공학으로 세상 따라잡기 - 지하철의 똑똑한 변신

[能田]

공학으로 세상 따라잡기

지하철의 똑똑한 변신

공대상상 예비 2018 Autumn Vol. 25

창문 흐림 장치/임산부 NFC

땅 아래에서 땅 위까지!!

위 아래를 오르내리며 시민들의 발이 되어주는 지하철!

공상 독자 여러분들도 등·하교 할 때 혹은 놀러 갈 때

지하철을 많이 이용하실 텐데요.

혹시 지하철에 쓰이고 있는 공학기술에 대해서 관심을 가져 보신 적 있으신가요?

실제로 지하철에는 많은 첨단기술들이 적용되고 있습니다.

자, 그렇다면 우리 나라 지하철에는 어떤 공학기술이 적용되고 있는 지에대해서

 <공상>과 함께 알아봅시다!!

글:   김민교, 원자핵공학과 3

편집: 이유림, 전기정보공학부 3

➊ 주민들의 사생활을 보호하자!! 창문 흐림 장치 ‘미스트 윈도우’ _ 대구 3호선

대구 3호선을 타 보신 독자분들은 대구 3호선의 마법 같은 창문에 대해서 이미 알고 계실 텐데요! 주거 밀집 지역을 통과하는 대구 3호선의 특성상, 대구 3호선이 그 지역에 사는 주민들의 사생활을 침해할 가능성이 있었습니다. 이에 대한 해결책으로서 대구 3호선은 창문 흐림 장치인 ‘미스트 윈도우’를 이용했는데요!

[그림 1] 창문 흐림 장치(왼쪽: 흐림 장치×, 오른쪽: 흐림 장치◯)

[그림 1]이 바로 대구 3호선에 쓰이고 있는 ‘미스트 윈도우(Mist Window)’입니다. 말 그대로 안개(Mist)가 생긴 것처럼 창문이 흐려져서 열차 안에서 바깥쪽을 보는 게 불가능해집니다. ‘미스트 윈도우’가 안개처럼 흐려지기도 하고 다시 원상태로 돌아올 수도 있는 이유는 창문 안에 특수한 필름이 존재하기 때문입니다! 그 특수필름의 이름은 ‘PDLC(고분자 분산액정)’입니다. PDLC 필름이 창문을 흐려지도록 만드는 원리는 다음과 같습니다.

PDLC 필름은 2장의 투명한 필름 사이에 10~30㎛ 정도의 PDLC층을 넣은 필름입니다. 이 PDLC층은 액정(Liquid Crystal)과 고분자(Polymer)로 구성된 물질이 코팅되어 있는 층입니다.

[그림 2] PDLC 필름의 동작 원리

[그림 2]는 PDLC 필름의 동작 원리를 도식화한 것입니다. 양쪽의 투명한 필름(PET Film) 사이에는 액정분자(LC Molecules)들과 고분자들이 존재합니다. 그리고 이 PDLC 필름은 전기에너지를 공급해주는 전원과 연결되어 있습니다.

필름의 전원이 켜져 있을 때(그림 2의 왼쪽), 극성●을 가지고 있는 액정 분자들은 전원이 공급해주는 전류에 의해 전기력을 받게 됩니다. 전기력에 의해 모든 액정 분자들은 그 힘의 방향대로 배열되어, 모든 액정 분자들의 배열이 빛의 방향과 같은 방향으로 정렬됩니다. 이로 인해 액정 분자들이 빛의 진행을 굴절시키거나 반사하지 못하게 됩니다. 결과적으로 창문 밖에서 입사되는 빛이 모두 창문 안쪽으로 진행하게 되고, 창문 안쪽에 있는 사람들은 창문 밖을 볼 수 있습니다.

반면에 전원이 꺼져 있을 때(그림 2의 오른쪽)는, 전원이 전류를 공급해주지 않기 때문에 필름에는 아무런 전류가 흐르지 않습니다. 그로 인해 액정 분자들은 전원을 켰을 때와는 달리 불규칙한 배열을 하게 됩니다. 불규칙한 배열은 빛의 진행을 방해하기 때문에 필름에 입사한 빛들은 액정 분자의 불규칙한 배열에 의해 굴절됩니다. 이로 인해 창문 밖에서 입사되는 빛이 크게 굴절되어 창문 안쪽으로 들어오지 못하게 됩니다. 결과적으로 창문 안쪽으로 들어오는 빛이 차단되어 창문 안쪽에 있는 사람들은 창문 밖을 볼 수 없게 됩니다.

이처럼 대구 3호선은 이러한 PDLC 필름을 이용하여 주거 밀집 지역을 지나는 동안 필름에 공급되는 전원을 차단하여 창문을 흐리게 만들어 주민들의 사생활을 보호합니다.

[그림 3] 임산부 NFC와 작동 원리

➋ 임산부의 권리보호! 임산부 배려석 NFC●● _ 부산 3호선

지하철을 타보시면, 좌석 양쪽 끝에 핑크색으로 ‘임산부 배려석’이라고 표시되어 있는 것을 볼 수 있습니다. 핑크색 좌석, 핑크색 스티커로 표시가 되어있는데요. 이러한 조치에도 불구하고 2015년도에 지하철에서 자리 양보를 부탁 받은 시민이 임산부를 폭행하는 등 황당한 사건들도 계속 이어지고 있었습니다.

이에 따라 임산부들의 권리를 어떻게 하면 더 효과적으로 보호할 수 있을지에 대해서 많은 논의가 있었는데요. 부산 3호선은 이 문제를 효과적으로 해결하기 위해서 임산부 배려석 NFC 방법을 도입했습니다. 부산교통공사는 임산부에게 출산예정일까지의 기간이 입력된 NFC 카드인 핑크라이트 펜던트를 지급하였습니다.

이를 가지고 있는 임산부가 지하철 임산부 배려석 근처 2m에 위치하게 되면 배려석에 있는 핑크라이트가 점등되고, 핑크라이트가 점등된 것을 보면서 일반인들은 임산부를 위해 미리 자리를 양보할 수 있습니다.

지금까지 우리나라 지하철에서 이용되고 있는 두 가지 공학기술에 대해서 같이 알아보았습니다. ‘미스트 윈도우’, ‘임산부 NFC’ 이외에도 지하철에는 여러 가지 공학기술들이 응용되고 있고 공학기술과 함께 끊임없이 발전하고 있습니다. 독자 여러분들이 자주 이용하는 지하철에 이런 첨단 기술이 들어있었다니, 지하철이 새롭게 보이지 않나요?

●극성: 분자 내에서 전하의 분리가 생겨 (+)와 (-) 부분으로 분자가 나뉘어져 있을 때, 이 분자를 극성 분자라고 한다.

●●NFC: 무선태그 기술(RFID) 중 하나로, 약 10cm 내외의 거리에서 접촉하지 않고 데이터를 주고 받는 통신 기술.