[논문]쇽압쇼바 감쇠력 특성의 실험적 설계법 연구

백운경; 김창민

doi:10.9726/kspse.2011.15.4.011

문제 정의

감쇠력 특성식이 다른 수준의 임의 조합에 대해 신뢰성을 갖는지 검증하기 위한 실험을 실시하였다. 실험방법으로 감쇠력 특성식을 도출하는데 관여하지 않은 임의의 설계변수 수준수를 조합하여 감쇠력 측정실험을 실시한 후 감쇠력 결과값을 비교하였다.
전조합법이 가지는 신뢰성을 유지하면서 실험횟수를 대폭 줄일 수 있는 Taguchi 방법은 이미 품질개선과 관련된 분야에서 널리 사용 중이다. 본 연구에서는 Taguchi방법을 쇽압쇼바의감쇠력시험에 적용하여 인자의 감쇠력 영향도를 파악하고 실험결과를 데이터베이스화 및 공식화하여 완성차업체의 성능요구조건을 만족시키기 위한 쇽압쇼바의 신속한 설계방법을 제시하고자한다.

제안 방법

이러한 결과를 바탕으로 속도가 증가함에 따라 Disc 에 의한 영향이 증가하고 있다는 것으로 판단 할 수 있다. 결과값을 검증하기 위해 Disc 를 제외한 나머지 설계변수의 수준수는 동일하게 하여 2회에 걸쳐 임의 조합실험을 실시하였다.
이와 같은 결과를 바탕으로 실제 쇽압쇼바에서 감쇠력을 충족하는 설계변수 조합을 함수식으로 예측하였다. 또한 이 함수식을 사용하여 주어진 설계변수를 활용한 쇽압쇼바의신속한 설계방법을 제시하였다.
망대특성의 해석기법을 적용한 S/N 비를 검증하기 위하여 직교배열표에 포함되지 않은 설계변수의 임의수준 수를 조합하여 그 결과를 비교. 검증하였다.
본 연구에서는 Taguchi 법에 실험계획된 쇽압쇼바의 시험결과를 망대특성의 해석기법을 이용하여 각속도구간별 영향을 미치는 요소를 밝히고, 다중 회귀분석을 이용하여 속도구간별 선형적인 감쇠력 특성 식을 도출할 수 있었다. 도출된 감쇠력 특성식을 이용하여 실제 실험에 의한 결과값과 비교하여 함수식의 유효성을 증명하였고, 실험하지 않은 설계변수의 수준 수를 달리했을 경우 감쇠력을 예측할 수 있는 실험식임을 확인할 수 있었다.
,e를 설계대상으로 선정하였다3), 4). 설계대상의 Slot 수량, Disc 수량, Hole 수량의 3가지를 설계변수로 선택하여 각각의 인자가 가지는 수준수를 결정하였다. 이에 따른 시험절차는 Fig.
실시하였다. 실험방법으로 감쇠력 특성식을 도출하는데 관여하지 않은 임의의 설계변수 수준수를 조합하여 감쇠력 측정실험을 실시한 후 감쇠력 결과값을 비교하였다. Fig.
13 m/s구간에서 그 영향도가 다른 속도 구간에 비해서 큰 것으로 나타난다. 이와 같은 결과를 검증하기 위해 Slot 을 제외한 나머지 설계변수의 수준 수는 동일하게 하여 시험을 실시하였다.
도출된 감쇠력 특성식을 이용하여 실제 실험에 의한 결과값과 비교하여 함수식의 유효성을 증명하였고, 실험하지 않은 설계변수의 수준 수를 달리했을 경우 감쇠력을 예측할 수 있는 실험식임을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과를 바탕으로 실제 쇽압쇼바에서 감쇠력을 충족하는 설계변수 조합을 함수식으로 예측하였다. 또한 이 함수식을 사용하여 주어진 설계변수를 활용한 쇽압쇼바의신속한 설계방법을 제시하였다.

데이터처리

수 있다. 감쇠력 특성식 도출을 위해 다중 회귀분석 (Multiple Regression Analysis)8)을 이용하였다. 다중 회귀분석은 독립변수와 종속변수 사이의 인과관계에 따른 수학적 모델인 선형적 관계식을 구하여 어떤 독립변수가 주어졌을 때 이에 따른 종속변수를 예측하는 분석방법이다.
여기서 변수는 단일이 아닌 다중독립변수로서 Slot, Disc, Hole이며, 종속변수는 감쇠력이다. 감쇠력 특성식은 Minitab 의 다중회귀분석 모듈을 사용하여 인장과 압축에 대한 특성식을 도출하였다.

이론/모형

설계변수들의 특성을 수치적으로 평가하기 위해 S/N 비 중 망대특성6)의 분석에 준하여 연구를 실행하였다.

성능/효과

도출할 수 있었다. 도출된 감쇠력 특성식을 이용하여 실제 실험에 의한 결과값과 비교하여 함수식의 유효성을 증명하였고, 실험하지 않은 설계변수의 수준 수를 달리했을 경우 감쇠력을 예측할 수 있는 실험식임을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과를 바탕으로 실제 쇽압쇼바에서 감쇠력을 충족하는 설계변수 조합을 함수식으로 예측하였다.
26 m/s이하의 속도 구간을 제외한 측정 속도구간에서는 속도가 증가함에 따라 그 영향의 정도가 점점 증가하는 것을 확인할 수 있다. 압축시 1.56 m/s의 구간에서 Slot보다 큰 영향을 미치고 있으며, 인장시에는 1.04 m/s의 속도 구간 이상에서 Slot 보다 큰 영향을 미치고 있음을 확인할 수 있다. 하지만 측정 속도구간에서 전체적인 값에는 큰 영향을 미치지 못한다.
13 m/s 이상의 구간에서부터 가장 영향이 큰 것으로 나타나고 있다. 이러한 결과를 바탕으로 속도가 증가함에 따라 Disc 에 의한 영향이 증가하고 있다는 것으로 판단 할 수 있다. 결과값을 검증하기 위해 Disc 를 제외한 나머지 설계변수의 수준수는 동일하게 하여 2회에 걸쳐 임의 조합실험을 실시하였다.
10의 그래프에 나타난 결과값을 바탕으로 임의의 설계변수조합 실험값과 감쇠력 특성식에 의한결과값이 매우 유사하게 나타남을 알 수 있다. 이러한 결과를 통해서 주어진 초기 제품의 사양이 같고, 단지 실험에 고려된 설계변수의 수준수만 달라질 경우 수준수의 변화에 따라 실험을 실시하지 않고도 감쇠력 특성식을 통해서 그 감쇠력값을 예측할 수 있을 것으로 판단된다. F-V선도에서 나타난 실제 감쇠력과 특성식에 의한 감쇠력 사이의 유용성을 보이기 위해 실제값과 특성식값의 오차를 각각 비교 후 그 결과값을 평균하여 인장과 압축과정시의 각 속도 구간에 대하여 Table 7에 나타내었다.
하지만 인장과 압축 과정 모두에서 0.26 m/s이하의 속도 구간을 제외한 측정 속도구간에서는 속도가 증가함에 따라 그 영향의 정도가 점점 증가하는 것을 확인할 수 있다. 압축시 1.

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