추진 시스템, 제동 시스템, 가이드 웨이 및 편의 설비 등으로 이루어졌다. 부상안내 시스템은 상전도 흡인 방식으로써 24개의 전자석과 3개의 부상안내 제어기를 사용하였다. 추진 시스템은 석 대의 인버터와 여섯 대의 선형 유도 전동기를 사용하였으며, 제동 시스템은 원활하고 안전한 제동 기능을 확보하기 위해 1차적으로 전기 제동, 2차적으로 공기 제동을 사용하였다. 차체는 유선형으로 측면 상부를 곡면 유리로 처리하고 탑승객의 시야 범위를 극대화하여 안락하고 고급스러운 실내 분위기를 연출하였다.

대전엑스포´93 자기부상열차의 실제 탑승 시간은 3분 정도로 매일 20분 간격으로 열 시간 가량 운행되었는데, 앞에 기술한 첨단 기술 외에도 곡선 통과를 원활하게 하는 대차 독립 제어, 모니터링 시스템에 의한 자기진단, 마이크로프로세서에 의한 속도 패턴 제어 등 실용화에 필요한 세부 기술을 두루 갖추어 관람객들이 한국 기술의 위상을 한 눈에 볼 수 있는 기회를 제공했으며, 순수 한국 과학기술의 상징적 전시물로 역할했다. 이 열차는 팀장인 김홍재 박사를 비롯한 18명의 연구진이 개발하였다.

전기무인자동차

전기무인자동차모습
  • 총괄 개발기관 :

    - 전기 자동차 : 한국전기연구소

    - 무인 자동차 : 아시아자동차(주), 고려대학교

  • 사업기간 :

    - 1991. 12 ∼ 1993. 11

    - 1993. 03 ∼ 1993. 11

  • 총사업비 : 3억 원, 8,000만 원
  • 탑승인원 : 9,471명 (전기 자동차)

무공해 자동차인 전기 자동차와 무인 자동차가 순수 국내 기술로 개발, 제작되어 대전엑스포'93 회장에서 선보였다. 환경문제가 인류 생존의 문제로 떠오르면서 선진국에서는 이미 무공해 자동차 개발이 국가 산업의 하나로 추진되어왔다. 전기 자동차는 총에너지 효율면에서 가솔린 자동차를 크게 가능해 실제 에너지 절약 효과가 두 배 가까이 우수한 것이 특징이다. 대전엑스포'93에서 선보인 전기 자동차는 베스타 개량형으로 루프와 C루프를 섬유 강화 플라스틱으로 제작, 경량화를 꾀하였는데, 길이 4.54m, 폭 1.74m, 높이 1.96m로 1회 충전에 90㎞의 주행기록을 나타냈다. 베스타 전기 자동차는 루프의 개방으로 인한 공기 저항의 증가와 배터리로 인한 중량에도 불구하고 최고 속도 90㎞, 1회 충전시 주행거리 최대 120㎞의 성능을 갖추었다. 전기 자동차는 승차 인원 6인용으로 1일 평균 30회 운행하며 엑스포 회장에서 귀빈, 환자 및 미아 수송, 회장 순회 등의 교통 수단으로 활용되었다.

아시아자동차와 고려대학교가 국내 기술로 개발한 무인 자동차는 노면에 그려진 주행선을 보고 전방을 관찰하며 컴퓨터로 전달되는 정보를 분석해 핸들과 브레이크 시스템에 명령을 내려주는 방식에 의해 무인으로 운행되었다. 신형 록스타를 모델로 하였으며, 길이 3.72m, 폭 1.63m, 높이 1.79m로 총 중량은 1,530㎏이다. 이 차의 또다른 특징은 두 개의 감시 카메라로 주행선을 판단하고 조향 시스템에 의해 핸들 조향량을 결정, 차량 속도를 조절한다는 점이다. 또한 초음파 및 적외선 센서를 이용하여 장애물을 인식하고, 주행안내 장치에 의해 화면의 지도 상에 현재의 차량 위치를 표시할 수 있고 주행 목적지까지의 주행 경로를 영상 또는 음성으로 알 수 있다는 점이다.

무인자동차는 엑스포 회장 내 자동차관 입구에 전용 시험 주행장을 설치하여 관람객을 선별적으로 탑승시켜 시험 주행하였고 거리 퍼레이드 ‘축제 행렬’에 참가해 축제 분위기를 한층 고조시키기도 하였다. 무인 자동차의 무인 자동주행 기술은 지상뿐 아니라 해저·우주 탐사에 이르기까지 광범위하게 응용되어 기술의 파급 효과가 엄청날 것으로 기대되고 있다.

더욱이 이 기술이 컴퓨터와 관련된 전기·전자기술, 인공지능에 관련된 영상 인식기술, 시스템 결합기술 등과 함께 이용될 경우 한층 높은 효과를 발휘할 것으로 전망되고 있다.

태양전지자동차

태양전지자동차 모습
  • 총괄 개발기관 : 한국기계연구원
  • 사업기간 : 1991. 11∼ 1993. 11
  • 총사업비 : 2억원
  • 운행회수 : 448회
  • 탑승인원 : 685명

무공해, 무한정의 에너지원인 태양광을 동력원으로 사용하는 미래의 대중 교통수단인 태양전지자동차가 대전엑스포´93에서 첫 선을 보였다. 대전세계박람회조직위원회는 한국기계연구원에 의뢰하여 ‘자원의 효율적 이용’이라는 대전엑스포'93의 취지에 부합하는 이벤트 사업으로 태양전지 자동차 두 대를 개발, 전시하였다.

태양전지자동차는 차 표면을 덮고 있는 태양전지판에 쏟아지는 햇빛을 전기로 변환, 축전지에 충전한 뒤 전자 제어 장치를 거쳐 모터를 구동하여 달리게 되어 있다. 크기는 1호차의 경우 길이 5.95m, 높이 1m, 폭 2m이며, 2호차는 길이 6.5m,폭 2.06m 높이 1.2m이고, 1·2호 모두 시속 60㎞ 이상의 속도를 낼 수 있다. 실제 회장에서는 시속 10∼20㎞ 정도로 1일 평균 8회 총 488회 운행되었다.

대전엑스포´93에서 선보인 태양전지자동차의 가장 큰 특징은 연구진이 심혈을 기울인 형체이다. 두 대의 차량은 최소한의 출력으로 달리기 위해 최대한 유선형을 취하면서 동시에 교육적 효과를 높이기 위해 물방울형과 꿈돌이형으로 제작되었다. 태양전지자동차는 국내 개발이 안된 고효율 태양전지 등 일부 부품을 제외하고는 차체 외형, 차체 구조, 기계 시스템, 모터, 전장품 등 대부분을 한국의 기술로 개발하였다는 데 큰 의의가 있다. 외국의 태양전지자동차에 비해 성능면에서는 다소 뒤지지만 이는 태양전지, 축전지 및 차체 경량화를 위한 소재 기술 등의 향상에 따라 그리 멀지 않은 시기에 극복할 수 있을 것으로 판단되고 있다.

태양전지자동차의 성공적인 개발과 전시는 일반 국민의 과학기술 개발에 대한 관심을 고취시킴과 동시에 국내 관련 기관의 미래 대체 에너지 교통수단의 기술 개발에 대한 관심과 기본 기술을 제고시키는 계기가 되었다.

태양전지거북선

태양 전지 거북선 모습
  • 총괄 개발기관 : 한국기계연구원
  • 사업기간 : 1991. 11∼ 1993. 11
  • 총사업비 : 5억원
  • 탑승인원 : 1만 1,828명

대전엑스포'93은 부제 ‘전통기술과 현대과학과의 조화’라는 기본 이념을 가장 적절히 조화시켜 담아낸 전시물로 한국기계연구원이 개발한 태양전지거북선을 선보였다. 이 거북선의 무게는 10t이며 길이 13m, 폭 4.2m에 운항 속도가 최대 5노트, 순항속도 3노트, 승선 정원은 승무원을 포함, 22명이다. 연구진은 거북선만을 전문으로 제작하는 거북선연구소의 도움으로 본체는 물론 용두, 귀면, 노, 돛, 깃발 등을 실물 그대로 재현하였다.

거북선의 운행에서 핵심 부분은 태양전지와 축전지이다. 대전엑스포'93 태양전지거북선에 사용된 태양전지 모듈은 실리콘 다결정으로 효율이 14%인 미국 솔라렉스 사의 ‘MSX 30 Light’를 사용했다. 이 모듈은 출력 전압이 17.2V, 출력 전류 1.87A로 출력이 30W이고, 크기는 길이 616mm, 폭 495mm, 두께 11mm이며 무게는 2.2kg이다. 이 모듈을 거북선의 등에 약 120장 부착함으로써 정격 전압 240V, 약 3.6㎾의 출력을 얻을 수 있었다. 거북선의 개발에 참여한 연구원은 “일반 선박에는 모듈을 설치할 면적이 없어 태양전지 선박을 건조할 수 없으나 다행히 거북선은 선체 윗부분이 모두 위로 노출된 넓은 부분이어서 모터를 구동할 정도의 모듈을 부착시킬 수 있었다” 면서 “선조들의 독특한 선박 건조기술에 감탄을 금치 못한다”고 밝혔다.

이 거북선에서 또하나의 중요한 부분은 태양 에너지를 전기 에너지로 바꾸어 이를 저장하는 축전지 부분이다. 구름이 끼거나 비가 내려 태양전지로부터 전력이 공급되지 못할 때 평상시에 충전해 둔 이 축전지로 배를 운항한다.

태양전지거북선은 갑천 수상제와 연계하여 730회 운항하였으며 1일 평균 8회 운행에 130명을 탑승시켰다. 또한 선체 내에 영상 화면을 설치해 거북선 제작에 관한 사항과 이순신 장군의 업적을 기리는 영상물을 20분간 상영하였다. 태양전지 거북선은 철저한 고증에 의거, 제작하고 첨단 시스템을 탑재하는 등 서로 이질적인 요인을 가장 훌륭하게 조화시킨 작품이라는 평을 들었다.

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