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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 편영식
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 선문대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
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연간 수백 조원 상당의 자원과 에너지가 마찰 및 마모에 의해 손실되고 있다. 따라서 이를 향상시키려는 기술개발과 연구가 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 장기간의 큰 투자를 통해 개발되는 소재개발에 대한 연구에 병행하여 표면처리기술을 적용하고, 시간과 비용 면에서 보다 효율적으로 향상시키려는 연구가 그 한 축이다. 다른 한 축은 마찰/마모현상 자체에 대한 연구와 이 현상을 보다 실제 상황에 맞게 시험 평가하는 방법에 대한 연구이다.
본 논문에서는 첨단표면처리기술인 초음파나노표면개질기술을 적용하여 마찰 마모특성을 개선하는 연구를 수행하는 과정에 필요한 마찰 마모 시험장치와 방법을 개발하고 이를 사용하여 마찰마모 개선 현상을 확인하려고 한다. 마찰 마모 시험은 대부분 ASTM 기준에 따라 소재의 특성평가에 사용되고 있다. 하지만 산업이 발전됨에 따라 제품이 실제 사용 환경에서 마찰마모로 인한 안정성 및 신뢰성을 확인하기 위한 시험요구가 급증함에 따라 고가의 Dynamo test기를 개발하여 실제 사용 환경에 유사한 형태로 마찰 마모 시험을 수행하고 있다.
본 연구에서는 단순한 ASTM 기준에 의한 시험방법과 실제품의 Dynamo test의 중간과정에 해당하는 시험기인 다목적 시험기를 개발함으로써, ASTM 기준에 의한 시험방법을 만족시킴과 동시에 Dynamo test에서 가장 중요한 요소인 실제 환경과 유사한 하중, 속도, 온도 등의 조건하에 시험을 수행하고자 한다. 이로써 고가의 Dynamo test를 일부 대체할 수 있는 방안이 제시될 수 있으리라 기대한다. 특히, 항공기나 자동차의 경우에도 다목적 시험기를 활용한 시험방법과 결과에 대한 신뢰성이 확보된다면, 고가의 Dynamo test 장치에서의 시험은 검증차원의 Screening Test로 시험횟수를 대폭 줄일 수 있게 되어 개발비용과 시간을 줄일 수 있을 것으로 기대한다.
특히 본 연구에서는 이러한 창의적 기능 등이 추가되는 새로운 다목적 시험기를 중소기업에서 개발하는데 적합한 설계방법론과 세부 개발절차를 제시하고 그 유용성을 3종류의 다목적 시험기 개발을 통해 확인할 것이다.
이러한 배경과 목표 하에 수행된 연구결과를 정리하면 다음과 같다.
첫째, 중소중견기업에서 새로운 시험장치를 개발할 때 유용하게 사용할 수 있는 창의적 신제품 설계방법론과 개발절차를 제시하고 실제 시험기 개발과정에 사용하여 유용성을 검증
둘째, 다목적 시험기 3종의 개발
- Ball-on-disc, RCF (Rolling contact fatigue), 실제 소형 베어링 시험
- Block-on-ring test, 저널베어링 시험, 실 시험 등 적용
- 고온용 Ball-on-disc, RCF, 실제 소형 베어링 시험
셋째, 초음파나노표면개질기술을 적용한 소재와 제품의 마찰/마모 등의 특성평가에 적용
본 논문에서는 첨단표면처리기술인 초음파나노표면개질기술을 적용하여 마찰 마모특성을 개선하는 연구를 수행하는 과정에 필요한 마찰 마모 시험장치와 방법을 개발하고 이를 사용하여 마찰마모 개선 현상을 확인하려고 한다. 마찰 마모 시험은 대부분 ASTM 기준에 따라 소재의 특성평가에 사용되고 있다. 하지만 산업이 발전됨에 따라 제품이 실제 사용 환경에서 마찰마모로 인한 안정성 및 신뢰성을 확인하기 위한 시험요구가 급증함에 따라 고가의 Dynamo test기를 개발하여 실제 사용 환경에 유사한 형태로 마찰 마모 시험을 수행하고 있다.
본 연구에서는 단순한 ASTM 기준에 의한 시험방법과 실제품의 Dynamo test의 중간과정에 해당하는 시험기인 다목적 시험기를 개발함으로써, ASTM 기준에 의한 시험방법을 만족시킴과 동시에 Dynamo test에서 가장 중요한 요소인 실제 환경과 유사한 하중, 속도, 온도 등의 조건하에 시험을 수행하고자 한다. 이로써 고가의 Dynamo test를 일부 대체할 수 있는 방안이 제시될 수 있으리라 기대한다. 특히, 항공기나 자동차의 경우에도 다목적 시험기를 활용한 시험방법과 결과에 대한 신뢰성이 확보된다면, 고가의 Dynamo test 장치에서의 시험은 검증차원의 Screening Test로 시험횟수를 대폭 줄일 수 있게 되어 개발비용과 시간을 줄일 수 있을 것으로 기대한다.
특히 본 연구에서는 이러한 창의적 기능 등이 추가되는 새로운 다목적 시험기를 중소기업에서 개발하는데 적합한 설계방법론과 세부 개발절차를 제시하고 그 유용성을 3종류의 다목적 시험기 개발을 통해 확인할 것이다.
이러한 배경과 목표 하에 수행된 연구결과를 정리하면 다음과 같다.
첫째, 중소중견기업에서 새로운 시험장치를 개발할 때 유용하게 사용할 수 있는 창의적 신제품 설계방법론과 개발절차를 제시하고 실제 시험기 개발과정에 사용하여 유용성을 검증
둘째, 다목적 시험기 3종의 개발
- Ball-on-disc, RCF (Rolling contact fatigue), 실제 소형 베어링 시험
- Block-on-ring test, 저널베어링 시험, 실 시험 등 적용
- 고온용 Ball-on-disc, RCF, 실제 소형 베어링 시험
셋째, 초음파나노표면개질기술을 적용한 소재와 제품의 마찰/마모 등의 특성평가에 적용
목차
목 차그림 목차표 목차국문 초록제 1 장 서론1.1. 연구의 배경1.2. 연구 내용 및 논문의 구성제 2 장 다목적 마찰 마모 시험기 개발의 필요성2.1. 마찰 및 마모 이론2.1.1. 접촉 모델 (Contact model)2.1.2. 트라이볼로지(Tribology)2.1.3. 마모메커니즘 (Wear mechanism)2.2. 마찰 마모 시험기제 3 장 중소기업에 적합한 창의적 신제품 설계 방법론 및 개발 절차3.1. 서론3.2. 기존 창의적 신제품 설계방법론과 중소기업 적용시 문제점3.3. 중소기업에 적합한 창의적 신 제품 설계방법론 및 개발절차3.3.1. 중소기업용 창의적 신제품 설계방법론3.3.2. 중소기업용 창의적 신제품 개발절차제 4 장 다목적 마찰 마모 시험기 개발 및 실증 연구4.1. 마찰 마모 & RCF 시험을 위한 시험기 개발 및 실증 연구4.1.1. 문제점의 정의4.1.2. 개념 설계4.1.3. 상세 설계4.1.4. 시제작4.1.5. 시험 보정평가4.1.6. 다목적 시험 실증 연구(UNSM 전/후 평가 연구)4.2. Block-on-ring과 저널 베어링 시험이 가능한 슬라이딩 시험기 개발4.2.1. 개발 문제점의 정의4.2.2. 개념 설계4.2.3. 상세 설계4.2.4. 시 제작4.2.5. 시험 보정 평가4.2.6. 다목적 시험 실증 연구(UNSM 전/후 평가 연구)4.3. 고온용 마찰 마모 및 RCF 시험 장치 개발4.3.1. 개발 문제점의 정의4.3.2. 개념설계4.3.3. 상세 설계4.3.4. 시제작4.3.5. 시험 보정 평가4.3.6. 다목적 시험 실증 연구 (UNSM 전/후)제 5 장 결론5.1. 결론5.2. 향후 연구 과제 및 기대 효과참고 문헌Abstract
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