선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 이 연구에서는 엔진 및 배기계에서 발생되는 소음을 일차적으로 제어하기 위하여 소음원 최근접부에 적합한 재질 및 공법을 도입하여 고온의 환경에서 기존 흡음재의 내열 한계를 뛰어 넘는 새로운 부품을 제조하였고, 최소한의 중량으로 우수한 흡음 성능을 검증한 동시에 양산에 필요한 성형성, 작업성 및 내구성능을 확보하였다. 부품은 엔진 실린더 블록커버 흡음재를 Fig.
제안 방법
- 디젤 엔진 및 가솔린 직분사(GDI) 엔진과 같이 소음 저감이 요구되고 또한 엔진 및 배기계 근접부의 고내열 내구성을 필요로하는 부품에 적용하기 위하여 기존의 흡음재의 내열 성능을 월등히 뛰어넘는 동시에 초경량 구조의 부직포 펠트를 제조하였다. m-aramid 섬유를 이용하여 부직포를 직조하여 3차원 형상 구현을 위한 열경화성 에폭시 바인더를 함침하여 원단을 준비 한 후, 260℃에서 200시간의 내열 성능과 중고주파에서의 흡음 성능이 우수한 부품을 제작하였다. 이렇게 제조된 흡음재는 내열성과 불연 특성을 만족하며 소음 저감에 효과가 있음을 차량 평가 결과로 확인 하였다.
- 고온에서의 내구 성능을 평가하기 위하여 장기 내열 노화성을 260 ℃에서 200시간 조건에서 평가하였으며 단기 내열성은 310 ℃에서 30분간 평가하였다. 온도 조건은 실제 적용하고자 하는 사용부에서 요구되는 최대 온도를 기준으로 설정하였다.
- 디젤 엔진 및 가솔린 직분사(GDI) 엔진과 같이 소음 저감이 요구되고 또한 엔진 및 배기계 근접부의 고내열 내구성을 필요로하는 부품에 적용하기 위하여 기존의 흡음재의 내열 성능을 월등히 뛰어넘는 동시에 초경량 구조의 부직포 펠트를 제조하였다. m-aramid 섬유를 이용하여 부직포를 직조하여 3차원 형상 구현을 위한 열경화성 에폭시 바인더를 함침하여 원단을 준비 한 후, 260℃에서 200시간의 내열 성능과 중고주파에서의 흡음 성능이 우수한 부품을 제작하였다.
- 3)의 두 종류가 있으며 내열성은 p-aramid 가 유리하지만, 200 ℃ 이상에서 수분에 의해 2년 이상의 장기간 사용이 불가한 단점이 있어 최종적으로 m-aramid를 선택하였다. 또한 염색 방식에 있어서는 방사 후 염색 기술을 이용하여 제조된 후염사와, 원사 제조부터 수지와 안료를 배합하어 방사된 원착사 사양 두 가지로 제작하였으며 두 사양의 내구성을 비교하였다.
- 부품 제작을 위하여 최종 선택된 m-aramid를 결합시켜 형상을 유지할 수 있는 열경화성 고내열 바인더를 도입하였다. 에폭시 수지 3종을 컴파운딩한 후 유기용매에 분산시키는 방법으로 내열성을 확보하였으며, 바인더 수지에 의한 난연성을 확보하기 위해 난연제를 유기용매에 함께 분산시키는 방법으로 내열성과 난연성을 모두 만족시킬 수 있는 바인더를 도입하였다.
- 비스페놀 A 디글리시딜 에테르(bisphenol A diglycidyl ether), 폴리옥시프로필렌 디글리시딜 에테르(polyoxypropylene diglycidyl ether), 포스파젠 디글리시딜 에테르(phosphazene diglycidyl ether)의 에폭시 수지 3종을 컴파운딩하여 준비하고, 컴파운딩된 에폭시 수지 10 중량%의 시아노구아니딘 (cyanoguanidine) 경화제, 비스디메틸우레아 화합물 (bis-dimethylurea compounds) 촉매, 에폭시 수지 15 중량%의 멜라민시아누레이트(melamincyanurate) 난연제를 혼합하여 열경화성 바인더를 제조한 후 디메틸카보네이트(DMC) 유기용매에 분산시켜 에폭시 수지 용액을 제조하였다.
- 6L, A/T) 차량을 이용하여 무향실에서 진행하였으며, 자동차 완성차 업체에서 주로 NVH 성능을 평가하는 기준인 3단 기어 급가속(3rd WOT, wide open throttle) 조건과 N단 idle 조건에서 평가를 수행하였다. 실내 소음의 측정 위치는 전석의 경우 운전자의 오른쪽 귀 위치에서 측정하였으며, 후석의 경우 뒷자석의 중간 위치에서 측정하였다.
- 부품 제작을 위하여 최종 선택된 m-aramid를 결합시켜 형상을 유지할 수 있는 열경화성 고내열 바인더를 도입하였다. 에폭시 수지 3종을 컴파운딩한 후 유기용매에 분산시키는 방법으로 내열성을 확보하였으며, 바인더 수지에 의한 난연성을 확보하기 위해 난연제를 유기용매에 함께 분산시키는 방법으로 내열성과 난연성을 모두 만족시킬 수 있는 바인더를 도입하였다.
- 고온에서의 내구 성능을 평가하기 위하여 장기 내열 노화성을 260 ℃에서 200시간 조건에서 평가하였으며 단기 내열성은 310 ℃에서 30분간 평가하였다. 온도 조건은 실제 적용하고자 하는 사용부에서 요구되는 최대 온도를 기준으로 설정하였다. 시험편은 후염사로 제조된 성형품과 원착사로 제조된 성형품 두 사양으로 내열 챔버를 이용하여 노화 평가를 진행한 결과 탄화, 부직포층의 박리, 표면 부풀음 및 벗겨짐 현상 등이 없이 양호함을 Fig.
- 이 연구에서 진행한 차량 NVH 성능 평가는 승용 디젤(배기량 1.6L, A/T) 차량을 이용하여 무향실에서 진행하였으며, 자동차 완성차 업체에서 주로 NVH 성능을 평가하는 기준인 3단 기어 급가속(3rd WOT, wide open throttle) 조건과 N단 idle 조건에서 평가를 수행하였다. 실내 소음의 측정 위치는 전석의 경우 운전자의 오른쪽 귀 위치에서 측정하였으며, 후석의 경우 뒷자석의 중간 위치에서 측정하였다.
- 즉, 엔진룸 부품 중에서도 엔진과 가장 근접한 부위에 적용되기 때문에 260 ℃의 고온 환경에서도 형상을 유지할 수 있어야 하며, 불연 특성을 만족해야 한다. 이를 만족하는 소재를 선정하기 위해 LOI(한계산소지수, limiting oxygen index)가 25 % 이상이면서 260 ℃에서 장기 내구성을 확보하기 위해 분자구조에 방향족 복소환기를 포함하고 있는 섬유 소재 및 260 ℃에서 분해가 발생하지 않는 열경화성 바인더를 검토하였다.
- 의 실린더 블록 커버용 부직포를 제조하였다. 이후 제조된 실린더블록 커버용 부직포 2매를 준비한 후 일면에 코팅 처리를 진행하여 에폭시 수지를 도포하고, 에폭시수지가 도포된 면이 서로 맞닿도록 적층한 후 표면 온도가 200 ℃로 유지되는 금형에 적층된 부직포를 안착시킨 후 150 kgf/cm2의 압력으로 압착하여 실린더 블록 커버 시제품을 제조하였다.
- 제조된 에폭시 수지 용액에아라미드 부직포를 함침시킨 후 롤러로 압착하여 아라미드 부직포에 에폭시 수지 용액 1,000 g/m2을 함침한 후 150 ℃로 유지된 건조오븐을 통과하여 450 g/m2의 실린더 블록 커버용 부직포를 제조하였다. 이후 제조된 실린더블록 커버용 부직포 2매를 준비한 후 일면에 코팅 처리를 진행하여 에폭시 수지를 도포하고, 에폭시수지가 도포된 면이 서로 맞닿도록 적층한 후 표면 온도가 200 ℃로 유지되는 금형에 적층된 부직포를 안착시킨 후 150 kgf/cm2의 압력으로 압착하여 실린더 블록 커버 시제품을 제조하였다.
- 펠트 제작을 위하여 1.5 de m-aramid섬유를 30 g/m2의 웹을 형성하고, 형성된 웹을 수평래퍼를 이용하여 콘베이어벨트 위에 10겹을 오버랩핑하여 서로 적층시켜 적층웹을 형성한 후 적층웹의 표면에 대해 수직방향으로 니들펀칭하여 300 g/m2의 아라미드 부직포를 6 mm의 두께로 제조하였다.
대상 데이터
- 이와 같은 장기 내구성을 만족할 수 있는 섬유소재로는 일차적으로 aramid(aromatic-polyamide), PBI(polybenzimidazole), PBO(polybenzoxazole), PI (polyimide) 등의 슈퍼섬유를 검토하였으며, 수급이 용이하고 원가적으로 유리한 aramid 섬유를 선택하였다. Aramid의 경우 p-aramid(Fig. 2)와 m-aramid (Fig. 3)의 두 종류가 있으며 내열성은 p-aramid 가 유리하지만, 200 ℃ 이상에서 수분에 의해 2년 이상의 장기간 사용이 불가한 단점이 있어 최종적으로 m-aramid를 선택하였다. 또한 염색 방식에 있어서는 방사 후 염색 기술을 이용하여 제조된 후염사와, 원사 제조부터 수지와 안료를 배합하어 방사된 원착사 사양 두 가지로 제작하였으며 두 사양의 내구성을 비교하였다.
- 따라서 이 연구에서는 엔진 및 배기계에서 발생되는 소음을 일차적으로 제어하기 위하여 소음원 최근접부에 적합한 재질 및 공법을 도입하여 고온의 환경에서 기존 흡음재의 내열 한계를 뛰어 넘는 새로운 부품을 제조하였고, 최소한의 중량으로 우수한 흡음 성능을 검증한 동시에 양산에 필요한 성형성, 작업성 및 내구성능을 확보하였다. 부품은 엔진 실린더 블록커버 흡음재를 Fig. 1과 같이 제작하여 분석하였다.
- 시험편은 부품과 동일한 밀도의 바인더가 함유된 아라미드 부직포를 이용하여 가로 1.2 m, 세로 1.0 m의 크기에 두께는 4 mm와 8 mm로 제조하였다. 평가 결과는 Fig.
- 엔진 소음을 저감을 위해 사용되는 흡차음재는 폴리우레탄 폼 또는 각종 섬유 부직포 및 펠트의 통기성 재질의 흡음재와 EVA, TPE 재질에 의해 소음이 차단되는 차음재로 구성되며, 사용 목적에 따라 단 일층, 다층, 또는 복합층으로 구성되어 있다. PET부 직포, 글래스울, 레진펠트, 폴리우레탄 슬라브 폼과 같은 재질을 이용한 흡음재 단일 구조는 고주파수 영역 차단에 효과적이고 저중량에 유리하지만 저주파수 흡음률 향상을 위해서는 두께 증가가 필요한 특징을 가지며, 흡음재와 차음층으로 구성된 복합 구조는 엔진 소음 중 저주파수 대역 차단에 효과적이나 차음재 중량이 과다한 단점이 있다.
- 이와 같은 장기 내구성을 만족할 수 있는 섬유소재로는 일차적으로 aramid(aromatic-polyamide), PBI(polybenzimidazole), PBO(polybenzoxazole), PI (polyimide) 등의 슈퍼섬유를 검토하였으며, 수급이 용이하고 원가적으로 유리한 aramid 섬유를 선택하였다. Aramid의 경우 p-aramid(Fig.
성능/효과
- 온도 조건은 실제 적용하고자 하는 사용부에서 요구되는 최대 온도를 기준으로 설정하였다. 시험편은 후염사로 제조된 성형품과 원착사로 제조된 성형품 두 사양으로 내열 챔버를 이용하여 노화 평가를 진행한 결과 탄화, 부직포층의 박리, 표면 부풀음 및 벗겨짐 현상 등이 없이 양호함을 Fig. 5와 같이 확인하였다.
- m-aramid 섬유를 이용하여 부직포를 직조하여 3차원 형상 구현을 위한 열경화성 에폭시 바인더를 함침하여 원단을 준비 한 후, 260℃에서 200시간의 내열 성능과 중고주파에서의 흡음 성능이 우수한 부품을 제작하였다. 이렇게 제조된 흡음재는 내열성과 불연 특성을 만족하며 소음 저감에 효과가 있음을 차량 평가 결과로 확인 하였다. 이를 통하여 70g의 저중량으로 엔진에서 발생하는 소음을 일차적으로 제어하여 차량의 정숙성 개선이 가능하다는 결론을 얻을 수 있었다.
- 이렇게 제조된 흡음재는 내열성과 불연 특성을 만족하며 소음 저감에 효과가 있음을 차량 평가 결과로 확인 하였다. 이를 통하여 70g의 저중량으로 엔진에서 발생하는 소음을 일차적으로 제어하여 차량의 정숙성 개선이 가능하다는 결론을 얻을 수 있었다.
- 8, 9에 나타내었다. 주행 평가 결과 1 kHz 이상의 주파수 영역에서 1.0 dB, AI 2% 이상의 개선 효과를 보였으며, idle 정차 시 전석 소음도 전 주파수 영역에서 개선 효과를 보였다. 이는 단일 부품으로 성능 향상이 되었음을 증명할 수 있는 수치이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.