[논문]실험통계법을 이용한 마찰재의 고온 마찰특성에 대한 고찰

고길주; 박상진; 장호

문제 정의

다른 한편으로는 마찰재 제조에 사용된 각각의 원료물질을 열분석한 후 온도에 따른 열분해(pyrolysis)를 고찰하였다. 따라서, 본 연구는 상기한 열분석 및 시험자료를 서로 비교분석해서 온도에 따른 마찰계수의 변화에 가장 영향을 미치는 원료물질을 밝히는 데 그 목적이 있다.
본 연구에서는 3-2의 결과와 지금까지 발표된 연구결과를 조사하여[7-10], 고온 fade 현상에 크게 영향을 미치는 것으로 알려져 있는 cashew, graphite, Sb2S3, ZrSiO4, Cu fiber를 대상으로 실험하였다. 따라서, 이 5가지 원료물질의 상호작용(interaction)을 유추하고자 분산분석을 실시함으로써 어떠한 원료물질들이 고온 fade 현상에 가장 영향을 미치는지 고찰하고자 하였다. 3- 2와 마찬가지로 일정시간간격시험(CIT)을 실시하여 Δμ를 계산하였다.
또한, 본 연구에 앞서 기본 마찰재의 성형 조건(온도, 압력, 시간)에 따른 물성이 마찰 특성에 미치는 영향을 고찰하기 위해서 경도 및 기공도 등의 재질특성시험을 실시하였다. 이를 위해 변화시킨 마찰재의 성형조건은 Table2에 나타내었다.
본 연구에서는 마찰재에 사용된 원료물질의 상대량에 따른 고온 fade 특성을 고찰하였다. 이를 통해 온도에 따른 마찰계수의 변화(AQ에 가장 영향을 미치는 원료물질을 밝히고자 하였다.
본 연구에서는 마찰재에 사용된 원료물질의 상대량에 따른 고온 fade 특성을 고찰하였다. 이를 통해 온도에 따른 마찰계수의 변화(AQ에 가장 영향을 미치는 원료물질을 밝히고자 하였다.

제안 방법

1. 고온 마찰특성은 마찰계수의 변화(Δμ)에 관계되며, 제한된 영역에서의 실험 계획법에 의해서 group 별로 Δμ를 측정하였다. 그 결과 Δμ에 효과적인 역할을 하는 원료물질은 cashew, graphite, Sb₂S₃, ZrSiO₄, Cu fiber로 나타났다.
2. 위의 결과에 따라 cashew, graphite, Sb₂S₃, ZrSiO₄, Cu fiber의 상호작용을 유추하고자 분산분석을 하였다. Δμ에 대한 영향은 cashew, graphite & Sb₂S₃, cashew & graphite 순으로 나타났다.
따라서, 이 5가지 원료물질의 상호작용(interaction)을 유추하고자 분산분석을 실시함으로써 어떠한 원료물질들이 고온 fade 현상에 가장 영향을 미치는지 고찰하고자 하였다. 3- 2와 마찬가지로 일정시간간격시험(CIT)을 실시하여 Δμ를 계산하였다.
7에는 분산분석 후에 각 인자(factor)들의 Δμ에 대한 영향을 나타내었다. 5가지 인자인 cashew, graphite, Sb₂S₃, ZrSiO₄, Cu fiber 는 A, B, C, D, E 로 표기하였으며, 각각의 상호작용은 AB, AC, AD, AE, BC, BD, BE, CD, CE, DE, ABC, ABD, ABE, ACD, ACE, ADE, BCD, BCE, BDE, CDE, ABCD, ABCE, ABDE, ACDE, BCDE, ABCDE 로 나타내었다. Δμ에 대한 영향은 cashew, graphite & Sb₂S₃, cashew & graphite 순으로 나타났다.
마찰재의 제작은 계량, 혼합, 예비성형, 본성형 및 열처리의 순으로 진행되었으며Rockwell 경도기(Akashi Rockwell ARK-600,S-scale) 를 이용하여 마찰재의 경도분포를 측정하였다. 기공도는 수은측정법을 이용하여 30,000psi의 압력으로 측정하였다.
그리고 위의 결과를 토대로 Δμ에 영향을 미치는 원료물질들을 산출한 후, 원료간의 상호작용(interaction) 과 각 원료가 fade에 미치는 영향을 정량적으로 고찰하고자 분산분석법(ANOVA : analysis of variance)을 적용하였다. 다른 한편으로는 마찰재 제조에 사용된 각각의 원료물질을 열분석한 후 온도에 따른 열분해(pyrolysis)를 고찰하였다. 따라서, 본 연구는 상기한 열분석 및 시험자료를 서로 비교분석해서 온도에 따른 마찰계수의 변화에 가장 영향을 미치는 원료물질을 밝히는 데 그 목적이 있다.
본성형시 성형조건에 따라서 일부 마찰재 성분들이 화학반응을 하거나 또는 마찰재 원료에 포함되어 있는 수분이 성형 과정에서 기체를 발생시켜 재질에 영향을 미치게 된다[5]. 따라서 성형조건에 따른 마찰재의 물성이 마찰특성에 미치는 영향을 고찰하기 위해서 Table 2의 성형조건으로 12개의 마찰재 시편을 제조하여 각각의 경도 및 기공도를 측정하였다(Fig. 2). 경도는 온도와 압력이 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었으나 기공도는 성형조건의 변화에 따라 큰 변화를 나타내지 않았다.
또한, 마찰계면에서의 실제온도는 측정온도 이상의 고온으로 알려져 있다. 따라서 열중량 분석법 (TGA:thermogravimetry analysis)을 이용하여 cashew의 열적특성을 고찰하였다(Fig. 8). 열분석 시 온도 상승과 마찰시 발생되는 온도 상승에는 차이를 보이지만 cashew 의 고온특성을 상대적으로 평가는 가능하였다.
)으로 나타낼 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 각 group 별로 설정된 실험점(data point)의 함량에 해당하는 마찰재를 제조하여 고온에서의 마찰계수의 변화(Δμ)를 측정하기 위해 일정 시간간격 시험(constant interval test) 을 실시하였다. 일정시간간격시험은 초기 제동 온도(initial brake temperature)를 100℃로 유지하고 20초간 끌기시험을 20번 반복하여 그 구간별 평균마찰계수로서 최대값(μ_max)과 최소값(μ_min)을 구하여 Δμ를 계산하였다.
본 실험에서 실시한 마찰마모시험의 자세한 조건은 Table 4에 나타내었다. 마찰계면에서의 온도는 비접촉식 적외선 온도계(infrared heat tracer, 3M IR-16)를 사용하여 회전하는 디스크의 표면온도를 측정하였다. 마찰재와 구성원료의 고온 열분해 특성을 고찰하기 위해 열분석기(thermal analyzer, Netzsch model STA 409EA)를 이용하여 1000℃까지 측정하였다[4].
마찰재 시편의 크기는 2x2xlcm 이며 2개의 동일한 마찰재 시편이 사용되었다(총 마찰 면적=8cm2). 마찰마모 실험에서 측정된 모든 자료는 PC-based DAQ(LAB-PC-1200, Na -tional Instrument)시스템을 이용하여 100Hz의 데이터 처리속도로 저장하였다. 본 실험에서 실시한 마찰마모시험의 자세한 조건은 Table 4에 나타내었다.
마찰계면에서의 온도는 비접촉식 적외선 온도계(infrared heat tracer, 3M IR-16)를 사용하여 회전하는 디스크의 표면온도를 측정하였다. 마찰재와 구성원료의 고온 열분해 특성을 고찰하기 위해 열분석기(thermal analyzer, Netzsch model STA 409EA)를 이용하여 1000℃까지 측정하였다[4].
원료의 상대량은 마찰재 제조업계의 관례에 따라 group 별로 표시하였다. 마찰재의 제작은 계량, 혼합, 예비성형, 본성형 및 열처리의 순으로 진행되었으며Rockwell 경도기(Akashi Rockwell ARK-600,S-scale) 를 이용하여 마찰재의 경도분포를 측정하였다. 기공도는 수은측정법을 이용하여 30,000psi의 압력으로 측정하였다.
본 실험에서는 pad-on-disk 형태의 정속 마찰시험기를 사용하였으며 하중을 부가하기 위해 유압장치를 사용하였다[4]. 마찰재 시편의 크기는 2x2xlcm 이며 2개의 동일한 마찰재 시편이 사용되었다(총 마찰 면적=8cm2).
본 연구에서는 마찰재에 사용된 원료물질을 group 1, 2, 3으로 분류하였고, 각각의 그룹은 제한된 영역에서의 실험계획법에 의하여 함량을 변화시켰다. 총 25개의 실험 점 (data point)은 Fig.
따라서, 본 연구에서는 각 group 별로 설정된 실험점(data point)의 함량에 해당하는 마찰재를 제조하여 고온에서의 마찰계수의 변화(Δμ)를 측정하기 위해 일정 시간간격 시험(constant interval test) 을 실시하였다. 일정시간간격시험은 초기 제동 온도(initial brake temperature)를 100℃로 유지하고 20초간 끌기시험을 20번 반복하여 그 구간별 평균마찰계수로서 최대값(μ_max)과 최소값(μ_min)을 구하여 Δμ를 계산하였다.

대상 데이터

%로 변화시켜 Table 3에 나타내었다. 그 이외의 원료물질의 함량은 고정시켜 총 32개의 마찰재 시편을 제조하였다.
본 실험에서는 pad-on-disk 형태의 정속 마찰시험기를 사용하였으며 하중을 부가하기 위해 유압장치를 사용하였다[4]. 마찰재 시편의 크기는 2x2xlcm 이며 2개의 동일한 마찰재 시편이 사용되었다(총 마찰 면적=8cm2). 마찰마모 실험에서 측정된 모든 자료는 PC-based DAQ(LAB-PC-1200, Na -tional Instrument)시스템을 이용하여 100Hz의 데이터 처리속도로 저장하였다.
본 실험에 사용된 마찰재 시편은 NAO(non-asbestos organic)형의 마찰재로서 제조에 사용된 원료 및 함량을 Table 1에 나타내었다. 원료의 상대량은 마찰재 제조업계의 관례에 따라 group 별로 표시하였다.
본 연구에서는 3-2의 결과와 지금까지 발표된 연구결과를 조사하여[7-10], 고온 fade 현상에 크게 영향을 미치는 것으로 알려져 있는 cashew, graphite, Sb2S3, ZrSiO4, Cu fiber를 대상으로 실험하였다. 따라서, 이 5가지 원료물질의 상호작용(interaction)을 유추하고자 분산분석을 실시함으로써 어떠한 원료물질들이 고온 fade 현상에 가장 영향을 미치는지 고찰하고자 하였다.

데이터처리

)를 우선 즉정 하였다. 그리고 위의 결과를 토대로 Δμ에 영향을 미치는 원료물질들을 산출한 후, 원료간의 상호작용(interaction) 과 각 원료가 fade에 미치는 영향을 정량적으로 고찰하고자 분산분석법(ANOVA : analysis of variance)을 적용하였다. 다른 한편으로는 마찰재 제조에 사용된 각각의 원료물질을 열분석한 후 온도에 따른 열분해(pyrolysis)를 고찰하였다.

이론/모형

본 실험은 고온 fade 특성을 고찰하기 위해서 제한된 영역에서의 실험계획법(constrained mixture design)에 의하여 마찰계수의 변화(Δμ= μ_max - μ_min)를 우선 즉정 하였다. 그리고 위의 결과를 토대로 Δμ에 영향을 미치는 원료물질들을 산출한 후, 원료간의 상호작용(interaction) 과 각 원료가 fade에 미치는 영향을 정량적으로 고찰하고자 분산분석법(ANOVA : analysis of variance)을 적용하였다.

성능/효과

89였다. An는 ZrSiO₄의 함량이 증가할수록 급격히 증가하고, Cu fiber의 함량이 증가할수록 감소하는 현상을 나타내었다. 이는 Δμ가 ZrSiO₄와 Cu fiber의 상대적 비율에 따라서 영향을 받는 것으로 사료된다.
91이었다. Δμ는 cashew의 함량이 증가할수록 급격히 증가하였으며, aramid pulp 의 함량이 증가할수록 다소 감소하는 현상을 보였다. 페놀수지(phenolic resin)는 Δμ에 큰 영향을 주지 않았으나 극히 함량이 많은 경우에 증가 현상을 나타내었다.
2). 경도는 온도와 압력이 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었으나 기공도는 성형조건의 변화에 따라 큰 변화를 나타내지 않았다. 일반적으로 제동시 진동과 소음을 줄이기 위해서는 기공도가 10% 이상이 되어야 바람직한 것으로 알려져 있다.
고온 마찰특성은 마찰계수의 변화(Δμ)에 관계되며, 제한된 영역에서의 실험 계획법에 의해서 group 별로 Δμ를 측정하였다. 그 결과 Δμ에 효과적인 역할을 하는 원료물질은 cashew, graphite, Sb₂S₃, ZrSiO₄, Cu fiber로 나타났다.
특히, cashew의 경우는 중심점(center point)이상의 함량에선 Δμ가 급격히 증가하였다. 따라서, 원료함량 변화에 따라 Δμ에 영향을 미치는 원료물질은 cashew와 aramid pulp로 나타났으며, group 1의 경우 a, b, c 점을 연결하는 선이 가장 낮은 Δμ를 나타내었다.
M0S₂는 함량변화에 따른 Δμ에 비교적 적은 영향을 나타내었다. 따라서, 함량변화에 따라 Δμ에 영향을 미치는 원료물질은 graphite와 Sb₂S₃로 사료되며, a와 b점을 연결하는 선이 가장 효과적인 Δμ의 추이를 나타내었다.
8). 열분석 시 온도 상승과 마찰시 발생되는 온도 상승에는 차이를 보이지만 cashew 의 고온특성을 상대적으로 평가는 가능하였다. Fig.
Δμ에 대한 영향은 cashew, graphite & Sb₂S₃, cashew & graphite 순으로 나타났다. 특히, graphite 는 Sb₂S₃ 및 cashew 와 연계되어 고온 fade 특성에 매우 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. Graphite는 carbon 간에는 강한 공유결합을 하고 있지만 증간에는 약한 van der waals 결합을 하고 있다.

후속연구

고온 마찰특성은 fade 현상뿐만 아니라 마모(wear), 소음(noise), 대면공격성(aggressive- ness), 진동(vibration)과 같은 현상과도 관계된다. 그러나 본 연구는 고온에서의 마찰계수 감소에만 중점을 두었으므로 우수한 마찰특성을 나타내는 마찰재를 제조하기 위해서는 상기한 특성들에 대한 다각적인 모색이 필요하다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

실험통계법을 이용한 마찰재의 고온 마찰특성에 대한 고찰
High Temperature Fade Behavior of Brake Friction Materials at Extreme Braking Conditions 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

이론/모형

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

실험통계법을 이용한 마찰재의 고온 마찰특성에 대한 고찰 High Temperature Fade Behavior of Brake Friction Materials at Extreme Braking Conditions 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

이론/모형

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

실험통계법을 이용한 마찰재의 고온 마찰특성에 대한 고찰
High Temperature Fade Behavior of Brake Friction Materials at Extreme Braking Conditions 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper