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[국내논문] 카본 세라믹 복합재 디스크의 벤트 구조 최적화를 통한 냉각성능 향상에 관한 연구
A Study on Improvement of Cooling Performance through Vent Structure Optimization of Carbon Ceramic Composite Disc 원문보기

자동차안전학회지 = Journal of Auto-Vehicle Safety Association, v.11 no.1, 2019년, pp.23 - 29  

심재훈 (현대자동차) ,  신웅희 (현대자동차) ,  이중희 (현대자동차) ,  전갑배 (현대자동차) ,  김병철 (현대자동차) ,  곽정후 (현대자동차) ,  임동원 (데크카본) ,  현은재 (상신브레이크) ,  전태형 (상신브레이크) ,  이재만 (남양공업)

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Recently, use of composite materials has been increasing for body structures and chassis parts in the car industry because of weight reduction effect and excellent mechanical thermal characteristics. However, application of composite materials in brake system is very difficult because it is hard to ...

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서, 본 연구에서는 유럽 및 일본 경쟁사에 대응하기 위하여 높은 냉각성능을 갖는 복합재 디스크를 개발 하고자 하였다. 이를 위해서 새로운 복합재 디스크의 형상 최적화를 집중적으로 고려하였으며, 다양한 개발 방법론을 병행하여 개발 완성도를 향상시키고자 하였다.
  • 따라서, 본 연구에서는 유럽 및 일본 경쟁사에 대응하기 위하여 높은 냉각성능을 갖는 복합재 디스크를 개발 하고자 하였다. 이를 위해서 새로운 복합재 디스크의 형상 최적화를 집중적으로 고려하였으며, 다양한 개발 방법론을 병행하여 개발 완성도를 향상시키고자 하였다. 끝으로, 이와 같은 복합재의 경량・고급화 기술 개발을 통하여 국내 자동차 산업의 경쟁력 향상에 기여하고자 하였다.
  • 이를 위해서 새로운 복합재 디스크의 형상 최적화를 집중적으로 고려하였으며, 다양한 개발 방법론을 병행하여 개발 완성도를 향상시키고자 하였다. 끝으로, 이와 같은 복합재의 경량・고급화 기술 개발을 통하여 국내 자동차 산업의 경쟁력 향상에 기여하고자 하였다.
  • 여기서, ARIZ는 ‘Algorithm for Inventive Problem Solving’ 의 러시아어의 영문 약자이다. 가혹 반복 제동 상황에서도 강건한 독자적인 복합재 디스크의 냉각성능 향상이 본 연구의 목표인 만큼 트리즈 이론 중에서 가장 강력하고 고난위도인 ARIZ 이론을 적용하여 설계 완성도를 극대화시키고자 노력하였다.
  • 본 연구는 당면한 환경 규제에 대응하면서 대형 세단, 대형 SUV 및 전기차에서 필수적으로 확보해야만 하는 미래 선점 경량화 고급 기술에 관한 연구였으며, 아래와 같 은 유용한 결론을 통하여 연구의 우수성을 확인 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
글로벌 환경 규제에 의해 자동차 산업에 요구되는 기술은 무엇인가? 최근의 자동차 산업은 강력한 글로벌 환경 규제에 따른 연비 법규 만족과 더불어 대형 세단, 대형 SUV 및 전기차 시장에 대한 경쟁이 더욱 더 치열해지고 있으며, 이에 대응하기 위한 다각적인 경량화 및 고급화 기술 개발이 요구되고 있다.
제동시스템은 어떻게 구성되는가? 일반적으로, 제동시스템은 배력장치에 의해서 배력된 유압을 이용하여 상호 마찰을 통한 제동력을 발생시키는 캘리퍼 및 디스크와 차량의 주행 또는 정지시 제동시스템 의 열변형을 억제하면서 안정적인 제동 특성을 유지할 수 있도록 냉각 기능을 담당하는 쿨링 덕트로 구성된다.
냉각성능 확보가 되지 않을 시 문제점은 무엇인가? 냉각성능 부족에 따른 열부하가 디스크에 증가할 경우 순차적으로 디스크의 열변형을 악화시켜 차량의 제동 안정성을 확보할 수 없게 된다. 특히, 제동 성능은 최근 대형 세단, 대형 SUV 및 전기차의 출력 및 토크 증가 추세와 비례하여 시급한 기술 개발이 요구되지만 아직까지 이와 같은 요구에 대한 복합재의 냉각성능 향상과 관련한 연구 성과는 미흡한 수준이다
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참고문헌 (10)

  1. M. Krupka, A. Kienzle, 2000, "Fiber Reinforced Ceramic Composite for Brake Discs", SAE International, 2000-01-2761. 

  2. P. Ioannidis, D. C. Barton, P. C. Brooks, 2005, "Noise and Vibration Characterization of Cast Iron and Siliconised Carbon Composite Brake Rotors", SAE International, 2005-01-2313. 

  3. Y. Lu, K. Wang, L. Jiao, G. S. Martynkova, 2008, "Ceramic Abrasive in Brake Friction Materials", SAE International, 2008-01-2538. 

  4. A. L. Swarbrick, 2012, "Surface Conditioning of Carbon-Fiber Ceramic Rotors against Organic Pads", SAE International, 2012-01-1833. 

  5. J. H. Shim, D. W. Lim, E. J. Hyun, K. J. Kim, G. G. Jung, H. K. Kim, 2016, "A study on braking characteristics control of carbon ceramic composite for brake reliability improvement of luxury car and future technology evolution trend prediction", Transactions of KSAE, Vol. 24, No. 6, pp. 684-693 

  6. J. H. Shim, D. W. Lim, E. J. Hyun, K. J. Kim, H. K. Kim, 2016, "A study on coupling structure of carbon ceramic composite using substance-field analysis and friction.wear characteristics control", KSAE annual spring conference, pp. 380-388. 

  7. J. H. Shim, D. W. Lim, E. J. Hyun, K. J. Kim, G. G. Jung, H. K. Kim, 2018, "A study on Development of Brake System and Performance Improvement using Carbon Ceramic Composite", KSAE annual spring conference, pp. 318-325. 

  8. J. H. Shim, J. H. Lee, U. H. Shin, 2018, "A study on Analysis of Effect Factors and Development to Improve Brake Safety", KASA spring fall conference, pp. 11-16. 

  9. J. H. Shim, J. H. Lee, U. H. Shin, 2018, "A study on Analysis and Test for Improvement Factors of Brake Stiffness Feeling", Journal of auto-vehicle safety association, pp. 39-44. 

  10. J. H. Shim, J. H. Lee, U. H. Shin, D. W. Lim, E. J. Hyun, H. K. Kim, 2018, "A study on improvement of fade characteristic of composite brake through optimization of flow performance", KASA annual fall conference, pp. 143-148. 

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